第四章 齿轮尺寸及加工方法.ppt

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1、复习复习齿轮机构的主要类型齿轮机构的主要类型齿轮传动齿轮传动平面齿轮传动平面齿轮传动 空间齿轮传动空间齿轮传动直齿直齿 斜齿斜齿 人字齿人字齿 圆锥齿轮圆锥齿轮 交错轴斜齿轮交错轴斜齿轮 蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆外啮合外啮合 内啮合内啮合 齿轮齿条啮合齿轮齿条啮合 平行轴斜齿轮平行轴斜齿轮开式开式半开式半开式闭式闭式2.渐开线的性质渐开线的性质2)渐开线上任一点的法线切于渐开线上任一点的法线切于基圆。基圆。发生线是渐开线的法线也是发生线是渐开线的法线也是基圆的切线。基圆的切线。3)基圆以内没有渐开线。基圆以内没有渐开线。4)渐开线齿廓上各点压力渐开线齿廓上各点压力角不等。角不等。1)发生线在基圆上滚过

2、的线段发生线在基圆上滚过的线段长度长度 等于基圆上被滚过的等于基圆上被滚过的圆弧长度圆弧长度 ，即，即 。1.5）渐开线形状取决于基圆半径，基圆半径越大，）渐开线形状取决于基圆半径，基圆半径越大，渐开线越平直。渐开线越平直。复习l渐开线齿轮传动特点：1.传动比恒定不变（定角度比）传动比恒定不变（定角度比）2.中心距变动不影响传动比中心距变动不影响传动比（可分性）（可分性）3.啮合角不变，传力方向不变啮合角不变，传力方向不变d=m z 单位：mm ；m标准化。1、正确啮合条件、正确啮合条件 2、传动比、传动比 常数常数 3 3、标准中心距：、标准中心距：4 4、齿轮传动的连续性条件、齿轮传动的连

3、续性条件 最最常常用用的的为为切切削削法法。切切削削法法加加工工也也有有多多种种方方法法，但但从加工原理看，可概括为范成法和成形法两大类。从加工原理看，可概括为范成法和成形法两大类。齿轮的加工方法很多，有：齿轮的加工方法很多，有：铸铸 造造热热 轧轧冲冲 压压模模 锻锻粉末冶金粉末冶金切削法切削法范成法范成法成形法成形法46 渐开线齿轮的切齿原理概括上述的齿轮加工方法：概括上述的齿轮加工方法：A、整体制造整体制造一次把齿轮上的轮齿全部制出，如：铸造、模锻、冲压、粉末冶金、拉刀拉齿。B、整齿制造整齿制造每次把齿轮上的一个轮齿全部制出，如：铣齿、刨齿。C、包络法制造包络法制造一次切削只能切制出轮齿

4、上的一点或一线，如：插齿、滚齿、磨齿。A、B两种方法称为成形法成形法，C称为范成法范成法。一、成形法一、成形法成形法是利用与齿成形法是利用与齿轮的齿槽形状相同的刀轮的齿槽形状相同的刀具直接加工出齿轮齿廓具直接加工出齿轮齿廓的。盘状铣刀加工齿轮的。盘状铣刀加工齿轮时，铣刀绕自身轴线回时，铣刀绕自身轴线回转，轮坯沿本身轴线移转，轮坯沿本身轴线移动，当铣完一个齿槽后，动，当铣完一个齿槽后，轮坯退回原处，再用分轮坯退回原处，再用分度头将轮坯转过度头将轮坯转过360/z。用同样方法铣第二个齿用同样方法铣第二个齿槽，重复进行，直至铣槽，重复进行，直至铣出全部轮齿。出全部轮齿。成形法加工成形法加工铣铣齿齿根

5、根据据包包络络法法形形成成共共轭轭齿齿廓廓的的原原理理，当当刀刀具具的的瞬瞬心心线线C1与与齿齿轮轮的的瞬瞬心心线线C2相相切切作作纯纯滚滚动动时时，与与C1固固结结的的刀刀具具齿齿廓廓K1可可以以包包络络齿齿轮轮的的齿齿廓廓K2。这这种种加加工工方方法法称称为为范成法。范成法。二、范成法二、范成法（1）齿条型刀具的齿形）齿条型刀具的齿形1.1.刀具及其齿形刀具及其齿形用用范成法切削齿轮时，常用的刀范成法切削齿轮时，常用的刀具有：具有：齿轮插刀齿轮插刀齿轮插刀齿轮插刀、齿条插刀齿条插刀齿条插刀齿条插刀(梳梳刀刀)和和滚刀滚刀滚刀滚刀。（2）齿轮型刀具的齿形）齿轮型刀具的齿形盘形插齿刀碗形插齿刀

6、套筒形插齿刀齿条插刀插齿齿条插刀插齿 齿轮插刀插外齿齿轮插刀插外齿 齿轮插刀插内齿齿轮插刀插内齿 滚直齿轮滚直齿轮滚斜齿轮滚斜齿轮磨磨 齿齿齿轮的一般加工工艺路线：齿轮的一般加工工艺路线：滚齿（插齿）滚齿（插齿）剃剃 齿齿热处理热处理珩珩 齿齿滚齿（插齿）滚齿（插齿）热处理热处理磨磨 齿齿剃剃 齿齿一、根切和最少齿数一、根切和最少齿数 用范成法加工渐开线齿轮过程中，有用范成法加工渐开线齿轮过程中，有时刀具齿顶会把被加工齿轮根部的渐开线时刀具齿顶会把被加工齿轮根部的渐开线齿廓切去一部分，这种现象称为根切。齿廓切去一部分，这种现象称为根切。根切现象根切现象根切将削弱齿根强度，甚至可能降低传动的重合

7、度，影响传根切将削弱齿根强度，甚至可能降低传动的重合度，影响传动质量。动质量。根切的危害：根切的危害：根切现象是如何产生的？根切现象是如何产生的？1.根切现象及产生原因根切现象及产生原因55 渐开线直齿圆柱齿轮的传动根切现象是因为刀具根切现象是因为刀具齿顶线齿顶线(齿条型刀具齿条型刀具)或齿顶圆或齿顶圆(齿轮插刀齿轮插刀)超过了极限啮合点超过了极限啮合点（啮合线与被切齿轮（啮合线与被切齿轮基圆的切点）基圆的切点）N1而产而产生的。生的。2、齿轮不发生根切的最少齿数 二、二、变位齿轮变位齿轮 1.1.避免根切避免根切 2.改善小齿轮的寿命（大传动比时，使小齿轮齿厚增大，改善小齿轮的寿命（大传动比

8、时，使小齿轮齿厚增大，大齿轮齿厚减小，使一对齿轮的寿命相当）大齿轮齿厚减小，使一对齿轮的寿命相当）3.凑中心距凑中心距 外啮合外啮合 无法安装；无法安装；1、变位目的、变位目的 2、齿轮的变位、齿轮的变位 用改变刀具与轮坯径向相对用改变刀具与轮坯径向相对位置来切制齿轮的方法称径位置来切制齿轮的方法称径向变位法。向变位法。变位齿轮变位齿轮 xm移距或变位移距或变位 x移距系数或变位系数移距系数或变位系数 规定：规定：正变位正变位 零变位零变位 负变位负变位 切削变位齿轮：分度圆不变，节线变切削变位齿轮：分度圆不变，节线变 变位齿轮和标准齿轮相比：变位齿轮和标准齿轮相比：m、r齿距、齿距、rb、不

9、变不变 齿厚、齿顶高、齿根高变化齿厚、齿顶高、齿根高变化 48 平行轴斜齿轮机构平行轴斜齿轮机构 一、斜齿轮齿廓曲面的形成和啮合特点一、斜齿轮齿廓曲面的形成和啮合特点 1、直齿轮：、直齿轮：基圆柱，基圆柱，发生面发生面S，KK基圆柱母线基圆柱母线NN 渐开线柱面渐开线柱面 啮合特点：啮合特点：齿廓曲面的接触线齿廓曲面的接触线NN 受力突变，噪音较大。受力突变，噪音较大。2、斜齿轮：、斜齿轮：基圆柱，基圆柱，发生面发生面S，KK与与NN有夹角有夹角b b 渐开线螺旋面渐开线螺旋面 b基圆柱上的螺旋角基圆柱上的螺旋角 渐开线螺旋面齿廓的特点：渐开线螺旋面齿廓的特点：与基圆柱相切的平面与齿廓曲面的交

10、线为斜直线（与与基圆柱相切的平面与齿廓曲面的交线为斜直线（与NN交角交角b ）端面（垂直于齿轮轴线的面）与齿廓曲面的交线为渐开线。端面（垂直于齿轮轴线的面）与齿廓曲面的交线为渐开线。与基圆柱同轴的圆柱面与渐开线螺旋面的交线为一螺旋线。与基圆柱同轴的圆柱面与渐开线螺旋面的交线为一螺旋线。不同面不同面螺旋角不同螺旋角不同 斜齿轮的啮合特点：斜齿轮的啮合特点：（1）两斜齿齿廓的公法面既是）两斜齿齿廓的公法面既是两基圆柱的公切面，又是传动的两基圆柱的公切面，又是传动的啮合面啮合面（2）两齿廓的接触线与轴线夹角）两齿廓的接触线与轴线夹角 b（3）接触线）接触线0长长0，传动平稳，传动平稳 二、斜齿轮的基

11、本参数二、斜齿轮的基本参数 1、斜齿轮的切削加工：、斜齿轮的切削加工：仿形法；仿形法；范成法：滚齿范成法：滚齿（用仿形法加工斜齿轮时，铣刀是沿螺旋齿槽的方向进刀的）（用仿形法加工斜齿轮时，铣刀是沿螺旋齿槽的方向进刀的）法面：垂直于分度圆柱面螺旋线的切线的平面法面：垂直于分度圆柱面螺旋线的切线的平面 进刀方向进刀方向法面法面 刀具的模数应于斜齿轮的法刀具的模数应于斜齿轮的法面模数一致，面模数一致，法面上的模数和压力角为法面上的模数和压力角为标准值标准值。端面：端面：轴线的面轴线的面 计算斜齿轮端面参数与尺寸：齿距：在DFE中模数：压力角：BD=CE 齿顶高系数，顶隙系数：螺旋角螺旋角：螺旋线的导

12、程螺旋线的导程 Pz:螺旋线绕同一周时它沿轴线方向前进的距离螺旋线绕同一周时它沿轴线方向前进的距离（上式表明，不同圆柱面的螺旋角不等）（上式表明，不同圆柱面的螺旋角不等）三、平行轴斜齿轮传动的正确啮合条件和重合度三、平行轴斜齿轮传动的正确啮合条件和重合度 1、正确啮合条件、正确啮合条件（斜齿轮在端面内的啮合相当于直齿轮的啮合）（斜齿轮在端面内的啮合相当于直齿轮的啮合）2、重合度、重合度（两个端面参数完全相同的标准直齿轮（两个端面参数完全相同的标准直齿轮和标准斜齿轮）和标准斜齿轮）纵向作用弧纵向作用弧 总重合度总重合度：总作用弧与总作用弧与Pt的比值的比值 端面重合度端面重合度 纵向重合度纵向重

13、合度 四、斜齿轮的当量齿数四、斜齿轮的当量齿数当量齿轮当量齿轮：以：以为分度圆半径，为分度圆半径，用斜齿轮的用斜齿轮的m mn n和和n n分别为模数和分别为模数和压力角作一虚拟的直齿轮，其齿压力角作一虚拟的直齿轮，其齿形与斜齿轮的法面齿形最接近。形与斜齿轮的法面齿形最接近。这个齿轮称斜齿轮的当量齿轮，这个齿轮称斜齿轮的当量齿轮，齿数齿数ZV称当量齿数。称当量齿数。由解析几何知由解析几何知 五、斜齿轮的几何尺寸计算五、斜齿轮的几何尺寸计算 平行轴斜齿轮在平行轴斜齿轮在端面端面内的几何尺寸关系与直齿轮相同。内的几何尺寸关系与直齿轮相同。1、尺寸计算、尺寸计算 改变螺旋角可凑中心距，无须变位。改变

14、螺旋角可凑中心距，无须变位。直齿轮最少齿数直齿轮最少齿数 2、变位、变位 移距相同：移距相同：六、斜齿轮传动的优缺点六、斜齿轮传动的优缺点 1、优点：、优点：重合度大，传动平稳，承载能力高重合度大，传动平稳，承载能力高 不根切最少齿数比直齿轮少，机构更紧凑不根切最少齿数比直齿轮少，机构更紧凑 制造成本与直齿轮相同制造成本与直齿轮相同 广泛应用于高速、重载传动中广泛应用于高速、重载传动中 2、缺点：、缺点：有轴向力有轴向力 一、圆锥齿轮机构的特点及应用一、圆锥齿轮机构的特点及应用 49 圆锥齿轮机构圆锥齿轮机构1.特点特点圆锥齿轮机构是用来传递空间两相交轴之间运动和动力的圆锥齿轮机构是用来传递空

15、间两相交轴之间运动和动力的一种齿轮机构，其轮齿分布在截圆锥体上，齿形从大端到一种齿轮机构，其轮齿分布在截圆锥体上，齿形从大端到小端逐渐变小。圆柱齿轮中的有关圆柱均变成了圆锥。为小端逐渐变小。圆柱齿轮中的有关圆柱均变成了圆锥。为计算和测量方便，通常取大端参数为标准值。计算和测量方便，通常取大端参数为标准值。一对圆锥齿轮两轴线间的夹角一对圆锥齿轮两轴线间的夹角称为轴角。其值可根据传动称为轴角。其值可根据传动需要任意选取，在一般机械中，多取需要任意选取，在一般机械中，多取9090。2.应用应用圆锥齿轮圆锥齿轮直齿直齿圆锥齿轮：圆锥齿轮：斜齿斜齿圆锥齿轮：圆锥齿轮：曲齿曲齿圆锥齿轮：圆锥齿轮：由于设计

16、、制造、安装方便，应用最广由于设计、制造、安装方便，应用最广介于两者之间，传动较平稳，设计较简单介于两者之间，传动较平稳，设计较简单传动平稳、承载能力强，用于高速，重载传动传动平稳、承载能力强，用于高速，重载传动二、直齿圆锥齿轮齿廓的形成二、直齿圆锥齿轮齿廓的形成如图，一个圆平面如图，一个圆平面S S与一个基圆锥与一个基圆锥切于直线切于直线OC，圆平面半径与基圆圆平面半径与基圆锥锥距锥锥距 R 相等，且圆心与锥顶重相等，且圆心与锥顶重合。当圆平面绕圆锥作纯滚动时，合。当圆平面绕圆锥作纯滚动时，该平面上任一点该平面上任一点B B将在空间展出一将在空间展出一条渐开线条渐开线AB。渐开线必在以渐开线

17、必在以O 为为中心、锥距中心、锥距 R 为半径的球面上，为半径的球面上，成为球面渐开线。成为球面渐开线。三、直齿圆锥齿轮的啮合传动三、直齿圆锥齿轮的啮合传动正确啮合条件：正确啮合条件：圆锥齿轮大端的模数和压力角分别相等，圆锥齿轮大端的模数和压力角分别相等，且锥距相等，锥顶重合且锥距相等，锥顶重合连续传动的条件：连续传动的条件：重合度大于重合度大于1，重合度可按当量齿轮进行计算，重合度可按当量齿轮进行计算传动比：传动比：当量齿轮齿数当量齿轮齿数大端参数取为标准值大端参数取为标准值加工方法加工方法：范成法、成形法：范成法、成形法根切原因根切原因：是因为刀具齿顶线：是因为刀具齿顶线(齿条型刀具齿条型刀具)或齿顶圆或齿顶圆(齿轮插刀齿轮插刀)超过了极限啮合点（啮超过了极限啮合点（啮合线与被切齿轮基圆的切点）合线与被切齿轮基圆的切点）N1而产生的。而产生的。齿轮不发生根切的最少齿数齿轮不发生根切的最少齿数 复习复习复习l斜齿轮当量齿数斜齿轮当量齿数l斜齿轮正确啮合条件斜齿轮正确啮合条件l斜齿轮重合度斜齿轮重合度l锥齿轮正确啮合条件锥齿轮正确啮合条件l斜齿轮法面参数为标准值斜齿轮法面参数为标准值l锥齿轮大端参数为标准值锥齿轮大端参数为标准值圆锥齿轮大端的模数和压力角分圆锥齿轮大端的模数和压力角分别相等，且锥距相等，锥顶重合别相等，且锥距相等，锥顶重合