《齿轮传动简》PPT课件.ppt
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1、齿轮传动第一节 齿轮传动的特点与类型一、齿轮传动的特点1)适用的功率和圆周速度范围广适用的功率和圆周速度范围广 传递的功率可达数十万千瓦,圆周速度可达200ms2。2 2)效率高效率高 常用的机械传动中,齿轮机构的效率为最高,可达99。3 3)传动比稳定)传动比稳定 齿轮机构能保证平均传动比和瞬时传动比稳定。4 4)结构)结构紧凑紧凑 在同样的使用条件下,齿轮机构所需的空间尺寸较小。1)制造及安装精度要求高,价格较贵;2)不宜用于传动距离过大的场合。齿轮机构的缺点:5)工作可靠、寿命长工作可靠、寿命长 设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮机构,工作可靠,寿命可长达一、二十年,是其它机械传动不能
2、比拟的。6 6)可实现平行轴、任意角相交轴和任意角)可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。交错轴之间的传动。二、齿轮机构的类型齿齿轮轮机机构构平面齿轮机构平面齿轮机构平面齿轮机构平面齿轮机构空间齿轮机构空间齿轮机构空间齿轮机构空间齿轮机构直齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮人字齿轮机构外啮合内啮合齿轮齿条交错轴齿轮机构螺旋齿轮机构蜗杆蜗轮机构相交轴齿轮机构圆锥齿轮机构两齿轮轴线平行两齿轮轴线不平行下一节直齿圆柱齿轮外啮合返回直齿圆柱齿轮内啮合返回直齿圆柱齿轮齿轮齿条返回斜齿圆柱齿轮返回人字齿轮机构返回螺旋齿轮机构返回蜗杆蜗轮机构返回圆锥齿轮机构返回三、齿轮传动的基本要求 齿轮传动要适应机械装
3、置和机器的要求,就必须满足:1)要求传动平稳,保证两齿轮瞬时传动比为常数;2)要求轮齿具有一定的承载能力。第二节 渐开线性质及渐开线齿廓的啮合特性一、渐开线的形成及其性质一、渐开线的形成及其性质当一直线在一圆周上作纯滚动时,此直线上任意一点的轨迹称为该圆的渐开线。K K K点的压力角。K K 渐开线在K点的展角。动画动画A动画动画B1)发生线沿基圆滚过的长度,等于基圆上被滚过的圆弧长度,即:渐开线的性质渐开线的性质2)发生线BK沿基圆作纯滚动,与基圆的切点B为其速度瞬心。基圆的切线必为渐开线上某点的法线。渐开线上任意点的法线恒与基圆相切。3)渐开线上各点压力角K不等。rK增大,K增大,基圆压力
4、角为零4 4)渐开线的形状取决于基圆的大小。5 5)基圆内无渐开线。基圆半径愈大,其渐开线的曲率半径也愈大。基圆半径为无穷大时,渐开线就变成一条直线。齿条的齿廓曲线变为直线的渐开线。二、渐开线齿廓啮合特性1、齿廓啮合基本定律两相互啮合的齿廓E1和E2在任意点K接触。过K点作两齿廓的公法线(啮合线)nn,它与连心线O1O2的交点C称为节点。一对渐开线齿轮的啮合可以看成是两个节圆的纯滚动。2.2.渐开线齿廓的啮合特点渐开线齿廓的啮合特点1)传动比恒定:)传动比恒定:2)中心距可分性:)中心距可分性:渐开线齿轮的传动比等于两渐开线齿轮的传动比等于两轮基圆半径的反比,为一常数。轮基圆半径的反比,为一常
5、数。安装时若中心距略有变化不会改安装时若中心距略有变化不会改变传动比大小,此特性称为中心变传动比大小,此特性称为中心距可分性。距可分性。2.2.渐开线齿廓的啮合特点渐开线齿廓的啮合特点3)四线合一:四线合一:C啮合线与两节圆公切线所夹的锐角称为啮合角,用表示。显然,齿轮传动啮合角不变,正压力的大小、方向不变。4)啮合角不变:啮合角不变:啮合线啮合线(啮合点的轨迹)、力作用线力作用线、基圆基圆内公切线内公切线、齿廓接触点的公法线公法线四线重合。第三节 渐开线标准直齿圆柱齿轮传动一、齿轮各部分的名称和主要参数齿轮圆周上轮齿齿轮圆周上轮齿的数目称为齿数的数目称为齿数,用用z表示。表示。pk=sk+e
6、k齿距齿距 pk:分度圆分度圆 d:zp=d d=zp/规定p/为标准值(整数或有限位小数),其压力角定为标准值20。任意圆周分度圆上模数模数 m:分度圆上的压力角简称为压力角压力角,以表示,压力角为200。在齿轮的齿数、模数和压力角一定时,齿轮的基圆的大小亦即一定,即渐开线齿廓的形状即一定。把z z、m m、这三个参数称为渐开线齿轮的三个基本参数。标准齿轮标准齿轮齿轮的主要几何尺寸都与模数成正比。m 越大,p 越大,轮齿就越大。模数m是轮齿抗弯能力的重要标志。m、ha*、c*均为标准值,而且s se e 的齿轮。重要概念重要概念标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算(外齿轮
7、外齿轮)d=mzd=mz d da a=d+2h=d+2ha a=(=(z z+2 h+2 ha a*)mmd df f=d-2h=d-2hf f=(z-2z-2 h ha a*-2 c-2 c*)mmd db b=d d coscosh ha a=h=ha a*mmh hf f=(h=(ha a*+c+c*)mmh h=h ha a+h+hf f=(2 h=(2 ha a*+c+c*)mmP=mP=mS=e=m/2S=e=m/2二、渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合传动 1 1、正确啮合条件、正确啮合条件两齿轮在啮合线上相邻两齿齿距相等。即:两齿轮的基圆基圆齿距齿距p pb b必须相等。p pb1b
8、1=p=pb2b2即则有m m1 1 coscos 1 1=m=m2 2 coscos 2 2两轮的模数和压力角应分别相等。一对齿轮的传动比为即渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是:渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是:2 2、连续传动条件、连续传动条件齿轮的啮合过程是一对一对轮齿接力传动的过程,齿廓啮合基本定律只能保证一对齿啮合过程中传动比稳定,要使整个啮合过程传动稳定,就要求在前一对齿没有脱离啮合之前,后一对齿及时进入啮合。引入重合度重合度的概念。一对轮齿的啮合过程:起始起始:主动轮的齿根部分推动从动轮的齿顶。终了终了:主动轮的齿顶推动从动轮的齿根部分。齿廓的实际工作段(影线部分)理论啮合线理
9、论啮合线N N1 1N N2 2理论上可能的最长啮合线段。实际啮合线段实际啮合线段B B1 1B B2 2啮合点实际所走过的轨迹,只是理论啮合线N1N2上的一段。动画如何确定如何确定B B1 1、B B2 2点点的位置?的位置?B B2 2 点点:齿轮:齿轮2 2的齿顶圆与的齿顶圆与啮合线的交点。啮合线的交点。B B1 1 点点:齿轮:齿轮1 1的齿顶圆与的齿顶圆与啮合线的交点。啮合线的交点。实际啮合线段实际啮合线段B B1 1B B2 2的确定的确定连续传动条件与重合度1 表示同时参与啮合齿轮的对数,表示同时参与啮合齿轮的对数,越大,同时参与啮合齿轮的对数越多,越大,同时参与啮合齿轮的对数越
10、多,传动越平稳。因此,传动越平稳。因此,是衡量齿轮传动是衡量齿轮传动质量的指标之一。质量的指标之一。故连续传动条件为:故连续传动条件为:重合度:重合度:B1B2与与Pb的比值,用的比值,用表示。表示。3、标准齿轮的安装1)保证两轮的齿侧间隙为零。2)保证两轮的顶隙c为标准值。当一对标准齿轮的分度圆与节圆重合(即分度圆也相切)时q因一对标准齿轮无侧隙一对齿轮分度圆相切时的中心距称为标准中心距。一一对齿轮正确安装的条件?q一对标准齿轮分度圆相切时,顶隙为顶隙c为标准值结论:一对标准齿轮按标准中心距安装时满足齿轮正确安装的条件!思考:当一对齿轮不按标准中心距安装时会怎样?不论如何安装,一对齿轮的节圆
11、都是相切的!分度圆相离分度圆相切分度圆相交三、渐开线齿轮的加工与齿廓的根切1、渐开线齿轮的加工、渐开线齿轮的加工范成法根据一对齿轮啮合传动时,两轮的齿廓互为包络线的原理进行加工。1、仿形法指状齿轮铣刀加工,用于加工大模数齿轮。仿形法所采用的刀具在其轴剖面(包括刀具轴线的剖面)内,刀刃的形状和被切齿槽的形状相同。用盘形铣刀切制时,铣刀转动,同时毛坯沿自身的轴线方向移动,待切出一个齿槽,也就是切出一个齿槽的两侧齿廓后,将毛坯迟回到原来的位置,并用分度头将毛坯转过一个齿,再继续切削第二个齿槽。1、生产效率低2、精度低分度低齿廓精度低3、不需专用设备、不需专用设备d db b=mz=mz coscos
12、,z z不一样的不一样的齿轮齿廓不同,但可能齿轮齿廓不同,但可能用同一把刀具加工。用同一把刀具加工。手工分度,精度取决手工分度,精度取决于工人的技术水平。于工人的技术水平。成形法一般用于单件小批量生产。仿形法的特点:仿形法的特点:一个轮为d=da的毛坯,另一个为齿轮刀具,具有切削运动和切削功能。从几何角度讲,用范成法切制齿轮的过程与一对齿轮作无侧隙啮合传动的过程相似,不同点在于:齿轮插刀齿条插刀齿轮滚刀齿条类刀具2 2、范成法范成法加工标准齿轮时,使刀具的分度圆(或中线)刚好与轮坯的分度圆相切,并作纯动。范成法加工齿轮时,只要刀具和被加工齿轮的模数 m 和压力角相同,则不管被加工齿轮的齿数多少
13、,都可用同一把刀具来加工,生产率较高。在大批生产中多采用这种方法。重要概念!插齿主要用于直齿圆柱齿轮,不能加工蜗轮。插齿的原理及运动:1、插齿的原理为模拟一对圆柱齿轮的啮合 2、插齿的运动 1)展成运动 2)主运动 3)圆周进给运动 4)径向切入运动 5)让刀运动插齿加工方法齿轮插刀齿轮插刀齿条插刀齿条插刀插法加工齿轮的切削是不连续的,影响了生产率的提高。生产中更广泛地采用齿轮滚刀来加工齿轮。滚齿原理滚齿原理:刀具与工件间模仿一对交错轴斜齿轮的啮合传动。滚齿加工方法1、适应性好;2、生产率高;3、被切齿轮的齿距偏差小;4、表面粗糙度较大;5、可加工直齿、斜齿轮和蜗轮。滚齿加工的特点:滚齿加工的
14、特点:滚滚齿齿机机2、渐开线齿廓的根切根切现象根切现象用范成法范成法加工齿轮时,有时会出现刀具的齿顶部分把被加工齿轮齿根部分已经范成出来的渐开线齿廓切去一部分,称为根切。削弱轮齿的抗弯强度;降低齿轮传动的重合度。根切的坏处:根切的坏处:根切的原因根切的原因违反渐开线的第五性质,刀具的齿顶线超过了N1点,根切!db=mzcos200,z越小,基圆越小,N1点越低。渐开线标准齿轮不发生根切的最小齿数渐开线标准齿轮不发生根切的最小齿数若若不发生根切,则不发生根切,则当当h ha a*=1=1时,时,z zminmin=17=173、变位齿轮齿轮变位修正法:齿轮变位修正法:用范成加工齿轮时,改变刀具与
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