机械原理06齿轮机构第一部分.ppt
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1、第第10章章 齿齿轮机构及其设计101 齿轮机构的应用和分类齿轮机构的应用和分类102 齿轮的齿廓曲线齿轮的齿廓曲线103 渐开线的形成及其特性渐开线的形成及其特性104 渐开线齿廓的啮合特性渐开线齿廓的啮合特性106 渐开线直齿圆柱齿轮任意圆上的齿厚渐开线直齿圆柱齿轮任意圆上的齿厚105 渐开线齿轮各部分的名称和尺寸渐开线齿轮各部分的名称和尺寸107 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动108 渐开线齿轮的切制渐开线齿轮的切制109 变位齿轮概述变位齿轮概述1011 斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动1012 交错轴斜齿轮传动交错轴斜齿轮传动1013 蜗杆传动蜗杆传动101
2、4 圆锥齿轮传动传动圆锥齿轮传动传动1015 其他曲线齿廓的齿轮传动简介其他曲线齿廓的齿轮传动简介1010 变位齿轮传动变位齿轮传动湘潭大学专用101 齿轮机构的应用和分类齿轮机构的应用和分类作用:作用:传递空间任意两轴(平行、相交、交错)的旋转运动,传递空间任意两轴(平行、相交、交错)的旋转运动,或将转动转换为移动。或将转动转换为移动。结构特点:结构特点:圆柱体外(或内)均匀分布有大小一样的圆柱体外(或内)均匀分布有大小一样的轮齿轮齿。优点:优点:传动比准确、传动平稳。传动比准确、传动平稳。圆周速度大,高达圆周速度大,高达300 m/s。传动功率范围大,从几瓦到传动功率范围大,从几瓦到10万
3、千瓦。万千瓦。效率高效率高(0.99)、使用寿命长、工作安全可靠。、使用寿命长、工作安全可靠。缺点:缺点:加工成本高、不适宜远距离传动加工成本高、不适宜远距离传动(如单车如单车)。分类:分类:湘潭大学专用平面齿轮传动平面齿轮传动(轴线平行轴线平行)外齿轮传动外齿轮传动内齿轮传动内齿轮传动齿轮齿条齿轮齿条直齿直齿斜齿斜齿人字齿人字齿圆柱齿轮圆柱齿轮非圆柱齿轮非圆柱齿轮 空间齿轮传动空间齿轮传动(轴线不平行轴线不平行)按相对按相对运动分运动分 按齿廓曲线分按齿廓曲线分直齿直齿斜齿斜齿曲线齿曲线齿圆锥齿轮圆锥齿轮两轴相交两轴相交两轴交错两轴交错蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动交错轴斜齿轮交错轴斜齿轮准双曲面
4、齿轮准双曲面齿轮渐开线齿轮渐开线齿轮(1765年年)摆线齿轮摆线齿轮 (1650年年)圆弧齿轮圆弧齿轮(1950年年)按速度高低分按速度高低分:按传动比分按传动比分:按封闭形式分:按封闭形式分:齿齿轮轮传传动动的的类类型型应用实例:提问参观对象、SZI型统一机芯手表有18个齿轮、炮塔、内然机。高高速、速、中中速、速、低低速齿轮传动。速齿轮传动。定定传动比、传动比、变变传动比齿轮传动。传动比齿轮传动。开开式齿轮传动、式齿轮传动、闭闭式齿轮传动式齿轮传动。球齿轮球齿轮抛物线齿轮抛物线齿轮(近年近年)分类:分类:湘潭大学专用准双曲面齿轮准双曲面齿轮曲线齿圆锥齿轮曲线齿圆锥齿轮斜齿圆锥齿轮斜齿圆锥齿轮
5、2211非圆齿轮非圆齿轮湘潭大学专用共轭齿廓共轭齿廓:一对能实现预定传动比:一对能实现预定传动比(i12=1/2)规律的啮合齿廓。规律的啮合齿廓。102 齿轮的齿廓曲线齿轮的齿廓曲线1.齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律一对齿廓在一对齿廓在K点接触时,点接触时,有:有:i12=1/2O2 P/O1P齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律:互互相相啮啮合合的的一一对对齿齿轮轮在在任任一一位位置置时时的的传传动动比比,都都与与连连心心线线O O1 1O O2 2被被其其啮啮合合齿齿廓廓在在接接触触处处的的公公法线所分成的两段成反比。法线所分成的两段成反比。vk2vk1如果要求传动比为常数,则应使如果要求传
6、动比为常数,则应使O2P/O1P为常数。为常数。节圆:节圆:设想在设想在P点放一只笔,则笔尖在两个齿轮运动平面内所点放一只笔,则笔尖在两个齿轮运动平面内所 留轨迹。留轨迹。o22o11nnttP但其法向分量应相同但其法向分量应相同。否则要么分离、要么嵌入根据三心定律可知:根据三心定律可知:P点为相对瞬心。点为相对瞬心。其相对速度vk2k1方向,只能是沿齿廓接触点的公法线方向。k由于由于O2、O1为定点,故为定点,故P必为一个定点。必为一个定点。两节圆相切于两节圆相切于P点,且两轮节点处速度相同,故点,且两轮节点处速度相同,故两节圆作纯滚动两节圆作纯滚动。vk1vk2湘潭大学专用-应用最广应用最
7、广渐开线渐开线2.齿廓曲线的选择齿廓曲线的选择 理论上,满足齿廓啮合定律的曲线有无穷多,但考虑到便于制造和检测等因素,工程上只有极少数几种曲线可作为齿廓曲线,如渐开线、其中应用最广的是渐开线,其次是摆线(仅用于钟表)和变态摆线。(摆线针轮减速器),近年来提出了圆弧和抛物线。渐渐开开线线具具有有很很好好的的传传动动性性能能,而而且且便便于于制制造造、安安装装、测测量量和和互互换使用等优点。本章只研究渐开线齿轮。换使用等优点。本章只研究渐开线齿轮。摆线摆线变态摆线变态摆线圆弧圆弧抛物线抛物线 渐开线齿廓的提出已有近两百多年的历史,目前还没有其它曲线可以替代。湘潭大学专用rb103 渐开线的形成及其
8、特性渐开线的形成及其特性1.渐开线的形成渐开线的形成条直线在圆上作纯滚动时,直线上条直线在圆上作纯滚动时,直线上任一点的轨迹任一点的轨迹2.渐开线的特性渐开线的特性渐开线上任意点的法线切于基圆渐开线上任意点的法线切于基圆纯滚动时,B为瞬心,速度沿t-t线,是渐开线的切线,故BK为法线B点为曲率中心,点为曲率中心,BK为曲率半径。为曲率半径。渐开线形状取决于基圆渐开线形状取决于基圆基圆内无渐开线。基圆内无渐开线。BK发生线,发生线,AB=BK;渐开线起始点渐开线起始点A处曲率半径为处曲率半径为0。可以证明tt发生线发生线Bk基圆基圆OArkk基圆基圆rbkAK段的展角段的展角A1B1o1kKB3
9、o3kA2B2o2渐开线渐开线渐开线渐开线同一基圆上任意两条渐开线公法线处处相等。同一基圆上任意两条渐开线公法线处处相等。当当rb,变成直线。,变成直线。湘潭大学专用rbO同一基圆上任意两条渐开线的公法线处处相等。同一基圆上任意两条渐开线的公法线处处相等。ACBC由性质由性质和和有:有:两条反向渐开线:两条反向渐开线:两条同向渐开线:两条同向渐开线:B1E1=A1E1A1B1B2E2=A2E2A2B2 B1E1=B2E2 A1B1=A2B2 A1E1=A2E2AB=AN1+N1B=A1N1+N1B1=A1B1AB=AN2+N2B=A2N2+N2B2=A2B2A1B1N1A2B2N2E2EE1C
10、”顺口溜:顺口溜:弧长等于发生线,弧长等于发生线,基圆切线是法线,基圆切线是法线,曲线形状随基圆,曲线形状随基圆,基圆内无渐开线。基圆内无渐开线。湘潭大学专用为使用方便,已制成函数表待查。为使用方便,已制成函数表待查。3.渐开线方程式渐开线方程式tgtgk k=BK/r=BK/rb b k k=tg tgk k-k k上式称为渐开线函数,用上式称为渐开线函数,用invinvk k 表示:表示:k kinvinvk k直角坐标方程:直角坐标方程:x=OC-DB y=BC+DKrkk krbk k=rb sinu极坐标方程:极坐标方程:=rb cosu=r=rb b(k k+k k)/r)/rb
11、b式中式中u称为滚动角称为滚动角:u=k k+k kkvk定定义义:啮啮合合时时K K点点正正压压力力方方向向与与速速度度方方向向所所夹锐角为渐开线上该点之夹锐角为渐开线上该点之压力角压力角k k。有:有:k k=BOKBOKBAK(x,y)yxrbOCuuDur rb br rk k coscosk k tgtgk k-k k-rbucosu+rbusinu=AB/r=AB/rb b)OABk湘潭大学专用12O2rb1rb2104 渐开线齿廓的啮合特性渐开线齿廓的啮合特性1.渐开线齿廓能保证定传动比传动渐开线齿廓能保证定传动比传动N2N1KPC1要使两齿轮作定传动比传动,则两轮的齿廓无论在任
12、何位置接触,过接触点所作公法线必须与两轮的连心线交于一个定点。两齿廓在任意点两齿廓在任意点K啮合时,过啮合时,过K作两齿廓作两齿廓的法线的法线N1N2,是基圆的切线,是基圆的切线,为定直线。为定直线。i12=1 1/2 2=O=O2 2P/OP/O1 1P=P=constconst工工程程意意义义:i12为为常常数数可可减减少少因因速速度度变变化化所所产产生生的的附附加加动动载载荷荷、振振动动和和噪噪音音,延延长长齿齿轮轮的的使使用用寿寿命命,提高机器的工作精度。提高机器的工作精度。2.齿廓间正压力方向不变齿廓间正压力方向不变N1N2是啮合点的轨迹,称为啮合线是啮合点的轨迹,称为啮合线该线又是
13、接触点的法线,正压力总是沿法线方向,该线又是接触点的法线,正压力总是沿法线方向,故正压力方向不变。该特性对传动的平稳性有利。故正压力方向不变。该特性对传动的平稳性有利。C2两两轮轮中中心心连连线线也也为为定定直直线线,故故交交点点P必必为为定点定点。在位置K时同样有此结论。K湘潭大学专用3.运动可分性运动可分性 O1N1PO2N2P由由于于上上述述特特性性,工工程程上上广广泛泛采采用用渐渐开开线线作作为为齿齿轮轮的的齿廓曲线。齿廓曲线。实实际际安安装装中中心心距距略略有有变变化化时时,不不影影响响i12,这这一一特特性性称称为为运运动动可可分分性性,对对加加工工和和装装配配很有利。很有利。O1
14、12O2rb1rb2N2N1PC1C2K故传动比又可写成:故传动比又可写成:i12=1 1/2 2=O=O2 2P/OP/O1 1P P=r=rb2 b2/r/rb1b1基圆之反比。基圆之反比。基圆半径是定值湘潭大学专用105 渐开线齿轮各部分的名称和尺寸渐开线齿轮各部分的名称和尺寸一、外齿轮一、外齿轮1.名称与符号名称与符号pnr齿顶圆齿顶圆 da、ra齿根圆齿根圆 df、rf齿厚齿厚 sk 任意圆上的弧长齿槽宽齿槽宽 ek 弧长齿距齿距(周节)(周节)pk=sk+ek 同侧齿廓弧长齿顶高齿顶高ha齿根高齿根高 hf齿全高齿全高 h=ha+hf齿宽齿宽 BhahfhrbOBprapb分度圆分
15、度圆人为规定的计算基准圆人为规定的计算基准圆表示符号:表示符号:d、r、s、e,p=s+e法向齿距法向齿距(周节)(周节)pnseskek=pbrfpk湘潭大学专用2.基本参数基本参数模数模数m m齿数齿数z z为了计算、制造和检验的方便分度圆分度圆周长:周长:d=zp,d=zp/,出现无理数,不方便称为模数称为模数m m 。模模数数的的单单位位:mm,它它是是决决定定齿齿轮轮尺尺寸寸的的一一个个基基本本参参数数。齿齿数数相相同同的的齿齿轮轮,模模数数大大,尺寸也大。尺寸也大。于是有:于是有:d=mz,r=mz/2人为人为规定:规定:m=p/m=p/只能取某些简单值,只能取某些简单值,m=4
16、z=16m=2 z=16m=1 z=16湘潭大学专用 0.35 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 (3.25)3.5 (3.75)第二系列第二系列 4.5 5.5 (6.5)7 9 (11)14 18 22 28 (30)36 45表表10-1 标准模数系列表(标准模数系列表(GB135787)0.1 0.12 0.15 0.2 0.25 0.5 0.4 0.5 0.6 0.8第一系列第一系列 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50为了便于制造、检验和互换使用,国标为了便于制造、检验和互换使用,国标GB1357-87规定
17、了规定了标标准模数系列。准模数系列。P306。湘潭大学专用Orb速度方向速度方向正压力方向正压力方向N分度圆压力角分度圆压力角得:得:i iarccos(rarccos(rb b/r/ri i)由由 r rb br ri i coscosi i对对于于分分度度圆圆大大小小相相同同的的齿齿轮轮,如如果果不不同同,则则基基圆圆大大小小将将不不同同,因因而而其其齿齿廓形状也不同。廓形状也不同。是决定渐开线齿廓形状的一个重要参数。是决定渐开线齿廓形状的一个重要参数。定义分度圆压力角为齿轮的压力角:定义分度圆压力角为齿轮的压力角:或或r rb br rcoscos,对于同一条渐开线:对于同一条渐开线:i
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- 机械 原理 06 齿轮 机构 第一 部分
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