机械基础第10单元齿轮传动.ppt
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1、Copyright 机械工业出版社机械工业出版社机械基础机械基础 齿轮传动齿轮传动案例导入 齿轮广泛地用在日常生活和生产的各个地方。例如,数码相机就是通过齿轮广泛地用在日常生活和生产的各个地方。例如,数码相机就是通过齿轮传动来实现镜头的伸缩(如图齿轮传动来实现镜头的伸缩(如图10-1a10-1a),汽车之所以能以不同的速),汽车之所以能以不同的速度行驶,也是通过变速器里的齿轮传动来实现的(如图度行驶,也是通过变速器里的齿轮传动来实现的(如图10-1b10-1b)。)。a)数码相机镜头伸缩机构 b)汽车变速器 图10-1 齿轮传动的应用案例机械工业出版社机械工业出版社案例导入机械工业出版社机械工
2、业出版社第第1010单元单元 齿轮传动齿轮传动1 齿轮传动类型及基本要求齿轮传动类型及基本要求1齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律 2齿轮各部分名称及基本尺寸齿轮各部分名称及基本尺寸4渐开线齿廓渐开线齿廓 3 渐开线标准齿轮的啮合渐开线标准齿轮的啮合5渐开线齿轮的切齿原理渐开线齿轮的切齿原理61 齿轮传动的失效形式及设计准则齿轮传动的失效形式及设计准则7机械工业出版社机械工业出版社第第1010单元单元 齿轮传动齿轮传动齿轮常用材料及热处理齿轮常用材料及热处理 8平行轴斜齿轮机构平行轴斜齿轮机构9 直齿圆锥齿轮机构直齿圆锥齿轮机构10蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动 11课堂练习课堂练习12机械工业出版社
3、机械工业出版社学习目标1 1 熟知熟知齿轮的分类、特点、应齿轮的分类、特点、应用场合用场合 2 2 应会对齿轮参数的选择及几何应会对齿轮参数的选择及几何尺寸计算,齿轮正确啮合及连续尺寸计算,齿轮正确啮合及连续传动的判断传动的判断3 3 应会对齿轮传动进行受力分应会对齿轮传动进行受力分析,并完成齿轮传动参数的选析,并完成齿轮传动参数的选择及设计计算择及设计计算 机械工业出版社机械工业出版社学习重点和难点学习重点和难点 1 1 渐开线齿廓啮合特性、齿轮渐开线齿廓啮合特性、齿轮正确啮合条件和连续传动条件正确啮合条件和连续传动条件3 3 各类齿轮传动受力分析、齿各类齿轮传动受力分析、齿轮的失效形式和设
4、计准则轮的失效形式和设计准则2 2 直轮圆柱齿轮的几何参数及尺直轮圆柱齿轮的几何参数及尺寸计算寸计算机械工业出版社机械工业出版社10.1 10.1 齿轮传动基础知识齿轮传动基础知识1.齿轮传动的特点齿轮传动的特点 1、齿轮传动依靠轮齿依次啮合传递运动和动力,不会发、齿轮传动依靠轮齿依次啮合传递运动和动力,不会发生弹性滑动和打滑,因此传动准确可靠;生弹性滑动和打滑,因此传动准确可靠;2、齿轮传动的机械效率可达、齿轮传动的机械效率可达0.950.99(带传动的效率(带传动的效率 0.870.96),且能工作寿命长可达几年甚至几十年;且能工作寿命长可达几年甚至几十年;3、齿轮传动结构紧凑,与其他传动
5、相比,所占空间位置、齿轮传动结构紧凑,与其他传动相比,所占空间位置较小;较小;4、齿轮制造和安装成本较高、不适用于两轴中心距过大、齿轮制造和安装成本较高、不适用于两轴中心距过大的传动。的传动。10.1.1 齿轮传动的特点、类型和基本要求机械工业出版社机械工业出版社10.1 10.1 齿轮传动基础知识齿轮传动基础知识1.1.齿轮传动的类型齿轮传动的类型 齿轮传动的类型,按照一对齿轮轴线的相对位置和轮齿齿轮传动的类型,按照一对齿轮轴线的相对位置和轮齿的齿向,可进行分类:的齿向,可进行分类:1 1)两轴平行的齿轮机构(平面齿轮机构)两轴平行的齿轮机构(平面齿轮机构)内啮合内啮合圆柱直齿轮圆柱直齿轮外
6、啮合外啮合圆柱直齿轮圆柱直齿轮直齿轮与直齿轮与齿条啮合齿条啮合 斜齿圆柱斜齿圆柱齿轮机构齿轮机构人字人字齿轮机构齿轮机构 机械工业出版社机械工业出版社10.1 10.1 齿轮传动基础知识齿轮传动基础知识 2)两轴不平行的齿轮机构(空间齿轮机构)两轴不平行的齿轮机构(空间齿轮机构)准双曲面准双曲面机构机构曲线齿圆锥曲线齿圆锥齿轮机构齿轮机构 直齿圆锥直齿圆锥齿轮机构齿轮机构蜗轮蜗蜗轮蜗杆传动杆传动螺旋齿螺旋齿轮传动轮传动机械工业出版社机械工业出版社10.1 10.1 齿轮传动基础知识齿轮传动基础知识机械工业出版社机械工业出版社 10.1 10.1 齿轮传动基础知识齿轮传动基础知识10.1.2 1
7、0.1.2 渐开线的形成及其性质渐开线的形成及其性质1 渐开线的形成渐开线的形成(1)渐开线的形成)渐开线的形成 (2)基圆(半径用)基圆(半径用rb表示)表示)(3)发生线)发生线机械工业出版社机械工业出版社10.1 10.1 齿轮传动基础知识齿轮传动基础知识2、渐开线的性质、渐开线的性质 (1)BK=弧弧AB (2)渐开线上任意一点)渐开线上任意一点K的法线恒于与基圆相切的法线恒于与基圆相切,该该点的曲率半径等于点的曲率半径等于BK,切点为曲率中心。,切点为曲率中心。机械工业出版社机械工业出版社10.1 10.1 齿轮传动基础知识齿轮传动基础知识(3)渐开线的形状取决于基圆大小,基圆越大渐
8、开线越平)渐开线的形状取决于基圆大小,基圆越大渐开线越平直,基圆半径无穷大时渐开线为直线。直,基圆半径无穷大时渐开线为直线。机械工业出版社机械工业出版社10.1 10.1 齿轮传动基础知识齿轮传动基础知识(4)作用于渐开线)作用于渐开线K点的正压力点的正压力Fn的方向(法线方向)与的方向(法线方向)与其作用点的速度其作用点的速度vk方向所夹的锐角,称渐开线在方向所夹的锐角,称渐开线在K点的压力点的压力角,用角,用k表示,表示,K点离圆心越远,压力角点离圆心越远,压力角k越大。越大。任意点向径与压力角的关系:任意点向径与压力角的关系:机械工业出版社机械工业出版社10.1 10.1 齿轮传动基础知
9、识齿轮传动基础知识(5 5)基圆内无渐开线)基圆内无渐开线机械工业出版社机械工业出版社10.1 10.1 齿轮传动基础知识齿轮传动基础知识10.1.3 10.1.3 渐开线齿廓啮合特性渐开线齿廓啮合特性1.1.瞬时传动比为常数瞬时传动比为常数图10-5 渐开线齿廓传动的特点机械工业出版社机械工业出版社10.1 10.1 齿轮传动基础知识齿轮传动基础知识2.渐开线齿轮具有可分性 对于渐开线齿轮因制造、安装等原因,使两轮的实际中心距与设计中心距略有偏差,但不会影响两轮的传动比。该特性称为传动的可分性传动的可分性。该性质对机械产品的加工和装配都十分有利。3.齿廓啮合线、压力线方向不变 对于一对渐开线
10、齿廓传动齿轮,同一方向的公法线是唯一确定的,不管齿轮在哪一点啮合,啮合点总是在这条公法线上,因而公法线也可称为啮合线啮合线。由于两个齿轮啮合传动时,其正压力始终在公法线方向上,因此齿轮传动啮合线、过啮合点的公法线、基圆的公切线和正压力作用线四线重合,且方向不变。啮合线与两节圆公切线所夹的锐角称为啮合角啮合角,用表示,它是渐开线在节圆上的压力角。机械工业出版社机械工业出版社10.2 10.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸本参数和几何尺寸10.2.1 10.2.1 齿轮各部分的名称和基本参数齿轮各部分的名称和基本参数图10-6 齿轮各部分的名称 如图10-6
11、所示为一标准直齿圆柱齿轮的一部分,齿轮各部分的名称和基本参数如下:机械工业出版社机械工业出版社10.2 10.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸本参数和几何尺寸1、齿数(用、齿数(用z表示)表示)2、齿顶圆(直径和半径分别用、齿顶圆(直径和半径分别用da、ra表示表示)3、齿根圆(直径和半径分别用、齿根圆(直径和半径分别用df、rf表示)表示)4、分度圆(直径和半径分别用、分度圆(直径和半径分别用d、r表示):齿轮上作为齿轮尺寸基准表示):齿轮上作为齿轮尺寸基准的圆称为分度圆。的圆称为分度圆。机械工业出版社机械工业出版社10.2 10.2 渐开线标准直齿圆
12、柱齿轮的基渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸本参数和几何尺寸 5、任意圆周上的齿槽宽(用、任意圆周上的齿槽宽(用ek表示)表示)6、任意圆周上的齿厚(用、任意圆周上的齿厚(用sk表示)表示)7、任意圆周上的齿距(用、任意圆周上的齿距(用pk表示):表示):pk=sk+ek 8、齿槽宽(用、齿槽宽(用e表示)表示)9、齿厚(用、齿厚(用s表示):表示):s=e 10、齿距(用、齿距(用p表示):表示):p=e+s 11、齿高(用、齿高(用h表示)表示)12、齿根高(用、齿根高(用hf表示)表示)13、齿顶高(用、齿顶高(用ha表示)表示)机械工业出版社机械工业出版社10.2 10.2 渐
13、开线标准直齿圆柱齿轮的基渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸本参数和几何尺寸2.基本参数基本参数(1)模数()模数(m)为便于设计制造、安装和互换性要求,人为地把分度圆为便于设计制造、安装和互换性要求,人为地把分度圆上齿距与无理数的比值规定为标准值,称为齿轮的模数,用表示上齿距与无理数的比值规定为标准值,称为齿轮的模数,用表示m,其单位,其单位为为 m m。模数是齿轮几何尺寸计算的基础,模数越大,轮齿的尺寸也越大,弯曲强度越高。国家标准已经规定了标准模数系列,如表10-1所示。于是得到分度圆直径d的计算公式,即:d=mz 机械工业出版社机械工业出版社10.2 10.2 渐开线标准直齿圆柱
14、齿轮的基渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸本参数和几何尺寸2、压力角、压力角:是指分度圆上的压力角,用:是指分度圆上的压力角,用表示。表示。国家规定的标准压力角国家规定的标准压力角=20 3、齿顶高系数、齿顶高系数ha*和顶隙系数和顶隙系数c*(1)齿顶高:齿顶高:ha=ha*m (2)齿根高:)齿根高:hf=(c*+ha*)m (3)全齿高:)全齿高:h=ha+hf=(c*+2ha*)m 式中:式中:ha齿顶高齿顶高 hf齿根高齿根高 ha*齿顶高系数齿顶高系数 c*齿根高系数齿根高系数 机械工业出版社机械工业出版社10.2 10.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基渐开线标准直齿圆柱齿轮
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