齒輪教學(xué)課件

1、齒輪,第一節(jié) 概述,齒輪機(jī)構(gòu)是一種是應(yīng)用最廣泛的機(jī)械傳動，是一種嚙合傳動。,優(yōu)點,傳動比準(zhǔn)確 結(jié)構(gòu)緊湊 工作可靠 效率高,=0.97-0.99 壽命長 適用范圍廣,允許傳遞的功率大，速度高,缺點,制造精度要求高 成本較高 不適用較大中心距傳動 減振性能和抗沖擊性能不如帶傳動,齒輪,分類,按工作條件 開式齒輪傳動 閉式齒輪傳動 按齒面硬度 軟齒面 HB 350 硬齒面 HB 350,直齒輪(內(nèi)嚙合),齒輪齒條,直齒輪(外嚙合),兩軸平行,斜齒輪,人字齒輪,圓錐齒輪,兩軸相交,兩軸交叉,非平行軸齒輪,不完整的齒輪傳動,非圓齒輪,橢圓齒輪機(jī)構(gòu),對數(shù)螺線齒輪機(jī)構(gòu),三角形齒輪機(jī)構(gòu),矩形齒輪機(jī)構(gòu),兩軸平行

2、(圓柱齒輪),兩軸相交(圓錐齒輪),兩軸交錯,直齒,圓柱齒輪,齒輪齒條,外嚙合,內(nèi)嚙合,斜齒,人字齒,直齒,曲齒,圓柱齒輪,齒輪齒條,外嚙合,內(nèi)嚙合,曲齒(圓錐齒輪),斜齒輪,齒輪傳動（按兩嚙合齒輪軸線的相對位置）,第二節(jié) 齒廓嚙合基本定律,對齒輪傳動的基本要求： 瞬時傳動比恒定，傳動平穩(wěn) 齒輪靠主動輪齒廓推動從動輪齒廓來傳遞運(yùn)動和動力，因此要研究齒廓的形狀對瞬時傳動比的影響。,畜力翻車汲水圖,早期的齒輪是用木料制造的，齒廓為直線形，齒距要求不嚴(yán)格，承載能力很小，傳動質(zhì)量也很低。,為什么齒輪的齒形是曲線？,1,1,2,3,1 1 ，23 主動輪等速轉(zhuǎn)動 從動輪的速度則先慢后快地變化 導(dǎo)致瞬時傳

3、動不恒定,齒廓嚙合基本定律,在K點兩齒廓速度必須滿足:,O2,O1,1,2,1,2,齒廓嚙合基本定律,要使齒輪傳動比為一常數(shù)，則必須滿足：不論兩輪在任何位置嚙合，過接觸點所作兩齒廓的公法線都必須與兩輪的連心線相交于固定點C。稱為齒廓嚙合基本定律。 連心線O1O2與兩齒廓觸點公法線nn的交點C稱為節(jié)點，以O(shè)1O2為圓心過節(jié)點的圓稱為節(jié)圓。,n,n,k,c,O1,O2,定傳動比的條件：,= 常數(shù),即：C點為定點,r1,r2,r1 , r2 節(jié)圓半徑,相當(dāng)于兩節(jié)圓作純滾動,變傳動比的條件： 節(jié)點按相應(yīng)的規(guī)律在連心線上移動,凡滿足齒廓嚙合基本定律的齒廓稱為共軛齒廓,軛,共軛 按一定規(guī)律相配的一對 共軛

4、齒廓 滿足齒廓嚙合定律 的一對齒廓,齒廓曲線的選擇應(yīng)考慮設(shè)計、加工、安裝、使用等方面的因素； 常用的齒廓曲線有：漸開線、擺線、圓弧曲線等,齒廓為漸開線,齒廓為圓弧,思考題,兩個物體在任一接觸點處，必定有一條公法線，為什么？,公切線,公法線,公法線,公切線,第三節(jié) 漸開線齒廓的形成及特點,一漸開線齒廓的形成及特性 1漸開線齒廓的形成：直線AB在圓上做純滾動，直線上任一點A的軌跡就是該圓的漸開線。,A,B,K,N,rb,漸開線齒廓的特性,發(fā)生線在基圓上滾過的線段長NK，等于基圓上被滾過的一段弧長NA: NK=NA,漸開線齒廓的特性,漸開線上任意點的法線必與基圓相切，并為該點處的曲率半徑。 漸開線各

5、點處的曲率半徑不同，離基圓愈遠(yuǎn)，曲率半徑愈大。,漸開線齒廓的特性,漸開線的形狀取決于基圓的大小。 基圓內(nèi)無漸開線。,二漸開線齒廓能滿足傳動比恒定的條件,兩齒廓接觸點公法線nn與兩基圓公切，過N1、N2可得兩基圓，基圓半徑為rb1、rb2。 如兩輪的中心距一定，基圓半徑rb1,rb2一定，兩基圓的公切線僅此一條NN（另一條對稱）。 因此齒廓在任一點接觸時，公法線與連心線只能交與C點。,O2,O1,漸開線齒廓的優(yōu)越性,嚙合線是一條定直線。所以，齒廓間的正壓力方向保持不變。,O2,O1,嚙合線：嚙合點的軌跡,O1,O2,N1,N2,C,嚙合線與 O1O2 交一定點C,漸開線齒廓的優(yōu)越性,齒輪工、車工

6、和銑工配換交換齒輪時，都憑目測安裝，安裝中心距與設(shè)計中心距可能會有誤差，這對齒輪傳動質(zhì)量會有影響嗎？,齒輪制成后，基圓半徑已定，即使中心距稍有變動，傳動比仍不變。,漸開線齒廓的可分性,三漸開線齒廓的壓力角,齒廓上任一點K的法線與該點速度方向線所夾的銳角，叫壓力角,rb,O,A,N,Fn,K,Ft,Fr,漸開線上各點壓力角不同，距基圓越遠(yuǎn)，壓力角越大。 基圓壓力角=0,安裝中心距與設(shè)計中心距不同時，壓力角如何變化？,當(dāng)aa時， cos cos ,4、嚙合角,嚙合線與過節(jié)點C所作兩節(jié)圓的公切線的夾角，稱為嚙合角。 嚙合角節(jié)圓壓力角。,思考題,嚙合角與壓力角有什么關(guān)系和區(qū)別？ 關(guān)系：標(biāo)準(zhǔn)安裝的標(biāo)準(zhǔn)齒

7、輪的嚙合角與壓力角的大小相同，都是20。 區(qū)別： 嚙合角就是嚙合線與過節(jié)點C所作兩節(jié)圓的公切線的夾角，隨安裝中心距的不同而不同。 壓力角在齒輪齒廓上各點位置的不同而不同。,思考題,漸開線齒輪在嚙合時，兩個齒面之間是否是純滾動？,Vt0，兩個齒面之間就不是純滾動。,相對滑動速度：,齒根圓直徑df,齒寬b,齒厚sk槽寬ek,分度圓直徑d，標(biāo)準(zhǔn)齒輪的分度圓上： s=e,齒距（周節(jié)）p ,分度圓上的齒距p=s+e,齒頂高h(yuǎn)a,齒根高h(yuǎn)f,全齒高h(yuǎn) h=ha+hf,頂隙c,齒頂圓直徑da,第四節(jié) 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱及基本參數(shù),各部分名稱,二基本參數(shù),直齒圓柱齒輪的參數(shù)有五個： 齒數(shù)z， 模

8、數(shù)m， 壓力角， 齒頂高系數(shù)ha*, 頂隙系數(shù)c*； 其中m， ha*, c*已標(biāo)準(zhǔn)化。 如果m， ha*, c*是標(biāo)準(zhǔn)值，且s=e，稱為標(biāo)準(zhǔn)齒輪,二基本參數(shù),1模數(shù)m,我國已規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列:,z: 齒數(shù) p : 周節(jié),模數(shù)與尺寸的關(guān)系,2壓力角,O,N,K,rb,r,Fn,v,),標(biāo)準(zhǔn)值 =20 分度圓: 具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓,基圓直徑,思考題：分度圓和節(jié)圓有什么關(guān)系和區(qū)別？,1. 區(qū)別： 節(jié)圓： 過節(jié)點作的圓稱為節(jié)圓,節(jié)圓是一對齒輪傳動時出現(xiàn)節(jié)點以后才定義的圓，所以單個齒輪不存在節(jié)圓 分度圓: 具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓。分度圓是均勻分齒的圓。單個齒輪上存在分度圓,O1,O2

9、,N1,N2,C,關(guān)系： 標(biāo)準(zhǔn)安裝的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，其分度圓和節(jié)圓重合,徑節(jié)制齒輪,在采用英制為計量單位的國家中，徑節(jié)DP是齒輪的基本參數(shù)，單位是1/in、1/ft。 徑節(jié)DP是指每英寸長度分度圓直徑有多少個齒： DP=z/d 1/in 例：英制齒輪的齒數(shù)為80，分度圓直徑為10in 則其徑節(jié)：DP=z/d=80/10=8 當(dāng)齒輪的齒數(shù)一定時，DP越大，輪齒尺寸越小,徑節(jié)與模數(shù)的關(guān)系,由DP=z/d m=d/z 得： DP=1/m25.4(1/in) 或 m=25.4/DP(mm) 徑節(jié)制齒輪不能用模數(shù)制齒輪來替換，也不能用模數(shù)制齒輪刀具生產(chǎn)出來。 例：DP10(1/in)的輪齒，根據(jù) m=25.4

10、/DP(mm) 2.54mm 模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)系列中沒有2.54這個模數(shù)。,為什么壓力角取20 ？,確定齒輪分度圓上壓力角大小的目的是為了在一定基圓的漸開線上，取哪一段作為齒輪的齒廓最合適。 從傳遞力矩的大小及效率來看：分度圓上壓力角越小，越省力，效率越高。,壓力角的取值,壓力角過?。?齒的根部厚度較薄，容易在根部折斷，齒輪的承載能力較差； 一部分齒廓在基圓以內(nèi)，導(dǎo)致齒根部分無法滿足漸開線齒輪傳動的要求，影響傳送質(zhì)量。,壓力角的取值,壓力角過大： 做出的齒形上尖下寬，齒根較厚，齒頂較尖。 輪齒強(qiáng)度有所提高，但傳動很費(fèi)力，效率降低。,壓力角的取值,我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)齒輪壓力角=20，就表示取漸開線的中間一段。

11、 =20時，齒形勻稱，強(qiáng)弱比較合適。,3齒頂高系數(shù)ha*,齒頂高:,短齒,正常齒,齒頂圓直徑,4頂隙系數(shù)c*,齒根高,正常齒,全齒高,齒根圓直徑,頂隙c (儲存潤滑油） 一齒輪齒頂至另一齒輪齒根之間的徑向間隙,短齒,5.標(biāo)準(zhǔn)中心距,為避免沖擊，要求兩齒輪嚙合時，齒廓齒側(cè)無間隙，即：,節(jié)圓上一個齒輪的齒厚等于另一個齒輪的齒槽,一對齒輪傳動,按照標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝, 標(biāo)準(zhǔn)中心距, 安裝中心距,如何保證兩個標(biāo)準(zhǔn)齒輪能夠無側(cè)隙傳動呢？,中心距變動,分度圓與節(jié)圓重合兩分度圓相切,嚙合角 = 壓力角,具有標(biāo)準(zhǔn)頂隙,標(biāo)準(zhǔn)中心距,標(biāo)準(zhǔn)齒輪不按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝，嚙合線變陡 節(jié)圓 分度圓 嚙合角分度圓壓力角,三幾何尺寸

12、計算,分度圓直徑,齒頂圓直徑,齒根圓直徑,基圓直徑,中心距,齒頂高,齒根高,全齒高,汽車變速箱中的齒輪比標(biāo)準(zhǔn)齒輪短而粗，但齒頂并不尖。為什么？,在變速箱中常使用一種短齒齒輪。 短齒齒輪的齒頂高系數(shù)為0.8，頂隙系數(shù)為0.3，所以齒頂高為0.8m，齒根高為0.8m+0.3m1.1m。 短齒齒輪的齒頂圓和齒根圓都向分度圓靠近，徑向間隙增加，分度圓齒厚不變，輪齒短而粗。,0.8m,s,汽車變速箱中的齒輪比標(biāo)準(zhǔn)齒輪短而粗，但齒頂并不尖。為什么？,也可以采用“雙模數(shù)制”設(shè)計短齒齒輪的尺寸： 雙模數(shù)m1/m2為2.5/2， 其中m1=2.5，用于計算分度圓直徑d、齒厚s、齒距e、基圓直徑db、基圓齒距sb

13、和中心距a 而m2=2，用于計算齒頂高h(yuǎn)a、齒根高h(yuǎn)f、全齒高h(yuǎn)、齒頂圓直徑da和齒根圓直徑df。,模數(shù)相同的齒輪，它們的齒形是否一樣？,當(dāng)模數(shù)一定時，齒高、齒厚等參數(shù)是一定的，不隨齒輪齒數(shù)的多少而變化,標(biāo)準(zhǔn)齒輪的分度圓上： s=e=p/2=m/2,模數(shù)相同的齒輪，它們的齒形是否一樣？,但漸開線齒形取決于基圓直徑的大小，而 db=d cos=mz cos 當(dāng)模數(shù)一定時： 齒數(shù)少，基圓小，齒形平均曲率較大，齒根較薄 齒數(shù)大，基圓大，齒形漸趨于平直，齒根增厚 齒數(shù)趨于無窮大，齒形變成直線，即齒條齒形,Z=10,Z=25,Z= ,齒根圓與基圓哪個大?,如果齒根圓比基圓小，則肯定有一部分齒廓不能做成漸開線。 基圓: db=dcos20=0.94mz 齒根圓: