chap齒輪機構PPT演示文稿

1、1第第4 4章章 齒輪機構齒輪機構 齒輪類型齒輪類型漸開線特性漸開線特性嚙合特性嚙合特性切齒原理切齒原理教學內(nèi)容教學內(nèi)容 齒廓嚙合基本定律齒廓嚙合基本定律 漸開線特性漸開線特性 嚙合條件嚙合條件本章重點本章重點2 1 概述：概述： 齒輪機構是高副機構，用來傳遞空間任意兩齒輪機構是高副機構，用來傳遞空間任意兩軸間的運動和動力，運用最為廣泛。軸間的運動和動力，運用最為廣泛。 2 齒輪機構的特點齒輪機構的特點 (1) 優(yōu)點：優(yōu)點： 適用的圓周速度和功率范圍廣適用的圓周速度和功率范圍廣 功率較高、傳動比穩(wěn)定功率較高、傳動比穩(wěn)定 壽命較長壽命較長 、工作可靠性高、工作可靠性高 可實現(xiàn)平行軸、相交軸、交錯

2、軸之間傳動可實現(xiàn)平行軸、相交軸、交錯軸之間傳動 (2)缺點缺點: 制造和安裝精度高，成本高。制造和安裝精度高，成本高。 不適于遠距離兩軸之間傳動。不適于遠距離兩軸之間傳動。 4-1 齒輪機構的特點和類型齒輪機構的特點和類型33 齒輪機構的類型齒輪機構的類型（1）平面齒輪機構：）平面齒輪機構： 1).直齒圓柱齒輪傳動（直齒輪）直齒圓柱齒輪傳動（直齒輪） 外嚙合齒輪傳動外嚙合齒輪傳動 （兩齒輪轉向相反）（兩齒輪轉向相反） 內(nèi)嚙合齒輪傳動內(nèi)嚙合齒輪傳動 （兩齒輪轉向相同）（兩齒輪轉向相同） 齒輪與齒條傳動齒輪與齒條傳動 (2) 斜齒圓柱齒輪傳動（斜齒輪）斜齒圓柱齒輪傳動（斜齒輪） 分內(nèi)、外嚙合和齒輪

3、、齒條傳動三類分內(nèi)、外嚙合和齒輪、齒條傳動三類 3).人字齒輪傳動人字齒輪傳動（2）空間齒輪機構：）空間齒輪機構： 1).錐齒輪傳動（直齒、斜齒、曲齒）錐齒輪傳動（直齒、斜齒、曲齒） 2).交錯軸斜齒輪交錯軸斜齒輪 3).蝸桿傳動蝸桿傳動4 1 1 傳動比傳動比：i i1212=1 1/2 2 工程實際中，要求工程實際中，要求i i1212 =const, =const,否則否則 1 1= const= const，則，則2 2 const const，產(chǎn)生慣性力，產(chǎn)生慣性力 2 2 齒輪齒廓與齒輪齒廓與i i1212的關系的關系 節(jié)點節(jié)點c c：公法線：公法線nnnn與連心線的交點，與連心線

4、的交點， 即即1 1、2 2的相對速度瞬心，有的相對速度瞬心，有 3 3 齒廓嚙合基本定律齒廓嚙合基本定律 4-2 4-2 齒廓嚙合基本定律齒廓嚙合基本定律 coco12215 推論4 4 共軛齒廓共軛齒廓：凡能實現(xiàn)給定傳動比要求的一對齒廓。：凡能實現(xiàn)給定傳動比要求的一對齒廓。5 5 齒廓曲線的選擇齒廓曲線的選擇 對于定傳動比齒輪機構，凡滿足對于定傳動比齒輪機構，凡滿足c c為定點曲線為定點曲線均可作齒廓曲線。均可作齒廓曲線。常用曲線：常用曲線： 漸開線漸開線 - - 加工、度量、安裝方便、運用廣加工、度量、安裝方便、運用廣泛。泛。 擺線擺線 圓弧線圓弧線 本章主要討論本章主要討論漸開線齒輪漸

5、開線齒輪 若要求一對齒廓嚙合傳動，且能保持傳動比為定值，若要求一對齒廓嚙合傳動，且能保持傳動比為定值，則嚙合齒廓在任意位置接觸時，過接觸點所作的齒廓公則嚙合齒廓在任意位置接觸時，過接觸點所作的齒廓公法線交連心線為定點，即節(jié)點法線交連心線為定點，即節(jié)點c c為定點為定點。節(jié)圓：節(jié)圓：以以o o1 1,o,o2 2為圓心，以為圓心，以o o1 1c c， o o2 2c c為半徑所作的圓。為半徑所作的圓。 兩齒輪嚙合時兩節(jié)圓作純滾動。兩齒輪嚙合時兩節(jié)圓作純滾動。6一、漸開線的形成和特性一、漸開線的形成和特性 1 定義：直線（定義：直線（發(fā)生線發(fā)生線）沿圓周（）沿圓周（基圓基圓）作純滾動）作純滾動

6、，直線上任一點的軌跡。直線上任一點的軌跡。4-2 4-2 漸開線齒廓漸開線齒廓 72 特性：特性： (1) (1) (2) (2)漸開線上任意點的法線恒漸開線上任意點的法線恒 與基圓相切與基圓相切 (3) b(3) b是是k k點的曲率中心，點的曲率中心，bkbk是是 點點k k的曲率半徑的曲率半徑 (4)(4)壓力角：法線與速度所夾銳角壓力角：法線與速度所夾銳角 cosk=ob/ok=rb/rkcosk=ob/ok=rb/rk rk rk， k k 基圓上壓力角等于零基圓上壓力角等于零 8(5)(5)漸開線的形狀取決于基圓漸開線的形狀取決于基圓(r(rb b) )的大小。的大小。 (6)(6

7、)基圓內(nèi)無漸開線基圓內(nèi)無漸開線 9二、漸開線齒廓的嚙合特性二、漸開線齒廓的嚙合特性1 1 漸開線齒廓滿足漸開線齒廓滿足定傳動比定傳動比要求要求 2 2 可分性：可分性： 3 3 正壓力方向不變性正壓力方向不變性 104-4 齒輪各部分名稱及齒輪各部分名稱及 漸開線直齒圓柱齒輪基本尺寸漸開線直齒圓柱齒輪基本尺寸 一、直齒圓柱齒輪各部分及基本參數(shù)直齒圓柱齒輪各部分及基本參數(shù)(1) 齒數(shù)齒數(shù) z(2) 齒頂圓齒頂圓 - da (3) 齒根圓齒根圓 - df(4) 齒槽寬齒槽寬- ek(5) 齒齒 厚厚 - sk(6) 周周 節(jié)節(jié)(齒距齒距)pk pk= sk+ek=dk/z dk= pk z/ 11

8、(8)(8)模數(shù)模數(shù)m m -( -(為了便于計算為了便于計算, ,制造制造, ,檢驗檢驗) ) 將比值將比值 人為地規(guī)定為標準值。人為地規(guī)定為標準值。(7)分度圓分度圓: 尺寸基準尺寸基準 分度圓模數(shù)與壓力角均為標準值。分度圓模數(shù)與壓力角均為標準值。db=dcos=mzcos 12 (9) 齒頂高齒頂高ha : ha=ha*m (10) 齒根高齒根高hf : hf=(ha*+c*)m (11)全齒高全齒高 h : h=(2ha*+c*)m (12)頂隙頂隙: c=c*m13漸開線標準直齒圓柱齒輪幾何尺寸計算漸開線標準直齒圓柱齒輪幾何尺寸計算14小小 結結1 h1 ha a* *，c c* *

9、決定了齒頂圓，齒根圓的大小。決定了齒頂圓，齒根圓的大小。 2 2 標準齒輪標準齒輪是指是指m m， ，h ha a* *，c c* *均為標準值，而且均為標準值，而且s=es=e的齒輪。的齒輪。3 3 標準安裝標準安裝：節(jié)圓與分度圓重合的安裝，標準中心距：節(jié)圓與分度圓重合的安裝，標準中心距4 4 嚙合角嚙合角與與： 標準安裝時，分度圓與節(jié)圓重合，標準安裝時，分度圓與節(jié)圓重合，= = )(21)(2212121ddzzmrra155 5 齒條齒條：齒數(shù)為無窮多的齒輪的一部分齒數(shù)為無窮多的齒輪的一部分 特點：特點： （1 1）齒形角齒形角。 （2 2）p=p=m m16一、一、正確嚙合的條件正確嚙

10、合的條件 兩齒輪上相鄰兩齒同側齒兩齒輪上相鄰兩齒同側齒廓間法向齒距應相等廓間法向齒距應相等, ,即即 p n1= p n2因因 故有故有 因模數(shù)和壓力角均已標準化因模數(shù)和壓力角均已標準化, ,故應使故應使: : 4-5 漸開線直齒圓柱齒輪的外嚙合漸開線直齒圓柱齒輪的外嚙合 一對漸開線直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件一對漸開線直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件: : 兩齒輪的模數(shù)和壓力角必須分別相等兩齒輪的模數(shù)和壓力角必須分別相等. . pn= pb=p*cos 217二、二、重合度重合度 為了使齒輪連續(xù)傳動為了使齒輪連續(xù)傳動,必須在前一對齒輪必須在前一對齒輪尚未脫離嚙合時尚未脫離嚙合時,后一對齒輪及時進入嚙

11、合。后一對齒輪及時進入嚙合。 1 開始嚙合點：開始嚙合點：b2 2 終止嚙合點：終止嚙合點：b1 3 實際嚙合線段：實際嚙合線段： b1 b2 4 理論嚙合線段：理論嚙合線段：n1n2 5 嚙合嚙合?。夯。篺g 若若fgp, 能連續(xù)傳動能連續(xù)傳動 若若fg=p, 傳動邊界狀態(tài)傳動邊界狀態(tài) 若若fg1, =1.11, =1.11.41.4g18三、無側隙嚙合條件三、無側隙嚙合條件 一對齒輪嚙合傳動時，一對齒輪嚙合傳動時，要求輪齒齒廓無間隙，否要求輪齒齒廓無間隙，否則起動、停止和輪齒上載則起動、停止和輪齒上載荷發(fā)生變化時，會產(chǎn)生沖荷發(fā)生變化時，會產(chǎn)生沖擊，引起附加載荷，傳動擊，引起附加載荷，傳動平

12、穩(wěn)性差，正反轉時表現(xiàn)平穩(wěn)性差，正反轉時表現(xiàn)更明顯。更明顯。條件：條件： 一個齒輪節(jié)圓上的一個齒輪節(jié)圓上的齒厚齒厚等等于另一個齒輪節(jié)圓上于另一個齒輪節(jié)圓上齒槽寬齒槽寬。 標準安裝標準安裝：標準齒輪無側隙安裝。標準齒輪無側隙安裝。標準中距標準中距:)(2212121zzmrrrra194-6 漸開線齒輪的切齒原理漸開線齒輪的切齒原理 一、加工方法一、加工方法 鑄造法，熱軋法、沖壓法、切削法鑄造法，熱軋法、沖壓法、切削法切削法按原理分：切削法按原理分：成形法成形法和和范成法范成法 1 成形法成形法 刀具刀具：成形銑刀：成形銑刀 特點特點: 刀具的軸剖面內(nèi)刀具的軸剖面內(nèi), 刀刃的形狀和刀刃的形狀和 被

13、切齒槽的形狀相等。被切齒槽的形狀相等。 齒形有誤差齒形有誤差,精度低。精度低。 盤狀銑刀加工齒輪盤狀銑刀加工齒輪202 范成法范成法: 最常用的方法。最常用的方法。 原理原理：利用一對齒輪嚙合傳動時，兩輪的：利用一對齒輪嚙合傳動時，兩輪的 齒廓曲線互齒廓曲線互 為包絡線。為包絡線。 刀具刀具：齒輪插刀，齒條插刀，齒輪滾刀。：齒輪插刀，齒條插刀，齒輪滾刀。 特點特點：刀具的：刀具的m，等于被加工齒輪的等于被加工齒輪的 m ，1 齒輪插刀齒輪插刀212 齒條插刀齒條插刀刀具特點：中線及與中線平行的直線上，具有刀具特點：中線及與中線平行的直線上，具有相同的相同的p(m), m, (壓力角、齒形角壓力

14、角、齒形角)，故：，故： 刀具中線與輪坯分度圓相切且作純滾動時，刀具中線與輪坯分度圓相切且作純滾動時，齒輪的齒輪的m 和和與刀具的與刀具的m 和和 相同，且相同，且s=e=m/2223 3 齒輪滾刀齒輪滾刀滾刀形狀象螺旋滾刀形狀象螺旋方法；滾刀旋轉是軸向移動，安裝滾刀時軸線與方法；滾刀旋轉是軸向移動，安裝滾刀時軸線與 輪坯端面成一滾刀升角輪坯端面成一滾刀升角特點；能連接切削，生產(chǎn)率高，應用廣泛。特點；能連接切削，生產(chǎn)率高，應用廣泛。234-7 根切、最少齒數(shù)及變位齒輪根切、最少齒數(shù)及變位齒輪一、根切現(xiàn)象與最少齒數(shù)一、根切現(xiàn)象與最少齒數(shù)1 根切現(xiàn)象：根切現(xiàn)象：242 最少齒數(shù)：最少齒數(shù)： 標準齒

15、輪是否發(fā)生根切取決于其標準齒輪是否發(fā)生根切取決于其齒數(shù)齒數(shù)的多少。的多少。（1）=20，ha*=i的正常齒制標準漸開線齒輪，用齒條刀具加工，zmim=17（2）=20，ha*=0.8時，zmim=14。25二、二、變位齒輪及其齒厚的確定變位齒輪及其齒厚的確定 1 標準齒輪的缺點；標準齒輪的缺點；(1)齒數(shù)必須大于或等于最小齒數(shù)，否則會產(chǎn)生根切。(2)不適用于實際中心距不等于標準中心距的場合(3)小齒輪齒根厚度小于大齒輪，抗彎能力不同。2 變位齒輪優(yōu)點：變位齒輪優(yōu)點：齒數(shù)可少于zmin，中心距，改善小齒輪抗彎能力。3 變位齒輪定義：變位齒輪定義： 改變刀具相對位置而切制的齒輪264 變位齒輪切削

16、特點變位齒輪切削特點 刀具變位后與齒輪分度圓相切的直線不是刀具中線，而是刀具變位后與齒輪分度圓相切的直線不是刀具中線，而是分度線分度線； xm:變位量，變位量， x：變位系數(shù)（有正負）：變位系數(shù)（有正負） ab=xmtgxmtgms22xmtgme2227 4-8 4-8 平行軸斜齒輪機構平行軸斜齒輪機構 一、斜齒輪齒廓曲面的形成及嚙合特點一、斜齒輪齒廓曲面的形成及嚙合特點1形成28 2 嚙合特點嚙合特點(2)嚙合過程中,其齒面接觸線由由短變長短變長,再由長變短由長變短，輪齒在交換嚙合時,載荷是逐漸逐漸加上,再逐漸卸掉的.(3)端面的齒廓曲線為漸開線漸開線。端面看，斜齒輪相當于漸開線直齒輪傳動

17、，滿足定角速比定角速比的要求。傳動平穩(wěn),沖擊、振動和噪音較小,適宜于高速、重載傳動。(1)斜齒輪傳動相當于一對節(jié)圓柱的純滾動。29a 3 斜齒圓柱齒輪旋向斜齒圓柱齒輪旋向 斜齒輪分度圓上的螺旋角斜齒輪分度圓上的螺旋角30二二 斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸 （1）法面和端面參數(shù)）法面和端面參數(shù) 31（2）斜齒輪傳動的幾何尺寸）斜齒輪傳動的幾何尺寸 齒頂高和齒根高：齒頂高和齒根高： 分度圓直徑：分度圓直徑： d=zmt=zmn/cos 標準中心距：標準中心距： a=(d1+d2)=mn(z1+z2)/2cos 斜齒輪傳動可用改變螺旋角斜齒輪傳動可用改變螺旋角的辦法調(diào)整的辦法調(diào)整中心

18、距，不一定采中心距，不一定采用變位的辦法。用變位的辦法。（3） 一對斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件一對斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件 1）兩齒輪的法面模數(shù)）兩齒輪的法面模數(shù)mn n和法面壓力角和法面壓力角n n應分別相等，應分別相等， 即：即： mn1n1=mn2n2 n1n1=n2n2 （mt1t1=mt2t2 ，t1t1=t2t2 ） 2) 外嚙合時，兩輪的螺旋角外嚙合時，兩輪的螺旋角應大小相等，方向相反，即：應大小相等，方向相反，即： 1 1=-=-2 2 內(nèi)嚙合時，兩輪的螺旋角內(nèi)嚙合時，兩輪的螺旋角應大小相等，方向相同，即：應大小相等，方向相同，即：1 1=2 2 32 三三 斜齒圓柱齒輪傳動

19、的重合度斜齒圓柱齒輪傳動的重合度t端面重合度btg/pt附加重合度斜齒圓柱齒輪傳動的重合度：斜齒圓柱齒輪傳動的重合度：分析分析:(1)連續(xù)傳動條件：連續(xù)傳動條件：1 (2) b， 33 四四 斜齒圓柱齒輪的當量齒數(shù)斜齒圓柱齒輪的當量齒數(shù)1 當量齒輪：當量齒輪： 研究法向齒形與直齒圓柱齒輪的關系研究法向齒形與直齒圓柱齒輪的關系 2 當當 量量齒齒數(shù)數(shù) 3 結論：結論：斜齒輪的齒數(shù)斜齒輪的齒數(shù)zmin可小于可小于17 zmin=zvmin cos3即即zv17即可防止根切即可防止根切以以為分度圓半徑為分度圓半徑,以以mn、n作直齒圓柱齒輪作直齒圓柱齒輪34 五五 斜齒圓柱齒輪的特點斜齒圓柱齒輪的特點1 優(yōu)點：優(yōu)點：1) 嚙合性能好嚙合性能好 2) 重合度大重合度大 3) 不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)比直齒輪少不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)比直齒輪少, 機構更為緊湊機構更為緊湊2 缺點：軸向力缺點：軸向力設計時，設計時，=82035( 4-9 圓錐齒輪機構圓錐齒輪機構一一 、 概述概述 用來傳遞相交兩軸之