無齒側(cè)間隙嚙合

【學習內(nèi)容】4.5.2無齒側(cè)間隙嚙合條件1、無齒側(cè)間隙嚙合條件為了避免齒輪在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩個方向的傳動中齒輪發(fā)生撞擊，要求相嚙合的輪齒的齒側(cè)沒有間隙。右圖所示為主動齒輪與從動齒輪處于無齒側(cè)間隙嚙合狀態(tài)的情況。當主動輪按順時針方向轉(zhuǎn)動時：兩輪齒廓在節(jié)圓上的共軛點b、b2將同時到達C點。由于兩節(jié)圓作純滾動，故有： 虹'y當主動輪按逆時針方向轉(zhuǎn)動時：兩輪齒廓在節(jié)圓上的共軛點。、氣將同時到達C點。由于兩節(jié)圓作純滾動，故有：*逐=的。由此可得. 搭=福是主動輪在節(jié)圓j1上的槽寬呂，曷衛(wèi)是從動輪在節(jié)圓j2上的齒厚亳一對齒輪作無齒側(cè)間隙嚙合的幾何條件是：一個齒輪節(jié)圓上的槽寬等于另一個齒輪節(jié)圓上的齒厚。在工程實際中，一對嚙合的齒輪是否具有齒側(cè)間隙?在設計齒輪時應如何考慮？2、標準齒輪滿足無側(cè)隙嚙合條件的安裝要求一對滿足正確嚙合條件的外嚙合標準直齒圓柱齒輪，在什么情況下能滿足無側(cè)隙嚙合條件呢?

如圖所示為滿足正確嚙合條件的一對外嚙合標準直齒圓柱齒輪，它的中心距是兩輪分度圓半徑之和，此中心距稱為標準中心距。以=叮+上=5（知+知）嚙合線N1N2與q?的交點C是嚙合節(jié)點，而兩輪分度圓也相切于C點，所以分度圓與節(jié)圓重合為一個圓。即R=廠1"=々a=a由于標準齒輪的分度圓齒厚與槽寬相等，因此TOM「 『的=約=弛=電=虧=S=￡結(jié)論：兩個標準齒輪如果按照標準中心距安裝，就能滿足無齒側(cè)間隙嚙合條件，能實現(xiàn)無齒側(cè)間隙嚙合傳動。兩個標準齒輪在這種安裝情況下，還有什么特點？從圖中可以看出一輪齒頂與另一輪齒根之間有一個徑向間隙C，我們稱為頂隙，它是為儲存潤滑油以潤滑齒廓表面而設置的，這就是標準齒輪齒根高大于齒頂高的原因，并因此把C*稱為頂隙系數(shù)。在上述的安裝情況下c=c*m，c*m稱為標準頂隙。一對標準齒輪按照標準中心距安裝，我們稱之為標準安裝。當一對標準齒輪在安裝中，實際中心距頊大于標準中心距a即非標準安裝時，會有什么情況出現(xiàn)？3、標準齒輪齒條標準安裝及嚙合特點如圖所示，當標準齒輪與齒條安裝后，齒輪的分度圓與齒條的中線相切，我們稱這種安裝為標準齒輪與齒條的標準安裝。

在標準安裝的情況下，節(jié)點c是齒條中線與分度圓的切點，此時，齒輪分度圓與節(jié)圓重合，齒條中線與節(jié)線重合；嚙合角/等于分度圓壓力角我。由于標準齒輪分度圓上的齒厚等于槽寬，齒條中線上的齒厚也等于槽寬，且均等于W。結(jié)論：標準齒輪和齒條如果是標準安裝，就能滿足無齒側(cè)間隙嚙合條件，能實現(xiàn)無齒側(cè)間隙嚙合傳動如果將齒條沿徑向下移一段距離后，會有什么情況出現(xiàn)?從圖中可以看出，齒輪和齒條將只有一側(cè)接觸，另一側(cè)出現(xiàn)間隙。但由于嚙合線不變，因而節(jié)點c不變，故：齒輪節(jié)圓與分度圓仍重合，但齒條節(jié)線與中線不再重合；嚙合角廈■'等于分度圓壓力角。這種安裝稱為非標準安裝。從上面的分析可以發(fā)現(xiàn)，當齒輪與齒條嚙合傳動時，無論是標準安裝還是非標準安裝都具有下面兩個特點：1.齒輪分度圓永遠與節(jié)圓重合，2.嚙合角永遠等于分度圓壓力角,

4.5.3連續(xù)傳動條件齒輪滿足正確嚙合條件，是不是必然就能連續(xù)傳動？我們先看下面的三個動畫。動畫3嚙合的一對齒輪的法向齒距分別相等，即都滿足正確嚙合條件。但動畫1中的齒輪傳動是間斷的，賣的?？梢?，一對齒輪要連續(xù)傳動除滿足正確嚙合條件外，還需滿足別的條件，這個條件是什么？在研究這個問題之前，我們先來研究輪齒的嚙合過程。輪齒嚙合過程圖中B點（從動輪2齒頂圓與嚙合線NN的交點），是一對輪齒嚙合的起始點。隨著嚙合傳動的進行，兩齒廓的嚙合點沿著嚙合線移動，直到B點（主動輪1的齒頂圓與嚙合線的交點）時，兩輪齒即將脫離接觸，B點為輪齒嚙合的終止點。 1從一對輪齒的嚙合過程來看，嚙合點實際走過的軌跡只是嚙合線上的一段，即輯，稱為實際嚙合線。當兩輪齒頂圓加大時，點B和B將分別趨近于點N和N，實際嚙合線將加長，但因基圓內(nèi)無漸開線，所以實際嚙合線不會超過NN'，即2NN是理論上可1 2 1 2能的最長嚙合線，稱為理論嚙合線。過程中，并非全部漸開線齒廓都參加工作，而是圖中陰影線所示的部分。實際參與嚙合的這段齒廓稱為齒廓工【學習內(nèi)容】究齒輪連續(xù)傳動的條件。一對漸開線齒輪的法向齒距相等，但是"1*當前一對輪齒在點B脫離嚙合時，后一對輪齒勞在鳥點即將脫離嚙合時，后一對輪齒正好在B2點嚙合，傳動剛好連續(xù)，在傳動過程中，始終有一對輪齒嚙合。當前一對輪齒尚未脫離嚙合時，后一對輪齒已進入嚙合，確保了傳動的連續(xù)性。在傳動過程中，&嚙合。:是實際嚙合線礪大于或至少等于法向齒距戶L我們把硝與Ph的比值用％表示，臨稱為齒有件為：>1們工 一1保證齒輪的連續(xù)傳動，但在實際應用中考慮到制造和安裝的誤差，為確保齒輪傳動的連續(xù)，弓迅應由圖可知：月珀=￡『+2月S^C=乾叫-CW]=w(tancwal-tana)CB2=，兩一「死=如(tm-tanft)于是可得：j?n5'i 1 ' '七= =—@1(tanafll-tana)+z2仕肋5-tana)]其中，頊為嚙合角，％L和％2分別為齒輪1、齒輪2的齒頂圓壓力角。由圖可知：也。=而。皿％-盆/)sina萬。十兢 Iy況烏= =—(tan%-tana)+ ———q=a貝y海 如—q=a由上述重合度的計算公式，可以看出1.￡■與模數(shù)無關(guān)，而隨齒數(shù)的增加而加大。2.當兩輪齒數(shù)趨于無窮大時，'匹將趨于理論上的極限值如皿。為:腳.電) *^maxnmcoscinsm2a血旗=4^maxnmcoscinsm2a事實上，由于兩輪均變?yōu)辇X條，將吻合成一體而無嚙合運動。所以，這個理論上的極限值是不可能達到的。齒輪傳動的中心距和嚙合角，側(cè)隙和頂隙發(fā)布日期：2006-10-236:15:12作者：佚名出處：不詳1.齒輪傳動的相關(guān)概念頂隙一兩齒輪嚙合時，一個齒輪的齒頂圓和另一個齒輪的齒根圓之間留有的間隙叫頂隙。頂隙可以儲存潤滑油，同時能避免兩齒輪的齒頂與齒根之間發(fā)生運動干涉。側(cè)隙一兩輪齒以一側(cè)齒廓接觸時，在另一側(cè)齒廓處留有的間隙叫側(cè)隙。側(cè)隙可防止輪齒卡死，還可以儲存潤滑油。側(cè)隙一般由生產(chǎn)圖紙中的尺寸偏差產(chǎn)生，設計時應按無側(cè)隙嚙合來計算。標準中心距一一對齒輪安裝后兩軸線間的距離叫中心距。一對標準齒輪安裝時，若兩輪分度圓相切，即中心距等于兩輪分度圓半徑之和，這樣的中心距稱為標準中心距（圖8-15a）。 標準安裝一當一對標準齒輪按標準中心距安裝時，稱為標準安裝。此時，兩輪分度圓分別與節(jié)圓重合，嚙合角等于分度圓壓力角，頂隙為標準值°**加。同時，由于標準齒輪分度圓上的齒厚與槽寬相等，標準安裝就保證了無側(cè)隙嚙合。這里特別指出：分度圓和壓力角是單個齒輪的參數(shù)，齒輪制成后即已存在；而節(jié)圓和嚙合角是一對齒輪嚙合時才產(chǎn)生的參數(shù)，對于單個齒輪來說并不存在。

圖8-15標準齒輪的安裝a）標準安裝 b）非標準安裝非標準安裝一當安裝中心距大于標準中心距時，稱為非標準安裝，如圖8-13b。此時兩齒輪分度圓不再相切，節(jié)圓大于分度圓；兩基圓相對分離，嚙合角"'因此而加大，不再等于分度圓壓力角配；同時，頂隙大于標準值，而且出現(xiàn)側(cè)隙。非標準安裝一般是不允許的。2.齒輪與齒條嚙合傳動圖8-16所示為齒輪齒條嚙合傳動。當齒條處于實線所示位置時，分度線與齒輪的分度圓相切，稱為標準安裝。此時，齒條的分度線與節(jié)線（相當于齒輪的節(jié)圓）重合，齒輪的分度圓與節(jié)圓重合，齒條的分度線和齒輪的分度圓作純滾動。嚙合角/'等于齒輪分度圓壓力角配，即齒條的齒形角。當齒條處于虛線所示位置時，分度線與齒輪的分度圓分離而不再相切，并出現(xiàn)側(cè)隙，稱為非標準安裝。在非標準安裝時，齒條上與分度線平行且與齒輪分度圓相切的直線稱為節(jié)線，節(jié)線和分度線不再重合，齒輪的分度圓與齒條的節(jié)線作純滾動。但由于齒條的齒廓是直線，齒廓的法線方向是不變的，因此齒輪齒條傳動的嚙合角*'也不變，總等于齒輪的分度圓壓力角就；而且嚙合線也是不變的，嚙合節(jié)點P的位置亦不改變。由此可知，齒輪齒條嚙合傳動時，齒輪的分度圓總是與節(jié)圓重合。圖8-16標準齒輪齒條傳動的安裝齒輪的組成結(jié)構(gòu)一般有輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓。輪齒簡稱齒，是齒輪上每一個用于嚙合的凸起部分，這些凸起部分一般呈輻射狀排列，配對齒輪上的輪齒互相接觸，可使齒輪持續(xù)嚙合運轉(zhuǎn)；齒槽是齒輪上兩相鄰輪齒之間的空間；端面是圓柱齒輪或圓柱蝸桿上 ，垂直于齒輪或蝸桿軸線的平面；法面指的是垂直于輪齒齒線的平面；齒頂圓是指齒頂端所在的圓；齒根圓是指槽底所在的圓；基圓是形成漸開線的發(fā)生線作純滾動的圓；分度圓 是在端面內(nèi)計算齒輪幾何尺寸的基準圓。齒輪可按齒形、齒輪外形、齒線形狀、輪齒所在的表面和制造方法等分類。齒輪的齒形包括齒廓曲線、壓力角、齒高和變位。漸開線齒輪比較容易制造，因此現(xiàn)代使用的齒輪中，漸開線齒輪占絕對多數(shù)，而擺線齒輪和圓弧齒輪應用較少。在壓力角方面，小壓力角齒輪的承載能力較??；而大壓力角齒輪，雖然承載能力較高，但在傳遞轉(zhuǎn)矩相同的情況下軸承的負荷增大，因此僅用于特殊情況。而齒輪的齒高已標準化，一般均采用標準齒高。變位齒輪的優(yōu)點較多，已遍及各類機械設備中。另外，齒輪還可按其外形分為圓柱齒輪、錐齒輪、非圓齒輪、齒條、蝸桿蝸輪 ；按齒線形狀分為直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、曲線齒輪；按輪齒所在的表面分為外齒輪、內(nèi)齒輪；按制造方法可分為鑄造齒輪、切制齒輪、軋制齒輪、燒結(jié)齒輪等。齒輪的制造材料和熱處理過程對齒輪的承載能力和尺寸重量有很大的影響。 20世紀50年代前，齒輪多用碳鋼，60年代改用合金鋼，而70年代多用表面硬化鋼。按硬度，齒面可區(qū)分為軟齒面和硬齒面兩種。多用于傳動尺寸和軟齒面的齒輪承載能力較低，但制造比較容易，跑合性好，多用于傳動尺寸和重量無嚴格限制，以及小量生產(chǎn)的一般機械中。因為配對的齒輪中，小輪負擔較重，因此為使大小齒輪工作壽命大致相等，小輪齒面硬度一般要比大輪的高 。硬齒面齒輪的承載能力高，它是在齒輪精切之后 ，再進行淬火、表面淬火或滲碳淬火處理，以提高硬度。但在熱處理中，齒輪不可避免地會產(chǎn)生變形，因此在熱處理之后須進行磨削、研磨或精切，以消除因變形產(chǎn)生的誤差，提高齒輪的精度。制造齒輪常用的鋼有調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼、滲碳淬火鋼和滲氮鋼。鑄鋼的強度比鍛鋼稍低，常用于尺寸較大的齒輪；灰鑄鐵的機械性能較差，可用于輕載的開式齒輪傳動中；球墨鑄鐵可部分地代替鋼制造齒輪 ；塑料齒輪多用于輕載和要求噪聲低的地方，與其配對的齒輪一般用導熱性好的鋼齒輪。未來齒輪正向重載、高速、高精度和高效率等方向發(fā)展，并力求尺寸小、重量輕、壽命長和經(jīng)濟可靠。而齒輪理論和制造工藝的發(fā)展將是進一步研究輪齒損傷的機理， 這是建立可靠的強度計算方法的依據(jù)，是提高齒輪承載能力，延長齒輪壽命的理論基礎；發(fā)展以圓弧齒廓為代表的新齒形；研究新型的齒輪材料和制造齒輪的新工藝； 研究齒輪的彈性變形、制造和安裝誤差以及溫度場的分布，進行輪齒修形，以改善齒輪運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，并在滿載時增大輪齒的接觸面積，從而提高齒輪的承載能力。摩擦、潤滑理論和潤滑技術(shù)是齒輪研究中的基礎性工作，研究彈性流體動壓潤滑理論，推廣采用合成潤滑油和在油中適當?shù)丶尤霕O壓添加劑，不僅可提高齒面的承載能力，而且也能提高傳動效率。［編輯本段］二中國齒輪工業(yè)的發(fā)展中國齒輪工業(yè)在“十五”期間得到了快速發(fā)展：2005年齒輪行業(yè)的年產(chǎn)值由2000年的240億元增加到683億元，年復合增長率23.27%，已成為中國機械基礎件中規(guī)模最大的行業(yè)。就市場需求與生產(chǎn)規(guī)模而言，中國齒輪行業(yè)在全球排名已超過意大利，居世界第四位。2006年，中國全部齒輪、傳動和驅(qū)動部件制造企業(yè)實現(xiàn)累計工業(yè)總產(chǎn)值102628183千元，比上年同期增長24.15%；實現(xiàn)累計產(chǎn)品銷售收入98238240千元，比上年同期增長24.37%；實現(xiàn)累計利潤總額5665210千元，比上年同期增長26.85%。2007年1-12月，中國全部齒輪、傳動和驅(qū)動部件制造企業(yè)實現(xiàn)累計工業(yè)總產(chǎn)值136542841千元，比上年同期增長30.96%；2008年1-10月，中國全部齒輪、傳動和驅(qū)動部件制造企業(yè)實現(xiàn)累計工業(yè)總產(chǎn)值144529138千元，比上年同期增長32.92%。中國齒輪制造業(yè)與發(fā)達國家相比還存在自主創(chuàng)新能力不足、新品開發(fā)慢、市場競爭無序、企業(yè)管理薄弱、信息化程度低、從業(yè)人員綜合素質(zhì)有待提高等問題?，F(xiàn)階段齒輪行業(yè)應通過市場競爭與整合，提高行業(yè)集中度，形成一批擁有幾十億元、5億元、1億元資產(chǎn)的大、中、小規(guī)模企業(yè)；通過自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品設計開發(fā)，形成一批車輛傳動系（變速箱、驅(qū)動橋總成）牽頭企業(yè)，用牽頭企業(yè)的配套能力整合齒輪行業(yè)的能力與資源；實現(xiàn)專業(yè)化、網(wǎng)絡化配套，形成大批有特色的工藝、有特色的產(chǎn)品和有快速反應能力的名牌企業(yè)；通過技改，實現(xiàn)現(xiàn)代化齒輪制造企業(yè)轉(zhuǎn)型?！笆晃濉蹦┢?，中國齒輪制造業(yè)年銷售額可達到 1300億元，人均銷售額上升到65萬元/年，在世界行業(yè)排名中達到世界第二。 2006-2010年將新增設備10萬臺，即每年用于新增設備投資約60億元，新購機床2萬臺，每臺平均單價30萬元。到2010年，中國齒輪制造業(yè)應有各類機床總數(shù)約40萬臺，其中數(shù)控機床10萬臺，數(shù)控化率25%（高于機械制造全行業(yè)平均值17%）。［編輯本段］三齒輪機構(gòu)的類型以傳動比分類定傳動比一圓形齒輪機構(gòu)（圓柱、圓錐）變傳動比一非圓齒輪機構(gòu)（橢圓齒輪）以輪軸相對位置分類平面齒輪機構(gòu)直齒圓柱齒輪傳動外嚙合齒輪傳動內(nèi)嚙合齒輪傳動齒輪齒條傳動斜齒圓柱齒輪傳動人字齒輪傳動空間齒輪機構(gòu)圓錐齒輪傳動交錯軸斜齒輪傳動蝸輪蝸桿傳動齒輪的工藝：錐形齒輪毛坯半制品齒輪螺旋齒輪內(nèi)齒輪直齒輪蝸輪蝸桿［編輯本段］四齒輪模數(shù)“模數(shù)”是指相鄰兩輪齒同側(cè)齒廓間的齒距t與圓周率n的比值(m=t/n)，以毫米為單位。模數(shù)是模數(shù)制輪齒的一個最基本參數(shù)。模數(shù)越大，輪齒越高也越厚，如果齒輪的齒數(shù)一定，則輪的徑向尺寸也越大。模數(shù)系列標準是根據(jù)設計、制造和檢驗等要求制訂的。對於具有非直齒的齒輪，模數(shù)有法向模數(shù) mn、端面模數(shù)ms與軸向模數(shù)mx的區(qū)別，它們都是以各自的齒距(法向齒距、端面齒距與軸向齒距)與圓周率的比值，也都以毫米為單位。對於錐齒輪，模數(shù)有大端模數(shù) me、平均模數(shù)mm和小端模數(shù)ml之分。對於刀具，則有相應的刀具模數(shù) mo等。標準模數(shù)的應用很廣。在公制的齒輪傳動、蝸桿傳動、同步齒形帶傳動和棘輪、齒輪聯(lián)軸器、花鍵等零件中，標準模數(shù)都是一項最基本的參數(shù)。它對上述零件的設計、制造、維修等都起著基本參數(shù)的作用(見圓柱齒輪傳動、蝸桿傳動等)。齒輪計算公式：分度圓直徑d=mzm模數(shù)z齒數(shù)齒頂高ha=ha*m齒根高hf=(ha*+c*)m齒全高h=ha+hf=(zha*+c*)mha*=1c*=0.25［編輯本段］五斜齒圓柱齒輪主要參數(shù)螺旋角：P>0為左旋，反之為右旋齒距：pn=ptcosp，下標n和t分別表示法向和端面模數(shù)：mn=mtcosp齒寬：分度圓直徑：d=mtz中心距：正確嚙合條件：ml=m2,a1=a2,p1=-p2重合度：當量齒數(shù)：齒輪振動的簡易診斷方法進行簡易診斷的目的是迅速判斷齒輪是否處于正常工作狀態(tài)， 對處于異常工作狀態(tài)的齒輪進一步進行精密診斷分析或采取其他措施。當然，在許多情況下，根據(jù)對振動的簡單分析，也可診斷出一些明顯的故障。齒輪的簡易診斷包括噪聲診斷法、振平診斷法以及沖擊脈沖( SPM)診斷法等，最常用的是振平診斷法。振平診斷法是利用齒輪的振動強度來判別齒輪是否處于正常工作狀態(tài)的診斷方法。根據(jù)判定指標和標準不同，又可以分為絕對值判定法和相對值判定法。1.絕對值判定法絕對值判定法是利用在齒輪箱上同一測點部位測得的振幅值直接作為評價運行狀態(tài)的指標。用絕對值判定法進行齒輪狀態(tài)識別，必須根據(jù)不同的齒輪箱，不同的使用要求制定相應的判定標準。制定齒輪絕對值判定標準的主要依據(jù)如下：1)對異常振動現(xiàn)象的理論研究；根據(jù)實驗對振動現(xiàn)象所做的分析；對測得數(shù)據(jù)的統(tǒng)計評價；參考國內(nèi)外的有關(guān)標準。實際上，并不存在可適用于一切齒輪的絕對值判定標準，當齒輪的大小、類型等不同時，其判定標準自然也就不同。按一個測定參數(shù)對寬帶的振動做出判斷時，標準值一定要依頻率而改變。頻率在1kHz以下，振動按速度來判定；頻率在1kHz以上，振動按加速度來判定。實際的標準還要根據(jù)具體情況而定。相時值判定法在實際應用中，對于尚未制定出絕對值判定標準的齒輪，可以充分利用現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計平均，制定適當?shù)南鄬ε卸藴?，采用這種標準進行判定稱為相對值判定法。相對判定標準要求將在齒輪箱同一部位測點在不同時刻測得的振幅與正常狀態(tài)下的振幅相比較，當測量值和正常值相比達到一定程度時，判定為某一狀態(tài)。比如，相對值判定標準規(guī)定實際值達到正常值的1.6~2倍時要引起注意，達到2.56~4倍時則表示危險等。至于具體使用時是按照1.6倍進行分級還是按照2倍進行分級，則視齒輪箱的使用要求而定，比較粗糙的設備(例如礦山機械)一般使用倍數(shù)較高的分級。實際中，為了達到最佳效果，可以同時采用上述兩種方法，以便對比比較，全面評價［編輯本段］六齒輪傳動齒輪傳動是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動力和運動的機械傳動。 按齒輪軸線的相對位置分平行軸圓柱齒輪傳動、相交軸圓錐齒輪傳動和交錯軸螺旋齒輪傳動。具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壽命長等特點。齒輪傳動是指用主、從動輪輪齒直接、傳遞運動和動力的裝置。在所有的機械傳動中，齒輪傳動應用最廣，可用來傳遞任意兩軸之間的運動和動力。齒輪傳動的特點是：齒輪傳動平穩(wěn)，傳動比精確，工作可靠、效率高、壽命長，使用的功率、速度和尺寸范圍大。例如傳遞功率可以從很小至幾十萬千瓦；速度最高可達300m/s；齒輪直徑可以從幾毫米至二十多米。但是制造齒輪需要有專門的設備，嚙合傳動會產(chǎn)生噪聲。