第六章齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

.,第六章齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì),第一節(jié)齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)與類型第二節(jié)平面齒輪機(jī)構(gòu)嚙合的基本原理第三節(jié)漸開線齒廓的嚙合及其特性第四節(jié)漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的參數(shù)與計(jì)算第五節(jié)漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)第六節(jié)漸開線齒輪的切削加工及根切現(xiàn)象第七節(jié)變位齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介第八節(jié)平行軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)第九節(jié)蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)第十節(jié)直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu),.,典型的齒輪傳動(dòng),6-1齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)與類型,齒輪機(jī)構(gòu)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，與其它傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，齒輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，效率高，壽命長(zhǎng)，能保證恒定的傳動(dòng)比，而且其傳遞的功率與適用的速度范圍大。但是其制造安裝費(fèi)用較高，低精度齒輪傳動(dòng)的振動(dòng)噪聲較大。,齒輪機(jī)構(gòu)是通過一對(duì)對(duì)齒面的依次嚙合來傳遞兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，根據(jù)一對(duì)齒輪實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的情況，它可以分為定傳動(dòng)比和變傳動(dòng)比齒輪機(jī)構(gòu)。本章僅討論實(shí)現(xiàn)定傳動(dòng)比的圓形齒輪機(jī)構(gòu)。,.,齒輪機(jī)構(gòu)是依靠輪齒直接接觸構(gòu)成高副來傳遞兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。,.,一、齒輪機(jī)構(gòu)有以下類型：,1、平行軸之間傳遞運(yùn)動(dòng),（1）直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu),輪齒分布在圓柱體外部且與其軸線平行,嚙合的兩外齒輪轉(zhuǎn)向相反。應(yīng)用廣泛。,.,（2）斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu),輪齒與其軸線傾斜，兩輪轉(zhuǎn)向相反，傳動(dòng)平穩(wěn),適合于高速傳動(dòng),但有軸向力。,.,（3）人字齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu),由兩排旋向相反的斜齒輪對(duì)稱組成，其軸向力被相互抵消。適合高速和重載傳動(dòng)，但制造成本較高。,.,（4）直齒內(nèi)嚙合圓柱齒輪機(jī)構(gòu),輪齒與其軸線平行且分布在空心圓柱體的內(nèi)部，它與外齒輪嚙合時(shí)兩輪的轉(zhuǎn)向相同。,.,（5）斜齒內(nèi)嚙合圓柱齒輪機(jī)構(gòu),輪齒與其軸線傾斜的內(nèi)齒輪加工困難，它與斜齒外齒輪嚙合時(shí)兩輪轉(zhuǎn)向相同。有軸向力。應(yīng)用較少。,.,（6）直齒齒輪齒條機(jī)構(gòu),齒數(shù)趨于無窮多的外齒輪演變成齒條，它與外齒輪嚙合時(shí)，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒條直線移動(dòng)。,.,（7）斜齒齒輪齒條機(jī)構(gòu),斜齒輪斜齒條嚙合傳動(dòng)應(yīng)用較少。,.,（8）非圓齒輪機(jī)構(gòu),輪齒分布在非圓柱體上，可實(shí)現(xiàn)一對(duì)齒輪的變傳動(dòng)比。需要專用機(jī)床加工，加工成本較高，設(shè)計(jì)難度較大。,.,.,.,2、相交軸之間傳遞運(yùn)動(dòng),(1)直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu),輪齒沿圓錐母線排列于截錐表面，是相交軸齒輪傳動(dòng)的基本形式。制造較為簡(jiǎn)單。,.,（2）斜齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu),輪齒傾斜于圓錐母線，制造困難，應(yīng)用較少。,.,（3）曲齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu),輪齒是曲線形，有圓弧齒、螺旋齒等，傳動(dòng)平穩(wěn)，適用于高速、重載傳動(dòng)，但制造成本較高?，F(xiàn)在汽車后橋都采用這種齒輪。,.,3、交錯(cuò)軸之間傳遞運(yùn)動(dòng),（1）交錯(cuò)軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu),兩螺旋角數(shù)值不等的斜齒輪嚙合時(shí)，可組成兩軸線任意交錯(cuò)傳動(dòng)，兩輪齒為點(diǎn)接觸，且滑動(dòng)速度較大，主要用于傳遞運(yùn)動(dòng)或輕載傳動(dòng)。,.,（2）蝸桿蝸輪傳動(dòng),蝸桿蝸輪傳動(dòng)多用于兩軸交錯(cuò)角為90的傳動(dòng)，其傳動(dòng)比大，傳動(dòng)平穩(wěn)，具有自鎖性，但效率較低。,.,（3）準(zhǔn)雙曲線齒輪傳動(dòng),其節(jié)曲面為單葉雙曲線回轉(zhuǎn)體的一部分。它能實(shí)現(xiàn)兩軸線中心距較小的交錯(cuò)軸傳動(dòng)，但制造困難。,.,4、特種齒輪,這是一種同向傳動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)。,.,平面齒輪機(jī)構(gòu),空間齒輪機(jī)構(gòu),直齒,斜齒,人字齒,斜齒,圓錐斜齒,蝸桿蝸輪,.,在齒輪機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)輪依次推動(dòng)從動(dòng)輪來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。兩輪的瞬時(shí)角速度之比稱為傳動(dòng)比，用表示，則,一、傳動(dòng)比,第二節(jié)平面齒輪機(jī)構(gòu)嚙合的基本原理,.,如圖齒廓G1和G2在C點(diǎn)有相同的速度：,齒廓嚙合基本定律：兩齒廓在任意位置嚙合接觸時(shí)，過接觸點(diǎn)所作兩齒廓的公法線必通過節(jié)點(diǎn)C，其傳動(dòng)比等于連心線被節(jié)點(diǎn)C所分成的兩段線段的反比。,二、齒廓嚙合基本定律,由此可得：,.,中心距O12在齒輪安裝好后是不會(huì)改變的，因此，傳遞定傳動(dòng)比的齒輪，其齒廓必須滿足的條件是在嚙合傳動(dòng)的任一瞬時(shí)，兩輪齒廓曲線在相應(yīng)接觸點(diǎn)K的公法線必須與兩齒輪的連心線相交于一定點(diǎn)P，定點(diǎn)P稱為節(jié)點(diǎn)。,分別以O(shè)1、O2為圓心，過節(jié)點(diǎn)P所作的圓稱為兩輪的節(jié)圓。由于兩節(jié)圓的圓周速度相等，所以它們相當(dāng)于一對(duì)節(jié)圓作純滾動(dòng)。,三、節(jié)點(diǎn)、節(jié)圓與共扼,凡滿足齒廓嚙合基本原理的一對(duì)齒廓稱為共扼齒廓。共扼齒廓的曲線稱為共扼曲線。從理論上講，共扼齒廓有許多種，但考慮到制造、安裝和強(qiáng)度等條件，常用的齒廓曲線只有漸開線、擺線、拋物線和圓弧線幾種。漸開線齒廓以其設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用等方面的優(yōu)越性而被廣泛采用。主要討論漸開線齒輪機(jī)構(gòu)。,.,四、齒輪機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,.,.,.,.,齒輪用于傳遞（變換）運(yùn)動(dòng)和力,（1）轉(zhuǎn)速大小的變換,三、齒輪機(jī)構(gòu)的功能,.,(2)轉(zhuǎn)速方向的變換,平行軸外嚙合齒輪傳動(dòng)改變齒輪的回轉(zhuǎn)方向,平行軸內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)不改變齒輪的回轉(zhuǎn)方向,.,(3)改變運(yùn)動(dòng)的傳遞方向,相交軸外嚙合齒輪傳動(dòng)不僅改變齒輪的回轉(zhuǎn)方向還改變運(yùn)動(dòng)的傳遞方向,交錯(cuò)軸外嚙合齒輪傳動(dòng)不僅改變齒輪的回轉(zhuǎn)方向還改變運(yùn)動(dòng)的傳遞方向,.,(4)改變運(yùn)動(dòng)特性,齒輪齒條傳動(dòng)可以把一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)變換為移動(dòng)，或者把一個(gè)移動(dòng)變換為轉(zhuǎn)動(dòng),非圓齒輪傳動(dòng)可以把一個(gè)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)變換為非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，或者把一個(gè)非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)變換為勻速轉(zhuǎn)動(dòng),.,第三節(jié)漸開線齒廓的嚙合及其特性,一、漸開線的形成、性質(zhì)及參數(shù)方程,1漸開線的形成,當(dāng)直線x-x沿半徑為rb的圓作純滾動(dòng)時(shí)，該直線上任一點(diǎn)K的軌跡稱為該圓的漸開線，該圓稱為漸開線的基圓，直線x-x稱為漸開線的發(fā)生線，角K稱為漸開線AK段的展角。,漸開線齒輪輪齒兩側(cè)的齒廓就是由兩段對(duì)稱的漸開線組成的,.,2漸開線的性質(zhì),l）發(fā)生線在基圓上滾過的線段長(zhǎng)度等于基圓上被滾過的弧長(zhǎng),2)漸開線上任一點(diǎn)的法線切于基圓。,3）漸開線上各點(diǎn)的曲率半徑等于NK的長(zhǎng)度,.,4）漸開線的形狀取決于基圓的大小,5）基圓內(nèi)無漸開線,.,3漸開線參數(shù)方程,如圖所示，取O點(diǎn)為極坐標(biāo)原點(diǎn)，OA為極軸。漸開線上任意一點(diǎn)K的向徑大小為rK，它與極軸OA的夾角k稱為展角。K點(diǎn)的極坐標(biāo)為（rK，k）。,.,二、漸開線齒廓的嚙合特性,1漸開線齒廓能保證傳動(dòng)比恒定不變,2漸開線齒廊的中心距可分離性,3漸開線齒廓間的正壓力方向不變,平穩(wěn)有利,制造、安裝方便,.,.,上次課回顧,1、漸開線的形成2、漸開線的性質(zhì)3、漸開線的方程4、漸開線齒輪傳動(dòng)的特性,.,第四節(jié)漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的參數(shù)與計(jì)算,如何設(shè)計(jì),？,.,一、外齒輪,齒數(shù)Z:齒輪整個(gè)圓周上輪齒的總數(shù)。,齒頂圓：過齒輪各齒頂端的圓。直徑da半徑ra,(3)齒槽：相鄰兩輪齒之間的空間,齒根圓：過輪齒齒槽底部的圓。直徑df半徑rf,.,(5)齒厚：在任意半徑rK圓周上，一個(gè)輪齒兩側(cè)齒廓間弧長(zhǎng)。,(6)齒槽寬：在任意半徑rK圓周上，一個(gè)齒槽兩側(cè)齒廓間弧長(zhǎng)。,(7)齒距：在任意半徑rK圓周上，相鄰兩齒同側(cè)齒廓間弧長(zhǎng)。,由定義知：,.,（8）分度圓：為了計(jì)算齒輪的各部分尺寸，在齒頂圓和齒根圓之間人為規(guī)定了一個(gè)直徑為d，半徑為r，用作計(jì)算基準(zhǔn)的圓。分度圓上齒距、齒厚、齒槽寬分別用p、s、e表示。p=s+e,.,（9）分度圓模數(shù)齒輪模數(shù)（10）分度圓壓力角齒輪壓力角一般為,.,（11）齒頂：輪齒介于齒頂圓和分度圓之間的部分齒頂高：齒頂?shù)膹较蚋叨三X頂高系數(shù)，一般為1齒根：輪齒介于齒根圓和分度圓之間的部分齒根高：齒根的徑向高度頂隙系數(shù)，一般為0.25全齒高：齒頂圓到齒根圓之間的徑向距離。,.,(12)法向齒距,如圖所示，在齒輪相鄰兩齒同側(cè)齒廓間沿公法線所量得的距離pn。稱為齒輪的法向齒距,根據(jù)漸開線的性質(zhì)可知，它與基圓齒距pb相等,.,漸開線標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪的幾何尺寸和基本參數(shù)的關(guān)系,分度圓齒厚與齒槽寬相等具有標(biāo)準(zhǔn)的齒頂高和齒根高漸開線齒輪的基本參數(shù)：,.,（1）外齒輪的輪齒是外凸的，而內(nèi)齒輪的輪齒是內(nèi)凹的。所以內(nèi)齒輪的齒厚相當(dāng)于外齒輪的齒槽寬，內(nèi)齒輪的齒槽寬相當(dāng)于外齒輪的齒厚。（2）內(nèi)齒輪的齒頂圓小于齒根圓，而外齒輪的齒頂圓大于齒根圓。（3）為保證內(nèi)齒輪的齒頂部分都是漸開線，齒頂圓必須大于基圓。,二、內(nèi)齒輪,.,（1）由于齒條的齒廓為直線，所以齒廓上各點(diǎn)的法線都是相互平行的，且在傳動(dòng)時(shí)齒條作平動(dòng)，齒廓上的各點(diǎn)速度的方向都相同。為此，齒條齒廓上各點(diǎn)的壓力角都相等，其大小為標(biāo)準(zhǔn)值，即=20。齒條齒廓的傾角稱為齒形角，由圖可知，其值等于壓力角。（2）由于齒條的各同側(cè)齒廓都是平行的，所以在與分度線相平行的任一直線上的齒距都相等，即pK=p，但齒厚與齒槽寬只有在分度線上相等，即s=e。在與分度線相平行的其他各直線上的齒厚與齒槽寬均不相等。,三、齒條,.,如何檢測(cè)？,.,四、漸開線齒輪任意圓上的齒厚,如圖所示為外齒輪的一個(gè)齒。圖中的r、s、和分別為分度圓的半徑、齒厚、壓力角和展角，而rk、sk、k和k，分別為任意圓上的半徑、齒厚、壓力角和展角，為sk所對(duì)的圓心角。,.,.,五、公法線長(zhǎng)度和固定弦齒厚,1公法線長(zhǎng)度,公法線長(zhǎng)度是指齒輪卡尺跨過k個(gè)齒所量得的齒廓間的法向距離,代入基園齒厚,.,2固定弦齒厚固定弦齒高,漸開線齒輪的一個(gè)齒和基本齒條的兩個(gè)齒對(duì)稱接觸時(shí)，分布于該齒輪輪齒兩側(cè)齒面上的那兩條接觸線之間的最短距離稱為固定弦齒厚，以。表示。,在測(cè)量固定弦齒厚時(shí)，需要用齒頂作為基準(zhǔn)，因此需要確定齒頂?shù)焦潭ㄏ褹B的距離，此距離稱為固定弦齒高，以表示。,.,作業(yè)：6466,.,上次課回顧,1、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的參數(shù)與計(jì)算2、如何檢測(cè),齒輪機(jī)構(gòu)如何傳動(dòng)？,？,.,第五節(jié)漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng),一、漸開線齒輪的嚙合過程,齒輪1是主動(dòng)輪，齒輪2是從動(dòng)輪。齒輪的嚙合是從主動(dòng)輪的齒根推動(dòng)從動(dòng)輪的齒頂開始的，因此，起始嚙合點(diǎn)B2是從動(dòng)輪齒頂圓與嚙合線N1N2的交點(diǎn)。隨著齒輪傳動(dòng)的進(jìn)行，兩齒廓的嚙合點(diǎn)沿嚙合線向左下方移動(dòng)。當(dāng)嚙合點(diǎn)移至主動(dòng)輪1的齒頂圓與嚙合線N1N2的交點(diǎn)B1時(shí)，齒廓嚙合終止。,由漸開線的性質(zhì)，嚙合點(diǎn)必在兩基圓的公切線上，N1N2,嚙合線:,嚙合過程,.,理論嚙合線:N1N2,實(shí)際嚙合線:B1B2,.,二、一對(duì)漸開線齒輪正確嚙合的條件,.,三、齒輪傳動(dòng)的中心距和嚙合角,1側(cè)隙嚙合和標(biāo)準(zhǔn)中心距,中心距,中心距,中心距,無側(cè)隙嚙合,有側(cè)隙嚙合,無法安裝,.,2齒輪嚙合時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)頂隙,傳動(dòng)中心距變化時(shí)，頂隙將隨之變化。,.,3中心距和嚙合角的關(guān)系,是指兩輪傳動(dòng)時(shí)其節(jié)點(diǎn)P的速度矢量與嚙合線之間所夾的銳角，通常以表示。嚙合角等于節(jié)圓上的壓力角。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)齒輪按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝時(shí)，由于節(jié)圓與分度圓重合，所以嚙合角等于分度圓的壓力角，即=。,齒輪傳動(dòng)的嚙合角,.,實(shí)際嚙合線與基圓齒距Pb的比值稱為重合度,用表示：,重合度值越大，表明齒輪傳動(dòng)的連續(xù)性和平穩(wěn)性越好，一般機(jī)械制造業(yè)中，齒輪傳動(dòng)的許用重合度=1.31.4，即要求。,四、直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的重合度,1.重合度,.,2.重合度的計(jì)算,.,.,3.重合度的物理意義及影響因素,物理意義,.,影響重合度的因素,1)齒頂高系數(shù)h*a,增大h*a可使實(shí)際嚙合線加長(zhǎng),從而增大。,.,2)齒數(shù)z1,z2,齒數(shù)增多，也可使實(shí)際嚙合線加長(zhǎng)，從而增大,當(dāng)z1一定，z2增至無窮多即變?yōu)辇X條時(shí)，其重合度為：,若設(shè)想將z1、z2都增大成齒條時(shí),則重合度將趨向于某極限值max,當(dāng)h*a=1，=20時(shí)max=1.981,.,第六節(jié)漸開線齒輪的切削加工及根切現(xiàn)象,最常用的為切削法。切削法加工也有多種方法，但從加工原理看，可概括為范成法和仿形法兩大類。,齒輪的加工方法很多，有：,鑄造,熱軋,沖壓,模鍛,粉末冶金,切削法,.,齒輪加工實(shí)例,沖壓齒輪,拉刀拉齒,.,銑齒,盤狀銑刀,.,齒條插刀插齒,.,齒輪插刀插外齒,齒輪插刀插內(nèi)齒,.,滾直齒輪,滾斜齒輪,.,概括上述的齒輪加工方法：,A、整體制造一次把齒輪上的輪齒全部制出，如：鑄造、模鍛、沖壓、粉末冶金、拉刀拉齒。,B、整齒制造每次把齒輪上的一個(gè)輪齒全部制出，如：銑齒、刨齒。,C、包絡(luò)法制造一次切削只能切制出輪齒上的一點(diǎn)或一線，如：插齒、滾齒、磨齒。,A、B兩種方法稱為仿形法，C稱為范成法。,一、齒輪切削加工,.,1、仿形法,仿形法是利用與齒輪的齒槽形狀相同的刀具直接加工出齒輪齒廓的。盤狀銑刀加工齒輪時(shí)，銑刀繞自身軸線回轉(zhuǎn)，輪坯沿本身軸線移動(dòng)，當(dāng)銑完一個(gè)齒槽后，輪坯退回原處，再用分度頭將輪坯轉(zhuǎn)過360/z。用同樣方法銑第二個(gè)齒槽，重復(fù)進(jìn)行，直至銑出全部輪齒。,.,各號(hào)銑刀的齒形都是按該組內(nèi)齒數(shù)最少的齒輪齒形制作的，以便加工出的齒輪嚙合時(shí)不致卡住。,.,1）.刀具及其齒形,用范成法切削齒輪時(shí)，常用的刀具有：齒輪插刀、齒條插刀(梳刀)和滾刀。,2、范成法,.,齒條型刀具的齒形及與標(biāo)準(zhǔn)齒條的區(qū)別,.,2）.切削過程中的運(yùn)動(dòng),（1）范成運(yùn)動(dòng),插齒機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)使插齒刀與被加工齒輪保持范成運(yùn)動(dòng)。,什么是范成運(yùn)動(dòng)？,用齒輪插刀加工齒輪時(shí)齒輪插刀的節(jié)圓與被加工齒輪的節(jié)圓相切并作純滾動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)稱為范成運(yùn)動(dòng)。,.,齒條刀插齒的缺點(diǎn),齒條刀(梳刀)插齒時(shí)，由于梳刀的長(zhǎng)度有限，在加工幾個(gè)齒廓之后必須退回到原來位置，這就造成機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜且難以保證分齒精度。,插齒過程中切削不連續(xù)，生產(chǎn)率低。,.,滾刀,滾齒原理,這樣就可以加工出漸開線齒輪，并且可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)切削提高生產(chǎn)效率。,把滾刀做成蝸桿形狀,該蝸桿的軸截面為直線齒形,滾刀旋轉(zhuǎn)時(shí)，相當(dāng)于直線齒廓的齒條沿其軸線方向連續(xù)不斷地移動(dòng),了不起的創(chuàng)造！,設(shè)想：,.,實(shí)際結(jié)果：,把滾刀做成阿基米德蝸桿，其軸截面為直線齒形，加工漸開線齒輪有誤差。,把滾刀做成延伸漸開線蝸桿，其法截面為直線齒形，加工漸開線齒輪也有誤差。,把滾刀做成漸開線蝸桿，其法截面為直線齒形，加工漸開線齒輪沒有誤差。,.,結(jié)果的討論：,原來的設(shè)想很好，但是，比較粗造，理論上不夠精確。,用漸開線蝸桿作為滾刀，之所以能夠加工出精確的漸開線齒輪，是因?yàn)?，漸開線蝸桿與漸開線齒輪嚙合，正好符合齒輪嚙合基本定律。,阿基米德蝸桿、延伸漸開線蝸桿滾刀與漸開線齒輪嚙合，均不符合齒輪嚙合基本定律。,.,實(shí)際生產(chǎn)中所用滾刀的情況：,漸開線蝸桿應(yīng)用較少，因?yàn)槟X較困難,阿基米德蝸桿修形應(yīng)用較多，因?yàn)楸容^容易磨齒和修形,.,當(dāng)用齒條型刀具加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)，要求刀具分度線與齒坯分度圓相切且作純滾動(dòng)。這樣切出的齒輪，其齒頂高為；其齒根高為。因而，刀具分度線上的齒厚和齒槽寬相等，故被切齒輪的齒厚與齒槽寬也相等。,二、展成法加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)的刀具位置,.,三、漸開線齒輪的根切現(xiàn)象和標(biāo)準(zhǔn)齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù),用展成法加工齒輪時(shí)，若被加工齒輪的齒數(shù)太少，會(huì)出現(xiàn)刀具的頂部切入到輪齒的根部，使輪齒根部漸開線齒廓被多切去一部分，這種現(xiàn)象稱為輪齒的根切現(xiàn)象。,1根切現(xiàn)象,.,.,作業(yè)：616-76-8610本次課內(nèi)容較多,.,上次課回顧,1、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)2、加工制造與根切。,.,第七節(jié)變位齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介,漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪,設(shè)計(jì)、計(jì)算簡(jiǎn)單，互換性好，因此得到廣泛的應(yīng)用,3）一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)時(shí)，小齒輪的齒根厚度較小而嚙合次數(shù)又較多，故小齒輪的齒根部分磨損也較嚴(yán)重，因此，小齒輪容易損壞，限制了齒輪機(jī)構(gòu)承載能力和壽命的提高。,為此采用變位齒輪,1）受根切的限制，齒數(shù)不得少于17，使傳動(dòng)結(jié)構(gòu)不夠緊湊。,2）不適用于實(shí)際中心距不等于標(biāo)準(zhǔn)中心距a的場(chǎng)合。,.,一、變位齒輪的概念,1、不改變被切齒輪齒數(shù)的情況下，只改變刀具與齒坯的相對(duì)位置加工出來的齒輪稱為變位齒輪。,3、規(guī)定刀具向遠(yuǎn)離齒坯中心的方向移動(dòng)時(shí)，x為正，稱為正變位；反之，x為負(fù)，稱為負(fù)變位。,2、刀具移動(dòng)的距離X=xm稱為變位量，x稱為變位系數(shù)。,.,.,二、最小變位系數(shù),不發(fā)生根切的條件是,.,.,第八節(jié)平行軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu),齒廓嚙合的接觸線,.,一、斜齒圓柱齒輪齒廓的形成及其嚙合特點(diǎn),.,二、斜齒圓柱齒輪的主要參數(shù)和幾何尺寸,1。斜齒輪的兩面,端平面（垂直于齒輪軸線的平面）端平面上的參數(shù)用下標(biāo)t表示,法平面（垂直于輪齒的平面）法平面上的參數(shù)用下標(biāo)n表示,法平面標(biāo)準(zhǔn)化,.,2螺旋角,螺旋角一般用分度圓柱面上的螺旋角表示斜齒圓柱齒輪輪齒的傾斜程度。通常所講的斜齒輪螺旋角是指分度圓柱上的螺旋角。一般地講,.,.,3端面模數(shù)mt法向模數(shù)mn,.,.,.,三、平行軸斜齒輪的正確嚙合條件,.,四、斜齒圓柱齒輪的重合度,a端面重合度,b縱向重合度,.,五、斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù),當(dāng)量齒數(shù)Zv,當(dāng)量齒數(shù)用來選刀、強(qiáng)度計(jì)算、和無根切的最少斜齒輪的齒數(shù)。,.,.,作業(yè)：612613614,.,第九節(jié)蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu),一、蝸桿蝸輪的形成及正確嚙合條件,交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)也是由兩個(gè)斜齒輪組成，但因它用于空間兩交錯(cuò)軸的傳動(dòng)，所以其斜齒輪的螺旋角可以超出8一20“的范圍，在特殊情況下，其中一個(gè)齒輪的螺旋角可以為零度，即為直齒輪。,.,蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)是用來傳遞兩交錯(cuò)軸之間運(yùn)動(dòng)的一種齒輪機(jī)構(gòu)。通常取其交錯(cuò)角,1蝸桿蝸輪的形成,.,蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)是由交錯(cuò)軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)演化而來的。,單、多頭蝸桿,.,圓柱蝸桿,環(huán)面蝸桿,錐蝸桿,根據(jù)蝸桿形狀不同，蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)可分為三大類:圓柱蝸桿機(jī)構(gòu)環(huán)面蝸桿機(jī)構(gòu)錐蝸桿機(jī)構(gòu),.,蝸桿的加工,蝸桿多在車床上粗加工而后經(jīng)磨制而成。,采用“對(duì)偶法”加工蝸輪輪齒，即是采用與蝸桿形狀相同的滾刀（為加工出頂隙，蝸桿滾刀的外圓直徑要略大于標(biāo)準(zhǔn)蝸桿外徑），并保持蝸桿蝸輪嚙合時(shí)的中心距與嚙合傳動(dòng)關(guān)系去加工蝸輪。,蝸輪的加工,.,法向剖面：凸形曲線齒廓,2.三種常用圓柱蝸桿,1）.阿基米德蝸桿,這種蝸桿可在車床上加工不需要特殊設(shè)備，因此應(yīng)用較為廣泛。,缺點(diǎn)是傳動(dòng)效率低通常為5080%，蝸輪副齒部磨損較快，因此，一般用于不重要，載荷小，轉(zhuǎn)速低的傳動(dòng)。,阿基米德蝸桿又稱為軸向直廓蝸桿,端面齒廓：阿基米德螺旋線,軸向剖面：直線齒廓,.,點(diǎn)A沿射線OB作勻速運(yùn)動(dòng)，射線OB作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，點(diǎn)A的軌跡為阿基米德螺旋線。,阿基米德螺旋線,.,2）.延伸漸開線蝸桿,延長(zhǎng)漸開線和漸開線蝸桿一樣，可以用砂輪端面來加工，也就可能制造更精密的嚙合和耐磨的蝸輪副，傳動(dòng)效率也高，而加工過程比漸開線蝸桿簡(jiǎn)單，滾齒機(jī)，磨齒機(jī)上的精密蝸輪副一股都采用這種蝸稈。,端面齒廓：延伸漸開線,軸向剖面：凸形曲線齒廓,法向剖面：直齒廓,延伸漸開線蝸桿又稱為法向直廓蝸桿,.,延伸漸開線又稱為長(zhǎng)幅漸開線,線段AC與BC固聯(lián)，AC與圓O相切，并且在圓O上作純滾動(dòng)，此時(shí)，點(diǎn)B的軌跡稱為延伸漸開線。,.,這種蝸桿傳動(dòng)效率可高達(dá)90%，但加工過程復(fù)雜，制造成本高。這種蝸桿一般少見，通常應(yīng)用在載荷大，轉(zhuǎn)速高的場(chǎng)合。,3）.漸開線蝸桿,端面齒廓：漸開線,軸向剖面：凸形曲線齒廓,法向剖面：凸形曲線齒廓,與基圓柱相切的剖面：直線齒廓,.,3、蝸桿蝸輪的正確嚙合條件,過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面稱為蝸桿傳動(dòng)的中間平面。,在中間平面內(nèi)蝸輪與蝸桿的嚙合就相當(dāng)于齒輪與齒條嚙合，因此蝸桿蝸輪的正確嚙合條件為：,在中間平面內(nèi)其模數(shù)和壓力角應(yīng)分別相等。,中間平面標(biāo)準(zhǔn)化,.,為獲得大傳動(dòng)比i12，應(yīng)采用單頭蝸桿,即z1=1，但其傳動(dòng)效率低。為了提高效率應(yīng)增加蝸桿的頭數(shù)，但這又會(huì)造成蝸桿加工的困難。一般取z1=1、2、4、6。動(dòng)力傳動(dòng)中，為提高效率，常用多頭蝸桿。單頭蝸桿傳動(dòng)不僅可以得到大傳動(dòng)比i12，而且其傳動(dòng)具有自鎖性，常用于起重裝置中。蝸桿頭數(shù)z1確定后，按傳動(dòng)比i12的大小確定蝸輪齒數(shù)z2，z2=i12z1。當(dāng)z1=1時(shí)，要求蝸輪齒數(shù)z217；當(dāng)z1=2時(shí)，要求z227；一般動(dòng)力傳動(dòng)中，z21。,當(dāng)要求蝸桿傳動(dòng)具有自鎖性能時(shí)，應(yīng)取330。此時(shí)應(yīng)取z1=1。,.,1蝸桿蝸輪的傳動(dòng)比,二、蝸桿蝸輪的傳動(dòng)比及蝸輪的轉(zhuǎn)向,2蝸輪的轉(zhuǎn)向蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)中，通常蝸桿為主動(dòng)件，蝸輪為從動(dòng)件。蝸輪的回轉(zhuǎn)方向取決于蝸桿蝸輪輪齒的螺旋方向及蝸桿的回轉(zhuǎn)方向。蝸輪回轉(zhuǎn)方向的判定方法如下：蝸桿右旋時(shí)用右手，左旋時(shí)用左手。半握拳，四指指向蝸桿回轉(zhuǎn)方向，蝸輪的回轉(zhuǎn)方向與大拇指指向相反。,.,三、幾何尺寸和變位蝸桿傳動(dòng),1蝸桿的導(dǎo)程角由于蝸桿的形成原理與螺旋相同，其頭數(shù)為z,，螺旋線的軸向齒距為px，蝸桿中圓柱面上導(dǎo)程角為，則,.,2蝸桿分度圓直徑dl和直徑系數(shù)q,.,四、蝸桿傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：1可實(shí)現(xiàn)空間交錯(cuò)軸間的很大傳動(dòng)比，其結(jié)構(gòu)比交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)緊湊。一般傳動(dòng)比可達(dá)：i12=1080，在一些手動(dòng)或分度機(jī)構(gòu)中，i12可大于300。2蝸桿傳動(dòng)為線接觸，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小。3當(dāng)蝸桿導(dǎo)程角很小時(shí)，傳動(dòng)具有自鎖性，即只能由蝸桿帶動(dòng)蝸輪，而蝸輪不能帶動(dòng)蝸桿，故它常用于起重或其它需要自鎖的場(chǎng)合。,缺點(diǎn)：1機(jī)械效率較低，一般效率=0.70.8，具有自鎖性的蝸桿傳動(dòng)的效率0.5。2齒面的螺旋線方向有很大的滑動(dòng)速度，易引起發(fā)熱和磨損，常用貴重的耐磨材料(如青銅合金)作蝸輪，而且還要有良好的潤(rùn)滑和散熱條件。3蝸桿的導(dǎo)程角小，故其螺旋角大，因此所受軸向力大，故其軸承結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。,.,第十節(jié)直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu),.,2、相交軸之間傳遞運(yùn)動(dòng),(1)直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu),輪齒沿圓錐母線排列于截錐表面，是相交軸齒輪傳動(dòng)的基本形式。制造較為簡(jiǎn)單。,.,（2）斜齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu),輪齒傾斜于圓錐母線，制造困難，應(yīng)用較少。,.,（3）曲齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu),輪齒是曲線形，有圓弧齒、螺旋齒等，傳動(dòng)平穩(wěn)，適用于高速、重載傳動(dòng)，但制造成本較高?，F(xiàn)在汽車后橋都采用這種齒輪。,.,一、直齒圓錐齒輪齒廓的形成,球面漸開線,.,二、背錐與當(dāng)量齒數(shù),錐齒輪大端模數(shù)m和壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值。,.,(l）采用仿形法加工直齒圓錐齒輪時(shí)，需要根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)來選擇銑刀的號(hào)碼；(2）直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的重合度，可按當(dāng)量齒輪的重合度計(jì)算；(3）可以根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)來計(jì)算直齒圓錐齒輪不發(fā)生根切時(shí)的最少齒數(shù)zmin，(4）在直齒圓錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算中，也要用到當(dāng)量齒數(shù)。,當(dāng)量齒數(shù)的用處,.,作業(yè)：616,.,一、傳動(dòng)比,二、齒廓嚙合基本定律,三、節(jié)點(diǎn)、節(jié)圓與共扼,本章內(nèi)容回顧與復(fù)習(xí),.,1漸開線的形成,2漸開線的性質(zhì),3漸開線參數(shù)方程,4.漸開線齒廓的嚙合特性,.,解：,.,解：,查表,.,.,解：,.,解：,.,解：,.,1公法線長(zhǎng)度,2固定弦齒厚固定弦齒高,.,一對(duì)漸開線齒輪正確嚙合的條件,齒輪傳動(dòng)的中心距和嚙合角,重合度,物理意義,.,1、仿形法,2、范成法,3、展成法加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)的刀具位置,4、根切現(xiàn)象,.,一、變位齒輪的概念,二、最小變位系數(shù),.,1。斜齒輪的兩面,端平面（垂直于齒輪軸線的平面）端平面上的參數(shù)用下標(biāo)t表示,法平面（垂直于輪齒的平面）法平面上的參數(shù)用下標(biāo)n表示,法平面標(biāo)準(zhǔn)化,2、平行軸斜齒輪的正確嚙合條件,3、斜齒圓柱齒輪的重合度,4、當(dāng)量齒數(shù)Zv,.,.,蝸桿蝸輪,中間平面標(biāo)準(zhǔn)化,