齒輪傳動(5.1 5.2 5.3 5.4 )PPT精品文檔

1、1第5章 齒輪傳動【能力目標】【能力目標】【案例導入】【案例導入】【知識要點】【知識要點】5.1 齒輪傳動的基本類型齒輪傳動的基本類型5.2 齒輪傳動的特點齒輪傳動的特點5.3 漸開線齒廓的形成與特點漸開線齒廓的形成與特點5.3.1漸開線的形成漸開線的形成5.3.2漸開線的性質(zhì)漸開線的性質(zhì)5.3.4漸開線齒廓嚙合的特點漸開線齒廓嚙合的特點5.4漸開線標準直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)及幾何尺寸計算2【能力目標】n了解齒輪傳動的特點 、分類與應(yīng)用。n掌握漸開線齒輪傳動的原理、特點。n掌握直齒圓柱齒輪傳動、斜齒圓柱齒輪傳動和直齒圓錐齒輪傳動的基本參數(shù)、正確嚙合的條件以及幾何尺寸計算。n會作直齒圓柱齒輪、斜

2、齒圓柱齒輪的受力分析。n認識齒輪常見的失效形式，能進行直齒圓柱齒輪的強度計算。返回目錄3【案例導入】【案例導入】 n如圖5-1是機床的齒輪變速機構(gòu)，它由直齒圓柱齒輪傳動、斜齒圓柱齒輪傳動和蝸桿傳動組成。齒輪傳動是機械中應(yīng)用最廣泛的一種傳動。如圖如圖5-1機床的齒輪變速機構(gòu)機床的齒輪變速機構(gòu)返回目錄45.1齒輪傳動的基本類型返回目錄齒輪傳動齒輪傳動（按軸線相對位置和方向來分）（按軸線相對位置和方向來分） 點擊看圖或隱藏平行軸齒輪傳動平行軸齒輪傳動（圓柱齒輪傳動）（圓柱齒輪傳動）相交軸齒輪傳動相交軸齒輪傳動（錐齒輪傳動）（錐齒輪傳動）直錐齒輪傳動直錐齒輪傳動斜錐齒輪傳動斜錐齒輪傳動曲齒錐齒輪傳動曲

3、齒錐齒輪傳動交錯軸齒輪傳動交錯軸齒輪傳動（圓柱螺旋齒輪傳動圓柱螺旋齒輪傳動 ）齒輪傳動齒輪傳動（按工作條件）（按工作條件）閉式傳動：潤滑良好，重要傳動閉式傳動：潤滑良好，重要傳動開式傳動：粉塵落入，容易磨料磨損，低速不重要傳開式傳動：粉塵落入，容易磨料磨損，低速不重要傳動動 直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動斜圓柱齒輪傳動斜圓柱齒輪傳動齒輪齒條嚙齒輪齒條嚙人字齒輪傳動人字齒輪傳動內(nèi)嚙合內(nèi)嚙合外嚙合外嚙合55.2齒輪傳動的特點返回目錄i i恒定恒定; ;速度高，速度高，V300m/s;效率高，傳遞功率范圍大；效率高，傳遞功率范圍大；=0.940.99，傳遞功率，傳遞功率P105KW;結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)構(gòu)緊

4、湊;工作可靠且壽命長工作可靠且壽命長.需用專用機床和刀具來加工齒輪，成本高需用專用機床和刀具來加工齒輪，成本高制造與安裝精度要求高。制造與安裝精度要求高。 如精度低如精度低噪聲和振動大噪聲和振動大不宜于軸間距離較大的傳動不宜于軸間距離較大的傳動6齒輪的精度齒輪的精度返回目錄齒輪的精度齒輪的精度 精度等級：精度等級： 112級級 高高低低 一般用途齒輪的等級：一般用途齒輪的等級：69級級75.3.1漸開線的形成返回目錄n漸開線：漸開線：一直線一直線L沿半徑為沿半徑為r b的圓周作純的圓周作純滾動，直線上任一點滾動，直線上任一點k 的軌跡稱為圓周的的軌跡稱為圓周的漸開線。漸開線。n基圓：基圓：以以

5、r b為半徑的圓稱為基圓為半徑的圓稱為基圓n發(fā)生線：發(fā)生線：直線直線L稱為發(fā)生線。稱為發(fā)生線。點擊看圖或隱藏點擊動畫8漸開線的性質(zhì)返回目錄2. KN是是K點的曲率半徑點的曲率半徑。漸開線上各點曲率半徑不同，離漸開線上各點曲率半徑不同，離基圓中心越遠，曲率半徑愈大基圓中心越遠，曲率半徑愈大.3.基圓以內(nèi)無漸開線基圓以內(nèi)無漸開線4.壓力角是法線壓力角是法線KN與與V k所夾銳角所夾銳角. Cos k =ON/OK= r b/ r k 漸開線上各點壓力角不相等，離基圓中心愈遠壓力角愈大；漸開線上各點壓力角不相等，離基圓中心愈遠壓力角愈大；基圓上的壓力角為基圓上的壓力角為0。k法向力法向力F n沿速度

6、沿速度V k方向分力方向分力F ncos k 傳力性傳力性點擊看圖或隱藏5. r b漸開線愈平直漸開線愈平直 ；r b時漸開線成為直線。時漸開線成為直線。具有直線齒廓的齒條相當于基圓半徑為無窮大的漸開線齒輪具有直線齒廓的齒條相當于基圓半徑為無窮大的漸開線齒輪1.KN= 弧AN 點擊動畫95.3.4 漸開線齒廓嚙合的特點漸開線齒廓嚙合的特點（1）齒廓嚙合基本定律）齒廓嚙合基本定律返回目錄 齒輪傳動是依靠主動輪的輪齒依次推動從動輪的輪齒來齒輪傳動是依靠主動輪的輪齒依次推動從動輪的輪齒來進行工作的。對齒輪傳動的基本要求之一是其瞬時傳動比必進行工作的。對齒輪傳動的基本要求之一是其瞬時傳動比必須保持不變

7、，否則，當主動輪以等角速度回轉(zhuǎn)時，從動輪的須保持不變，否則，當主動輪以等角速度回轉(zhuǎn)時，從動輪的角速度為變數(shù)，從而產(chǎn)生慣性力。這種慣性力將影響輪齒的角速度為變數(shù)，從而產(chǎn)生慣性力。這種慣性力將影響輪齒的強度、壽命和工作精度。齒廓嚙合基本定律就是研究當齒廓強度、壽命和工作精度。齒廓嚙合基本定律就是研究當齒廓形狀符合何種條件時，才能滿足這一基本要求。形狀符合何種條件時，才能滿足這一基本要求。欲使齒輪保持定角速比，不論齒廓在任何位置接觸，過接觸點所作的齒廓公法線都必須與兩輪的連心線交于一定點。這就是齒廓嚙合的基本定律齒廓嚙合的基本定律。10（1）齒廓嚙合基本定律）齒廓嚙合基本定律返回目錄點擊看圖或隱藏K

8、Ov11K1圖5-5表示兩相互嚙合的齒廓E1和E2在K點接觸，兩輪的角速度分別為1和2。過K點作兩齒廓的公法線N1N2, 與連心線O1O2交于C點。兩輪齒廓上K點的速度分別為:且vK1和vK2在法線N1N2上的分速度應(yīng)相等，否則兩齒廓將會壓壞或分離。即 vK1cosK1=vK2cos K2 由此得：KOvk222KOvKOvkk222111,112221coscosKKKOKOn圖圖5-5 齒廓曲線與齒輪傳動比的關(guān)系齒廓曲線與齒輪傳動比的關(guān)系1221coscoskkkkvv11返回目錄點擊看圖或隱藏n過O1、O2分別作N1N2的垂線O1N1和O2N2，得KO1N1=K1、KO2N2=K2，故有

9、n n又因CO1N1CO2N2，則有傳動比n n由式上式可知，要保證傳動比為定值，則比值應(yīng)為常數(shù)?，F(xiàn)因兩輪軸心連線為定長，故欲滿足上述要求，C點應(yīng)為連心線上的定點，這個定點C稱為節(jié)點。1122112221coscosNONOKOKOKKCOCONONOi12112221圖圖5-5 齒廓曲線與齒輪傳動比的關(guān)系齒廓曲線與齒輪傳動比的關(guān)系（1）齒廓嚙合基本定律）齒廓嚙合基本定律12共軛齒廓n凡滿足齒廓嚙合基本定律而互相嚙合的一對齒廓，稱為共軛齒廓共軛齒廓。n符合齒廓嚙合基本定律的齒廓曲線有無窮多，傳動齒輪的齒廓曲線除要求滿足定定角速度比外，還必須考慮制造、安裝和強度等要求。在機械中，常用的齒廓有漸開

10、線齒廓、擺線齒廓和圓弧齒廓，其中以漸開線齒廓應(yīng)用最廣。本章只討論漸開線齒輪傳動。返回目錄點擊看圖或隱藏n欲使齒輪保持定角速比，不論齒廓在任何位置接觸，過接觸點所作的齒廓公法線都必須與兩輪的連心線交于一定點。這就是齒廓嚙合的基本定律齒廓嚙合的基本定律。13漸開線齒廓的嚙合線與嚙合角漸開線齒廓的嚙合線與嚙合角n以漸開線為齒廓曲線的齒輪稱為漸開線齒輪。n一對齒輪嚙合傳動時，齒廓嚙合點（接觸點）的軌跡稱為嚙合線。對于漸開線齒輪，無論在哪一點接觸，接觸齒廓的公法線總是兩基圓的內(nèi)公切線N1N2（圖5-6）。同時，齒廓接觸點又都在公法線上，因此，內(nèi)公切線N1N2即為漸開線齒廓的嚙合線嚙合線。返回目錄點擊看圖

11、或隱藏n過節(jié)點C作兩節(jié)圓的公切線，它與嚙合線N1N2間的夾角稱為嚙合角嚙合角。嚙合角等于齒廓在節(jié)圓上的壓力角，由于漸開線齒廓的嚙合線是一條定直線N1N2，故嚙合角的大小始終保持不變。嚙合角不變表示齒廓間壓力方向不變；若齒輪傳遞的力矩恒定，則輪齒之間、軸與軸承之間壓力的大小和方向均不變，這也是漸開線齒輪傳動的一大優(yōu)點。14漸開線齒廓壓力角n在一對齒廓的嚙合過程中，齒廓接觸點的法向壓力和齒廓上該點的速度方向的夾角，稱為齒廓在這一點的壓力角壓力角。如圖5-7所示，齒廓上K點的法向壓力Fn與該點的速度vK之間的夾角K稱為齒廓上K點的壓力角。由圖可知nn上式說明漸開線齒廓上各點壓力角不相等，向徑rk越大

12、，其壓力角越大。在基圓上壓力角等于零。n由上式還可推導出漸開線上的任意一點的曲率半徑返回目錄點擊看圖或隱藏kbKrrOKONcos15漸開線齒廓嚙合特點 n1）漸開線齒廓符合齒廓嚙合基本定律傳動比恒定n如圖5-6所示，兩漸開線齒輪的基圓分別為rb1、rb2，過兩輪齒廓嚙合點K作兩齒廓的公法線N1N2，根據(jù)漸開線的性質(zhì)，該公法線必與兩基圓相切，即為兩基圓的內(nèi)公切線。又因兩輪的基圓為定圓，在其同一方向的內(nèi)公切線只有一條。所以無論兩齒廓在任何位置接觸（如圖中虛線位置接觸），過接觸點所作兩齒廓的公法線（即兩基圓的內(nèi)公切線）為一固定直線，它與連心線O1O2的交點C必是一定點。因此漸開線齒廓滿足定角速比要

13、求。n由圖5-6知，兩輪的傳動比為返回目錄點擊看圖或隱藏12122112bbrrCOCOin式子表明兩輪的傳動比為一定值，并與兩輪的基圓半徑成反比。公法線與連心線O1O2的交點C稱為節(jié)點，以o1、o2為圓心，、為半徑作圓，這對圓稱為齒輪的節(jié)圓，其半徑分別以r1和r2表示。從圖中可知，一對齒輪傳動相當于一對節(jié)圓的純滾動，而且兩齒輪的傳動比也等于其節(jié)圓半徑的反比。故一對齒輪的傳動比為16漸開線齒廓嚙合特點 n2）漸開線齒廓間具有相對滑動n如圖5-5所示，兩輪齒廓上K點的vK1和vK2在法線N1N2上的分速度相等，但在齒廓切線方向的分速度卻不相等（節(jié)點除外），所以相互嚙合的漸開線齒輪沿齒廓切線方向有

14、相對滑動。返回目錄點擊看圖或隱藏圖圖5-5 齒廓曲線與齒輪傳動比的關(guān)系齒廓曲線與齒輪傳動比的關(guān)系17漸開線齒廓嚙合特點 n3）漸開線齒輪具有可分性n從上式可知，當一對漸開線齒輪制成之后，其基圓半徑是不能改變的，因此即使兩輪的中心距稍有改變，其角速比仍保持原值不變，這種性質(zhì)稱為漸開線齒輪傳動的可分性。這是漸開線齒輪傳動的另一重要優(yōu)點，這一優(yōu)點給齒輪的制造、安裝帶來了很大方便。返回目錄121221bbrrrri185.4漸開線標準直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)及幾何尺寸計算5.4.1直齒圓柱齒輪各部分的名稱直齒圓柱齒輪各部分的名稱5.4.2標準直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及幾何尺寸計算標準直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)

15、及幾何尺寸計算195.4.1直齒圓柱齒輪各部分的名稱直齒圓柱齒輪各部分的名稱n圖5-8所示為直齒圓柱齒輪的一部分。為了使齒輪在兩個方向都能傳動，輪齒兩側(cè)齒廓由形狀相同、方向相反的漸開線曲面組成。齒輪各參數(shù)名稱如下：n（1）齒頂圓）齒頂圓齒頂端所確定的圓稱為齒頂圓，其直徑用da表示。n（2）齒根圓）齒根圓齒槽底部所確定的圓稱為齒根圓，其直徑用df表示。n（3）齒槽）齒槽相鄰兩齒之間的空間稱為齒槽。齒槽兩側(cè)齒廓之間的弧長稱為該圓上的齒槽寬，用ek表示。n（4）齒厚）齒厚在任意直徑dk的圓周上，輪齒兩側(cè)齒廓之間的弧長稱為該圓上的齒厚，用sk表示。n（5）齒距）齒距相鄰兩齒同側(cè)齒廓之間的弧長稱為該圓上

16、的齒距，用pk表示。顯然pk=sk+ek 式中，z為齒輪的齒數(shù)；dk為任意圓的直徑。返回目錄點擊看圖或隱藏zdpkk圖圖5-8 齒輪各部分名稱齒輪各部分名稱20n(6）模數(shù)）模數(shù)n在式（5-6）中含有無理數(shù)“”，這對齒輪的計算和測量都不方便。因此，規(guī)定P/比值等于整數(shù)或簡單的有理數(shù)，并作為計算齒輪幾何尺寸的一個基本參數(shù)。這個比值稱為模數(shù)，以m表示，單位為mm，即，齒輪的主要幾何尺寸都與m成正比。n為了便于齒輪的互換使用和簡化刀具，齒輪的模數(shù)已經(jīng)標準化。我國規(guī)定的模數(shù)系列見表5-1。n(7）分度圓）分度圓n標準齒輪上齒厚和齒槽寬相等的圓稱為齒輪的分度圓，用d表示其直徑。分度圓上的齒厚以s表示；齒

17、槽寬用e表示；齒距用p表示。分度圓壓力角通常稱為齒輪的壓力角，用表示。分度圓壓力角已經(jīng)標準化，常用的為20、15等，我國規(guī)定標準齒輪=20。由于齒輪分度圓上的模數(shù)和壓力角均規(guī)定為標準值，因此，齒輪的分度圓可定義為：齒輪上具有標準模數(shù)和標準壓力角的圓。齒輪分度圓直徑d則可表示為：返回目錄mzzpd表表5-1 標準模數(shù)系列（標準模數(shù)系列（GB1357-1987）第一系列11.251.522.5345681012162025324050第二系列1.752.252.75(3.25)3.5(3.75)4.55.5(6.5)79(11)141822283645注：注：、本表適用于漸開線圓柱齒輪，對斜齒輪是

18、指法面模數(shù)；、本表適用于漸開線圓柱齒輪，對斜齒輪是指法面模數(shù)；、優(yōu)先采用第一系列，括號內(nèi)的模數(shù)盡可能不用。、優(yōu)先采用第一系列，括號內(nèi)的模數(shù)盡可能不用。5.4.1直齒圓柱齒輪各部分的名稱直齒圓柱齒輪各部分的名稱點擊看圖或隱藏21(8）齒頂高與齒根高n全齒高：h=ha+hf n齒頂高：ha=ha*m n齒根高：hf=(ha*+c*)m 式中，ha*和c*分別稱為齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)，對于圓柱齒輪，其標準值按正常齒制和短齒制規(guī)定為表5-2所列。返回目錄齒輪類型齒頂高系數(shù)頂隙系數(shù)正常齒ha*=1c*=0.25短齒ha*=0.8c*=0.3表5-2標準圓柱齒輪的齒頂高和頂隙系數(shù)標準圓柱齒輪的齒頂高和頂隙系數(shù)5.4.1直齒圓柱齒輪各部分的名稱直齒圓柱齒輪各部分的名稱(9) 頂隙頂隙頂隙是指一對齒輪嚙合時，一個齒輪的齒頂圓到另一個齒輪的齒根圓頂隙是指一對齒輪嚙合時，一個齒輪的齒頂圓到另一個齒輪的齒根圓的徑向距離。頂隙有利于潤滑油的流動。頂隙按下式計算：的徑向距離。頂隙有利于潤滑油的流動。頂隙按下式計算：c=c*m 22n標準齒輪 ：若一齒輪的模數(shù)、分度圓壓力角、齒頂高系數(shù)、齒根高系數(shù)均為標準值，且其分度圓上齒厚與齒槽寬相等 。返回目錄點擊看表或隱藏5.4.2標準直齒圓柱齒輪