機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)課件

1、機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程-齒輪傳動(dòng)2022/7/27機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)項(xiàng)目七齒輪傳動(dòng)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.2直齒圓錐齒輪傳動(dòng)7.3齒輪傳動(dòng)的失效分析和齒輪材料7.4齒輪結(jié)構(gòu)7.5蝸桿傳動(dòng)7.6機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)項(xiàng)目七齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)下圖為一齒輪傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)有哪些類型? 應(yīng)用在什么地方?機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.1齒輪傳動(dòng)的基本類型及特點(diǎn)1齒輪傳動(dòng)組成及類型齒輪的類型齒輪傳動(dòng)由兩個(gè)齒輪和機(jī)架組成，工作時(shí)靠?jī)升X輪輪齒直接接觸（稱為嚙合）產(chǎn)生的推動(dòng)作用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，齒輪傳動(dòng)的基本類型如圖所示。機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.

2、1齒輪傳動(dòng)的基本類型及特點(diǎn)2. 齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)用于傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。與摩擦輪和帶傳動(dòng)等相比，具有傳遞功率大、效率高、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、使用壽命長(zhǎng)、工作安全可靠等特點(diǎn)。但是要求有較高的制造和安裝精度，成本較高。3. 齒輪傳動(dòng)的基本要求（1）傳動(dòng)平穩(wěn)、可靠。能保證實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)角速度比（傳動(dòng)比）恒定，保證機(jī)器的正常工作，如機(jī)械鐘表等。（2）有足夠的承載能力。即要求齒輪尺寸小、重量輕，能傳遞較大的力，有較長(zhǎng)的使用壽命。也就是在工作過(guò)程中不折齒、齒面不點(diǎn)蝕，不產(chǎn)生嚴(yán)重磨損而失效。機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.2漸開(kāi)線齒輪齒廓及傳動(dòng)比1. 漸開(kāi)線形成如圖所示，條直線在一個(gè)圓上作純滾

3、動(dòng)時(shí)，直線上任一點(diǎn)K的軌跡稱為該圓漸開(kāi)線，該圓稱為漸開(kāi)線的基圓，直線BK 稱為漸開(kāi)線發(fā)生線。漸開(kāi)線的形成機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.2漸開(kāi)線齒輪齒廓及傳動(dòng)比以同一個(gè)基圓上產(chǎn)生的兩條反向漸開(kāi)線為齒廓的齒輪稱為漸開(kāi)線齒輪，如圖所示。漸開(kāi)線齒輪機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.2漸開(kāi)線齒輪齒廓及傳動(dòng)比2. 漸開(kāi)線的性質(zhì)（1）發(fā)生線在基圓上滾過(guò)的線段長(zhǎng)度等于基圓上被滾過(guò)的弧長(zhǎng)，如圖所示，即 AB 弧長(zhǎng)等于BK 線段長(zhǎng)。（2）漸開(kāi)線上任意點(diǎn)的法線必切于基圓；（3）漸開(kāi)線上各點(diǎn)的曲率半徑不等。B 點(diǎn)為曲率中心，BK為曲率半徑，漸開(kāi)線起始點(diǎn) A 處曲率半徑為零；K點(diǎn)

4、離基圓越遠(yuǎn)，曲率半徑BK 越大。漸開(kāi)線形成機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.2漸開(kāi)線齒輪齒廓及傳動(dòng)比（4）漸開(kāi)線形狀取決于基圓的大小。同一基圓得到的漸開(kāi)線形狀完全相同?；鶊A越小，漸開(kāi)線越彎曲；基圓越大，漸開(kāi)線越平直，如圖所示?；鶊A半徑無(wú)窮大時(shí)，漸開(kāi)線變成直線，這種直線型漸開(kāi)線就是齒條的齒廓線，也就形成了齒條。漸開(kāi)線形狀機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.2漸開(kāi)線齒輪齒廓及傳動(dòng)比（5）嚙合角（壓力角） 嚙合時(shí)K點(diǎn)正壓力方向與速度方向所夾銳角稱為漸開(kāi)線上該點(diǎn)的壓力角，用k表示，如圖所示。漸開(kāi)線形成同一條漸開(kāi)線各點(diǎn)壓力角不等，離基圓愈遠(yuǎn)壓力角越大，基圓上的壓力角為零

5、度。（6）基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線。機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.3漸開(kāi)線齒廓的嚙合特性一對(duì)齒輪傳動(dòng)是靠主動(dòng)輪齒廓推動(dòng)從動(dòng)輪齒廓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。兩輪的瞬時(shí)角速度之比稱為傳動(dòng)比。在工程中要求為定值。漸開(kāi)線形成機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.3漸開(kāi)線齒廓的嚙合特性漸開(kāi)線齒輪的嚙合1. 漸開(kāi)線齒廓滿足定傳動(dòng)比要求如圖所示，兩齒廓在任意點(diǎn)K 嚙合，過(guò)K 點(diǎn)作兩齒廓的公法線N1N2，根據(jù)漸開(kāi)線的性質(zhì)，該公法線也是兩基圓的內(nèi)公切線。由于齒輪基圓的大小和位置均固定，公法線N1N2為一定直線。因此無(wú)論齒輪在哪一點(diǎn)嚙合，嚙合點(diǎn)總落在這條公法線上，該公法線也稱為嚙合線。該線與連心線O1O

6、2的交點(diǎn)P是一定點(diǎn)，P點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.3漸開(kāi)線齒廓的嚙合特性漸開(kāi)線齒輪的嚙合分別以輪心O1和O2為圓心，以r1=O1P與r2=O2P 為半徑所作的圓，稱為節(jié)圓。當(dāng)兩齒廓在P點(diǎn)嚙合時(shí)，兩齒廓在P點(diǎn)速度方向相同，速度大小相等，即VP1 =VP2，因此，一對(duì)漸開(kāi)線齒輪的嚙合傳動(dòng)可以看做兩個(gè)節(jié)圓的純滾動(dòng)。設(shè)齒輪1、齒輪2的角速度分別為1、2，則又所以機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.3漸開(kāi)線齒廓的嚙合特性由上式可知漸開(kāi)線齒輪的傳動(dòng)比是常數(shù)。齒輪一經(jīng)加工完畢，基圓大小就確定了，因此在安裝時(shí)若中心距略有變化也不會(huì)改變傳動(dòng)比的大小，此特性稱為

7、中心距的可分性。該特性使齒輪對(duì)加工、安裝的誤差不敏感，這一點(diǎn)對(duì)齒輪傳動(dòng)十分重要。機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.3漸開(kāi)線齒廓的嚙合特性嚙合線與節(jié)圓公切線之間的夾角稱為嚙合角。實(shí)際上就是節(jié)圓上的壓力角。由漸開(kāi)線的性質(zhì)可知：嚙合線又是接觸點(diǎn)的法線，正壓力總是沿法線方向，故齒輪接觸點(diǎn)處正壓力方向不變。該特性使齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)。2. 傳力的平穩(wěn)性機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.3漸開(kāi)線齒廓的嚙合特性兩齒廓在嚙合傳動(dòng)時(shí)，齒廓之間將產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。齒廓間的相對(duì)滑動(dòng)將引起齒廓的摩擦和磨損，但也利于潤(rùn)滑油膜的形成 。3. 齒廓間的相對(duì)滑動(dòng)機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒

8、輪傳動(dòng)7.1.4漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算如圖所示，齒輪圓周上凸出的、均勻分布的部分稱為齒，輪齒總數(shù)稱為齒數(shù)，用Z表示。相鄰兩齒間的空間稱為齒槽，過(guò)所有齒槽底部的圓稱為齒根圓，半徑用rf表示，直徑用df表示。過(guò)所有輪齒頂部的圓稱為齒頂圓，半徑用ra表示，直徑用da表示。外齒輪的齒頂圓大于齒根圓，內(nèi)齒輪則相反。1. 漸開(kāi)線齒輪各部分名稱和符號(hào)齒輪各部分名稱機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.4漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算在任一半徑rk的圓周上，同一輪齒兩側(cè)齒廓間的弧長(zhǎng)稱為該圓的齒厚，用sk表示，而相鄰兩齒廓間的弧長(zhǎng)稱為該圓上的齒槽寬，用ek表

9、示。相鄰兩齒同側(cè)齒廓間的弧長(zhǎng)稱為該圓上的齒距，用pk表示，pk=sk+ek, ，該圓周長(zhǎng)pkZ=dk， dk=pkZ /，令mk =pk /稱為該圓上的模數(shù)，顯然mk為一無(wú)理數(shù)。為設(shè)計(jì)、制造方便，人為規(guī)定一個(gè)圓，使該圓上模數(shù)為有理數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)），并使該圓上的壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值，這個(gè)圓叫分度圓。規(guī)定分度圓上的所有參數(shù)不帶下標(biāo)，如分度圓上的模數(shù)為m，直徑為d，壓力角為等等。我國(guó)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20，標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)如表所列。機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.4漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算1）標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)有模數(shù)m、壓力角、齒頂高系數(shù)h

10、a*、頂隙系數(shù)c*和齒數(shù)z。我國(guó)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值為ha*=1，、c*=0.25。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的所有尺寸均可用上述5個(gè)參數(shù)來(lái)表示。2. 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.4漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算2）漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸（1）標(biāo)準(zhǔn)齒輪m、ha*、c* 均為標(biāo)準(zhǔn)值，且在分度圓上的s=e的齒輪稱為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。（2）標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計(jì)算公式見(jiàn)表機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.5漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)相鄰兩齒同側(cè)齒廓間的法向距離稱為法節(jié)，用Pn表示。由漸開(kāi)線的性質(zhì)可知，法節(jié)與

11、基節(jié)相等，即Pn=Pb。如圖所示，要使進(jìn)入嚙合區(qū)內(nèi)的各對(duì)輪齒都能正確地進(jìn)入嚙合，兩齒輪的法向距離應(yīng)相等。1. 正確嚙合條件齒輪嚙合情況機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.5漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)即 Pn1= Pn2 因?yàn)?P b=Pn 所以 Pb1 = Pb 2 將 Pb =mcos代入 得： m1cos1=m2cos2齒輪嚙合情況機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.5漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)因m和都取標(biāo)準(zhǔn)值，使上式成立的條件為：m1=m2 ，1=2由此得出一對(duì)漸開(kāi)線齒輪的正確嚙合條件是：兩輪的模數(shù)和壓力角應(yīng)分別相等。齒輪嚙合情況機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教

12、程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.5漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)一對(duì)輪齒在開(kāi)始嚙合時(shí)，總是由主動(dòng)輪的齒根推從動(dòng)輪的齒頂，當(dāng)主動(dòng)輪的齒頂與從動(dòng)輪的齒根相嚙合時(shí)，這對(duì)輪齒即將退出嚙合。如圖所示，B2（2齒輪的齒頂圓與嚙合線交點(diǎn)）為起始嚙合點(diǎn)，B1（1齒輪的齒頂圓與嚙合線交點(diǎn)）為終止嚙合點(diǎn)，B1B2為實(shí)際嚙合線，N1N2 理論上可能的最長(zhǎng)嚙合線段，稱為理論嚙合線。為保證連續(xù)傳動(dòng)，前一對(duì)齒即將退出嚙合時(shí)，后一對(duì)齒進(jìn)入嚙合，即實(shí)際嚙合線段B1B2Pn。2. 連續(xù)傳動(dòng)條件齒輪連續(xù)傳動(dòng)條件機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.5漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)式中，稱為重合度，它表明同

13、時(shí)參與嚙合輪齒的對(duì)數(shù)。為保證可靠工作，工程上要求：。的推薦值見(jiàn)表。采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪，總是有：1故不必驗(yàn)算。機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.5漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)為避免沖擊、振動(dòng)、噪聲等，理論上齒輪傳動(dòng)應(yīng)為無(wú)側(cè)隙嚙合。齒輪嚙合時(shí)相當(dāng)于一對(duì)節(jié)圓作純滾動(dòng)，齒輪的側(cè)隙= e 1- s2。標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓上的齒厚等于齒槽寬，即s=e=m/2，所以要保證無(wú)側(cè)隙嚙合，就要求分度圓與節(jié)圓重合。這樣的安裝稱為標(biāo)準(zhǔn)安裝，此時(shí)的中心距稱為標(biāo)準(zhǔn)中心距，用a表示。如圖所示。3. 標(biāo)準(zhǔn)安裝、標(biāo)準(zhǔn)中心距齒輪連續(xù)傳動(dòng)條件機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.5漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙

14、合傳動(dòng)當(dāng)安裝中心距不等于標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí)，即分度圓不相切了，這時(shí)的安裝稱為非標(biāo)準(zhǔn)安裝。實(shí)際中心距a= r 1+ r 2。齒輪連續(xù)傳動(dòng)條件機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.6漸開(kāi)線齒輪切齒原理及變位齒輪簡(jiǎn)介仿形法是在普通銑床上用軸向剖面形狀與被切齒輪齒槽形狀完全相同的盤(pán)銑刀或指狀銑刀切制齒輪的方法，如圖所示。銑完一個(gè)齒后，分度頭將齒坯轉(zhuǎn)過(guò)360/z，再銑下一個(gè)槽，直至銑出所有齒槽。1仿形法成型銑刀加工齒輪機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.6漸開(kāi)線齒輪切齒原理及變位齒輪簡(jiǎn)介由db=mzcos可知，在m一定時(shí)，漸開(kāi)線形狀隨齒數(shù)z變化。要想獲得精確的齒廓，加工一種齒數(shù)的

15、齒輪，就需要一把刀具，刀具數(shù)量多在生產(chǎn)中不便于管理。為了控制銑刀的數(shù)量，對(duì)于同一模數(shù)的銑刀只備有8把，每號(hào)銑刀可切制一定齒數(shù)范圍的齒輪。成形法加工的優(yōu)點(diǎn)是在普通銑床上就可以加工齒輪，缺點(diǎn)是產(chǎn)生齒形誤差和分度誤差，精度較低，加工不連續(xù)，生產(chǎn)效率低，這種方法多用于修配和單件生產(chǎn)中。機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.6漸開(kāi)線齒輪切齒原理及變位齒輪簡(jiǎn)介這種方法是加工齒輪中最常用的一種方法。利用一對(duì)齒輪互相嚙合傳動(dòng)時(shí)，兩輪的齒廓互為包絡(luò)線的原理來(lái)加工的。 將一對(duì)互相嚙合傳動(dòng)的齒輪之一變?yōu)榈毒?，而另一個(gè)作為輪坯，通過(guò)機(jī)床帶動(dòng)使二者仍按原傳動(dòng)比進(jìn)行傳動(dòng)，則在傳動(dòng)過(guò)程中，刀具的齒廓便將在輪坯

16、上包絡(luò)出與其共軛的齒廓。這種方法采用的刀具有三種：2范成法機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.6漸開(kāi)線齒輪切齒原理及變位齒輪簡(jiǎn)介1）齒輪插刀如圖a所示，這種刀具象一個(gè)具有切削刃的外齒輪，統(tǒng)稱為齒輪插刀。插齒時(shí)刀具與輪坯之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有：插刀和輪坯以恒定的傳動(dòng)比作緩慢的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（稱為分度運(yùn)動(dòng)）；插刀沿輪坯的軸線方向作迅速的往復(fù)進(jìn)刀和退刀運(yùn)動(dòng)以進(jìn)行切削；刀具向輪坯中心作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（分幾次切出全齒高）；為防刀具刮傷已加工好的齒面，在插刀退刀時(shí)，輪坯應(yīng)讓開(kāi)刀具一小段距離，當(dāng)插刀繼續(xù)向下切削時(shí)，輪坯又恢復(fù)至原處（讓刀運(yùn)動(dòng)）。好象一對(duì)齒輪互相嚙合傳動(dòng)一樣，因此用這種方法加工出來(lái)的齒輪的齒

17、廓為插刀刀刃在各個(gè)位置的包絡(luò)線。成型銑刀加工齒輪機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.6漸開(kāi)線齒輪切齒原理及變位齒輪簡(jiǎn)介2）齒條插刀當(dāng)齒輪插刀的齒數(shù)增加到無(wú)窮多時(shí)，基圓半徑成為無(wú)窮大，齒輪插刀成為齒條插刀。其原理與齒輪插刀相同，只是刀具由轉(zhuǎn)動(dòng)變移動(dòng)，如圖b。用上述兩種刀具加工齒輪的共同缺點(diǎn)是加工過(guò)程為斷續(xù)切削，生產(chǎn)效率低。成型銑刀加工齒輪機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.6漸開(kāi)線齒輪切齒原理及變位齒輪簡(jiǎn)介3）齒輪滾刀用滾刀加工齒輪就沒(méi)有這個(gè)缺點(diǎn)，并且只需正確調(diào)整滾刀的安裝位置，則同一把滾刀既能切削直齒也能切削斜齒的圓柱齒輪。滾切齒輪如圖所示，齒輪滾刀為一具有斜縱

18、向槽的螺桿形狀的刀具，在垂直于輪坯軸線并通過(guò)滾刀軸線的主剖面內(nèi)，刀具與輪坯相當(dāng)于齒條與齒輪的嚙合，其切齒原理與用齒條插刀切制齒輪的原理相同。為了切制具有一定軸向?qū)挾鹊凝X輪，滾刀在轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)，還需作平行于輪坯軸線的緩慢移動(dòng)。又為了使?jié)L刀螺旋線的切線方向與被切輪齒的方向相同，安裝滾刀時(shí)應(yīng)使其軸線與輪坯的端面成一個(gè)等于滾刀升角的角，即可加工出直齒輪。滾齒加工過(guò)程接近于連續(xù)過(guò)程，故生產(chǎn)率較高。機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.6漸開(kāi)線齒輪切齒原理及變位齒輪簡(jiǎn)介滾切齒輪總之，用范成法加工齒輪時(shí)，只要刀具和被加工齒輪的模數(shù)和壓力角相同，則不論被加工齒輪的齒數(shù)為多少，都可以用同一把刀具加工。

19、因此，在生產(chǎn)中多采用范成法。機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.7根切現(xiàn)象和最少齒數(shù)齒輪根切如圖所示，齒輪輪齒齒根部漸開(kāi)線被切去一部分，這種現(xiàn)象稱為根切。輪齒根切后，齒根變薄，削弱輪齒的抗彎強(qiáng)度，使重合度下降，影響傳動(dòng)平穩(wěn)性。產(chǎn)生根切的原因就是被切齒輪的齒數(shù)過(guò)少，標(biāo)準(zhǔn)齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)為：機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7.1.8變位齒輪簡(jiǎn)介標(biāo)準(zhǔn)齒輪加工加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)刀具分度線剛好與輪坯的分度圓作純滾動(dòng)，如圖所示。加工結(jié)果為s=e=m/2 ha= ha*m hf= (ha*+ c*)m1用標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.直齒圓柱齒輪傳動(dòng)7

20、.1.8變位齒輪簡(jiǎn)介變位齒輪加工在加工齒輪時(shí)，刀具分度線與輪坯分度圓不相切，使加工出的齒輪在分度圓上，齒厚與齒槽寬不相等，這種齒輪稱為變?yōu)辇X輪。若刀具分度線與被切齒輪的分度圓相離xm（x稱為變?yōu)橄禂?shù)），這樣加工出的齒輪稱為正變位齒輪，如圖所示，反之為負(fù)變位齒輪。正變位齒輪在分度圓上齒厚大于齒槽寬，負(fù)變位齒輪在分度圓上齒厚小于齒槽寬。當(dāng)齒輪加工產(chǎn)生根切時(shí)應(yīng)采用正變位，有時(shí)為滿足中心距要求或齒厚要求，在不產(chǎn)生根切的情況下，也可采用負(fù)變位齒輪。2加工變位齒輪機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.2斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)直齒與斜齒輪齒廓曲面如圖所示直齒圓柱齒輪齒向與齒輪軸向平行；斜齒圓柱齒輪齒向與齒輪軸向不平行，成一

21、螺旋狀，因此直齒輪與斜齒輪有許多相同與不同之處。1齒面形成及嚙合特點(diǎn)端面：與齒輪軸向相垂直的面。法面：與齒輪齒向相垂直的面。直齒輪端面與法面重合，所以研究直齒輪時(shí)只研究端面；斜齒輪端面與法面不重合，所以端面和法面都研究。由于斜齒輪在端面看是圓，所以斜齒輪的齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓、中心距等幾何尺寸計(jì)算都在端面內(nèi)。用仿形法加工斜齒輪時(shí)，刀具沿齒槽方向走刀，所以刀具軸剖面形狀與齒槽法剖面形狀相同，為加工方便，規(guī)定斜齒輪的法面參數(shù)：mn、n、han*、cn*為標(biāo)準(zhǔn)值，且與直齒圓柱齒輪的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值相同。機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.2斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒輪的展開(kāi)圖斜齒輪的基本參數(shù)有齒數(shù)、螺旋角、模數(shù)

22、、壓力角、齒高系數(shù)與頂隙系數(shù)。1) 螺旋角如圖所示為斜齒輪分度圓柱面展開(kāi)圖，螺旋線展開(kāi)成一直線，該直線與軸線的夾角為斜齒輪在分度圓柱上的螺旋角，簡(jiǎn)稱斜齒輪的螺旋角，用 表示。 斜齒輪輪齒的旋向判別是將齒輪的軸線垂直于地面，齒（螺旋線）的可見(jiàn)部分自左向右上升的為右旋，反之為左旋。2. 斜齒輪的基本參數(shù)及尺寸計(jì)算機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.2斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒輪的展開(kāi)圖3) 法面壓力角與端面壓力角4) 齒高系數(shù)與頂隙系數(shù)機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.2斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)5)幾何尺寸計(jì)算斜齒圓柱齒的幾何尺寸計(jì)算在端面進(jìn)行，計(jì)算公式見(jiàn)表機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.2斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒輪的展開(kāi)圖用仿形法

23、加工斜齒輪選擇銑刀時(shí)，銑刀的軸面形狀與斜齒輪的法面齒槽形狀相同。按斜齒輪的法面齒形作一假想直齒輪，這個(gè)假想直齒輪稱為斜齒輪的當(dāng)量齒輪，其齒數(shù)稱為當(dāng)量齒數(shù)。3. 斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù)如圖所示。過(guò)斜齒輪分度圓上C點(diǎn)，作斜齒輪法剖面，得到一橢圓。該剖面上C點(diǎn)附近的齒型可以視為斜齒輪的法面齒型。以橢圓上點(diǎn)C的曲率半徑作為假想直齒輪的分度圓半徑，并設(shè)該虛擬直齒輪的模數(shù)和壓力角分別等于斜齒輪的法面模數(shù)和壓力角。虛擬直齒輪稱為斜齒輪的當(dāng)量齒輪，其當(dāng)量齒數(shù)為Zv，即機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.2斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)在端面看，一對(duì)外嚙合斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)與直齒圓柱齒輪傳動(dòng)相同，所以斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件與直齒圓

24、柱齒輪的正確嚙合條件相同：（1）兩斜齒輪的端（法）面模數(shù)相等，mn1=mn2；（2）兩斜齒輪的端（法）面壓力角相等，n1=n2；（3）兩斜齒輪的螺旋角大小相等，旋向相反（外嚙合），1=2。4斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)正確嚙合條件機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.2斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)(1) 兩斜齒輪由一端面進(jìn)入嚙合，接觸線由一點(diǎn)開(kāi)始逐漸變長(zhǎng)，再由長(zhǎng)逐漸變短至一點(diǎn)，脫離嚙合，輪齒嚙合過(guò)程比直齒輪長(zhǎng)，同時(shí)參與嚙合的輪齒對(duì)數(shù)也比直齒輪多。因此，斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、噪聲和沖擊小。適用于高速、大功率的齒輪傳動(dòng)。(2) 由于輪齒傾斜，傳動(dòng)中有一軸向力。5斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.3直齒圓錐齒輪傳

25、動(dòng)圓錐齒輪機(jī)構(gòu)主要用來(lái)傳遞兩相交軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，如圖7.21所示。圓錐齒輪的輪齒是分布在一個(gè)截錐體上的。一對(duì)圓錐齒輪兩軸之間的夾角可根據(jù)傳動(dòng)的需要來(lái)決定，但一般情況下，工程上多采用的是軸交角=90的傳動(dòng)。直齒錐齒輪傳動(dòng)機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.3直齒圓錐齒輪傳動(dòng)直齒圓錐齒輪輪齒分布在圓錐面上，所以輪齒的尺寸沿著齒寬方向變化，大端輪齒尺寸比小端大，為了便于測(cè)量，規(guī)定以大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。直齒圓錐齒輪幾何尺寸計(jì)算見(jiàn)圖所示，計(jì)算在大端進(jìn)行，見(jiàn)表。1. 直齒圓錐齒輪的基本參數(shù)及尺寸計(jì)算直齒圓錐齒輪幾何尺寸機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.3直齒圓錐齒輪傳動(dòng)直齒圓錐齒輪大端 m1=m2 ，1=2 ，且R1

26、 =R2 (錐距相等)2. 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.4齒輪傳動(dòng)的失效分析和齒輪材料齒輪傳動(dòng)的失效主要是輪齒失效。齒輪傳動(dòng)分開(kāi)式和閉式傳動(dòng)，閉式傳動(dòng)是指?jìng)鲃?dòng)的齒輪封閉在箱體之中，開(kāi)式傳動(dòng)是指齒輪暴露在外面；閉式齒輪傳動(dòng)又分軟齒面（硬度350HBS）和硬齒面（硬度350HBS）；有高速與低速之分；有輕載與重載之分。齒輪傳動(dòng)的形式不同失效形式也不同，主要有以下五種：1. 齒輪傳動(dòng)的失效形式機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.4齒輪傳動(dòng)的失效分析和齒輪材料1）輪齒折斷 彎曲疲勞折斷是閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)最主要的失效形式。輪齒像一個(gè)懸臂梁，受載后齒根部產(chǎn)生的應(yīng)力最大，而且是變化的

27、，導(dǎo)致齒根部產(chǎn)生裂紋，裂紋擴(kuò)大致使輪齒折斷。過(guò)載折斷是載荷突然過(guò)大，導(dǎo)致輪齒折斷。1. 齒輪傳動(dòng)的失效形式機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.4齒輪傳動(dòng)的失效分析和齒輪材料提高輪齒抗折斷能力的措施：（1）減小齒根應(yīng)力集中（增加齒根過(guò)渡圓角，降低齒根部分表面粗糙度）。（2）高安裝精度及支承剛性，避免輪齒偏載，設(shè)計(jì)時(shí)限制齒根彎曲應(yīng)力小于許用值。（3）改善熱處理，使其有足夠的齒芯韌性和齒面硬度。（4）齒根部分進(jìn)行表面強(qiáng)化處理（噴丸、滾壓）。機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.4齒輪傳動(dòng)的失效分析和齒輪材料2）齒面疲勞點(diǎn)蝕齒面疲勞點(diǎn)蝕是閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)的主要失效形式。齒輪輪齒是間歇工作的，工作時(shí)齒面間有相互接觸應(yīng)力

28、，不工作時(shí)沒(méi)有。如果接觸應(yīng)力超過(guò)了輪齒材料的接觸疲勞極限時(shí)，齒面上產(chǎn)生裂紋，裂紋擴(kuò)展致使表層金屬剝落，形成小麻點(diǎn)，這種現(xiàn)象稱為點(diǎn)蝕。機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.4齒輪傳動(dòng)的失效分析和齒輪材料點(diǎn)蝕位置為節(jié)線附近，此時(shí)齒輪輪齒嚙合數(shù)少。其原因：（1）單齒對(duì)嚙合接觸應(yīng)力較大；（2）節(jié)線處相對(duì)滑動(dòng)速度較低，不易形成潤(rùn)滑油膜；（3）另外油起到一個(gè)媒介作用，潤(rùn)滑油滲入到微裂紋中，在較大接觸應(yīng)力擠壓下使裂紋擴(kuò)展直至表面金屬剝落。防止措施：（1）提高齒面硬度；（2）降低表面粗糙度；（3）選用較高粘度的潤(rùn)滑油；（4）提高精度（加工、安裝）；（5）改善散熱。開(kāi)式齒輪傳動(dòng)由于磨損較快，一般不會(huì)點(diǎn)蝕。機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程

29、齒輪傳動(dòng)7.4齒輪傳動(dòng)的失效分析和齒輪材料3）齒面磨損齒面磨損是開(kāi)式齒輪的主要失效形式。 防止措施：（1）提高齒面硬度；（2）降低表面粗糙度；（3）降低滑動(dòng)系數(shù)；（4）潤(rùn)滑油定期清潔和更換；（5）變開(kāi)式為閉式。機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.4齒輪傳動(dòng)的失效分析和齒輪材料4）齒面膠合齒面膠合是高速重載傳動(dòng)的主要失效形式，也稱為熱膠合。原因是高速、重載時(shí)壓力大、滑動(dòng)速度高，導(dǎo)致摩擦熱大，接觸處溫度高，嚙合齒面粘結(jié)（冷焊結(jié)點(diǎn)）。齒面間相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，結(jié)點(diǎn)部位材料被剪切，沿相對(duì)滑動(dòng)方向齒面材料被撕裂。低速重載或缺油時(shí)，壓力過(guò)大、油膜被擠破引起膠合，稱為冷膠合。防止措施：（1）采用抗膠合能力強(qiáng)的潤(rùn)滑油（加極壓

30、添加劑）；（2）采用角度變位齒輪傳動(dòng)，使滑動(dòng)速度VS下降。（3）減小m和齒高h(yuǎn)，降低滑動(dòng)速度VS；（4）提高齒面硬度；（5）降低表面粗糙度；（6）配對(duì)齒輪有適當(dāng)?shù)挠捕炔?；?）改善潤(rùn)滑與散熱條件。機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.4齒輪傳動(dòng)的失效分析和齒輪材料5）齒面塑性變形齒面塑性變形是低速重載軟齒輪傳動(dòng)的主要失效形式。齒面在過(guò)大的摩擦力作用下處于屈服狀態(tài)，產(chǎn)生沿摩擦力方向的齒面材料的塑性流動(dòng)，從而使齒面正確輪廓曲線被損壞。防止措施：（1）提高齒面硬度；（2）采用高粘度的潤(rùn)滑油或加極壓添加劑。機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.4齒輪傳動(dòng)的失效分析和齒輪材料齒輪的齒體應(yīng)有較高的抗折斷能力，齒面應(yīng)有較強(qiáng)的抗

31、點(diǎn)蝕、抗磨損和較高的抗膠合能力，即要求：齒面硬、芯部韌。2. 齒輪的常用材料常用的齒輪材料有鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵，某些情況下也選用工程塑料等非金屬材料：（1） 鍛鋼含碳量為(0.150.6)%的碳素鋼或合金鋼。一般用齒輪用碳素鋼，重要齒輪用合金鋼。 （2） 鑄鋼耐磨性及強(qiáng)度較好，常用于大尺寸齒輪。（3） 鑄鐵常作為低速、輕載、不太重要的場(chǎng)合的齒輪材料。（4） 非金屬材料適用于高速、輕載、且要求降低噪聲的場(chǎng)合。機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.5齒輪結(jié)構(gòu)當(dāng)齒輪的齒根圓至鍵槽底部的距離x（22.5）m，或當(dāng)錐齒輪小端的齒根圓至鍵槽底部的距離x（1.62）m，可以將齒輪與軸作成一體的，稱為齒輪軸，如圖所示。1

32、. 齒輪軸齒輪軸機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.5齒輪結(jié)構(gòu)齒頂圓直徑da200 mm時(shí)，可以采用實(shí)體式結(jié)構(gòu)，如圖所示。2. 實(shí)體式齒輪實(shí)體式齒輪機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.5齒輪結(jié)構(gòu)當(dāng)齒頂圓直徑da =200500 mm時(shí)，為了減輕重量，節(jié)約材料，同時(shí)由于不易鍛出輻條，常采用腹板式結(jié)構(gòu)，如圖所示。3. 腹板式結(jié)構(gòu)腹板式齒輪機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.5齒輪結(jié)構(gòu)對(duì)于齒輪齒頂圓直徑da 500 mm的齒輪，一般采用鍛或鑄造輪輻式，如圖所示。4. 輪輻式結(jié)構(gòu)輪輻式齒輪機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.6蝸桿傳動(dòng)當(dāng)斜齒輪的分度圓柱很細(xì)，輪齒的螺旋角很大時(shí)，一個(gè)輪齒就可以在圓柱體上連續(xù)纏繞，就像螺紋一樣，因此蝸桿

33、是特殊斜齒輪。蝸桿傳動(dòng)是由蝸桿和蝸輪組成，常用于交錯(cuò)軸90的兩軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。一般蝸桿為主動(dòng)件，作減速運(yùn)動(dòng)，見(jiàn)圖。蝸桿傳動(dòng)機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.6蝸桿傳動(dòng)按蝸桿分度曲面的形狀不同，蝸桿傳動(dòng)可以分為：圓柱蝸桿傳動(dòng)（如圖a）、環(huán)面蝸桿傳動(dòng)（如圖b）、錐蝸桿傳動(dòng)（如圖c）三種類型。蝸桿傳動(dòng)類型1. 蝸桿傳動(dòng)的類型機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.6蝸桿傳動(dòng)圓柱蝸桿傳動(dòng)可以分為普通圓柱蝸桿傳動(dòng)和圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng) 。普通圓柱蝸桿傳動(dòng)根據(jù)齒廓曲線主要分為三種：阿基米德圓柱蝸桿（ZA蝸桿）、漸開(kāi)線圓柱蝸桿（ZI蝸桿）、法向直廓圓柱蝸桿（ZN蝸桿）。本章只討論阿基米德圓柱蝸桿，加工時(shí)，梯形車(chē)刀切削刃的頂

34、平面通過(guò)蝸桿軸線，在軸向剖面具有直線齒廓，就像齒條一樣。這種蝸桿切制簡(jiǎn)單，但難以用砂輪磨削出精確齒形，精度較低。機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.6蝸桿傳動(dòng)在蝸桿傳動(dòng)中，包含蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面稱為中間平面，如圖所示。在中間平面上，普通圓柱蝸桿傳動(dòng)就相當(dāng)于齒條與齒輪的嚙合傳動(dòng)。因此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，中間平面上的參數(shù)即蝸桿的軸面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，蝸輪的端面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，幾何尺寸計(jì)算在中間平面。蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸2. 蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.6蝸桿傳動(dòng)1）模數(shù)m和壓力角蝸桿傳動(dòng)的尺寸計(jì)算與齒輪傳動(dòng)一樣，也是以模數(shù)m作為計(jì)算的主要參數(shù)。在中間平面內(nèi)蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于齒輪和齒條傳動(dòng)，為此將此平面內(nèi)的模數(shù)和壓力角規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)值。中間平面對(duì)于蝸桿是軸剖面，因此用軸向模數(shù)和軸向壓力角；對(duì)于蝸輪是端面，用端面模數(shù)和端面壓力角。標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20。機(jī)械基礎(chǔ)項(xiàng)目教程齒輪傳動(dòng)7.6蝸桿傳動(dòng)2）蝸桿頭數(shù)z1和傳動(dòng)比i蝸桿頭數(shù)z1可根據(jù)要求的傳動(dòng)比和效率來(lái)選定，見(jiàn)表。當(dāng)傳動(dòng)比大于40或要求蝸桿自鎖時(shí)，取z1 =1；但效率較低。如果要提高效率，應(yīng)增加蝸桿的頭數(shù)，常取z1為2、4。但蝸桿頭數(shù)過(guò)多，又會(huì)給加工帶來(lái)困難。一般推薦選用蝸桿頭數(shù)取為1、2、4、6。蝸輪齒數(shù)z2=2880。通常蝸桿為主動(dòng)