第四節(jié) 齒輪傳動(dòng)后

第四節(jié)

齒輪傳動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最為廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以用來傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。傳動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)、機(jī)械效率高、壽命長、工作安全可靠。CNC機(jī)的零件處理設(shè)備自動(dòng)化包裝機(jī)器標(biāo)簽印刷機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線的組件自動(dòng)化電子元件組合機(jī)一、概述各種車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)②變換運(yùn)動(dòng)方式。③變速。①傳遞空間任意兩軸（平行、相交、交錯(cuò)）間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。1.齒輪的功能2.齒輪機(jī)構(gòu)的分類齒輪傳動(dòng)的類型按相對運(yùn)動(dòng)分

平面齒輪傳動(dòng)（軸線平行）空間齒輪傳動(dòng)（軸線不平行）直齒斜齒曲線齒按齒廓曲線分漸開線齒輪(1765年)擺線齒輪(1650年)圓弧齒輪(1950年)拋物線齒輪(近年)按傳動(dòng)比分:定傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)人字齒輪傳動(dòng)外嚙合內(nèi)嚙合齒輪齒條外嚙合內(nèi)嚙合齒輪齒條圓錐齒輪傳動(dòng)(兩軸相交)蝸輪蝸桿傳動(dòng)交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)變傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)交錯(cuò)軸斜齒輪直齒圓柱齒輪：直齒圓柱齒輪：內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)齒輪與齒條傳動(dòng)外嚙合齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪：外嚙合齒輪傳動(dòng)齒輪與齒條傳動(dòng)內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)人字齒圓錐齒輪傳動(dòng)Bevelgears圓錐齒輪傳動(dòng)用來傳遞兩相交軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力.斜齒圓錐齒輪曲齒圓錐齒輪直齒錐齒輪蝸輪蝸桿傳動(dòng)Wormgears蝸輪蝸桿傳動(dòng)用來傳遞空間交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。蝸桿蝸輪圓柱蝸桿機(jī)構(gòu)環(huán)面蝸桿機(jī)構(gòu)錐蝸桿機(jī)構(gòu)蝸輪蝸桿傳動(dòng)交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)蝸輪蝸桿優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比準(zhǔn)確、傳動(dòng)平穩(wěn)；圓周速度大，可從0.1m/s～高達(dá)300m/s；傳動(dòng)功率范圍大，從幾瓦到10萬千瓦；效率高(→0.99)、使用壽命長、工作安全可靠；可實(shí)現(xiàn)平行軸、相交軸和交錯(cuò)軸之間的傳動(dòng)。缺點(diǎn)：要求較高的制造和安裝精度，所以加工成本高；不適宜遠(yuǎn)距離傳動(dòng)；傳動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生沖擊、振動(dòng)和噪音；沒有過載保護(hù)；需要專門的切齒機(jī)床、刀具和測量儀器。3.齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)當(dāng)一直線BK

沿半徑為rb的圓作純滾動(dòng)時(shí)，該直線上任一點(diǎn)K

的軌跡就是該圓的漸開線?；鶊Arb(basecircle)發(fā)生線BK(generatingline)展角K(generatingangle)向徑rK——rK=OK曲率半徑K——K=BK壓力角KkkkttrkrbOKAB二、漸開線齒廓1.漸開線的形成2.漸開線的特性：1）發(fā)生線沿基圓滾過的長度，等于基圓上被滾過的圓弧長度，即：AB=BK2）漸開線上任意點(diǎn)的法線必切于基圓。3）切點(diǎn)B是點(diǎn)K的曲率中心，而線段BK是漸開線在點(diǎn)K的曲率半徑。4）漸開線距基圓越遠(yuǎn)的部分，曲率半徑愈大，反之亦然。，rkkkttrbOKABrkK基圓上有：A=0;A=05）基圓內(nèi)無漸開線。6）漸開線的形狀取決于基圓大小?；鶊A半徑愈大，漸開線越平緩。rb漸開線直線齒條7）同一基圓上的任意兩條漸開線沿公法線方向的對應(yīng)點(diǎn)之間的距離處處相等。（無論是同向的還是反向的）A1B1o1θkKB3o3θkA2B2o2三、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸pnrhahfhBpseeirfrbO1.齒輪各部分的名稱和代號rasipb齒頂圓(addendumcircle)

da、ra齒根圓(dedendumcircle)

df、rf齒厚(tooththickness)

si

齒槽寬(spacewidth)

ei

齒距(周節(jié))(circularpitch)

pi=si+ei

法向齒距——pn=pb分度圓——規(guī)定的計(jì)算基準(zhǔn)圓，e=s表示符號：d、r、s、e，p=s+e齒頂高(addendum)

ha齒根高(dedendum)

hf全齒高(wholedepth)

h=ha+hf齒寬(wholewidth)

B基圓

(basecircle)rbpnrhahfhBpseeirfrbOrasipb2.基本參數(shù)和尺寸計(jì)算模數(shù)(module)m

模數(shù)m人為規(guī)定：p/只能取某些簡單值分度圓周長基本參數(shù)

Z、m、、ha*、c*模數(shù)(module)m模數(shù)的單位：mm為了便于制造、檢驗(yàn)和互換使用，國標(biāo)GB1357-87規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列。m=4z=16m=2z=16m=1z=16模數(shù)是決定齒輪尺寸的一個(gè)基本參數(shù)。齒數(shù)相同的齒輪，模數(shù)大，尺寸也大。2)壓力角i速度方向正壓力方向OrbriBiKi1AαiαiB1K1r1分度圓上的壓力角或db＝dcos分度圓大小相同的齒輪，其齒廓漸開線的形狀隨壓力角不同而不同。壓力角是決定漸開線齒廓形狀的一個(gè)重要參數(shù)。GB1536-88規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值：

＝203)齒數(shù)(teethnumber)

Z4)齒頂高h(yuǎn)a齒根高h(yuǎn)fC=c*m齒全高h(yuǎn)齒頂高系數(shù):ha*；頂隙系數(shù):c*正常齒：ha*＝1，c*＝0.25短齒制：ha*＝0.8，c*＝0.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定兩種齒制：pnrhahfhBpseeirfrbOrasipb分度圓——齒輪上具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓。任一齒輪都有一分度圓，且只有一個(gè)分度圓?；緟?shù)

標(biāo)準(zhǔn)齒輪——齒數(shù)Z、模數(shù)m、壓力角

、齒頂高系數(shù)ha*

、頂隙系數(shù)c*——m、、ha*

、c*均為標(biāo)準(zhǔn)值，且s=e的齒輪。重要概念四.標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒廓的嚙合傳動(dòng)B1B2P漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合過程O11rb12O2rb2N2N1理論嚙合線——N1N2，為兩齒輪 嚙合點(diǎn)的軌跡嚙合起始點(diǎn)B2——主動(dòng)輪齒根部 分推動(dòng)從動(dòng)輪齒頂部分。N1、N2——極限嚙合點(diǎn)B2B1a2a1ra2ra1嚙合終止點(diǎn)B1——主動(dòng)輪齒頂部 分推動(dòng)從動(dòng)輪齒根部分。a1、a2——齒頂圓壓力角。嚙合角——節(jié)點(diǎn)處的壓力角。a中心距a——兩輪中心距離。實(shí)際嚙合線——B1B2P1．一對輪齒的嚙合過程O11rb12O2rb2N2N1P過K作兩齒廓的公法線N1N2，為兩齒輪嚙合點(diǎn)的軌跡——理論嚙合線理論嚙合線N1N2必同時(shí)與兩輪的基圓相切，且即為其內(nèi)公切線，又為力作用線，在齒輪嚙合過程中，其位置、方向均不變。C1C2KN1N2與O1O2的交點(diǎn)P(節(jié)點(diǎn))為一定點(diǎn)。漸開線性質(zhì)N1、N2——極限嚙合點(diǎn)2．漸開線齒廓能保證定傳動(dòng)比傳動(dòng)O11rb12O2rb2N2N1C1C2K理論嚙合線N1N2與O1O2的交點(diǎn)P(節(jié)點(diǎn))為一定點(diǎn)。在齒輪嚙合過程中，其位置、方向均不變。嚙合角

：節(jié)圓壓力角。3．漸開線齒廓間的正壓力方向不變平穩(wěn)性——在一對輪齒的整個(gè)嚙合過程中，輪齒齒廓受到的正壓力方向始終不變（與N1N2一致），傳力性能良好。P4．漸開線齒廓傳動(dòng)具有可分性O(shè)11rb12O2rb2N2N1C1C2KP故

i12=1/2=rb2/rb1漸開線齒輪的傳動(dòng)比取決于兩輪基圓半徑比。實(shí)際安裝中心距略有變化時(shí)，不影響i12，這一特性稱為運(yùn)動(dòng)可分性，對加工和裝配很有利。由于上述特性，工程上廣泛采用漸開線齒廓曲線。齒對交替過程中不發(fā)生沖擊5.正確嚙合的條件正確嚙合條件

為了保證前后兩對齒輪能在嚙合線上同時(shí)接觸而又不產(chǎn)生干涉，則必須使兩輪的相鄰兩齒同側(cè)齒廓沿嚙合線上距離（法向齒距）相等。由漸開線性質(zhì)可知，法向齒距與基圓齒距相等。Pb1=Pb2Pb=πmCosαm1Cosα1=m2Cosα2

嚙合條件要使進(jìn)入嚙合區(qū)內(nèi)的各對齒輪都能正確地進(jìn)入嚙合，兩齒輪的相鄰兩齒同側(cè)齒廓間的法向距離（法節(jié)）應(yīng)相等：pn1=pn2

pb1=pb2

pb1=p1cos1=m1cos1pb2=p2cos2=m2cos2m1cos1=m2cos2一對漸開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。m1=m2=[m]1=2=20結(jié)論：B1B2:實(shí)際嚙合線段N1N2:理論嚙合線段6.連續(xù)傳動(dòng)的條件

為了使齒輪傳動(dòng)不至中斷，在輪齒相互交替工作時(shí)，必須保證前一對輪齒尚未脫離嚙合時(shí)，后一對輪齒就應(yīng)進(jìn)入嚙合。為了滿足連續(xù)傳動(dòng)要求，前一對輪齒齒廓到達(dá)嚙合終點(diǎn)B1時(shí)，尚未脫離嚙合時(shí)，后一對輪齒至少必須開始在B2點(diǎn)嚙合，此時(shí)線段B1B2恰好等于Pb。所以，連續(xù)傳動(dòng)的條件為：B1B2≥Pb為保證齒輪能連續(xù)傳動(dòng)，必須使得前一對輪齒尚未脫離嚙合時(shí)，后一對輪齒進(jìn)入嚙合，即rb2r2O22O1rb1r11B1B2PN1N2B1B2pb令：稱為一對齒輪的重合度(contactratio)

若要連續(xù)傳動(dòng)，必須[]的推薦值：使用場合一般機(jī)械制造業(yè)汽車拖拉機(jī)金屬切削機(jī)床[]1.41.1~1.21.3重合度的物理意義實(shí)質(zhì)上表明同時(shí)參與嚙合的輪齒對數(shù)的多少。當(dāng)

＝1：在齒輪傳動(dòng)的過程中，始終有一對輪齒參加嚙合；rb2r2O22rb1r1O11PN1N2B1B2pb1pb2rb2r2O22O1rb1r11B1B2pbpb當(dāng)

＝2：在齒輪傳動(dòng)的過程中，始終有兩對齒嚙合；PN1N2B1B2齒輪的失效發(fā)生在輪齒，其它部分很少失效。失效形式輪齒折斷齒面損傷齒面接觸疲勞磨損（齒面點(diǎn)蝕）齒面膠合齒面磨粒磨損齒面塑性流動(dòng)1.輪齒折斷現(xiàn)象：①局部折斷②整體折斷五、齒輪輪齒的失效形式

疲勞折斷

過載折斷2.齒面接觸疲勞磨損（齒面點(diǎn)蝕）常出現(xiàn)在潤滑良好的閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)中?，F(xiàn)象：節(jié)線靠近齒根部位出現(xiàn)麻點(diǎn)狀小坑。點(diǎn)蝕實(shí)例常發(fā)生于開式齒輪傳動(dòng)。原因：相對滑動(dòng)+硬顆粒(灰塵、金屬屑末等)

潤滑不良+表面粗糙。后果：正確齒形被破壞、傳動(dòng)不平穩(wěn),齒厚減薄、抗彎能力↓→折斷現(xiàn)象：金屬表面材料不斷減小3.齒面磨粒磨損4.齒面膠合——嚴(yán)重的粘著磨損原因：高速重載——v↑,Δt↑,油μ↓,油膜破壞,表面金屬直接接