齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計62685.ppt

1、返回,第十章 齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計,10-1 齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及類型,10-2 齒輪的齒廓曲線,10-3 漸開線齒廓及其嚙合特點(diǎn),10-4 漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸,10-5 漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動,10-7 漸開線變位齒輪簡介,10-8 斜齒圓柱齒輪傳動,10-10 蝸桿傳動,10-9 直齒錐齒輪傳動,10-6 漸開線齒廓的切制原理與根切現(xiàn)象,10-1 齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類,1齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,（1）應(yīng)用實例,某航空發(fā)動機(jī)附件傳動系統(tǒng),（2）傳動特點(diǎn),齒輪傳動用來傳遞空間任意軸間的運(yùn)動及動力；,傳遞功率范圍大；,傳動比準(zhǔn)確；,效率高、壽命長、安全可靠。,制造成本較高。,優(yōu)點(diǎn)：,缺點(diǎn)：

2、,2齒輪機(jī)構(gòu)的分類,（1）平行軸間的傳動,（2）相交軸間的傳動,（3）交錯軸間的傳動,齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(2/2),10-2 齒輪的齒廓曲線,1.齒廓嚙合的基本定律,一對齒輪傳動是依靠它們的共軛齒廓來實現(xiàn)的。,兩輪的傳動比為,所謂共軛齒廓是指兩輪相互連續(xù)接觸傳動并能實現(xiàn)預(yù)定傳動 比規(guī)律的一對齒廓。,過接觸點(diǎn)所作的兩齒輪廓公法線必須與其連心線相交于一定點(diǎn)。,1）實現(xiàn)定傳動比傳動時兩輪齒廓應(yīng)滿足的條件,無論兩輪齒廓在何位置接觸，,故必為圓形齒輪傳動。,2）實現(xiàn)變傳動比傳動時對兩齒輪齒廓曲線的要求,故必為非圓齒輪傳動。,要求兩齒廓的節(jié)點(diǎn)按其傳動比的變化規(guī)律在其連心線上移動。,2.齒廓曲線的選擇,目

3、前最常用為漸開線。,10-3 漸開線齒輪的嚙合特點(diǎn),1漸開線的形成及其特點(diǎn),（1）漸開線的形成,（2）漸開線的特性,2漸開線的函數(shù)及漸開線方程式,3漸開線齒廓的嚙合特點(diǎn),（1）漸開線齒廓能保證定傳動比傳動,（2）漸開線齒廓之間的正壓力方向不變,（3）漸開線齒廓傳動具有可分性,結(jié)論 由于上述優(yōu)點(diǎn)，漸開線齒輪傳動獲得十分廣泛應(yīng)用。,10-4 標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸,1齒輪各部分的名稱和符號,齒頂圓,ra，da,齒根圓,rf，df,齒 厚,任意圓齒厚 si,分度圓齒厚 s,齒槽寬,任意圓齒槽寬ei,分度圓齒槽寬 e,齒 距,任意圓齒距 pi= si+ ei,分度圓齒距 p = s + e,分度

4、圓,r，d,齒頂，,齒頂高,ha,齒根，,齒根高,hf,齒全高,h = ha +hf,基圓,rb， db,標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱外齒輪,基圓齒距,Pb、Pn,齒 寬,B,10-4 標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸,1齒輪各部分的名稱和符號,齒頂圓,ra，da,齒根圓,rf，df,齒 厚,任意圓齒厚 si,分度圓齒厚 s,齒槽寬,任意圓齒槽寬ei,分度圓齒槽寬 e,齒 距,任意圓齒距 pi= si+ ei,分度圓齒距 p = s + e,分度圓,r，d,齒頂，,齒頂高,ha,齒根，,齒根高,hf,齒全高,h = ha +hf,基圓,rb， db,標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱外齒輪,基圓齒距,Pb、Pn,由于齒輪的分度圓直徑

5、d 可由其周長 zp 確定，即 d= zp/。為便于設(shè)計、計算、制造和檢驗，令 p/=m，m稱為齒輪的模數(shù)。,2齒輪的基本參數(shù),齒數(shù) z,模數(shù),m，其單位為mm，且已標(biāo)準(zhǔn)化了（表10-1,標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 系列表）它是決定齒輪大小的主要參數(shù)，d = mz。,它是決定齒輪齒廓形狀的主要參數(shù)。,齒頂高系數(shù) ha*，,其標(biāo)準(zhǔn)值為 ha* = 1。,頂隙系數(shù) c*，其標(biāo)準(zhǔn)值為 c* = 0.25。,上述參數(shù)即為漸開線齒輪的五個基本參數(shù)。,標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸(2/3),壓力角，即分度圓壓力角，并規(guī)定其標(biāo)準(zhǔn)值為 = 20。,3標(biāo)準(zhǔn)齒輪及其幾何尺寸計算,（1）標(biāo)準(zhǔn)齒輪 是指 m、ha*、 c*均為標(biāo)準(zhǔn)值，

6、且e=s的齒輪。,（2）標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的幾何尺寸計算,一個標(biāo)準(zhǔn)齒輪的五個基本參數(shù)確定之后，其主要尺寸及齒廓形狀就完全確定。,4齒條和內(nèi)齒輪,（1）齒條：齒條的齒廓為直線；齒廓上各點(diǎn)壓力角相同，等于其齒形角。,（2）內(nèi)齒輪：內(nèi)齒輪的齒廓為內(nèi)凹齒；齒根圓大于齒頂圓；齒頂圓必須大于基圓。,標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸(3/3),10-5 漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動,1齒輪正確嚙合的條件,2中心距及嚙合角,（1）中心距,1）在確定傳動中心距時應(yīng)滿足的要求：, 保證兩輪的齒側(cè)間隙為零，,即 c= 0。, 保證兩輪的頂隙為標(biāo)準(zhǔn)值，,即 c = c*m,2）標(biāo)準(zhǔn)中心距 a,a = r1+r2 = m (z1+

7、z2)/2,m1 = m2 = m，1 = 2 = ,（3）齒輪傳動的中心距與嚙合角的關(guān)系,（2）嚙合角,漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(3/6),3一對輪齒的嚙合過程及連續(xù)傳動條件,（1）重合度 的計算,= z1(tana1 tan) +z2(tana2 tan)/(2) (3),結(jié)論 重合度 與模數(shù)m無關(guān)，而隨著齒數(shù)z的增多而增大。,故這對于提高 齒輪傳動平穩(wěn)性，提高承載能力都有重要意義。, 代表同時參與嚙合的輪齒對數(shù)的平均值。,增大重合度，同時參與嚙合的輪齒對數(shù)增加，,（2）重合度的意義, 用來衡量齒輪連續(xù)傳動的條件；,106 漸開線齒廓的切制原理與根切現(xiàn)象,齒輪加 工方法,仿形法,盤銑刀

8、,指狀銑刀,鑄造法,熱軋法,沖壓法,模鍛法,粉末冶金法,切制法 最常用,銑削,拉削,1. 成形法銑削,范成法 (展成法共軛法 包絡(luò)法),插齒,滾齒,剃齒,磨齒,一、齒輪加工方法,二、齒廓切制的基本原理,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,指狀銑刀加工,盤銑刀加工,銑刀旋轉(zhuǎn)，工件進(jìn)給 分度、斷續(xù)切削。,適用于加工大模數(shù) m20 的齒輪和人字 齒輪。,特點(diǎn)：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。適于單件生產(chǎn)。,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,齒輪插刀加工,i=0 /=z/z0,2. 范成法,2.1 齒輪插刀,共軛齒廓互為包絡(luò)線,Vrmz/2,2.2 齒條插刀,插齒加工過程為

9、斷續(xù)切削，生產(chǎn)效率低。,齒條插刀加工,作者：潘存云教授,滾刀,Vrmz/2,滾刀軸剖面 相當(dāng)于齒條,相當(dāng)于齒輪齒 條嚙合傳動,2.3 齒輪滾刀,被加工齒輪,為什么滾刀要傾斜一個角度呢？,設(shè)計：潘存云,范成法加工的特點(diǎn)： 一種模數(shù)只需要一把刀具連續(xù)切削，生產(chǎn)效率高，精度高，用于批量生產(chǎn)。,作者：潘存云教授,三、用標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪,加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪： 刀具分度線剛好與輪坯的分度圓作純滾動。,加工結(jié)果： sem/2,ha = h*a m,hf = (h*a+ c* )m,作者：潘存云教授,1. 根切現(xiàn)象,圖示現(xiàn)象稱為輪齒的根切。,根切的后果： 削弱輪齒的抗彎強(qiáng)度；,2. 根切的原因,使重合度下

10、降。,四、 漸開線齒廓的根切,切制漸開線齒廓的過程,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,3. 標(biāo)準(zhǔn)齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù),當(dāng)N1 B2兩點(diǎn)重合時，正好不根切。,不根切的條件：,在PN1O1 中有：,在PB2B 中有：,代入求得： z2 ha*/ sin2,取=20, ha*=1，得: zmin=17,即： zmin2 ha*/ sin2,P N1P B2,=mzsin/2,PN1=rsin,PB2=ha*m/sin,極限嚙合點(diǎn)N1的位置隨基圓大小變動,10-7 漸開線變位齒輪簡介,漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動存在的不足之處：,1）一對相互嚙合的標(biāo)準(zhǔn)齒輪中，小齒輪的強(qiáng)度較低，容易損 壞，,從而影響了整個

11、齒輪傳動的承載能力。,2）標(biāo)準(zhǔn)齒輪不適用于中心距 aa = m(z1+z2)/2的場合。,因當(dāng)a a時，無法安裝；而當(dāng)aa時，尚可安裝，但齒 側(cè)間隙過大，重合度會降低，影響傳動的平穩(wěn)性。,3）在切制齒數(shù)較少的標(biāo)準(zhǔn)齒輪時，其齒廓會發(fā)生根切現(xiàn)象。,根切使輪齒的抗彎強(qiáng)度降低，重合度減小。,因此，為改善和解決標(biāo)準(zhǔn)齒輪存在的上述問題，就必須突破標(biāo)準(zhǔn)齒輪的限制對齒輪進(jìn)行必要的修正。,而“變位修正法”為目前最為廣泛采用的一種齒輪修正方法。,這樣加工出來的 m、 ha*、 及 c*仍為標(biāo)準(zhǔn)值，而 se 的齒輪就 稱為變位齒輪。,就是用改變 刀具與輪坯的相對位置，使刀具的 齒頂線不超過N1點(diǎn)，來避免根切現(xiàn) 象的

12、加工方法。,所謂變位修正法，,其中x稱為徑向變位系數(shù)或變位系數(shù)。,其刀具的移距 xm 稱為徑向變位量。,當(dāng)x0時，稱為正變位，所加工的齒輪稱為正變位齒輪；,當(dāng)x0時，稱為負(fù)變位，所加工的齒輪稱為負(fù)變位齒輪。,漸開線變位齒輪簡介(2/2),2變位齒輪的幾何尺寸,10-7 斜齒圓柱齒輪傳動,1斜齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計算,（1）斜齒輪的基本參數(shù),1）螺旋角，即斜齒輪分度圓柱的螺旋角，有左右旋之分， 也有正負(fù)之別。,2）法面模數(shù)mn與端面模數(shù)mt,mn = mt cos,3）法面壓力角n與端面壓力角t,tan n= tan t cos,ct * = cn *cos,（2）斜齒輪的幾何尺寸計算,斜齒

13、輪的幾何尺寸是按其端面參數(shù)來進(jìn)行計算的。,表10-5 斜齒圓柱齒輪的參數(shù)及幾何尺寸的計算公式,4）han*、cn* 與 hat* 、 ct*,hat* = han*cos,結(jié)論 在設(shè)計斜齒輪傳動時，可用改變螺旋角的辦法來調(diào)整其中心距的大小。,2斜齒輪的嚙合傳動,（1）正確嚙合的條件,1）1=2,2）mn1=mn2，n1= n2,（2）中心距,斜齒輪傳動的標(biāo)準(zhǔn)中心距為,a = (d1+d2)/2,= mt(z1+z2)/2,= mn(z1+z2)/(2 cos ),通常使其圓整，以便加工。,斜齒圓柱齒輪傳動(2/3),（3）重合度, = + ,3斜齒輪的當(dāng)量齒輪和當(dāng)量齒數(shù),4斜齒輪傳動的主要優(yōu)缺

14、點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：,嚙合性能好；,重合度大；,結(jié)構(gòu)緊湊。,缺點(diǎn)：,有軸向力,斜齒圓柱齒輪傳動(3/3),（增大了承載能力）,（不根切的最少齒數(shù)比直齒輪少）,（逐漸進(jìn)入、逐漸退出嚙合）,10-9 直齒錐齒輪傳動,1錐齒輪傳動概述,（1）錐齒輪傳動,（2）錐齒輪傳動的類型,2直齒圓錐齒輪的當(dāng)量齒輪和當(dāng)量齒數(shù),3圓錐齒輪的主要參數(shù)和幾何尺寸計算,（表10-9）,當(dāng)其反行程不自鎖 時可用作增速運(yùn)動。,蝸桿傳動是用來傳遞空間交錯 軸之間的運(yùn)動和動力，,一般=90。，,10-10 蝸桿傳動,1蝸桿傳動及其特點(diǎn),且作減速傳動。,右旋,右旋,1）傳動平穩(wěn)，振動、沖擊和噪聲均很小。,2）能以單級傳動獲得較大的傳動比，結(jié)構(gòu)緊湊。,減速動力傳動：i12570，最常用i121550；,（輪齒嚙合是連續(xù)不斷的）,蝸桿傳動的主要特點(diǎn)：,動畫,3）輪齒間的相對滑動速度大，傳動效率低，需用減摩耐摩的材料制造蝸輪，成本高；,4）當(dāng)蝸桿導(dǎo)程角小于嚙合當(dāng)量摩擦角時，機(jī)構(gòu)反行程具自 鎖性。,2蝸桿蝸輪正確嚙合的條件,1） mx1 = mt2 = m ；,2） x1 = t2 = ；,3) 1 = 2，且旋向相同。,蝸桿傳動(2/3),3蝸桿傳動的主要參數(shù)幾何尺寸計算,（1）齒數(shù),蝸桿的齒數(shù)或頭數(shù)z