第二节 齿轮传动.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二节,齿轮机构,重 点,渐开线直齿圆柱齿轮外啮合,传动的基本理论。,其他齿轮传动的特点及应用。,内 容,应用及分类,齿轮的齿,廓,及其,啮合特点,渐开线标准齿轮的参数和几何尺寸,渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动,渐开线齿廓的切制原理,渐开线齿轮的变位修正,斜齿圆柱齿轮传动,蜗杆传动,圆锥齿轮传动,1,、,齿轮机构的应用及分类,1、按传动比是否恒定分：,定传动比,圆形齿轮机构,(圆柱、圆锥）,变传动比,非圆齿轮机构（椭圆齿轮）,类型,传动准确、平稳、效率高、工作可靠且寿命长，适用的圆周速度和功率范围很广。广泛应用于传递空间任意两轴的运动和动力。,平面齿轮机构,2、按传动时两轮轴的相对位置分：,外啮合齿轮传动,内啮合齿轮传动,齿轮与齿条传动,直齿圆柱齿轮,传动,斜齿圆柱齿轮传动,人字齿轮传动,圆锥齿轮传动(直齿、斜齿、曲线齿）,交错轴斜齿轮传动,蜗杆传动.,空间齿轮机构,V,P1,=,V,P2,w,1,O,1,P,=,w,2,O,2,P,即:,i,12,=,w,1,w,2,O,1,P,O,2,P,齿廓啮合基本定律,一对齿廓的瞬时速比，等于该瞬时接触点的公法线,截连心线为两段,线段,的反比。,共轭齿廓,K,O,1,O,2,1,2,n,n,P,齿廓形状影响传动性能，若传动比变化,从动轮转速不均匀,惯性力、振动、噪音,传动精度。,分析可知：P为齿廓1、2 的瞬心,则,3、,齿廓曲线,节点位置固定,节圆,不论两齿廓在何位置接触，过其接触点所作两齿廓的公法线均须与连心线交于一,固定,的点P（,节点,）,。,传动比恒定的条件,K,O,1,O,2,1,2,n,n,P,圆形齿轮,传动时，,两节圆纯滚动。,理论上齿廓曲线无穷多，实际选用,须考虑设计、加工、安装、维修等要求。,常用:摆线、,渐开线,、圆弧线.,齿廓啮合基本定律,（1）,、渐开线形成,发生线,基圆,F,向径,展角,压力角,a,K,a,K,q,K,K,基圆半径,r,b,V,K,r,K,r,b,4、,渐开线齿廓的啮合特点,K,（2）,、渐开线特性,1.BK,=,BA .,2.法线,恒,切于基圆.,3.BK,=,r,K,.,4.渐开线形状取决于,r,b,.,5.基圆内 渐开线.,无,B,A,r,K,（3）,、渐开线齿廓的啮合特点,1,）,.啮合线为一直线,啮合线,啮合点的轨迹线.,两齿廓所有接触点的公法线均重合,传动时啮合点沿两基圆的内公切线移动。,2,）,.传动比恒定,P,公法线不变,节点 P 为定点.,速比 为定值.,i,12,=,w,1,w,2,O,1,P,O,2,P,作用力方向恒定,传动比恒定,O,1,O,2,P,P,O,1,O,2,r,b1,r,b2,r,b2,r,b1,3,）,.中心可分离性,i,12,=,w,1,w,2,O,1,P,O,2,P,r,b1,r,b2,i,12,=,w,1,w,2,O,1,P,O,2,P,r,b1,r,b2,i,12,=,i,12,若,中心距略有误差,传动比不变,5、,渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸,.,（1）,、名称和符号(外齿轮),=20,o,、d、p、s、e,模数,有标准系列,分度圆上模数和压力角均为标准值。,令,齿数Z,齿顶圆,齿根圆,齿槽宽,齿厚,齿距,齿宽,齿顶高,齿根高,分度圆,渐开线形成,发生线,基圆,F,向径,压力角,a,K,基圆半径,r,b,V,K,r,r,b,（2）,、基本参数和计算,1.分度圆直径,2.基圆直径,3.齿顶高,4.齿根高,顶隙系数,齿顶高系数,正常齿制,5.齿全高,基准,6.齿顶圆直径,7.齿根圆直径,8.齿距,9.齿厚,10.齿槽宽,(基本参数为 m、Z、,和,h,*,a,、c,*,),齿条,比较,标准齿轮,m、h,*,a,、c,*,（15,或20,）,为标准值且 e=s,（3）,、标准齿条,特点:,1）齿廓为一直线，压力角不变，也称为齿形角。,2）与分度线平行的任一条直线上齿距 p 相等 p=,m,齿轮,与齿条比较,（1）,、渐开线齿轮的啮合过程,理论啮合线段N,1,N,2,实际啮合线段B,1,B,2,齿廓工作段,（2）,、正确啮合的条件,保证前后两对轮齿有可能同时在啮合线上接触。,条件：,传动比,m,1,=m,2,=m,a,1,=,a,2,=,a,正确啮合条件,6、,渐开线直齿圆柱齿轮传动,p,n1,p,n2,两轮法向齿距不等时（p,n1,p,n2,），轮齿发生干涉，两轮不能正确啮合传动,（3）,、齿轮传动的中心距及啮合角（,侧隙为零、顶隙为标准值）,a,1,),.节圆 d,2),.具有标准顶隙的中心距,a,=,r,1,+,r,2,=,r,1,(h,a,*,+c,*,),m,+,c,*,m,+,r,2,+,h,a,*,m,=,r,f1,+,c,+,r,a2,r,f1,r,a2,=,r,1,+,r,2,标准中心距,3,),.侧隙,为零的,中心距,无侧隙啮合条件:,S,1,=,e,2,;,e,1,=,S,2,S,1,=e,2,=e,1,=S,2,标准齿轮:S=e,=,P,/2,=,m/2,当两标准齿轮按分度圆相切来安装,则满足传动条件,。,正确安装,a,分度圆与节圆重合,由于 m,1,=m,2,一对齿轮的啮合过程,啮合线N,1,N,2,理论啮合线段,：N,1,N,2,(啮合极限点),开始啮合时，主动轮的齿根与从动轮的齿顶接触，逐渐下移,主动轮：,齿根,齿顶,从动轮：,齿顶,齿根,脱离啮合时，主动轮齿顶与从动轮的齿根接触,开始啮合点,：从动轮的齿顶圆与啮合线N,1,N,2,的交点,B,2,终止啮合点,：主动轮的齿顶圆与啮合线N,1,N,2,的交点,B,1,实际啮合线段,：,B,1,B,2,齿廓实际工作段,r,b2,O,2,1,2,N,2,O,1,r,b1,P,N,1,r,a1,r,a2,B,1,B,2,比较,节 圆,(啮合参数),分度圆,(几何参数),啮合角,(啮合参数),压力角,(几何参数),节点：啮合接触点的公法线与连心线的交点,节圆：,过节点的圆,啮合线：齿廓接触点的轨迹,啮合角,：节圆的公切线与啮合线,N,1,N,2,之间的夹角(锐角),分度圆：齿轮上模数和压力角均为标准值的圆,压力角：齿轮齿廓上的法线与速度方向之间的夹角(锐角),1,r,a1,r,1,r,f1,r,b1,O,1,N,1,N,2,2,r,a2,r,2,r,f2,r,b2,O,2,=,N,r,a,r,r,f,r,b,O,2,重合度,分析：,1）=1 表示在啮合过程中，始终只有一对齿工作；,2）1 2 表示在啮合过程中，有时是一对齿啮合，,有时是两对齿同时啮合。,重合度,传动平稳性,承载能力,。,一般机械制造业中，齿轮传动的许用重合度=1.31.4，,(4),、,连续传动条件,重合度的计算,重合度与Z,1,、Z,2,有关,齿数愈多,重合度愈大,7、,渐开线齿廓的切制原理,1.仿型法（成型法）,精度低、生产率低,刀具：,.圆盘铣刀,.指形铣刀,刀具的选择与m、,、z有关。,切削原理,.,刀号,1,2,3,4,5,6,7,8,加工齿数范围,12,13,14,16,17,20,21,25,26,34,35,54,55,134,135,每把刀的刀刃形状,按它加工范围的,最少,齿数,齿轮的齿形来设计。,.,2.范成法,切削,（沿轮坯轴向）,进刀和让刀,（沿轮坯径向）,范成运动,（,模拟齿轮啮合,传动）,刀具与轮坯以,i,12,=,1,/,2,=Z,2,/Z,1,回转,用同一把刀具,通过调节,i,12,就可以,加工相同模数、相同,压力角,不同齿数,的齿轮。,齿轮插刀,齿条插刀,齿轮滚刀,根切现象及其避免方法,用范成法加工渐开线齿轮过程中，有时刀具齿顶会把被加工齿轮根部的渐开线齿廓切去一部分，这种现象称为根切。,根切现象,根切将削弱齿根强度，甚至可能降低传动的重合度，影响传动质量。,根切的危害：,根切现象是如何产生的？,1.根切现象及产生原因,根切现象是因为刀具齿顶线(齿条型刀具)或齿顶圆(齿轮插刀)超过了极限啮合点（啮合线与被切齿轮基圆的切点）,N,1,而产生的。,B,P,N,1,xm,2.避免根切的方法,不根切的最小齿数,17；,采用变位修正法：,降低刀具齿顶,降低刀具齿顶,通过改变刀具与轮坯的相互位置以避免根切，从而达到可以制造较少齿数的齿轮。这样制造出来的齿轮称为,变位齿轮,。切齿刀具所移动的距离 xm 称为,移距,。,（x,变位,系数，,m,模数）,xm 变位量（移距）,x 变位系数,x0 正变位齿轮,x0 负变位齿轮,8、,斜齿圆柱齿轮传动,斜齿圆柱齿轮传动,直齿圆柱齿轮传动,斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成,斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成,端面的渐开线齿廓在基圆柱上作螺旋运动形成了斜齿轮的齿廓曲面,一、,斜齿轮传动的优缺点,优点：,啮合性能好，承载能力大。,斜齿轮齿面接触线与其轴线不平行，传动时，轮齿一端先进入啮合，接触线逐渐增长，又逐渐缩短直至脱离啮合。而且啮合时，轮齿总刚度变化小，扭转振动小，故传动平稳，冲击和噪音小。另一方面由于重合度较大，总接触线长度大，因而其承载能力也比直齿轮为高。,缺点：,有轴向力,由于斜齿轮的轮齿倾斜,角，产生轴向力，增大摩擦损失，这是斜齿轮传动的主要缺点。为克服这一缺点，“人字齿轮”，以便抵消轴向力。当然，人字齿轮制造较麻烦。,二、,斜齿轮,主要参数,各部分名称和,几何尺寸,1.主要参数(,法向参数、端面参数),螺旋角,(左旋、右旋）,齿 距 P,n,=P,t,cos,模 数 m,n,=m,t,cos,法向参数规定为标准值。,（m,n,、,n,、h,an,*,、c,n,*,）,2.几何尺寸,分度圆直径,d=,m,t,z=m,n,z/cos,中心距,a=,m,n,（z,1,+z,2,）/2 cos,.,三、正确啮合条件,模数和压力角分别相等且螺旋角的大小相等、旋向相反（一个左旋，另一个右旋）。,.,二、齿廓的形成,平面渐开线,平面渐开面,O,球面渐开线,球面渐开面,一、传递相交轴的运动,8、,直齿圆锥齿轮传动,三,、正确啮合条件,大端的 m 和,a,分别相等;,(锥齿轮的标准参数在大端),四,、传动比,i,12,=,=,r,2,r,1,z,2,z,1,=,n,1,n,2,蜗杆传动,一、,蜗杆传动及其特点,1.形成,蜗杆传动用于空间两交错轴之间的传动（轴交角,=90）,2,.,类型简介,1）,普通,圆柱蜗杆,端面齿廓：阿基米德螺旋线,端面齿廓：渐开线,2）环面蜗杆,3）,圆,锥蜗杆,这种蜗杆传动效率可高达90%，但加工过程复杂，制造成本高。这种蜗杆一般少见，通常应用在载荷大，转速高的场合。,这种蜗杆可在车床上加工不需要特殊设备，因此应用较为广泛。,缺点,：,是传动效率低通常为5080%，蜗轮副齿部磨损较快，因此，一般用于不重要，载荷小，转速低的传动。,1）,从,整体,看，蜗杆蜗轮,齿面间的相对运动,类似于,螺旋传动,。,3,.,阿基米德蜗杆特点,因而可直接应用螺旋的某些结论（例如,传动效率、自锁条件,等等）。,传动连续平稳、无噪音。,因而可直接应用齿轮传动某些结论（例正确啮合条件、几何尺寸计算等等）。,2）,蜗杆齿形是,标准齿条,齿形 蜗轮齿形是渐开线,齿轮,齿形，啮合传动,类似于,齿轮齿条,啮合。,4,、主要参数及几何尺寸,1,),.齿数Z,1,、Z,2,2,),.模数m（标准系列见,GB,）,Z,1,蜗杆,头数，,Z,2,蜗轮,齿数,3,),.压力角,（,=20,）,通常,z,1,=1,、2、4、6 可见,传动比大,z,2,取值范围 29,z,2,70,=25、=15或12,5,、蜗杆传动的优缺点,1,),.,作减速传动时,速比大.一般,i,=10 100,甚至 500.常,用,i,40.,2,),.结构紧凑.,3,),.线接触,又有螺旋传动的特点.传动平稳无噪声.,4,),.当,g,时,有自锁性.,5,),.效率低.一般,h,=0.7 0.8.自锁时,h,0.5 .,6,),.磨损快、发热大.,7,),.材料成本高.,二、蜗杆蜗轮的正确啮合条件,g,蜗杆导程角与蜗轮螺旋角,旋向相同,b,1,b,2,