机械原理10-13.ppt

单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,齿轮机构及其设计,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,重 点,渐开线直齿圆柱齿轮外啮合,传动的基本理论和设计计算。,其他齿轮传动的特点及应用。,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,2,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,节点位置变化,节曲线,非圆齿轮,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,一、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,rb,3,渐开线齿廓的啮合特点,K,二、渐开线特性,1.,BK,=,BA .,2.,法线切于基圆,.,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,推论,:,同一基圆上两条渐开线间的公法线长度处处相等,(,等于两渐开线间的基圆弧长,),。,K,1,K,2,K,1,K,2,B,B,A,1,A,2,三、渐开线方程,1.,r,K,=,r,b,cos,a,K,或,cos,a,K,=,r,K,r,b,2.,q,K,=,NOA,-,a,K,=,-,a,K,NA,r,b,=,-,a,K,NK,r,b,=,tg,a,K,-,a,K,令：,inv,a,K,=,tg,a,K,-,a,K,.,.,inv,a,K,称渐开线函数,.,渐开线方程,:,r,K,=,r,b,cos,a,K,inv,a,K,=,tg,a,K,-,a,K,.,a,K,a,K,q,K,K,r,K,r,b,O,N,A,四、渐开线齿廓的啮合特点,1.,啮合线为一直线,啮合线,啮合点,(,在固定平面上,),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,4,渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸,.,一、名称和符号,(,外齿轮,),=20,o,、d、p、s、e,模数,有标准系列（表,10-1,）,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,二、基本参数和计算,(,基本参数为,m,、,Z,、,和,h,、,c,*,),a,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,齿条,比较,标准齿轮,m,、,h,*,a,、,c,*,（,15,或,20,）,为标准值且,e=s,几何尺寸计算公式,（,P307,表,10-2,）,三、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,内齿轮,1,）齿廓内凹,2,）根圆大于顶圆,3,）顶圆必须大于基圆,任意圆齿厚,一、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,二、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相切接触。,条件：,传动比,m,1,=m,2,=m,a,1,=,a,2,=,a,正确啮合条件,5,渐开线直齿圆柱齿轮传动,三、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,、,啮合角,2.,具有标准顶隙的中心距,a,=,r,1,+,r,2,=,r,1,(h*+c*),m,+,c*,m,+,r,2,+,h*,m,=,r,f,1,+,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=,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,2,4.,啮合角,与压力角,O,1,O,2,a,a,r,1,r,2,P,r,b1,r,b2,r,b,=,rcos,a,=r,cos,a,=,rr,cos,a,cos,a,r,b1,+r,b2,=,r,1,cos,a,+r,2,cos,a,=,r,1,cos,a,+r,2,cos,a,a,cos,a,=,a,cos,a,5.,齿轮与齿条啮合传动,特点,啮合线切于齿轮基圆并垂直于齿条齿廓,标准安装或非标准安装,d,=,d ,=,分度圆、节圆、压力角、啮合角,分度圆与节线相切,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,。,四、,连续传动条件,作业：,10-26,重合度的计算,重合度与,Z,1,、,Z,2,及,有关,齿数愈多,重合度愈大,啮合角愈大,重合度愈小,6,渐开线齿廓的切制原理、根切和最少齿数,1.,仿型法（成型法）,精度低、生产率低,刀具：,1.,圆盘铣刀,2.,指形铣刀,刀具的选择与,m,、,、,z,有关。,一、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,二、根切现象、不根切的最少齿数和变位修正法,1.,根切现象,用范成法切削标准齿轮时,如果齿轮的齿数过少，刀具的齿顶就会切去轮齿根部的一部分，这种现象称为,根切,。,2.,根切原因,.,P,N,1,a,B,2,3,.,不产生根切的最少齿数,PN,1,PB,2,h,a,r,r,sin,a,a,h,a,sin,a,m,Z,2,sin,a,m,sin,a,*,h,a,得,:,Z,sin,2,a,*,h,a,2,当,=20,0,、,*,h,a,=,1,、,Z,min,=,17,不根切条件,4,.,避免,发生,根切的措施,限制小齿轮的最小齿数；,减少齿顶高系数,(,重合度减少、非标准刀具,),；,增大分度圆压力角,(,正压力径向力增大、非标准刀具,),；,B,P,N,1,xm,（,x,变位,系数，,m,模数）,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,。,采用变位修正法：,最小变位系数,h,a,m,X,m,*,N,1,P,B,2,a,a,r,b,4.,最小变位系数,xm,变位量（移距）,x,变位系数,x0,正变位齿轮,x 0,实为,i,7H,0,即,n,H,与,n,7,同向,如图示,.,n,H,1,2,3,4,5,6,7,8,H,9,n,1,例,8,求,i,1H,周转轮系,1-2-2-3-,H,定轴轮系,3-4-5,补充方程,转速普遍方程,=,n,A,-,n,C,n,B,n,C,i,AB,C,展开,:,(,n,B,-,n,C,),=,n,A,-,n,C,i,AB,C,移项,:,n,A,=,i,AB,C,n,B,+,(1,-,i,AB,C,),n,C,得,:,n,A,=,i,AB,C,n,B,+,i,AC,B,n,C,根据,可用于求解较为复杂的复合轮系。,并联复合轮系,(,封闭差动轮系,),特点,:,必含差动轮系,.,其主轴线上有两构件与其它轮系相联,.,解题时，将其主轴线上另一构件的转速当作未知项处理,.,H,1,1,2,3,4,5,6,H,2,例,9.,已知,Z,，,求,i,H,1,2,解,:,1.,判断和划分轮系,本复合轮系由行星轮系,和差动轮系,并联而成,.,n,H,n,1,2.,i,H,1,2,=,2,=,i,6,H,2,4,n,4,+,i,4,H,2,6,n,6,n,1,n,1,=,n,4,n,6,=,n,H,i,H,1,1,1,i,6,H,2,4,+,i,4,H,2,6,n,3,=,0,i,3,i,6,H,2,4,+,i,4,H,2,5,H,1,1,=,所有的,i,，,都要变换成同轮系三构件间的速比，且含同轮系的,H,.,展开未知项,.,选用同轮系主轴线上另两构件配伍,.,i,76,+,i,14,（）,5,1,2,3,4,H,6,7,5,6,7,5,6,7,已知：,Z.,求,:,i,61,5,6,7,5,6,7,例,10,解,:,1判断和划分轮系,本复合轮系由差动轮系,和定轴轮系,并联而成,.,2.,i,16,=,n,1,n,6,=,i,1H,4,n,H,+,i,14,H,n,4,n,6,n,4,=,n,5,n,H,=,n,7,i,1H,4,H,i,56,=,i,61,=,n,6,n,1,分母,n,1,为未知项，展开后太复杂,i,61,=,1,/,i,16,=,5,轮系的应用,1.,实现多路输出,2.,获得较大的传动比,3.,实现变速,4.,实现变向,5.,实现,运动的合成,6.,实现,运动的分解,a,b,c,H,1,2,汽车后桥差速器,(,牙包,),a,b,c,H,1,2,a,b,c,H,1,2,a,b,c,H,12,2.,汽车直行,:,3.,汽车右拐弯,:,1.,组成,据例,5:,n,b,=,2n,H,-,n,a,即,:,n,a,+,n,b,=,2n,H,n,a,=,n,b,n,a,=,n,b,=,n,H,.,a,b,l,l,R,左,右,=,弧长,/,半径,p,d,左,n,a,R,+,l,=,p,d,右,n,b,R,-,l,n,a,n,b,=,R,+,l,R,-,l,f,4.,右轮陷于泥坑,按,:,n,a,+,n,b,=,2n,H,左轮相对阻力很大,n,a,=,0,；,右轮相对阻力很小,，,n,b,=,2n,H,.,5,.,假设不用差速器,a,b,c,H,1,2,右,左,直行,、拐弯？,、陷泥坑？,间歇运动机构,（简介）,槽轮机构,棘轮机构,不完全齿轮机构,凸轮间歇运动机构,类型、特点和应用,棘轮机构,棘轮机构：结构简单、转角可调、转向可变，,有冲击，用于低速轻载。,摇杆,棘爪,棘轮,止动爪,类型、特点和应用,棘轮机构,齿式,棘轮机构,摩擦式棘轮机构,类型、特点和应用,棘轮机构,内啮式,棘条式,外啮式,单动式,棘轮机构,类型、特点和应用,棘轮机构,双动,式,棘轮机构,类型、特点和应用,棘轮机构,可变向棘轮机构,类型、特点和应用,棘轮机构,偏心楔块式棘轮机构,类型、特点和应用,棘轮机构,滚子楔紧式棘轮机构,类型、特点和应用,棘轮机构,转角调整,类型、特点和应用,棘轮机构,转角调整,类型、特点和应用,棘轮机构,类型、特点和应用,棘轮机构,牛头刨床,电影机抓片轮分度头,类型、特点和应用,槽轮机构,槽轮机构：结构简单、工作可靠、转角不可调,槽轮,拨盘,圆销,锁止弧,外槽轮机构,类型、特点和应用,槽轮机构,内,槽轮机构,球面槽轮机构,槽轮机构,类型、特点和应用,电影机的送片机构,六角车床刀架转位机构,类型、特点和应用,不完全齿轮机构,不完全齿轮机构：结构简单、匀速传动,(,始末除外,),锁止弧,外啮式,类型、特点和应用,不完全齿轮机构,内啮式,齿轮齿条式,类型、特点和应用,凸轮式间歇运动机构,圆柱凸轮间歇运动机构,蜗杆凸轮间歇运动机构,工作平稳、运动规律任意，高速轻载。,