机械设计基础 第十七章 齿轮传动.ppt
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1、2006年,机电工程系机械设计课题组,第十七章 齿轮传动,2006年,机电工程系机械设计课题组,2006年,机电工程系机械设计课题组,1 概 述,一、齿轮传动的特点,二、齿轮传动的主要类型,1、按传动轴相对位置,平行轴齿轮传动, 相交轴齿轮传动, 交错轴齿轮传动,优点:1)传动效率高 2)传动比恒定 3)结构紧凑 4)工作可靠、寿命长 缺点:1)制造、安装精度要求较高 2)不适于中心距a较大两轴间传动 3)使用维护费用较高 )精度低时、噪音、振动较大,2006年,机电工程系机械设计课题组,2、按工作条件,3、按齿形,渐开线常用 摆线计时仪器 圆弧承载能力较强,开式适于低速及不重要的场合 半开式
2、农业机械、建筑机械及简单机械设备只有简单防护罩 闭式润滑、密封良好,汽车、机床及航空发动机等的齿轮传动中,2006年,机电工程系机械设计课题组,三、齿轮机构的类型,圆形齿轮机构平面齿轮机构(圆柱齿轮); 空间齿轮机构(用来传递两相交轴或交错轴),平面齿轮机构:,直齿圆柱齿轮机构(直齿轮),外啮合;内啮合;齿轮齿条,平行轴斜齿轮机构(斜齿轮):,外;内;齿轮齿条,空间齿轮机构:,圆锥齿轮机构,直齿;斜齿;曲线齿,交错轴斜齿轮机构,蜗杆机构:两轴垂直交错,2006年,机电工程系机械设计课题组,2 渐开线的形成原理和基本性质,一、渐开线的形成,当一直线n-n沿一个圆的圆周作纯滚动时,直线上任一点K的
3、轨迹,2006年,机电工程系机械设计课题组,AK渐开线 基圆,rb n-n:发生线 K:渐开线AK段的展角,2006年,机电工程系机械设计课题组,(5)基圆内无渐开线,二、渐开线的性质,(1),(2)NK为渐开线在K点的法线,NK为曲半半径,渐开 线上任一点的法线与基圆相切。,(3)渐开线离基圆愈远, 曲半半径愈大,渐开线愈平 直,(4)渐开线的形状决定于基圆的大小。 K相同时,rb越大,曲半半径越大 rb,渐开线N3K的直线,2006年,机电工程系机械设计课题组,三、渐开线方程,渐开线方程,2006年,机电工程系机械设计课题组,3 渐开线直齿圆柱齿轮的 基本参数和几何尺寸,2006年,机电工
4、程系机械设计课题组,齿数Z,齿槽 1、齿顶圆ra 2、齿根圆rf 3、在任意圆上rk 齿槽宽ek 齿厚SK 齿距PK=eK+SK,定义,模数,一、齿轮各部分名称和 基本参数,2006年,机电工程系机械设计课题组,4、分度圆,r,d,s,e,p,5、齿顶高ha:d与da之间,6、基节,d=mz m为标准值,P=s+e,齿全高h:h=ha+hf,齿根高hf:d与df之间,基节:基圆上的周节(齿距),2006年,机电工程系机械设计课题组,二、标准齿轮的基本参数,定义模数,或,d=mz 单位:mm ; m标准化。,2、分度圆压力角,(是决定渐开线齿廓形状的一个基本参数),GB1356-88规定标准值=
5、20 某些场合:=14.5、15、22.5、25。,分度圆就是齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆。,分度圆和节圆区别 与联系,1、模数m,2006年,机电工程系机械设计课题组,3、齿数z,表明:齿轮的大小和渐开线齿轮形状都与齿数有关,4、齿顶高系数 和顶隙系数,标准值: =1, =0.25 非标准短齿: =0.8, =0.3,2006年,机电工程系机械设计课题组,三、标准直齿轮的几何尺寸,标准齿轮:标准齿轮是指m、ha*、c* 均取标准值,具有标准的齿顶高和齿根高,且分度圆齿厚等于齿槽宽的齿轮。,一个齿轮:,d=mz da=d+2ha=(z+2 ha*)m df=d 2hf=(z 2 ha*
6、2 c*)m db=dcos,ha= ha*m hf=( ha*+ c*)m h=ha+hf=(2 ha*+ c*)m p=m,一对标准齿轮:,m、z决定了分度圆的大小,而齿轮的大小主要取决于分度圆,因此m、z是决定齿轮大小的主要参数,轮齿的尺寸与m, ha* , c* 有关与z无关,至于齿形,与m,z,有关,m制齿轮,2006年,机电工程系机械设计课题组,四、标准齿条,z,2、齿廓在不同高度上的齿距均相等,但齿厚和槽宽各不相同 p=m, 分度线(齿条中线):s=e,3、尺寸计算:同标准齿轮一样,1、齿廓不同高度上的压力角均相等,且等于齿廓的倾斜角,此角称为齿形角,标准值为20 =齿形角(20
7、),2006年,机电工程系机械设计课题组,例题示范,2006年,机电工程系机械设计课题组,五、常用测量项目,1、任意圆周上的齿厚 基圆齿厚,2006年,机电工程系机械设计课题组,2、公法线长度,跨齿数 的确定,对于标准齿轮:,圆整,2006年,机电工程系机械设计课题组,一、渐开线齿轮传动的啮合过程,啮合起始点:B2,从动轮齿顶圆与 的交点,啮合终止点:B1,从动轮齿根圆与 的交点,公法线 理论啮合线,实际啮合线段,P 节点,节圆,第四节 渐开线齿轮传动的啮合,2006年,机电工程系机械设计课题组,下式表明,i12决定于基圆大小,常数,二、渐开线齿廓啮合的特点,1、渐开线齿廓啮合的啮合线是直线
8、N1N2 啮合点的轨迹 啮合线、公法线、两基圆的内公切线 三线重合。 齿廓间作用力方向不变,2、渐开线齿廓啮合的啮合角不变,3、渐开线齿廓啮合具有可分性。,传动比恒定,2006年,机电工程系机械设计课题组,三、正确啮合条件,2006年,机电工程系机械设计课题组,四、渐开线齿轮连续传动的条件,或,重合度(重叠系数),:齿轮传动的连续性条件,重合度的定义还有其他形式:,渐开线性质:,(一对齿从开始啮合到终止啮合在基圆上转过的弧长),(在节圆上转过的弧长)作用弧,1.重合度的定义,2006年,机电工程系机械设计课题组,2作用角,显然: 所对的中心角也为2,2、重合度的意义,重合度不仅是齿轮传动的连续
9、性条件,而且是衡量齿轮承载能力和传动平稳性的重要指标。,2006年,机电工程系机械设计课题组,2、标准安装,标准安装,能实现无侧隙啮合,标准中心距:,顶隙,标准值,五、中心距,1、无侧隙传动,侧隙齿侧间隙,无侧隙啮合条件:,2006年,机电工程系机械设计课题组,非标准安装,a只有增大,由图可知:,有侧隙,3、传动比,2006年,机电工程系机械设计课题组,原理:用刀刃的轴剖面形状和被切制齿轮 的齿槽形状相同 的刀具进行切齿的。 刀具:盘形铣刀、指状铣刀,优点:方法简单。,缺点:精度差,生产率 低操作间断。,-5 渐开线齿轮的切制原理,2006年,机电工程系机械设计课题组,刀具的选择与m、z有关。
10、,.,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。,铣刀号,为减少铣刀的数量,生产中对加工模数m、压力角 相同的齿轮时,对一定齿数范围的齿轮,一般配备一组刀具(8把或15把),2006年,机电工程系机械设计课题组,原理:利用一对齿轮啮合传动时,两轮的齿廓曲线互 为包络线(共轭齿廓)的原理来加工齿廓的。,二、范成法,2006年,机电工程系机械设计课题组,刀具形状:象一个有刀刃的外齿轮,但其齿顶要高出c*m。,切制方法:轮坯与刀具按一定的传动比作啮合动, 同时刀具沿轴线上下运动以切出齿宽。,1、齿轮插刀,2006年,机电工程系机械设计课题组,2、齿条插刀,刀具形状:与标准齿条的齿形相
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