齿轮机构的类型及应用
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《机械设计原理》齿轮机构的应用及分类
分度圆 r，d
齿顶，齿顶高 ha
齿根，齿根高 hf
齿全高 h = ha +hf
基圆
rb， db
基圆齿距
Pb、Pn
o
标准直齿圆柱外齿轮
2．齿轮的基本参数 ① 齿数 z
标准齿轮的基本参数和几何尺寸(2/3)
② 模数 由m，于其齿单轮位的为分m度m圆，直且径已d标可准由化其了周（长表z1p0-确1,定标，准即模数
齿轮的齿廓曲线(2/2)
1）实现定传动比传动时两轮齿廓应满足的条件 无论两轮齿廓在何位置接触， 过接触点所作的两齿轮廓公法 线必须与其连心线相交于一定点。 故必为圆形齿轮传动。 2）实现变传动比传动时对两齿轮齿廓曲线的要求 要求两齿廓的节点按其传动比的变化规律在其连心线上移动。 故必为非圆齿轮传动。
（1）渐开线压力角αk=∠BOK
渐开线齿廓的啮合特点(2/3)
αk= arccos (rb/rk)
（a）
结论 渐开线上的压力角是变化的， 随rk增大而增大。
（2）渐开线函数
（ （
tan αk= BK/rb= AB/rb
= rb (αk +θk) / rb= αk + θk
故 inv αk = θk= tan αk－ αk
§6-3 渐开线齿廓
1．渐开线的形成及其特点 （1）渐开线的形成 （2）渐开线的特性
1）发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长； 2）渐开线上任意点的法线恒切于基圆； 3）渐开线愈靠近基圆的部分，曲率半径愈小； 4）渐开线的形状取决于基圆的大小； 5）基圆内无渐开线。
2．渐开线的函数及渐开线方程式 在研究渐开线齿轮传动时，常常需要用到渐开线的函数及渐 开线数学方程式。
齿轮机构
齿轮机构(Gears)是现代机械中应用最广泛的一种传动机构，与其它传动机构相比，齿轮机构的优点是：结构紧凑，工作可靠，效率高，寿命长，能保证恒定的传动比，适用的范围广。
齿轮机构可以分为定传动比齿轮机构和变传动比齿轮机构。
本章仅讨论定传动比的齿轮机构。
齿轮机构的类型很多，根据其传动轴线的相对位置，它可分为三类：1、平行轴齿轮机构(Gears with Parallel Axes)两齿轮的传动轴线平行，这是一种平面齿轮机构，如表5-1所示。
它可分为：外啮合齿轮机构（有直齿轮、斜齿轮和人字齿轮传动三类）内啮合齿轮机构（有直齿轮和斜齿轮传动两类）齿轮齿条机构（有直齿条和斜齿条传动两类）点击表中图形，观察各类齿轮传动的运动特点和齿形。
表5-1 平行轴齿轮机构2、相交轴齿轮机构(Gears with Intersecting Axes)两齿轮的传动轴线相交于一点，这是一种空间齿轮机构，如表5-2所示。
它有直齿圆锥齿轮传动、斜齿圆锥齿轮传动和曲线齿圆锥齿轮传动。
表5-2 相交轴齿轮机构ff3、交错轴齿轮机构(Gears with Skew Axes)两齿轮的传动轴线为空间任意交错位置，它也是空间齿轮机构，如表5-3所示。
表5-3 交错轴齿轮机构此外，还有实现变传动比运动的非圆齿轮机构(Non-circular Gear)，如下图所示。
图5-2一、斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成渐开线直齿齿廓曲面的生成原理如图5-33a 所示，发生面S在基圆柱上作纯滚动时，其上与基圆柱母线平行的直线KK所展成的渐开面即为直齿轮的齿面。
(a) (b) (c)图5-33斜齿轮的齿面形成原理如图5-34a所示，发生面S 沿基圆柱纯滚动时，其上一条与基圆柱母线呈βb角的直线KK所展成的渐开螺旋面就是斜齿轮的齿廓曲面。
(a) (b) (c)图5-34一对直齿轮啮合时，齿面的接触线与齿轮的轴线平行（图5-33b），而一对斜齿轮啮合时，齿面接触线是斜直线（图5-34b），接触线先由短变长，而后又由长变短，直至脱离啮合。
机械原理第五章
齿顶高系数 ha*和径向间隙系数 c*均为 标准值。
正常齿标准 ha* 1, c* 0.25 短齿标准 ha* 0.8, c* 0.3
（6）渐开线圆柱齿轮的基本（基准）齿廓（齿形）
（1）齿条同侧齿廓为平行的直线，齿廓上各点具有相同的压 力角，即为其齿形角，它等于齿轮分度圆压力角。
（2）与齿顶线平行的任一直线上具有相同的齿距p m 。
（7）斜齿齿轮齿条机构
斜齿轮斜齿条啮 合传动应用较少。
（8）非圆齿轮机构
轮齿分布在非圆柱体上，可实现一对齿轮的变 传动比。需要专用机床加工，加工成本较高， 设计难度较大。
这是利用非圆齿轮变传动比的工作原理，设计的 一种容积泵。现已获得实用新型专利。
2、相交轴之间传递运动 (1) 直齿圆锥齿轮机构
s pb a
公
式
d1=mz1 d2=mz2
db1=mz1cos、
ha = ha*m
db2=mz2cos
hf = (ha* + c* )m
da1 d1 2ha m( z1 2ha* )
da2 d2 2ha m( z2 2ha* )
*
*
d f 1 d1 2h f m(z1 2ha 2c )
3.渐开线方程
如右图所示，以OA为极坐标轴， 渐开线上的任一点K可用向径rK和 展角θK来确定。根据渐开线的性 质，有
rb(K +K ) = AN = KN = rbtanK
故 K = tan K － K
式中K称为渐开线在K点的压力角，它是K点作用力F的方
向(K点渐开线的法线方向)与该点速度VK方向的夹角。
两螺旋角数值不等的斜齿轮啮合时， 可组成两轴线任意交错传动，两轮 齿为点接触，且滑动速度较大，主 要用于传递运动或轻载传动。
正常齿标准 ha* 1, c* 0.25 短齿标准 ha* 0.8, c* 0.3
（6）渐开线圆柱齿轮的基本（基准）齿廓（齿形）
（1）齿条同侧齿廓为平行的直线，齿廓上各点具有相同的压 力角，即为其齿形角，它等于齿轮分度圆压力角。
（2）与齿顶线平行的任一直线上具有相同的齿距p m 。
（7）斜齿齿轮齿条机构
斜齿轮斜齿条啮 合传动应用较少。
（8）非圆齿轮机构
轮齿分布在非圆柱体上，可实现一对齿轮的变 传动比。需要专用机床加工，加工成本较高， 设计难度较大。
这是利用非圆齿轮变传动比的工作原理，设计的 一种容积泵。现已获得实用新型专利。
2、相交轴之间传递运动 (1) 直齿圆锥齿轮机构
s pb a
公
式
d1=mz1 d2=mz2
db1=mz1cos、
ha = ha*m
db2=mz2cos
hf = (ha* + c* )m
da1 d1 2ha m( z1 2ha* )
da2 d2 2ha m( z2 2ha* )
*
*
d f 1 d1 2h f m(z1 2ha 2c )
3.渐开线方程
如右图所示，以OA为极坐标轴， 渐开线上的任一点K可用向径rK和 展角θK来确定。根据渐开线的性 质，有
rb(K +K ) = AN = KN = rbtanK
故 K = tan K － K
式中K称为渐开线在K点的压力角，它是K点作用力F的方
向(K点渐开线的法线方向)与该点速度VK方向的夹角。
两螺旋角数值不等的斜齿轮啮合时， 可组成两轴线任意交错传动，两轮 齿为点接触，且滑动速度较大，主 要用于传递运动或轻载传动。
第四章齿轮机构
1、齿轮各部分名称和尺寸 齿数—Z (1)、基圆 db(rb) (2)、齿顶圆da(ra) (3)、齿根圆df(rf) (4)、分度圆 d(r) 测量基准
(5)、在任意圆上dk 齿槽宽ek 齿厚SK 齿距PK= ek+SK
基节 Pb
基节—基圆上的齿距
周节 P
周节—分度圆上的齿距
P=s+e=2s=2e
总之，齿轮与齿条啮合时，不论是否标准安装，齿轮分度圆与节 圆总是重合的，啮合角 恒等于分度圆压力角 。只是在非标准安装 时，齿条的节线与其分度线不再重合。
§4-6 渐开线齿轮的加工方法及根切现象
齿轮加 工方法
铸造法 热轧法
冲压法 粉末冶金法 模锻法 成形法
铣削 拉削
切制法 （最常用）
插齿
范成法 滚齿 (展成法 共轭法 剃齿 包络法)
轮齿廓上由齿顶 向齿根移动;
终止啮合点：主动轮的齿顶点与从动轮的齿根处某点
接触，在啮合线N1N2上为主动轮的齿顶 圆与啮合线N1N2的交点B1。
——实际啮合线 齿廓工作段，齿廓非工作段
——理论啮合线
2、连续传动条件
要求：前一对轮齿脱离啮合时，后一对轮齿必须已经进入啮合 或刚刚进入啮合
B1B2 Pb 或
磨齿
一、齿轮轮齿的加工方法 1.成形法(仿形法)
成形法是在普通铣床上用轴向剖面形状与被切齿轮齿 槽形状完全相同的铣刀切制齿轮的方法，如图所示。铣完 一个齿槽后，分度头将齿坯转过3600/z，再铣下一个齿槽 ，直到铣出所有的齿槽。
成形法加工方便易行，但精度难以保证。由于渐开线齿廓形状取 决于基圆的大小，而基圆半径rb=(mzcosα)/2，故齿廓形状与m、z 、α有关。欲加工精确齿廓，对模数和压力角相同的、齿数不同的 齿轮，应采用不同的刀具，而这在实际中是不可能的。生产中通常 用同一号铣刀切制同模数、不同齿数的齿轮，故齿形通常是近似的 。表中列出了1-8号圆盘铣刀加工齿轮的齿数范围。
(5)、在任意圆上dk 齿槽宽ek 齿厚SK 齿距PK= ek+SK
基节 Pb
基节—基圆上的齿距
周节 P
周节—分度圆上的齿距
P=s+e=2s=2e
总之，齿轮与齿条啮合时，不论是否标准安装，齿轮分度圆与节 圆总是重合的，啮合角 恒等于分度圆压力角 。只是在非标准安装 时，齿条的节线与其分度线不再重合。
§4-6 渐开线齿轮的加工方法及根切现象
齿轮加 工方法
铸造法 热轧法
冲压法 粉末冶金法 模锻法 成形法
铣削 拉削
切制法 （最常用）
插齿
范成法 滚齿 (展成法 共轭法 剃齿 包络法)
轮齿廓上由齿顶 向齿根移动;
终止啮合点：主动轮的齿顶点与从动轮的齿根处某点
接触，在啮合线N1N2上为主动轮的齿顶 圆与啮合线N1N2的交点B1。
——实际啮合线 齿廓工作段，齿廓非工作段
——理论啮合线
2、连续传动条件
要求：前一对轮齿脱离啮合时，后一对轮齿必须已经进入啮合 或刚刚进入啮合
B1B2 Pb 或
磨齿
一、齿轮轮齿的加工方法 1.成形法(仿形法)
成形法是在普通铣床上用轴向剖面形状与被切齿轮齿 槽形状完全相同的铣刀切制齿轮的方法，如图所示。铣完 一个齿槽后，分度头将齿坯转过3600/z，再铣下一个齿槽 ，直到铣出所有的齿槽。
成形法加工方便易行，但精度难以保证。由于渐开线齿廓形状取 决于基圆的大小，而基圆半径rb=(mzcosα)/2，故齿廓形状与m、z 、α有关。欲加工精确齿廓，对模数和压力角相同的、齿数不同的 齿轮，应采用不同的刀具，而这在实际中是不可能的。生产中通常 用同一号铣刀切制同模数、不同齿数的齿轮，故齿形通常是近似的 。表中列出了1-8号圆盘铣刀加工齿轮的齿数范围。
第四章 齿轮机构
rf
rb ra
2）齿根圆： 过各轮齿的齿槽底 部所作的圆。直径、半 径分别用df、rf表示。
O
图4-6
21/48
3）齿厚：
沿任意圆周所量得的
轮齿的弧线厚度，称为该
sk
ek
圆周的齿厚sk 。
4）齿槽宽： 沿任意圆周所量得的 相邻两齿之间的齿槽的弧 长，称为该圆周的齿槽宽
rf
rb
ra
ek 。
O
22/48
32/48
三、标准直齿轮各部分尺寸的计算公式（应熟记）
d=mz
ha= ha*m p =πm s = e = p / 2=πm /2
hf =（ha*+ c*）m
h = ha+ hf da= d +2 ha=（z+2ha*）m
pb=πdb/z=πm cosα= p cosα
a = m ( z1+z2 ) /2—标准中心距 d′=d—当中心距为标准中心距时
∴πm1 cosα1=πm2 cosα2 ∴m1 cosα1= m2 cosα2 （式中m1 、m2 和α1、α2分别为两轮的模数和压力角）
34/48
m1 cosα1= m2 cosα2 ∵ 模数和压力角都是标准值 ∴必须使： m1 = m2 = m，α1=α2=α
∴ 渐开线齿轮正确啮合的条件是： 两轮的模数和压力角应分别相等 传动比： i12=ω1 /ω2= r2′/r1′= rb2/ rb1 = r2 cosα2 / r1 cosα1 = r2 / r1= m2z2 / m1z1 = z2/z1
b
A
θk
rk
O 基圆
渐开线的切线，故BK为法线。
图4-3
15/48
rb ra
2）齿根圆： 过各轮齿的齿槽底 部所作的圆。直径、半 径分别用df、rf表示。
O
图4-6
21/48
3）齿厚：
沿任意圆周所量得的
轮齿的弧线厚度，称为该
sk
ek
圆周的齿厚sk 。
4）齿槽宽： 沿任意圆周所量得的 相邻两齿之间的齿槽的弧 长，称为该圆周的齿槽宽
rf
rb
ra
ek 。
O
22/48
32/48
三、标准直齿轮各部分尺寸的计算公式（应熟记）
d=mz
ha= ha*m p =πm s = e = p / 2=πm /2
hf =（ha*+ c*）m
h = ha+ hf da= d +2 ha=（z+2ha*）m
pb=πdb/z=πm cosα= p cosα
a = m ( z1+z2 ) /2—标准中心距 d′=d—当中心距为标准中心距时
∴πm1 cosα1=πm2 cosα2 ∴m1 cosα1= m2 cosα2 （式中m1 、m2 和α1、α2分别为两轮的模数和压力角）
34/48
m1 cosα1= m2 cosα2 ∵ 模数和压力角都是标准值 ∴必须使： m1 = m2 = m，α1=α2=α
∴ 渐开线齿轮正确啮合的条件是： 两轮的模数和压力角应分别相等 传动比： i12=ω1 /ω2= r2′/r1′= rb2/ rb1 = r2 cosα2 / r1 cosα1 = r2 / r1= m2z2 / m1z1 = z2/z1
b
A
θk
rk
O 基圆
渐开线的切线，故BK为法线。
图4-3
15/48
齿轮机构4
o1 s e p / 2 m / 2 * * h f (ha c* ) m ha ha m
•标准安装：其分度圆与节圆重合， ( s1=e1,s2=e2 , s1=e2 ,s2=e1) 啮合角等于分度圆压力角 标准中心距（标准齿轮无侧隙传动中心距）
' r1 ' ' r2
m a ( z1 z2 ) 2
齿距（周节）（pk）
显然，pk＝sk＋ek
5、分度圆（r，d）：在齿顶圆和齿根圆之间规定 一个 尺寸计算的基准圆 该圆上，齿厚s，齿槽宽e，齿距（周节）p d = (p /π)z 模数m：将p/π人为地规定为一 些简单的有理数 p/π＝m，d=m z, p= πm 分度圆压力角：规定为标准值
=20°
齿槽宽e
分度圆
齿顶圆 基圆
齿顶高ha
齿根圆
齿根高hf
rb
rf o
ra
r
h f (h c )m h ha h f
5个基本参数：m、z、 ha*、 c*、
a
二、内齿轮
特点
1、牙齿分布在空心圆柱体内表面上； 2、与外齿轮相反 内齿轮 外齿轮 齿厚 齿间 齿间 齿厚
尺寸
齿顶圆（da）——
两轮的模数相等，两轮的压力角相等。
m1 m2 m
1 2
二、标准中心距 （一）标准安装的条件 1、无侧隙啮合条件
' r1
齿轮的啮合过程
a
b
P
a'
b'
• 无侧隙啮合传动 • 无侧隙啮合传动条件 ' r2 一个齿轮齿厚的两侧齿廓与 一齿轮轮齿的节圆齿厚必 其相啮合的另一个齿轮的齿槽两 须等于另一齿轮节圆齿槽宽。 侧齿廓在两条啮合线上均紧密相 e s1 s 2 2 e1 切接触。 •实际有侧隙：靠公差保证
齿轮机构的类型及应用
3.节圆 以O1、O2为圆心, 以O1P、O2P为半径的圆。
（3）渐开线的极坐标方程式
θk = inv αk = tan αk－ αk
rk = rb / cos αk
（c）
VK 压力角 aK
B
aK
rb
Fห้องสมุดไป่ตู้
K
rK 向径
A
qK 展角
3．渐开线齿廓的啮合特点
➢传动比恒定不变
过 K 作两齿廓的公法线N1N 2 渐开线性质 N1N2必同时与两轮的基圆相切，
且为其内公切线。
（1）渐开线压力角αk=∠BOKαk=arccos (rb/rk)
（a）
结论 渐开线上的压力角是变化的，随增大而增大。
（2）渐开线函数
（ （
tan αk= BK/rb= AB/rb = rb (αk +θk) / rb= αk + θk
故 inv αk = θk= tan αk－ αk （b）
inv αk称为渐开线函数 是压力角αk的函数。
一、齿轮机构的分类
齿轮机构可以分为定传动比齿轮机构和变传动比齿轮机构
根据其传动轴线的相对位置
直齿圆柱齿轮机构 （1）平行轴齿轮机构 平行轴斜齿机构
人字齿传动
外啮合传动 内啮合传动 齿条与齿轮传动
2、相交轴齿轮机构 圆锥齿轮机构
直齿圆锥齿轮机构 斜齿圆锥齿轮机构 曲线圆锥齿轮机构 3、交错轴齿轮机构
n
o2 2
齿廓啮合基本定律： 互相啮合传动的一对齿轮在
任一位置时的传动比，都与其连 心线O1O2被其啮合齿廓在接触 点 处的公法线所分成的两线段成反 比。
1 o1
VK
n
i12
1 2
（3）渐开线的极坐标方程式
θk = inv αk = tan αk－ αk
rk = rb / cos αk
（c）
VK 压力角 aK
B
aK
rb
Fห้องสมุดไป่ตู้
K
rK 向径
A
qK 展角
3．渐开线齿廓的啮合特点
➢传动比恒定不变
过 K 作两齿廓的公法线N1N 2 渐开线性质 N1N2必同时与两轮的基圆相切，
且为其内公切线。
（1）渐开线压力角αk=∠BOKαk=arccos (rb/rk)
（a）
结论 渐开线上的压力角是变化的，随增大而增大。
（2）渐开线函数
（ （
tan αk= BK/rb= AB/rb = rb (αk +θk) / rb= αk + θk
故 inv αk = θk= tan αk－ αk （b）
inv αk称为渐开线函数 是压力角αk的函数。
一、齿轮机构的分类
齿轮机构可以分为定传动比齿轮机构和变传动比齿轮机构
根据其传动轴线的相对位置
直齿圆柱齿轮机构 （1）平行轴齿轮机构 平行轴斜齿机构
人字齿传动
外啮合传动 内啮合传动 齿条与齿轮传动
2、相交轴齿轮机构 圆锥齿轮机构
直齿圆锥齿轮机构 斜齿圆锥齿轮机构 曲线圆锥齿轮机构 3、交错轴齿轮机构
n
o2 2
齿廓啮合基本定律： 互相啮合传动的一对齿轮在
任一位置时的传动比，都与其连 心线O1O2被其啮合齿廓在接触 点 处的公法线所分成的两线段成反 比。
1 o1
VK
n
i12
1 2
齿轮机构及其设计
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
连续传动条件
重合度 分析：1） =1 表示在啮合过程中，始终只有一对齿工作； 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。
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。
§6 渐开线齿廓的切制原理、根切和最少齿数
2.范成法
1
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）
2
刀具与轮坯以i12=1/2=Z2 /Z1回转
3
用同一把刀具,通过调节i12 ,就可以加工相同模数、相同压力角 ,不同齿数的齿轮。
渐开线方程:{
rK = ———
rb
cosaK
inv aK = tg aK - aK .
aK
aK
qK
K
rK
rb
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。
3. 侧隙为零的中心距
无侧隙啮合条件:
S1' = e2' ; e1' = S2'
S1= e2 = e1= S2
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
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（1）平行轴齿轮机构 直齿圆柱齿轮机构 平行轴斜齿机构 人字齿传动 外啮合传动 内啮合传动 齿条与齿轮传动
2、相交轴齿轮机构
圆锥齿轮机构
直齿圆锥齿轮机构 3、交错轴齿轮机构
斜齿圆锥齿轮机构
曲线圆锥齿轮机构
交错轴斜齿轮机构
蜗杆蜗轮机构
准双曲线齿轮传动
实现变传动比运动的非圆齿轮机构
§5-2 瞬时传动比与齿廓曲线
一、齿廓啮合基本定律
任意齿廓在K点
vc1 如图所示， vc2
Vc
1
V K2 V K1
o1
啮合的情况。
O1c 1 O2c 2
c点即为两齿 OC
1
n
K(K1,K2 )
C
廓啮合的瞬心。 OC
2 1
i12
2
n
o2
2
齿廓啮合基本定律： 互相啮合传动的一对齿轮在 任一位置时的传动比，都与其连 心线O1O2被其啮合齿廓在接触点 处的公法线所分成的两线段成反 比。
中心距可分性 指渐开线齿轮传动中心距变化不影响其 传动比的特性
齿廓上力的方向不变
§5-2 瞬时传动比与齿廓曲线
一、齿廓啮合基本定律
k1 1 O1k
k2 2 O2 k
为保证两齿廓既不分离又不互相嵌入的连续 传动， Vk1与 Vk2在nn上的分量应相等，即
3.渐开线极坐标方程 （1）渐开线压力角αk=∠BOKαk=arccos (rb/rk)
（a）
结论 渐开线上的压力角是变化的，随增大而增大。
（2）渐开线函数
（
F
tan αk= BK/rb= AB/rb = rb (αk +θk) / rb= αk + θk 故 inv αk = θk= tan αk－ αk （b） inv αk称为渐开线函数 是压力角αk的函数。 （3）渐开线的极坐标方程式 θk = inv αk = tan αk－ αk rk = rb / cos αk
互相啮合传动的一对齿轮，在任一位置时的
传动比，都与其连心线O1O2被其啮合齿廓
在接触点处的公法线所分成的两段成反比。 凡满足齿轮啮合基本定律的一对齿廓称为共轭齿廓。 由此可见：瞬时传动比不变，C点连心线上必须是一定 点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C（节点）。 3.节圆 以O1、O2为圆心, 以O1P、O2P为半径的圆。
4）渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆半径愈大，渐开线越平缓。 5）基圆内无渐开线。 渐开线的压力角 r cos ak b rk
基圆上的压力角等于0
§5-3渐开线和渐开线齿廓啮合传动分的特点 一、渐开线和渐开线方程
1.渐开线的形成 当一直线BK 沿半径为rb的圆作纯滚动时，该直线上任
一点K 的轨迹就是该圆的渐开线。
§
5-1 齿轮机构的类型及应用
(Application and classification)
一.应用: 齿轮机构用于传递空间任意两轴 间的运动和动力。 二.特点： 功率大,效率高,传动比准确,使 用寿命长,工作安全可靠。
三.分类( 按传动比i12
1 是否为恒定值分 ) : 2
§5-1 齿轮机构的类型与应用 一、齿轮机构的分类 齿轮机构可以分为定传动比齿轮机构和变传动比齿轮机构 根据其传动轴线的相对位置
1
V K2
o1
K(K1,K2 C— 称为啮合节点，简称节 ) 点。
1 O2C i12 2 O1C
2
1.若C为定点，i12=常数， C点的轨迹称为节圆。
2.若C为动点，i12=常数，C点的轨迹称为节曲线。
共轭齿廓：能实现预定传动比，且能满足 一定规律传动的齿廓。 二. 齿廓曲线的选择： 1.容易加工制造； 2.便于安装； 3.互换性好。 本章主要介绍渐开线齿廓。
发生 线
B
K
基圆 基圆 半径
rb
§5-3渐开线和渐开线齿廓啮合传动分的特点 一、渐开线和渐开线方程 2.渐开线的性质
1）发生线沿基圆滚过的长度 等于基圆上被滚过的弧长；
B K 发生 线 基圆 基圆 半径
2）渐开线上任意点的法线恒切于基圆；
rb
3）渐开线距基圆越远的部分，曲率半径愈大，反之亦然。 4）渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆半径愈大，渐开 线越平缓。 5）基圆内无渐开线。
§5-3渐开线和渐开线齿廓啮合传动分的特点
一、渐开线和渐开线方程 1.渐开线的形成
当一直线BK 沿半径为rb的圆作纯滚动时，该直
线上任一点K 的轨迹就是该圆的渐开线。 B K
发生 线 基圆 基圆 半径
2.渐开线的性质
1）发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的 弧长；
rb 2）渐开线距基圆越远的部分，曲率半径愈大，反之亦然。 3）渐开线上任意点的法线恒切于基圆；
（c）
（
VK
压力角 aK
B K
rK
向径
A
rb
aK
qK
展角
3．渐开线齿廓的啮合特点
传动比恒定不变 过 K 作两齿廓的公法线N1N 2 渐开线性质
N1N2必同时与两轮的基圆相切，
且为其内公切线。
N1N2与O1O2的交点P为一定点。
1 O2 P rb 2 i12 常数 2 O1 P rb1
C1 1 o1c c2 2 o 2 c
1 o2 c i12 2 o1c
齿廓啮合基本定律: 互相啮合传动的一对齿轮，在任一位置时的传动比，都 与其连心线O1O2被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分
成的两段成反比。
一、齿廓啮合基本定律
1 o2 c i12 2 o1c 齿廓啮合基本定律:
2、相交轴齿轮机构
圆锥齿轮机构
直齿圆锥齿轮机构 3、交错轴齿轮机构
斜齿圆锥齿轮机构
曲线圆锥齿轮机构
交错轴斜齿轮机构
蜗杆蜗轮机构
准双曲线齿轮传动
实现变传动比运动的非圆齿轮机构
§5-2 瞬时传动比与齿廓曲线
一、齿廓啮合基本定律
任意齿廓在K点
vc1 如图所示， vc2
Vc
1
V K2 V K1
o1
啮合的情况。
O1c 1 O2c 2
c点即为两齿 OC
1
n
K(K1,K2 )
C
廓啮合的瞬心。 OC
2 1
i12
2
n
o2
2
齿廓啮合基本定律： 互相啮合传动的一对齿轮在 任一位置时的传动比，都与其连 心线O1O2被其啮合齿廓在接触点 处的公法线所分成的两线段成反 比。
中心距可分性 指渐开线齿轮传动中心距变化不影响其 传动比的特性
齿廓上力的方向不变
§5-2 瞬时传动比与齿廓曲线
一、齿廓啮合基本定律
k1 1 O1k
k2 2 O2 k
为保证两齿廓既不分离又不互相嵌入的连续 传动， Vk1与 Vk2在nn上的分量应相等，即
3.渐开线极坐标方程 （1）渐开线压力角αk=∠BOKαk=arccos (rb/rk)
（a）
结论 渐开线上的压力角是变化的，随增大而增大。
（2）渐开线函数
（
F
tan αk= BK/rb= AB/rb = rb (αk +θk) / rb= αk + θk 故 inv αk = θk= tan αk－ αk （b） inv αk称为渐开线函数 是压力角αk的函数。 （3）渐开线的极坐标方程式 θk = inv αk = tan αk－ αk rk = rb / cos αk
互相啮合传动的一对齿轮，在任一位置时的
传动比，都与其连心线O1O2被其啮合齿廓
在接触点处的公法线所分成的两段成反比。 凡满足齿轮啮合基本定律的一对齿廓称为共轭齿廓。 由此可见：瞬时传动比不变，C点连心线上必须是一定 点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C（节点）。 3.节圆 以O1、O2为圆心, 以O1P、O2P为半径的圆。
4）渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆半径愈大，渐开线越平缓。 5）基圆内无渐开线。 渐开线的压力角 r cos ak b rk
基圆上的压力角等于0
§5-3渐开线和渐开线齿廓啮合传动分的特点 一、渐开线和渐开线方程
1.渐开线的形成 当一直线BK 沿半径为rb的圆作纯滚动时，该直线上任
一点K 的轨迹就是该圆的渐开线。
§
5-1 齿轮机构的类型及应用
(Application and classification)
一.应用: 齿轮机构用于传递空间任意两轴 间的运动和动力。 二.特点： 功率大,效率高,传动比准确,使 用寿命长,工作安全可靠。
三.分类( 按传动比i12
1 是否为恒定值分 ) : 2
§5-1 齿轮机构的类型与应用 一、齿轮机构的分类 齿轮机构可以分为定传动比齿轮机构和变传动比齿轮机构 根据其传动轴线的相对位置
1
V K2
o1
K(K1,K2 C— 称为啮合节点，简称节 ) 点。
1 O2C i12 2 O1C
2
1.若C为定点，i12=常数， C点的轨迹称为节圆。
2.若C为动点，i12=常数，C点的轨迹称为节曲线。
共轭齿廓：能实现预定传动比，且能满足 一定规律传动的齿廓。 二. 齿廓曲线的选择： 1.容易加工制造； 2.便于安装； 3.互换性好。 本章主要介绍渐开线齿廓。
发生 线
B
K
基圆 基圆 半径
rb
§5-3渐开线和渐开线齿廓啮合传动分的特点 一、渐开线和渐开线方程 2.渐开线的性质
1）发生线沿基圆滚过的长度 等于基圆上被滚过的弧长；
B K 发生 线 基圆 基圆 半径
2）渐开线上任意点的法线恒切于基圆；
rb
3）渐开线距基圆越远的部分，曲率半径愈大，反之亦然。 4）渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆半径愈大，渐开 线越平缓。 5）基圆内无渐开线。
§5-3渐开线和渐开线齿廓啮合传动分的特点
一、渐开线和渐开线方程 1.渐开线的形成
当一直线BK 沿半径为rb的圆作纯滚动时，该直
线上任一点K 的轨迹就是该圆的渐开线。 B K
发生 线 基圆 基圆 半径
2.渐开线的性质
1）发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的 弧长；
rb 2）渐开线距基圆越远的部分，曲率半径愈大，反之亦然。 3）渐开线上任意点的法线恒切于基圆；
（c）
（
VK
压力角 aK
B K
rK
向径
A
rb
aK
qK
展角
3．渐开线齿廓的啮合特点
传动比恒定不变 过 K 作两齿廓的公法线N1N 2 渐开线性质
N1N2必同时与两轮的基圆相切，
且为其内公切线。
N1N2与O1O2的交点P为一定点。
1 O2 P rb 2 i12 常数 2 O1 P rb1
C1 1 o1c c2 2 o 2 c
1 o2 c i12 2 o1c
齿廓啮合基本定律: 互相啮合传动的一对齿轮，在任一位置时的传动比，都 与其连心线O1O2被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分
成的两段成反比。
一、齿廓啮合基本定律
1 o2 c i12 2 o1c 齿廓啮合基本定律: