机械原理齿轮系及其设计
中国矿业大学机械原理 (齿轮机构及其设计)

8.9.2 斜齿圆柱齿轮的几何参数
斜齿圆柱齿轮的端面齿廓为准确的渐开线,法面齿廓为精确的渐开 线,如图8.27 所示。它的端面与法面参数不相同。
左旋的斜齿轮
β βb
法 截 面
右旋的斜齿轮 图8.26 斜齿圆柱齿轮的三维图
右旋的斜齿轮 图8.27 右旋斜齿轮
(1) 基圆柱面上的螺旋角与分度圆上的螺旋角
ω1 O1
r1
rb1 N'1 N1
xminm
P
xm
α
Q N1Q=ha
4
1
23
图8.23 齿轮变位加工图
xm ham N1Q (不根切) ham xm N1Q
N1Q r sin 2
不根切的变位系数条件为 x ha (Zmin Z ) / Zmin (8.13)
8.8.4 变位齿轮的几何尺寸 齿轮的变位,即是指在加工齿轮时,让刀具的中线(分度线)不予被加
(r1 r2 ) cos a cos ( 8.21)
cos
cos
a'与标准齿轮标准中心距a 之差 称为分度圆分离量,用ym表示,y 称 为分度圆分离系数,y 为
ym a a a( cos 1) cos
y a a Z1 Z2 ( cos 1) (8.22)
m
2 cos
设该螺旋线起点与终点在轴线方 向上的长度为Lw,则斜齿圆柱齿轮在 分度圆柱面上的螺旋角β(β的余角λ 称为螺旋升角或导程角,λ=π/2-β) 与基圆柱面上的螺旋角βb存在以下关 系
β βb
tan b πd b / Lw tan πd / Lw
以上两式相除得
arctan(d tan b / db ) (8 26)
αKO Biblioteka 8.24 任意圆上的齿厚8.8.5 变位齿轮传动
机械原理第十一十二章

周转轮系的传动比(2/2)
ω ω i =ω =ω ω ω
H m H n H m系中由m至n各从动轮齿数的乘积 在转化轮系中由m至n各主动轮齿数的乘积
式中“±”号应根据其转化轮系中m、n两轮的转向关系来确定。 而ωm、ωn、ωH均为代数值,在使用时要带有相应的“±”号。 而差动轮系的传动比就可根据已确定出的ωm、ωn、ωH大小直 接求得。 3.行星轮系的传动比 由于具有固定太阳轮的周转轮系必定为行星轮系,故行星轮 系传动比的一般表达式为
第十一章
§11-1 §11-2 §11-3 §11-4 §11-5 §11-6 §11-7 *§11-8
齿轮系及其设计
齿轮系及其分类 定轴轮系的传动比 周转轮系的传动比 复合轮系的传动比 轮系的功用 行星轮系的效率 行星轮系的类型选择及设计的基本知识 其他新型行星齿轮传动简介 返回
§11-1 齿轮系及其分类
§12-4 凸轮式间歇运动机构
1.机构的工作原理及特点 (1)工作原理 由主动轮和从动盘组成,主动凸轮作连续转动,通过其凸轮 廓线推动从动盘作预期的间歇分度运动。 (2)工作特点 动载荷小,无刚性和柔性冲击,适合高速运转,无需定位装 置,定位精度高,结构紧凑; 但加工成本高,装配与调整的要求。
凸轮式间歇运动机构(2/2)
§12-3 擒纵轮机构
1.擒纵轮机构的组成及工作原理 (1)机构的组成 由擒纵轮、擒纵叉、游丝摆轮及机 架组成。 (2)工作原理 擒纵轮受发条驱动而转动,同时受 擒纵叉上的左右卡瓦阻挡而停止,并通 过游丝摆轮系统控制动停时间,从而实 现周期性单性间歇运动。 游丝摆动系统是由游丝、摆轮及圆 销、擒纵叉及叉头钉等组成。其能量的 补充是通过擒纵轮齿顶斜面与卡瓦的短 暂接触传动来实现的。
孙恒《机械原理》(第八版)学习辅导书第11章 齿轮系及其设计【圣才出品】

第11章 齿轮系及其设计11.1 复习笔记本章主要介绍了定轴轮系、周转轮系和复合轮系的传动比计算,轮系的功用,以及行星轮系的效率、齿数的确定。
学习时需要重点掌握轮系传动比的计算,尤其是复合轮系的分析计算,常以计算题的形式考查。
除此之外,轮系的类型和功用、行星轮系中各齿数的确定(需要满足4个条件)等内容,常以选择题和填空题的形式考查,复习时需要把握其具体内容,重点记忆。
一、齿轮系及其分类1.定义齿轮系是由一系列的齿轮所组成的齿轮传动系统,简称轮系。
2.分类根据轮系运转时各个齿轮的轴线相对于机架的位置是否固定,将轮系分为三大类:(1)定轴轮系运转时各个齿轮的轴线相对于机架的位置都是固定的轮系称为定轴轮系。
(2)周转轮系(见表11-1-1)表11-1-1 周转轮系图11-1-1 周转轮系二、定轴轮系的传动比(见表11-1-2)表11-1-2 定轴轮系的传动比三、周转轮系的传动比1.周转轮系的传动比设周转轮系中的两个太阳轮分别为m 和n ,行星架为H ,则其转化轮系的传动比i mn H 可表示为H Hm m H mn H n n Hm nm nωωωi ωωω-==-=±在转化轮系中由至各从动轮齿数的乘积在转化轮系中由至各主动轮齿数的乘积2.具有固定轮的行星轮系的传动比具有固定轮的行星轮系,设固定轮为n ,即ωn =0,则有i mn H =(ωm -ωH )/(0-ωH )=-i mH +1,即i mH =1-i mn H 。
四、复合轮系的传动比1.计算步骤(1)将各部分的周转轮系和定轴轮系一一分开;(2)分别列出其传动比计算式;(3)联立求解。
2.划分周转轮系(1)先要找到轮系中的行星轮和行星架(注意:轮系中行星架往往由其他功用的构件所兼任);(2)每一行星架以及连同行星架上的行星轮和与行星轮相啮合的太阳轮组成一个基本周转轮系;(3)当将所有的基本周转轮系部分找出之后,剩下的便是定轴轮系部分。
机械原理11-本科)-轮系

ω
H 3
ω1 i1H = = 1 + 1.875= + 2.875 ωH
ω
H 1
例 2:
在图示的周转轮系中, 在图示的周转轮系中,设已知 z1=100, z2=101, z2’=100, z3 = 99. 试求传动比 iH1。
2 2′
解: 为固定轮(即 轮3为固定轮 即n3=0) 为固定轮
n1 − nH n1 − nH i = = n3 − nH 0− nH
齿轮4对传动比没有影响, 齿轮4对传动比没有影响,但能改变从动 轮的转向,称为过轮或中介轮。 轮的转向,称为过轮或中介轮。
§11—3 周转轮系传动比的计算 一、周转轮系的分类 按周转轮系所具有的自由度数目的不同分类: 按周转轮系所具有的自由度数目的不同分类: 1) 行星轮系
F = 3× 3 − 2 × 3 − 2 = 1
i AB
从 A → B 从动轮齿数的连乘积 = 从 A → B 主动轮齿数的连乘积
二、首、末轮转向的确定 1、用“+” “-”表示
ω1 ω1 1 ω2
1
2
ω2
p
vp
转向相反
2
转向相同
i 12
ω1 = = ω2
z2 − z1 z2 + z1
外啮合 内啮合
对于平面定轴轮系, 对于平面定轴轮系,设轮系中有 m对外啮合齿轮,则末轮转向为(-1) 对外啮合齿轮,则末轮转向为 对外啮合齿轮
关键是先要把其中的周转轮系部分划分出来 。 周转轮系的找法: 周转轮系的找法: 先找出行星轮,然后找出系杆, 先找出行星轮,然后找出系杆,以及与 行星轮相啮合的所有中心轮。 行星轮相啮合的所有中心轮。 每一系杆, 每一系杆,连同系杆上的行星轮和与行星 轮相啮合的中心轮就组成一个周转轮系 在将周转轮系一一找出之后, 在将周转轮系一一找出之后,剩下的便是 定轴轮系部分。 定轴轮系部分。
机械原理第五章

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。
机械原理3D版课件-第8章 齿轮机构及其设计

齿顶高系数ha* :正常齿制ha*= 1,短齿制ha*= 0.8 。 顶隙系数c*:正常齿制c*= 0.25,短齿制c*= 0.3。
ha ham
hf (ha c )m
h ha hf (2ha c )m
§8-4 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸
三、几何尺寸 表8-4渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸公式
啮合终止点B1 —— 啮合线N1N2 与主动轮齿顶圆的交点。
线段B1B2 ——实际啮合线段。 啮合线N1N2 —— 理论啮合线段。 N1、N2 —— 啮合极限点。
图8-14齿轮重合度
§8-5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动
重合度——实际啮合线段与法向齿距的比值,用εa 表示。
a
B1B2 pb
连续传动条件—— 重合度大于或等于 1
重合度的计算
a
1 2π
z1tan a1
tan
z2 tan a2
tan
影响重合度的因素:
a) ε与模数m无关;
b) 齿数z越多,ε 越大; c) z趋于∞时,εmax=1.981; d) 啮合角α‘ 越小,ε越大;
e) 齿顶高系数ha*越大,ε越大。
图8-14齿轮重合度
图8-15 齿轮重合 度与齿轮啮合区段
图8-2渐开线的形成
二、 渐开线的特性
1. 发生线沿基圆滚过的长度,等于基圆上被 滚过的圆弧长。
2. 渐开线上任意点的法线恒与其基圆相切。发生 线与基圆的切点B就是渐开线在K 点的曲率中心,
线段KB是渐开线在K点的曲率半径。
3. 基圆内无渐开线。 4. 渐开线的形状取决于基圆的大小。
§8-3 渐开线齿廓及其啮合特性
<机械原理>第五章_齿轮机构及其设计

1:22 PM
第五章 齿轮机构及其设计
二、共轭齿廓
凡是满足齿廓啮合基本定律的一 对齿廓叫共轭齿廓。 只要给出一条齿廓曲线,就可以 根据齿廓啮合基本定律求出与其 共轭的另一条齿廓曲线。 理论上满足一定传动比规律的共 轭曲线有很多。如:渐开线、摆 线、变态摆线、圆弧曲线、抛物 线等。
两头牛背上的架子 称为轭,轭使两头牛 同步行走。 共轭即为按一定的 规律相配的一对。
但啮合角≡齿形角
意味着:同1把齿条形刀具制造的齿轮(无论标准或变位、无论 齿数多少)压力角都相同。
1:22 PM 第五章 齿轮机构及其设计
中心距
侧隙 无 有 无 有
顶隙 标准 >标准 标准 >标准
节圆(线) =分度圆 >分度圆
啮合角 =压力角 >压力角
标准 标准齿 安装 轮与标 准齿轮 非标 安装
第五章 齿轮机构及其设计
渐开线的 极坐标参 数方程式
1:22 PM
二、渐开线齿廓
1、渐开线齿廓能满足定传动比的要求
公 两 公 法线是 基圆 切线 通过连心线上 定点 节点 = 一对齿轮传动比
1 O2 P r '2 rb 2 i Const 2 O1P r '1 rb1
第五章 齿轮机构及其设计
标准齿 标准 轮与标 安装 准齿条 非标 安装
标准中心距 >标准中心距 标准中心距 >标准中心距
1:22 PM
第五章 齿轮机构及其设计
§5-5 渐开线直齿圆柱 齿轮的啮合传动
渐开线齿轮的啮合过程
主动轮与从动轮 啮合起始:主动轮齿根部 接触从动轮齿顶 啮合终止:主动轮齿顶接 触从动轮齿根部 啮合点
2024年机械设计基础课件!齿轮机构H

机械设计基础课件!齿轮机构H机械设计基础课件:齿轮机构一、引言齿轮机构是机械设计中应用最广泛的一种传动机构,其结构简单、传动效率高、可靠性好,广泛应用于各种机械设备中。
齿轮机构由齿轮副组成,包括齿轮、轴、轴承等零部件。
本课件将介绍齿轮机构的基本原理、分类、传动比计算、齿轮啮合条件、齿轮强度计算等内容。
二、齿轮机构的基本原理齿轮机构是利用齿轮的啮合来实现两轴之间的运动和动力传递的装置。
当两个齿轮啮合时,主动齿轮转动,通过齿轮啮合将动力传递给从动齿轮,从而实现运动的传递。
齿轮的啮合原理是基于齿廓曲线的几何关系,齿廓曲线是齿轮啮合的基础。
三、齿轮机构的分类齿轮机构根据齿轮的形状和布置方式可以分为多种类型,常见的有直齿轮机构、斜齿轮机构、蜗轮蜗杆机构等。
1.直齿轮机构:直齿轮机构是齿轮齿面与轴线垂直的齿轮机构,其传动平稳、噪音低,但承载能力相对较小。
2.斜齿轮机构:斜齿轮机构是齿轮齿面与轴线呈一定角度的齿轮机构,其传动效率高、承载能力强,但噪音相对较大。
3.蜗轮蜗杆机构:蜗轮蜗杆机构是利用蜗杆和蜗轮的啮合来实现传动的,其传动比大、传动平稳,但效率相对较低。
四、齿轮机构的传动比计算齿轮机构的传动比是指主动齿轮与从动齿轮转速的比值。
传动比的计算公式为:传动比=从动齿轮齿数/主动齿轮齿数在实际应用中,根据工作需求确定传动比,然后根据传动比选择合适的齿轮齿数,以满足设计要求。
五、齿轮啮合条件1.齿廓重合条件:齿轮啮合时,齿廓必须保持连续接触,避免齿廓间的冲击和滑动。
2.齿顶隙条件:齿轮啮合时,齿顶之间应保持一定的间隙,以避免齿顶干涉。
3.齿根隙条件:齿轮啮合时,齿根之间应保持一定的间隙,以避免齿根干涉。
4.齿侧隙条件:齿轮啮合时,齿侧之间应保持一定的间隙,以允许润滑油的进入和排出。
六、齿轮强度计算齿轮强度计算是齿轮设计的重要环节,主要包括齿面接触强度计算和齿根弯曲强度计算。
1.齿面接触强度计算:齿面接触强度计算是确定齿轮齿面接触应力是否满足材料屈服极限的要求。
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可直接得出
对于齿轮系,设输入轴的角速度为ω1,输出轴的角 速度为ωm ,中间第i 轴的角速度为ωi ,按定义有:
i1m=ω1 /ωm
强调下标记法
当i1m>1时为减速, i1m<1时为增速。
i1m
1 m
1 2
2 3
3 4
m1 m
z2 z3 z4 zm z1 z2 z3 zm1
转化后所得轮系称为原轮系的 “转化轮系”
湖南建材高专专用
作者: 潘存云教授
将轮系按-ωH反转后,各构件的角速度的变化如下:
Байду номын сангаас构件
1 2
3 H
原角速度
ω1 ω2
ω3 ωH
转化作者后:潘的存云教角授 速度
ωH1=ω1-ωH ωH2=ω2-ωH ωH3=ω3-ωH ωHH=ωH-ωH=0
2 H
1 3
2
H
作者:潘存云教授
到ωm、ωn、ωH的计算结果。
湖南建材高专专用
作者: 潘存云教授
如果是行星轮系,则ωm、ωn中必有一个为0(不妨 设ωn=0),则上述通式改写如下:
imHn
m H H
imH 1
即
imH 1 imHn 1 f ( z)
以上公式中的ωi 可用转速ni 代替: 两者关系如何?
ni=(ωi/2 π)60
=ωi
30 π
rpm
用转速表示有:
imHn
nmH nnH
nm nH nn nH
= f(z)
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作者: 潘存云教授
例二 2K-H 轮系中, z1=10, z2=20, z3=50
轮3固定, 求i1H 。
解
1)
i1H3
1H 3H
1 H 3 H
1 H 0 H
2 H
i1H 1
齿轮2对传动比没有影响,但能改变从动轮的转向,
称为过轮或中介轮。
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作者: 潘存云教授
§11-3 周转轮系的传动比
基本构件:太阳轮(中心轮)、行星架(系杆或转臂)。
其它构件:行星轮。其运动有自转和绕中心轮的公转,类似行星运动,故得名。
类型:
2K-H型
由于轮2既有自转又有公转,故不
ω 能直接求传动比 3
z2z3 z1z2
z3 z1
50 10
5
1 3
模型验证
∴ i1H=6 , 小齿轮转6圈,系杆转1圈, 且两者转向相同。
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作者: 潘存云教授
例三 2K-H 轮系中, z1=z2=20, z3=60 2
1)轮3固定。求i1H 。
轮1逆转1圈,轮3顺转1圈
H
2)n1=1, n3=-1, 求nH 及i1H 的值。
1 3
转化后: 系杆=>机架, 周转轮系=>定轴轮系
可直接套用定轴轮系传动比的计算公式。
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作者: 潘存云教授
i1H3
1H 3H
1 H 3 H
z2z3 z3
z1z2
z1
上式“-”说明在转化轮系中ωH1 与ωH3 方向相反。
通用表达式:
右边各轮的齿数为已知,左边三个基本构件的参数中,如果已知其中任意两个,
第十一章 齿轮系及其设计
§11-1 齿轮系及其分类 §11-2 定轴轮系的传动比 §11-3 周转轮系的传动比 §11-4 复合轮系的传动比 §11-5 轮系的功用 §11-6 行星轮系的类型选择及
设计的基本知识 §11-7 其他轮系简介
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作者: 潘存云教授
§11-1 轮系的类型
定义:由齿轮组成的传动系统-简称轮系
作者:潘存云教授
1
3)n1=1, n3=1, 求nH 及i1H 的值。 轮1、轮3各逆转1圈
3
解
1)
i1H3
1H 3H
1 H 3 H
1 H 0 H
i1H 1
z2z3 z1z2
z3 z1
60 20
3
∴ i1H=4 , 齿轮1和系杆转向相同 轮1转4圈,系杆H转1圈。模型验证
作者: 潘存云教授
例一:已知图示轮系中各轮
齿数,求传动比 i15 。
解:1.先确定各齿轮的转向
2. 计算传动比
i15 = ω1 /ω5
过轮
=
z2 z3 z4 z5 z1 z2 z’3 z’4
z3 z4 z5 = z1 z’3 z’4
Z2 Z’3
Z1 作者:潘存云教授 Z4
Z’4 Z3
Z5
齿轮1、5 转向相反
1
1
2 2
对于空间定轴轮系,只能用画箭头的方法来确定从
动轮的转向。
2
1)锥齿轮
作者:潘存云教授
1
3
湖南建材高专专用
作者: 潘存云教授
2)蜗轮蜗杆
右
旋
蜗
杆
伸出左手
3)交错轴斜齿轮 (画速度多边形确定)
左
旋
O2
t
vp1
蜗 杆
O1
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vp2 O1
P 作者:潘存云教授 2
1
t
O2
2 1
2 1
伸出右手
所有从动轮齿数的乘积 =
所有主动轮齿数的乘积
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作者: 潘存云教授
二、首、末轮转向的确定
转向相反
两种方法:
ω1
ω2
1)用“+” “-”表 1 p 2
示
vp
适用于平面定轴轮系(轴线平行,
转向相同 p vp
ω1 作者:潘存云教授
1 2
ω2
两轮转向不是相同就是相反)。
外啮合齿轮:两轮转向相反,用“-”表示;
imHn
mH nH
m H n H
则可求得第三个参数。于是,可求得任意两个构件之间的传动比。
转化轮系中由 转化轮系中由
m至n各从动轮的乘积 m至n各主动轮的乘积
= f(z)
特别注意:
1.齿轮m、n的轴线必须平行。
2.计算公式中的“±” 不能去掉,它不仅表明转化
轮系中两个太阳轮m、n之间的转向关系,而且影响
内啮合齿轮:两轮转向相同,用“+”表
每一对外齿轮反向一次考 虑方向时有
设示轮。系中有m对外啮合齿轮,则末轮转向为(-1)m
所有从动轮齿数的乘积 i1m= (-1)m 所有主动轮齿数的乘积
湖南建材高专专用
作者: 潘存云教授
2)画箭头
外啮合时: 两箭头同时指向(或远离)啮合点。
头头相对或尾尾相对。
内啮合时: 两箭头同向。
轮系分类
定轴轮系(轴线固定)
平面定轴轮系 空间定轴轮系
周转轮系(轴有公转)
差动轮系(F=2) 行星轮系(F=1)
复合轮系(两者混合)
本章要解决的问题: 1.轮系传动比 i 的计算; 2.从动轮转向的判断。
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作者: 潘存云教授
§11-2 定轴轮系的传动比
一、传动比大小的计算
一对齿轮: i12 =ω1 /ω2 =z2 /z1
3K型
2
H
作者:潘存云教授
-ωH
2 ω2
H
3
ω 作者:潘存云教授 H
1
ω1 1
3 轮1、3和系杆作定 轴转动
施加-ωH后系杆成为机架,原轮系转化为定轴轮系
反转原理:给周转轮系施以附加的公共转动-ωH后,不改变轮 系中各构件之间的相对运动, 但原轮系将转化成为一新的定
轴轮系,可按定轴轮系的公式计算该新轮系的传动比。