第8章 齿轮传动机构(简化)

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(3)渐开线的极坐标方程式 θk = inv αk = tan αk- αk rk = rb / cos αk

(c)
上节课回顾
齿轮机构的优缺点 齿轮机构的分类 齿廓啮合基本定律
实现定传动比条件 节点 节圆 渐开线齿廓的形成 渐开线齿廓的特性 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。 渐开线函数及方程式
(1)标准齿轮 是指 m、α、ha*、 c*均为标准值,且e=s的齿轮。
§8-5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动
1.齿轮正确啮合的条件
一对渐开线齿轮在传动时,它们的齿廓啮合点都应位于其啮 合线上。因此要两轮能正确啮合,应使处于啮合线上的多对轮齿 能同时进入啮合。即应满足两齿轮的法向齿距相等。
K1K1 K2 K2
a = r1+r2 = m (z1+z2)/2
结论 当两标准齿轮按标准中心距安装时,既能保证两轮顶隙 为标准值,又能保证齿侧间隙为零,即 c = c*m, c′= 0。
(2)啮合角 渐开线齿轮传动的啮合角α′就等于其节圆压力角。 当两轮按标准中心距安装时,则实际中心距 a′= a; 当两轮实际中心距 a′与标准中心距 a 不同时,则: 若 a′>a 时, r1′>r1,r2′>r2; c′>0,c>c*m; α′>α。 若 a′<a 时,两轮将无法安装。
pi e si ei pn
s
pb
h = ha +hf 齿全高 基圆 rb, db Pb、Pn 基圆齿距
o
标准直齿圆柱外齿轮
2.齿轮的基本参数 ① 齿数 z
m,其单位为mm,且已标准化了(表 d 可由其周长 z 8-1, p 确定,即 标准模数 ② 模数 由于齿轮的分度圆直径 系列表)它是决定齿轮大小的主要参数, d= zp/π。为便于设计、计算、制造和检验,令 d = mz p/ 。 π=m,m称为齿轮 的模数。 。 ③ 压力角α,即分度圆压力角,并规定其标准值为α = 20 。 它是决定齿轮齿廓形状的主要参数。
N2 K N2 K K2 K2 N 2i N 2 j ij pb 2
pb 2
db 2
z2

d2 cos 2
z2
m2 cos 2
pb1 m1 cos 1 K1K1
一对渐开线齿轮在传动时,它们的齿廓啮合点都应位于其啮 合线上。因此要两轮能正确啮合,应使处于啮合线上的多对轮齿 能同时进入啮合。即应满足两齿轮的法向齿距相等,即 π m1cosα1= π m2cosα2
§8-1 齿轮机构的基本类型
1.齿轮机构的应用 (1)应用实例
例8-1 某航空发动机附件传动系统
例8-2 (2)传动特点 桑塔纳轿车的主传动系统
优点:① 齿轮传动用来传递空间任意轴间的运动及动力; ② 传递功率范围大; ③ 传动比准确; ④ 效率高、寿命长、安全可靠。 缺点:加工精度和安装精度较高,成本较高; 不适合远距离两轴间的传动
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。
渐开线齿廓、摆线齿廓、圆弧齿廓等
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。
3.一对轮齿的啮合过程及连续传动条件 (1)一对轮齿的啮合过程 实际啮合线段B1B2 理论啮合线段N1N2
(2)连续传动条件
为了两轮能够连续传动,必须保证在前一对轮齿尚未能脱离 啮合时,后一对轮齿就要及时进入啮合。则实际啮合线段B1B2应大 于或至少等于齿轮的法向齿距 pb,即B1B2 ≥ pb。
• 根切将削弱齿根强度,降低传 动重合度,影响传动质量,应尽 量避免。
根切产生的原因

齿顶线
rb
O

r
ra

N
N1
N1
s
K
C
N
I
v r
II
III
产生根切的根本原因是刀具的齿顶线(圆)超过了极限啮 合点N1。
不根切的最少齿数
不根切最少齿数
zmin= 2ha* / sin2α
h =1 =20 Zmin =17

m1 = m2 = m α1 = α2 = α
结论 一对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。
2.中心距及啮合角 (1)中心距 1)在确定传动中心距时应满足的要求:
① 保证两轮的齿侧间隙为零,即 c′= 0。 ② 保证两轮的顶隙为标准值,即 c = c*m 2)标准中心距 a
被加工齿轮
齿条刀具
8.6.3 变位齿轮的概念
8.6.3 变位齿轮的概念
正变位齿轮
xm 变位量; x 变位系数; 正变位:x 0;
被加工齿轮
刀具偏移方向
齿条刀具
• 与标准齿轮相比,正变位齿轮的齿根厚度及齿 顶高增大,轮齿的抗弯能力提高。但正变位齿 轮的齿顶厚度减小,因此,变位量不宜过大。
避免根切的方法
• 1、设计齿轮的齿数大于不根切的最小齿 数17; • 2、设计成变位齿轮。
8.6.3 变位齿轮的概念
标准齿轮
• 齿数必须大于或等于最小齿数zmin,否则会根切; • 实际中心距a’必须等于标准中心距a。当a’>a时, 会出现大的齿侧隙,重合度也减小;当a’<a时,无 法安装。 • 相互啮合的标准齿,小齿轮齿根厚度小于大齿轮 齿根厚度,抗弯曲能力有明显差别。
• 加工原理: 利用一对齿轮相互啮合时其共轭齿 廓互为包络线的原理来切齿的。 • 常用刀具: 齿轮插刀、齿条插刀、齿轮滚刀。
齿轮插刀
齿轮插刀切削运动
齿条插刀
齿条插刀切削运动
插刀实物模型
齿轮滚刀
齿轮滚刀
齿轮滚刀的切削运动
8.6.2 轮齿的根切现象
• 一、定义: • 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。
§8-3 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;[基圆半径->∞?] 5)基圆内无渐开线。
2.渐开线的函数及渐开线方程式
2.齿轮机构的分类 外啮合传动 直齿轮传动 内啮合传动 齿条与齿轮传动 斜齿轮传动 人字齿轮传动
直齿圆锥齿轮传动 斜齿圆锥齿轮传动
(1)平行轴间的传动
(2)相交轴间的传动
曲线齿圆锥齿轮传动
交错轴斜齿轮传动 (3)交错轴间的传动 蜗杆传动 准双曲面齿轮传动
§8-2 齿廓实现定角速比的条件
一对齿轮传动是依靠它们的共轭齿廓来实现的。 一对齿廓连续接触的基本要求 齿廓啮合的基本定律 由瞬心概念知, 两轮的传动比为 i12=ω1/ω2=O2P/O1P 此式表明: 一对齿轮在任意位置时的传动比, 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。 这个规律称为齿廓啮合基本定律。 所谓共轭齿廓是满足齿廓啮合基本定律的一对齿廓。 点P 称为两轮的啮合节点(简称节点)。
O1
rb1
P
O1 rb1
N1
P
N1'
N2
rb 2
N 2'
rb 2
O2
O2
§8-4 齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮
1.齿轮各部分的名称和符号 齿顶圆 ra,da 齿根圆 rf,df 分度圆齿厚 s si 齿 厚 任意圆齿厚 分度圆齿槽宽ee 齿槽宽 任意圆齿槽宽 i 分度圆齿距 p pi= =s si+ +ee 齿 距 任意圆齿距 i 分度圆 r,d ha 齿顶,齿顶高 hf 齿根,齿根高
* a
根切的后果
1、啮合失真;
2、齿根强度变化; 3、齿根处产生应力集中。
上节课回顾
§8-1
齿轮机构的基本类型 §8-2 齿廓实现定角速比的条件 §8-3 渐开线齿廓 渐开线齿廓的啮合特点 定传动比传动、正压力方向不变、具有可分性 齿轮各部分的名称和符号 节圆、基圆、分度圆、齿顶圆、齿根圆、齿厚、齿槽宽、 齿距、齿顶、齿根等 齿轮的基本参数 齿数z、模数m、压力角α、齿顶高系数ha*、顶隙系数c* 标准齿轮及其尺寸计算 渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件 模数和分度圆压力角分别相等
共轭齿廓
3.渐开线齿廓的啮合特点 (1)渐开线齿廓能保证定传动比传动 i12 = ω1/ω2 = O2P/O1P = const (2)渐开线齿廓之间的正压力方向不变 因渐开线齿廓之间的正压力方向沿其接触点的公法线方向, 即为啮合线,且为一定直线N1N2。 故在传动过程中,其正压力方 向是始终不变的。 (3)渐开线齿廓传动具有可分性 一对渐开线齿轮传动,即使两齿轮的实际中心距与设计中心 距有偏差,也不会影响其传动比的这一特性,称为渐开线齿轮传 动的可分性。这对于齿轮的装配和使用都是十分有利的。 结论 应用。 正是由于上述优点,故渐开线齿轮传动获得十分广泛
(2)
§8-6 渐开线齿廓的根切与变位
8.6.1 齿轮加工的基本原理
• 常用方法:
仿形法(成形法) 范成法
一、仿形法(成形法)
加工原理:成形法是用渐开线齿形的成形铣刀直 接切出齿形。

切齿方法简单,不需要专用机床,但生产 率低,精度差,存在齿形误差,仅适用于单 件生产及精度要求不高的齿轮加工。
二、范成法
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。
(1)渐开线压力角αk=∠BOK αk= arccos (rb/rk)
(Βιβλιοθήκη Baidu)
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 (b) 式中inv αk称为渐开线函数 (即展角θk), 是压力角αk的函数。
机 械 学 基 础
机械学基础
绪 论 带传动与链传动 齿轮传动机构 机械设计的力学基础知识 机械工程材料及钢的热处理 机械零件设计制造 的结构工艺性 机械精度设计基础 机构的组成原理及 平面连杆机构 凸轮机构
间歇运动机构
连接
齿轮传动设计 轴与联轴器
轴承 弹簧
第8章
齿轮传动机构
§8-1 齿轮机构的基本类型 §8-2 齿廓实现定角速比的条件 §8-3 渐开线齿廓 §8-4 齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮 §8-5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 §8-6 渐开线齿廓的根切变位 §8-7 斜齿圆柱齿轮传动 §8-8 锥齿轮传动* §8-9 蜗杆传动的类型和特点 §8-10 轮系
通常把 B1B2与 pb的比值εα称为齿轮的重合度, 故齿轮连续传 动的条件为
εα = B1B2 /pb ≥1
而实际工程上,则要求 εα ≥[εα] 式中[εα]为许用重合度, 常用推荐值: 一般制造业 [εα]=1.4; 汽车、拖拉机 [εα]=1.1~1.2; 金属切削机床 [εα]=1.3; (3)重合度的意义 ① 用来衡量齿轮连续传动的条件; ② 代表同时参与啮合的轮齿对数的平均值。 增大重合度,同时参与啮合的轮齿对数增加, 故这对于提高 齿轮传动平稳性,提高承载能力都有重要意义。
上节课回顾(续)
中心距应满足的要求
保证两轮的齿侧间隙为零 标准中心距a
保证两轮的顶隙为标准值
a = r1+r2 = m (z1+z2)/2 啮合角α′ 实际中心距a′ 若 a′>a 时, r1′>r1,r2′>r2; c′>0,c>c*m; α′>α。 若 a′<a 时,两轮将无法安装。 渐开线直齿圆柱齿轮连续传动的条件 重合度εα >1 εα ≥[εα] 齿轮加工的基本原理 仿形法 范成法(齿轮插刀、齿条插刀、齿轮滚刀) 齿轮的根切现象(原因、后果、不根切的最少齿数)
④ 齿顶高系数 ha*,其标准值为 ha* = 1。
⑤ 顶隙系数 c*,其标准值为 c* = 0.25。 上述参数即为渐开线齿轮的五个基本参数。
3.标准齿轮及其几何尺寸计算 (2)标准齿轮的几何尺寸计算 一个标准齿轮的五个基本参数确定之后,其主要尺寸及齿廓形 状就完全确定。 标准直齿轮的几何尺寸计算
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