机械原理第十章
合集下载
《机械原理》第十章_平面机构的平衡
m1 r
Fb
泉城学院
单缸 曲轴
Fb Fb Fb Fbl Fb l
当 rb rb rb 时
l l rb mb rb mb mb mb rb mb rb mb rb mb l l rbl mb rbl mb l l rb mb rb mb mb mb l l
完全平衡或不完全平衡 由于机构各构件的尺寸 和质量完全对称，故在 运动过程中其总质心将 保持不动。 可得到很好的平衡效果
2Fh 2m 2 r cos
h 2Fh R14
2m 2 r cos mC 2 k cos
k m mC 2r
泉城学院
对称布置法
完全平衡 由于机构各构件的尺 寸和质量完全对称， 故在运动过程中其总 质心将保持不动。 可得到很好的平衡效 果
mC m3 m2C
2
l
C
C
平衡惯性力在曲柄加质量使得
pmC k pk m m m (m3 m2C ) r r mr mC k k e pa b m1 m2 pm3 r k l m 2 r cos mC 2 k cos Fh
l1 l1 m1 m1 m1 l l l2 l2 m2 m2 m2 m2 l l l3 l3 m3 m3 m3 m3 l l m1
泉城学院
rb m1 r1 m2 r2 m3 r3 0 mb rb m1 r1 m2 r2 m3 r3 0 mb
Fv m 2 r sin mC 2 k sin
h R14 Fh
机械原理第十章 标准齿轮与渐开线齿轮
a a
h 1 或 h 0.8 基准
ha c ha m c m 顶隙系数 c 0.25 或 c 0.3
h ha hf 6. 齿顶圆直径 d a d 2ha 7. 齿根圆直径 d f d 2hf
8. 齿距
p m m 9. 齿厚 s 2 m 10.齿槽宽 e 2
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）
si ri [(s r ) 2(invi inv )]
齿轮与齿条比较
4.标准齿条和内齿轮的尺寸 1、渐开线齿条的几何特点 （1）同侧齿廓为互相平行的直线。
（2）齿条齿廓上各点的压力角均相等，且数值上等
1渐开线齿条的几何特点分度线齿根线一渐开线齿轮的啮合过程理论啮合线段n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
§10-4 标准齿轮的基本参数和几何尺寸
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 齿 厚 任意圆齿厚 si 分度圆齿槽宽e ei 齿槽宽 任意圆齿槽宽 分度圆齿距 p pi= s+ ei 齿 距 任意圆齿距 i+e 分度圆 r，d ha 齿顶，齿顶高 hf 齿根，齿根高
o1
' r1
c
用C 表示。
上述参数即为渐开线齿轮的五个基本参数。
r2' o2
'
* ) 3.渐开线齿轮各部分几何尺寸 (基本参数为 m、Z、 和 h * 、 c a
1.分度圆直径 d mz 2.基圆直径 d b d cos 3.齿顶高 ha ha m 齿顶高系数
正常齿制 4.齿根高 hf 5.齿全高
h 1 或 h 0.8 基准
ha c ha m c m 顶隙系数 c 0.25 或 c 0.3
h ha hf 6. 齿顶圆直径 d a d 2ha 7. 齿根圆直径 d f d 2hf
8. 齿距
p m m 9. 齿厚 s 2 m 10.齿槽宽 e 2
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）
si ri [(s r ) 2(invi inv )]
齿轮与齿条比较
4.标准齿条和内齿轮的尺寸 1、渐开线齿条的几何特点 （1）同侧齿廓为互相平行的直线。
（2）齿条齿廓上各点的压力角均相等，且数值上等
1渐开线齿条的几何特点分度线齿根线一渐开线齿轮的啮合过程理论啮合线段n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
§10-4 标准齿轮的基本参数和几何尺寸
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 齿 厚 任意圆齿厚 si 分度圆齿槽宽e ei 齿槽宽 任意圆齿槽宽 分度圆齿距 p pi= s+ ei 齿 距 任意圆齿距 i+e 分度圆 r，d ha 齿顶，齿顶高 hf 齿根，齿根高
o1
' r1
c
用C 表示。
上述参数即为渐开线齿轮的五个基本参数。
r2' o2
'
* ) 3.渐开线齿轮各部分几何尺寸 (基本参数为 m、Z、 和 h * 、 c a
1.分度圆直径 d mz 2.基圆直径 d b d cos 3.齿顶高 ha ha m 齿顶高系数
正常齿制 4.齿根高 hf 5.齿全高
机械原理第十章
齿槽：相邻两轮齿之间的空间
齿槽一宽个：齿在槽任两意侧半齿径廓rK圆间周弧上长，。eK
齿距：在任意半径rK圆周上，相
邻两齿同侧齿廓间弧长。pK
在同一圆周上：pK sK eK
法向齿距：相邻两齿同侧齿 廓间法线长度，pn=pb
分度圆：为了计算齿轮的各部分尺寸， 在齿顶圆和齿根圆之间人为规定了 一个直径为d，半径为r，用作计算 基准的圆。 分度圆上齿距、齿厚、齿槽宽分别 用p、s、e表示。 p=s+e
已知传动比、中心距、 齿轮1的齿廓曲线K1，用 包络线法求与齿廓K1共 轭的齿廓曲线K2。
3.齿廓曲线的选择 理论上，满足齿廓啮合定律的曲线有无穷多，但考
虑到便于制造和检测等因素，工程上只有极少数几种 曲线可作为齿廓曲线，如渐开线、其中应用最广的是 渐开线，其次是摆线(仅用于钟表)和变态摆线 (摆线针 轮减速器)，近年来提出了圆弧和抛物线。
o1
点P 称为两轮的啮合节点(简称节点）。 r’1 节圆：
ω1
节圆
n
两个圆分别为轮1和轮2的节圆
k
两节圆相切于P点，且两轮节点处速 度相同，故两节圆作纯滚动。
P n
ω 2 r’2
o2
根据这一定律， 可求得齿廓曲线与齿廓传动比的关系；
也可按给定的传动比来求得两轮齿廓的共轭曲线。
2.共轭齿廓
所谓共轭齿廓是指两轮相互连续接触并能实现预 定传动比规律的一对齿廓。
rK
k
=
rb/ cosK inv K = tan K
K
三、 渐开线齿廓的啮合特性
O1
ω1
1.渐开线齿廓满足定传动比要求
N1
两齿廓在任意点K啮合时，过K作两 齿廓的法线N1N2，是基圆的切线，为 N2
齿槽一宽个：齿在槽任两意侧半齿径廓rK圆间周弧上长，。eK
齿距：在任意半径rK圆周上，相
邻两齿同侧齿廓间弧长。pK
在同一圆周上：pK sK eK
法向齿距：相邻两齿同侧齿 廓间法线长度，pn=pb
分度圆：为了计算齿轮的各部分尺寸， 在齿顶圆和齿根圆之间人为规定了 一个直径为d，半径为r，用作计算 基准的圆。 分度圆上齿距、齿厚、齿槽宽分别 用p、s、e表示。 p=s+e
已知传动比、中心距、 齿轮1的齿廓曲线K1，用 包络线法求与齿廓K1共 轭的齿廓曲线K2。
3.齿廓曲线的选择 理论上，满足齿廓啮合定律的曲线有无穷多，但考
虑到便于制造和检测等因素，工程上只有极少数几种 曲线可作为齿廓曲线，如渐开线、其中应用最广的是 渐开线，其次是摆线(仅用于钟表)和变态摆线 (摆线针 轮减速器)，近年来提出了圆弧和抛物线。
o1
点P 称为两轮的啮合节点(简称节点）。 r’1 节圆：
ω1
节圆
n
两个圆分别为轮1和轮2的节圆
k
两节圆相切于P点，且两轮节点处速 度相同，故两节圆作纯滚动。
P n
ω 2 r’2
o2
根据这一定律， 可求得齿廓曲线与齿廓传动比的关系；
也可按给定的传动比来求得两轮齿廓的共轭曲线。
2.共轭齿廓
所谓共轭齿廓是指两轮相互连续接触并能实现预 定传动比规律的一对齿廓。
rK
k
=
rb/ cosK inv K = tan K
K
三、 渐开线齿廓的啮合特性
O1
ω1
1.渐开线齿廓满足定传动比要求
N1
两齿廓在任意点K啮合时，过K作两 齿廓的法线N1N2，是基圆的切线，为 N2
机械原理(第七版)优秀课件—第十章 齿轮机构及其设计
• 2.模数m不同于齿轮，有单独的标准。
• 3.ha*=1，c*=0.2
• 4.直径系数（蜗杆特性系数）
q和升角λ
• 1）q：为了减少刀具数量，
有利于标准化，…
• q=d1/ma1
d1=mq
• 6.转向
• 10.13.3 背锥与当量齿数
当量齿数的用途：1、用仿 形法加工齿轮时选刀号
• rv1=r1/cosδ1=mz1/2cosδ1
• 1、 轮齿啮合的过程
理论啮合线N1N2 实际啮合线B2B1
齿廓工作段
齿廓非工作段
• 2、渐开线齿轮连续传动的条件
例：ε=1.2 的几何表示
• 3、重合度εα的计算 • 1）外啮合εα=B2B1 /pb
2．不出现根切的最小齿数
线距离
加工标准齿轮不出现根切的条件是：刀具的齿顶线到节
• 10.10.4 斜齿轮传动的重合度
• 10.10.5 斜齿圆柱齿轮的当量齿数
• 短半轴b=r， 长半轴=r/cosβ • c点的曲率半径 ρ=a2/b =r/cos2β • 以ρ为rv，以mn为m，以αn为α作当量齿轮
• 10.11 螺旋齿轮传动
• 10.11.1 螺旋齿轮齿廓曲面形成的方法
• 10.11.2 几何关系
• 2.正确啮合条件
• mn1=mn2=mn
• 3.几何尺寸计算
αn1=αn2=αn=20°
a=r1+r2=mn(z1/cosβ1+ z2/cosβ2)/2 可调β1和β2来凑中心距
10.11.3 传动比i12及从动轮的转动方向
1.转向
轮2的转向不仅与轮1的转向有关，还与旋向有关。 • 2.传动比
机械原理第10章剖析
1
质量代单换单法击击此以处编编辑辑母母版版标标题题样样式式
一个刚体两个集中重质量代换（希望质量位置在运动副上 以方便分析），保证刚体的动力效应 样样 式式
代换的–条第件二：级 ▪前后质量• 不第变三级 ▪质心位置不–变第»四第级五级 ▪对质心轴的转动惯量不变。
静代换：满足前两个条件；惯性力不变，惯性力偶变了。
动代换：三个条件同时满足；惯性力、惯性力偶都不变。
2
1、动代换：
某 动构惯件量单质Js、单量击有m击转、此动质以副心处BS编、。编绕辑质辑心母转母版版标标题题样样式式
用 满质足•量：单mB击、此以mK处编进行编辑动辑 母代母 版换代版 文换文 本，本 样样 式式B
用质•量单mB击、此以mC处编进行编辑静辑 母代母 版换，版 文满文 本足本 样： 样 式式
mB+ m– c第=m二级
mB
mB( – •b)第+三m级c c=0
m
mC
c b
解得：mB =–m第c»/四(b第级+五c级)
mc =mb/(b+c)
静代换可以同时选两个代换点,但其没有满足代换前后对 质心轴的转动惯量不变的条件,故惯性力偶矩Mi将产生误差：
– 第二级
• 第三级
– 第四电机级 » 第五级
解算显示电路
皮 带 轮
齿
传 基准 感 信号 器
轮
传 感 器
联轴器
试件
弹性支架
9
§10-4：柔性转子的平衡
单单击击此以处编编辑辑母母版版标标题题样样式式
轴系质量和弹性构成一个有无 穷多自由度的振动系统
• 单击此以处编编辑辑 母母 版版 文文 本本 样样 式式
的构件，其惯性力和惯性力偶矩不可能象回转件一样
质量代单换单法击击此以处编编辑辑母母版版标标题题样样式式
一个刚体两个集中重质量代换（希望质量位置在运动副上 以方便分析），保证刚体的动力效应 样样 式式
代换的–条第件二：级 ▪前后质量• 不第变三级 ▪质心位置不–变第»四第级五级 ▪对质心轴的转动惯量不变。
静代换：满足前两个条件；惯性力不变，惯性力偶变了。
动代换：三个条件同时满足；惯性力、惯性力偶都不变。
2
1、动代换：
某 动构惯件量单质Js、单量击有m击转、此动质以副心处BS编、。编绕辑质辑心母转母版版标标题题样样式式
用 满质足•量：单mB击、此以mK处编进行编辑动辑 母代母 版换代版 文换文 本，本 样样 式式B
用质•量单mB击、此以mC处编进行编辑静辑 母代母 版换，版 文满文 本足本 样： 样 式式
mB+ m– c第=m二级
mB
mB( – •b)第+三m级c c=0
m
mC
c b
解得：mB =–m第c»/四(b第级+五c级)
mc =mb/(b+c)
静代换可以同时选两个代换点,但其没有满足代换前后对 质心轴的转动惯量不变的条件,故惯性力偶矩Mi将产生误差：
– 第二级
• 第三级
– 第四电机级 » 第五级
解算显示电路
皮 带 轮
齿
传 基准 感 信号 器
轮
传 感 器
联轴器
试件
弹性支架
9
§10-4：柔性转子的平衡
单单击击此以处编编辑辑母母版版标标题题样样式式
轴系质量和弹性构成一个有无 穷多自由度的振动系统
• 单击此以处编编辑辑 母母 版版 文文 本本 样样 式式
的构件，其惯性力和惯性力偶矩不可能象回转件一样
机械原理(PDF)孙桓 复习笔记chapter10
59第10章 齿轮机构及其设计齿轮机构及其设计齿轮机构及其设计§1010——1 1 齿轮机构的特点及类型齿轮机构的特点及类型齿轮机构的特点及类型 1．用于平行轴间传动的齿轮机构1)直齿圆柱齿轮机构（外啮合、内啮合、齿轮-齿条啮合） 2)斜齿圆柱齿轮机构（外啮合、内啮合、齿轮-齿条啮合） 3)人字齿轮机构。
2．用于相交轴间传动的齿轮机构： 圆锥齿轮机构（直齿、斜齿、曲齿） 3．用于交错轴间传动的齿轮机构： 1)交错轴斜齿轮机构 2)蜗杆传动 3)准双曲面齿轮机构 4．优缺点： 优：1）定传动比，结构紧凑，工作可靠。
2）效率高（可η＞0.99）寿命长。
3）转速范围大、功率范围大、齿轮直径范围大(几个µm ～150m ) 缺：精度要求高，制造难，成本高。
5．应用： 非常广泛§1010——2 2 齿轮的齿轮的齿轮的齿廓齿廓齿廓曲线曲线曲线 一． 齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律；； 齿轮1和2的齿廓C 1和C 2接触于K 点，nn 是C 1、C 2 在点K 的公法线，它与连心线O 1O 2交于P 点 1．啮合节点P： nn 与O 1O 2的交点，即1、2的瞬心 ∵ ω1 O 1P =ω2 O 2P∴ 12122112ωωr r p O p O i ′′===上式表明，节点P 的位置必须随传动比的改变，即： 2．齿廓啮合基本定律：两轮齿廓接触点的公法线nn 必须通过按瞬时传动比确定的节点P 。
603．定传动比的条件：1）条件：公法线nn 与连心线O 1O 2交于一定点，即节点P 固定。
2）节圆：定传动比时，节点P 在齿轮平面中的轨迹圆。
注： r 1′= O 1P 、 r 2′= O 2P 称为节圆半径3）两节圆作纯滚动：∵ P 是1、2的同速点∴ 两节圆作纯滚动，即两齿廓在节点啮合时无相对滑动。
二．齿廓齿廓曲线的选择曲线的选择曲线的选择1．共轭齿廓： 能按预定传动比规律相互啮合传动的一对齿廓 2．常用齿廓： 渐开线、摆线、圆弧等，其中，渐开线齿廓最常用。
机械原理第十章ppt课件
ω
切削
进给
适用于加工大模数 m>20 的齿轮和人字 齿轮。
切削
ω
进给
由db=mzcosα可知，渐开线
形状随齿数变化。要想获得
分度
精确的齿廓，加工一种齿数
的齿轮，就需要一把刀具。
这在工程上是不现实的。
.
指状铣刀加工
切 削 运 动
让刀运动
ω0
ω
渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动(6/6)
ω0
共轭齿廓互为包络线
2）标准中心距 a a = r1+r2 = m (z1+z2)/2
结论 零，即 c = c*m, c′= 0。
.
（2）啮合角
渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动(3/6)
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：
结论 重合度εα 与模数m无关，而随着齿数z的增多而增大， 还随啮合角α′减少和齿顶高系数ha*的增大而加大， 但εαmax=1.981。
.
渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动(5/6)
当Z1,,Z2 →∞时 ，εα→εαmax
PB1＝PB2＝ha*m/sinα
εαmax=(PB1+PB2 )/pb =2 ha*m/(sinαπmcosα)
（2）根切的实质
（3）齿轮不产生根切的最小齿数 为了避免产生根切现象，则啮合极
限点N1必须位于刀具齿顶线之上，为此应使 PN1sinα≥ha*m。 由此可得被切齿轮不发生根切的最少齿数为
zmin= 2ha* / sin2α 当 ha* =1, α = 20。时， zmin= 1.7。
《机械原理》第十章 平面机构的平衡
转子要完全平衡是不可能的，实际上，也不需要过高要求
转子的平衡精度，而应以满足实际工作要求为度。为此，对
不同工作要求的转子规定了不同的许用不平衡量，即转子残 余不平衡量。
许用不平衡量有两种表示方法：
1. 用许用质径积[mr]（单位g.mm）表示 此表示比较直观，便于平衡操作。 2. 用偏心距[e] (单位mm)表示 [e] = [mr]/m
设计机构时，可以通过构件的合理布置、加平衡质量或加平 衡机构的方法使机构的总惯性力得到完全或部分平衡。
一、完全平衡法 1）四杆机构的完全平衡 将构件2的m2用集中于
B、C 两点的两个质量代换；
m2B = m2 lCS’2/ lBC m2C = m2lBS’2/ lBC 在构件1和3的延长线上各加一平衡质量，使其质心分 别移到固定轴A和D处： m’=(m2BlAB+m1lAS’1)/r ’
平面机构惯性力的平衡条件
对于活动构件的总质量为m、总质心S的加速度为as的机 构，要使机架上的总惯性力F 平衡，必须满足：
m 0 as=0 F mas 0
机构的总质心S 匀速直线运动或静止不动。
质心不可能作匀速直线 运动
欲使as=0, 就得设法使总 质心S 静止不动。
-F"
平衡原理
F1
F = F1 + F2 F1 L1 = F2L2 可解得 L2 F1 = F L L1 F2 = F L
(1) (2)
Ⅰ
F
F2
Ⅱ
(3) (4) F' L1 F" L2
将力F平行分解到两个平衡基面 上，得F1和F2 ，即 F = F1 + F2 F1 L1 = F2 L2 即 F1 = -F'
转子的平衡精度，而应以满足实际工作要求为度。为此，对
不同工作要求的转子规定了不同的许用不平衡量，即转子残 余不平衡量。
许用不平衡量有两种表示方法：
1. 用许用质径积[mr]（单位g.mm）表示 此表示比较直观，便于平衡操作。 2. 用偏心距[e] (单位mm)表示 [e] = [mr]/m
设计机构时，可以通过构件的合理布置、加平衡质量或加平 衡机构的方法使机构的总惯性力得到完全或部分平衡。
一、完全平衡法 1）四杆机构的完全平衡 将构件2的m2用集中于
B、C 两点的两个质量代换；
m2B = m2 lCS’2/ lBC m2C = m2lBS’2/ lBC 在构件1和3的延长线上各加一平衡质量，使其质心分 别移到固定轴A和D处： m’=(m2BlAB+m1lAS’1)/r ’
平面机构惯性力的平衡条件
对于活动构件的总质量为m、总质心S的加速度为as的机 构，要使机架上的总惯性力F 平衡，必须满足：
m 0 as=0 F mas 0
机构的总质心S 匀速直线运动或静止不动。
质心不可能作匀速直线 运动
欲使as=0, 就得设法使总 质心S 静止不动。
-F"
平衡原理
F1
F = F1 + F2 F1 L1 = F2L2 可解得 L2 F1 = F L L1 F2 = F L
(1) (2)
Ⅰ
F
F2
Ⅱ
(3) (4) F' L1 F" L2
将力F平行分解到两个平衡基面 上，得F1和F2 ，即 F = F1 + F2 F1 L1 = F2 L2 即 F1 = -F'
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第十章 齿轮机构及其设计
§10-1 齿轮机构的应用及分类 §10-2 齿轮的齿廓曲线 §10-3 渐开线齿廓的啮合特点 §10-4 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸 §10-5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 §10-6 渐开线齿轮的变位修正 §10-7 斜齿圆柱齿轮传动 §10-8 蜗杆传动 §10-9 圆锥齿轮传动
.
2．齿轮机构的分类 （1）平行轴间的传动 （2）相交轴间的传动 （3）交错轴间的传动
齿轮机构的应用及分类(2/2)
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 曲线齿圆锥齿轮传动
交错轴斜齿轮传动 蜗杆传动 准双曲面齿轮传动
.
§10-2 齿轮的齿廓曲线
（b）
式中inv αk称为渐开线函数（即展角θk），
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
.
（c）
渐开线齿廓的啮合特点(3/3)
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
.
§10-3 渐开线齿轮的啮合特点
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。
结论 正是由于上述优点，故渐开线齿轮传动获得十分广泛
应用。
.
§10-4 标准齿轮的基本参数和几何尺寸
1．齿轮各部分的名称和符号
pi
齿顶圆 齿根圆 齿厚 齿槽宽
ra，da rf，df 任分意度圆圆齿齿厚厚 ssi 任分意度圆圆齿齿槽槽宽宽eei
s
e
si
ei pn
pb
齿 距 任分意度圆圆齿齿距距 ppi==ssi++eei
4．齿条和内齿轮
（1）齿条：齿条的齿廓为直线；齿廓上各点压力角相同，等于 其齿形角。
（2）内齿轮：内齿轮的齿廓为内凹齿；齿根圆大于齿顶圆；齿 顶圆必须大于基圆。
.
§10-5 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，即
一对齿轮传动是依靠它们的共轭齿廓来实现的。 所谓共轭齿廓是指两轮相互连续接触传动并能实现预定传动 比规律的一对齿廓。
1.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。 点P 称为两轮的啮合节点(简称节点）。 根据这一定律，可求得齿廓曲线与齿廓传动比的关系；也可 按给定的传动比来求得两轮齿廓的共轭曲线。
.
（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
.
标准齿轮的基本参数和几何尺寸(3/3)
3．标准齿轮及其几何尺寸计算 （1）标准齿轮 是指 m、α、ha*、 c*均为标准值，且e=s的齿轮。 （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。
1）标准直齿轮的几何尺寸计算 2）标准直齿轮的任意圆齿厚计算
π m1cosα1= π m2cosα2
故
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。
.
渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动(2/6)
.
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。
返回
§10-1 齿轮机构的应用及分类
1．齿轮机构的应用 （1）应用实例
例10-1 某航空发动机附件传动系统 例10-2 桑塔纳轿车的主传动系统 （2）传动特点 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：制造成本较高。
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。
系d=列zp表/π）。它为是便决于定设齿计轮、大计小算的、主制要造参和数检，验d，=令mzp。/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。
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。
分度圆 r，d
齿顶，齿顶高 ha
齿根，齿根高 hf
齿全高 基圆 基圆齿距
h = ha +hf rb， db
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
§10-1 齿轮机构的应用及分类 §10-2 齿轮的齿廓曲线 §10-3 渐开线齿廓的啮合特点 §10-4 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸 §10-5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 §10-6 渐开线齿轮的变位修正 §10-7 斜齿圆柱齿轮传动 §10-8 蜗杆传动 §10-9 圆锥齿轮传动
.
2．齿轮机构的分类 （1）平行轴间的传动 （2）相交轴间的传动 （3）交错轴间的传动
齿轮机构的应用及分类(2/2)
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 曲线齿圆锥齿轮传动
交错轴斜齿轮传动 蜗杆传动 准双曲面齿轮传动
.
§10-2 齿轮的齿廓曲线
（b）
式中inv αk称为渐开线函数（即展角θk），
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
.
（c）
渐开线齿廓的啮合特点(3/3)
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
.
§10-3 渐开线齿轮的啮合特点
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。
结论 正是由于上述优点，故渐开线齿轮传动获得十分广泛
应用。
.
§10-4 标准齿轮的基本参数和几何尺寸
1．齿轮各部分的名称和符号
pi
齿顶圆 齿根圆 齿厚 齿槽宽
ra，da rf，df 任分意度圆圆齿齿厚厚 ssi 任分意度圆圆齿齿槽槽宽宽eei
s
e
si
ei pn
pb
齿 距 任分意度圆圆齿齿距距 ppi==ssi++eei
4．齿条和内齿轮
（1）齿条：齿条的齿廓为直线；齿廓上各点压力角相同，等于 其齿形角。
（2）内齿轮：内齿轮的齿廓为内凹齿；齿根圆大于齿顶圆；齿 顶圆必须大于基圆。
.
§10-5 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，即
一对齿轮传动是依靠它们的共轭齿廓来实现的。 所谓共轭齿廓是指两轮相互连续接触传动并能实现预定传动 比规律的一对齿廓。
1.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。 点P 称为两轮的啮合节点(简称节点）。 根据这一定律，可求得齿廓曲线与齿廓传动比的关系；也可 按给定的传动比来求得两轮齿廓的共轭曲线。
.
（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
.
标准齿轮的基本参数和几何尺寸(3/3)
3．标准齿轮及其几何尺寸计算 （1）标准齿轮 是指 m、α、ha*、 c*均为标准值，且e=s的齿轮。 （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。
1）标准直齿轮的几何尺寸计算 2）标准直齿轮的任意圆齿厚计算
π m1cosα1= π m2cosα2
故
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。
.
渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动(2/6)
.
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。
返回
§10-1 齿轮机构的应用及分类
1．齿轮机构的应用 （1）应用实例
例10-1 某航空发动机附件传动系统 例10-2 桑塔纳轿车的主传动系统 （2）传动特点 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：制造成本较高。
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。
系d=列zp表/π）。它为是便决于定设齿计轮、大计小算的、主制要造参和数检，验d，=令mzp。/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。
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。
分度圆 r，d
齿顶，齿顶高 ha
齿根，齿根高 hf
齿全高 基圆 基圆齿距
h = ha +hf rb， db
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