齿轮结构和工作图
第9章_齿轮传动
直齿
斜齿 人字齿轮
外啮合 内啮合
齿轮齿条 直齿
两轴相交 圆锥齿轮传动 斜齿
空间齿轮传动 （两轴不平形）
两轴交错
蜗杆传动
曲齿
交错轴斜齿轮传动
三、齿轮结构
• 齿轮轴：齿轮与轴做成一体，一般用于直 径很小的齿轮。
• 制造工艺复杂，同时制造，同时报废。
• 实心式齿轮：齿顶圆直径da≤160mm • 齿轮与轴分开制造
当基圆半径趋 于无穷大时，渐开 线成为斜直线。它 就是渐开线齿条的 齿廓。
C3
C2
C1
K
N1 N2
ri
rb2
O2
O
3
8
推论
➢ 同一基圆上渐开线形状相同
➢ 同一基圆所生成的同向渐开
线为法向等距曲线
A2
A1
➢ 两反向渐开线公法线处处相
等（等于两渐开线间的基圆
弧长）
➢ 同一基圆上任意两条渐开 线的公法线处处相等
C1
N1 N2
C3
N1 K1
N2
N
K2
O
4、 基圆以内无渐开线。
弧长等于发生线， 基圆切线是法线， 曲线形状随基圆， 基圆内无渐开线。
5、渐开线上点Ｋ的压力角
在不考虑摩擦力、重力和惯性力
的条件下，一对齿廓相互啮合时，齿
轮上接触点Ｋ所受到的法线与受力点
速度方向之间所夹的锐角，称为齿轮
齿廓在该点的压力角。
2、承载能力大 即要求齿轮传动能传递较大的动力，且体积
小、重量轻、寿命长。
为了满足基本要求，需要对齿轮齿廓曲线、啮 合原理和齿轮强度等问题进行研究。
第二节 齿廓啮合的基本定律
齿轮传动的基本要求之一就是要保证传动平 稳。所谓平稳，是指啮合过程中瞬时传动比：
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
齿轮传动3-斜齿圆柱齿轮
因为a mn (z1 z2 ) 2 cos
所以
arccosmn (z1
z2 ) 2a
可先将中心距直接圆整，再将圆 后的中心距代人反求β角，满足要求 即可。
斜齿圆柱齿轮受力分析（人字齿轮）
斜齿圆柱齿轮传动的受力分析
（螺旋角选择）
n
标准锥齿轮传动的强度计算
3
mn
2KT1Y cos2
d z12 a
• YFaYFs
[ F ]
式中：YSa --斜齿轮的齿形系数，按当量齿数 zv z / cos3 ；
YFa --斜齿轮的应力校正系数，按当量齿数 zv ；
Y --斜齿轮的螺旋角影响系数，查图10-28。
齿根弯曲疲劳强度验算式
F
KFtYFaYFsY
bmn a
表10-2；动载系数 KV 按图10-8中低一级的精度线及 vm 查取；
齿间载荷分配系数 KH 及 KF 可取为1；齿向载荷分布系数可按
下式计算： K F K H 1.5K Hbe
式中 K Hbe 是轴承系数（查表10-9）。YFa ,YSa 分别为齿形系
数及应力校正系数，按当量齿数 z v 查表10-5。
集中直作齿用锥在齿平轮均齿分面度上圆所（受齿的宽法中向点载的荷法F向n通截常面视N-为N
内分力）（。圆将周法力向）载荷Ft及Fn径分向解分为力切F于r和分轴度向圆分锥力面F的x。周即向：
Ft
2T1 d m1
Fr1 Fttg cos1 Fx2
Fx1 Fttg sin 1 Fr2
Fn
Ft
c os
6、齿轮和轴通常用单键联接；当齿轮转速较高时， 为平衡和对中，可采用花键或双导键联接。
齿轮齿条传动原理图
齿轮齿条传动原理图
请注意，下文的描述中不能使用与标题相同的文字。
齿轮齿条传动是一种常见的机械传动方式，其原理图如下所示：
1. 齿轮：齿轮是由啮合的齿来传递力和运动的机械元件。
它通常由圆盘状的轮毂和沿轮毂周边均匀分布的齿组成。
齿轮通常被用来改变旋转速度和转矩。
2. 齿条：齿条是一种具有长条形的直线齿面结构。
它的一侧为齿，与齿轮的齿相啮合，另一侧平滑。
齿条通常被用来将旋转运动转换为直线运动。
3. 传动原理：当齿轮和齿条啮合时，齿轮的旋转运动通过齿的接触来传递给齿条，使之产生直线运动。
相反地，齿条的直线运动也可以通过啮合的齿传递给齿轮，使之旋转。
这种传动方式既可以使齿轮改变速度和转矩，也可以使齿条将旋转运动转换为直线运动。
需要注意的是，齿轮齿条传动具有精确的啮合配合要求，齿轮和齿条之间的齿形必须互相匹配，以确保传动的平稳和高效。
齿轮齿条传动广泛应用于各种机械设备中，例如机床、自动化工作台、汽车传动等。
行星齿轮机构的传动原理和结构_图文
2.单排单级行星齿轮机构的组成及变速原理
（1）单排单级行星齿轮机构的组成
单排单级行星齿轮机构由太阳轮、行 星齿轮架及行星轮和齿圈组成。
齿圈制有内齿，其余齿 轮均为外齿，太阳轮位于 机构中心，行星轮一般有 3个或4个，空套（或装滚 针轴承）在行星齿轮轴上 ，行星齿轮轴均布地固定 在行星架上。
行星轮即可绕行星轴自 转，又可绕太阳轮公转。 太阳轮与行星轮是外啮合 ，二者旋转方向相反；行 星轮与齿圈是内啮合，二 者旋转方向相同。行星齿 轮系统的齿轮均采用斜齿 常啮合状态
（3）单排双级行星齿轮机构传动分析和传动比计算
1）单排双级行星齿轮机构传动分析 单排双级行星齿轮机构必须将太阳轮、齿圏和行星架三个元件中的一 个加以固定，或者将某两个元件互连接在一起，输入与输出才能获得一定的 传动比。改变各元件的运动状态，可获得多个传动比。
2）单排双级行星齿轮机构动力传动比计算 ①用运动方程计算传动比
图3-12行星架与齿圈相连，行星排成一体输出图与结构简图
2）传动比计算
①用运动方程计算传动比
该行星齿轮机构运动方程n1+αn2－(1+α)n3=0中，由于将 行星架与齿圈连成一体n1=n2，该运动方程变为n2+αn2－ (1+α)n3=0 得n2/n3=1即传动比i= n2/n3=1 （或n1+αn1－ (1+α)n3=0 得n1/n3=1即传动比i= n1/n3=1）即该单排行星齿 轮机构不论齿圈输入还是行星架输入，太阳轮输出，转向相 同，转速相同。
（2）齿圈输入，太阳轮制动，行星架输出 1）转矩传动分析
如图3-6所示，当齿圈输入顺时针旋转时，使行星齿轮也顺时针旋转（两 齿轮內啮合），因太阳轮制动，使行星轮必绕太阳轮顺时针转动，行星轮 在行星架上自转，它必须带着行星架绕太阳轮旋转，于是行星架便被动顺 时针旋转而输出动力。
圆柱齿轮齿轮图
一级圆柱齿轮减速器设计实例O例：如图1-69所示带式运输机传动方案，运输带工作拉力F=1500N,运输带速度v=1.5n）/s,滚筒直径D=220mm,荐用电机同步转速n=1500rpn）oO工作条件：载荷平稳，连续单向运转，两班制工作。
（运输带与滚筒及支承间的摩擦阻力已在F中考虔）使用期限：寿命十年，大修期三年。
动力来源：三相交流电（220/380V）生产条件：中型机械制造厂，可加工7、8级齿轮、蜗轮。
生产批量：小批量生产。
设计内容：1•减速器装配图一张（1#图纸）2.零件工作图（2〜3张）3.设计计算说明书一份以下为这种方案下设计出的一级直齿圆柱齿轮减速器的计算说明书和减速器装配图（见图1・74）及零件图（从动轴的零件图，见图1-75；齿轮的零件图，见图1-76）. O设计说明书联轴器电动机DX/带轮传动一级圆柱齿轮苦差事减速器III工作机OOOOOOOO31 30292827◎n 29403536122±0.010540533513810 11 12 13 14 15 I21H7/r6「n d45k633 32 31* 26 2540] GB 93—198? 垫 GB 6170^1986 " M1065 Mn 39 38 GB 5782-1986M10x35 37 36 35 34 螺母 螺程Q235 Q235 技术待性功率：2.2 kW ：高速轴转速：746.7 (r/min)；传动比：3.659。
技术要求 1・装配的，所有零件用煤油淸洗，滚动釉承用汽油淸洗•机体内不许 有任何杂物存在。
内壁涂上不被机油浸蚀的涂料两次； 2-喊合测隙用铅丝检验不小于0・16 m 叫 铅丝不得大于最小覽隙的 四倍； 3・用涂色法检验斑点。
按圾髙接触斑点不小于40% ;按悔长接触斑点 不小于50%。
必要时可用研磨或刮后研磨以便改善接触悄况； 4.深构球紬承轴向间隙为0.2-0.5 mm ；5・检査滅速器剖分面、齐接触面及密封处，均不许漏油。
齿轮的规定画法,结构及图样
二、齿轮结构
1、齿轮轴（锻造）
齿轮结构
齿轮轴（锻造）
da < 2dh 或 x < 2.5m
齿轮结构 2、圆盘式（锻造结构
3、腹板式（铸造）
200< da <= 500
b、D1、C、D0、 d0、L 等结构尺寸
计算后都圆整
齿轮结构 腹板式齿轮结构
12-60
第一级
第一级
齿顶圆，齿顶线---粗实线 分度圆，分度线---点画线 齿根圆，齿根线---粗实线
轮齿部分按不剖处理
齿轮的规定画法 单个齿轮的画法
齿顶线
齿顶圆 分度圆
齿根圆
齿根线 分度线
轮齿部分不画剖面线
齿轮的规定画法
2）齿轮啮合画法
剖开时主动轮挡住从动轮，从动轮被挡住的部 分画虚线，节线仍然画点画线，其余为粗实线。
1齿轮的规定画法结构及图样第十五节齿顶圆齿顶线粗实线分度圆分度线点画线齿根圆齿根线细实线1单个圆柱齿轮一齿轮的规定画法1圆柱齿轮未剖开的画法齿顶圆齿顶线粗实线分度圆分度线点画线齿根圆齿根线细实线可以省略不画齿轮的规定画法剖开的画法齿顶圆齿顶线粗实线分度圆分度线点画线齿根圆齿根线粗实线齿轮的规定画法轮齿部分按不剖处理单个齿轮的画法齿轮的规定画法啮合区的画法剖开时主动轮挡住从动轮从动轮被挡住的部分画虚线节线仍然画点画线其余为粗实线2齿轮啮合画法齿轮的规定画法啮合画法外形齿轮的规定画
第十五节 齿轮的规定画法、结构及图样
一、齿轮的规定画法
1、圆柱齿轮
1）单个圆柱齿轮
齿顶圆，齿顶线---粗实线 分度圆，分度线---点画线 齿根圆，齿根线-- 细实线
齿轮的规定画法 未剖开的画法
齿顶圆，齿顶线---粗实线 分度圆，分度线---点画线 齿根圆，齿根线-- 细实线（可以省略不画）
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课题齿轮结构和工作图课型新授
授课日期授课
时数
总课
时数
教具
使用
课件
教学
目标
了解齿轮结构形式及选择方法
教学重点和难点重点：了解齿轮结构形式及选择方法难点：如何选择
学情
分析
这节课内容比较简单，同学上课要认真听讲，很容易接受
板书设计一、齿轮结构
1、齿轮轴
2、实心式齿轮
3、腹板式
教学后记
第1页
课前提问:1、齿轮的常用材料及热处理
新授：
一、齿轮结构
根据强度条件和传动比要求可以确定齿轮的模数、齿数等基本参数，并计算出齿轮传动的主要尺寸。
在确定齿轮尺寸的基础上，考虑材料制造工艺等因素，确定齿轮的结构形状。
齿轮结构可分为齿轮轴、实心式、腹板式、轮辐式等。
１．齿轮轴
直径较小的钢质齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可将齿轮和轴做成整体的，称为齿轮轴。
齿轮轴刚度较好，但齿轴磨损后，轴也同时报废，对直径较大的齿轮应分开制造。
２．实心式齿轮
齿顶圆直径da≤160mm时，可采用锻造毛坯的实心式结构，•当齿顶圆直径da＜100mm 时，单件或小批量生产的齿轮，•可直接用轧制圆钢作齿轮毛坯。
３．腹板式
齿顶圆直径da≤500mm时，一般用锻造方法做成腹板结构齿轮，•不重要的用铸造的方法做成腹板结构齿轮。
为了减轻重量，节省材料，常在腹板上制出圆孔。
有关结构尺寸参照图中经验公式确定。
４．轮辐式
齿顶圆直径da＞500时，齿轮毛坯常用铸造方法做成轮辐结构，•如图11－28。
根据不同要求，可用铸钢或铸铁。
课间小结：
1、齿轮结构
课后作业：
见练习册
第2页。