齿轮传动机构
机械原理_齿轮传动
齿轮机构及其设计 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 一对轮齿的啮合过程及连续传动条件
1 [ Z1(tg a1 tg ) Z 2 (tg a 2 tg )] 外啮合 2 1 [ Z1 (tg a1 tg ) Z 2 (tg a 2 tg )] 内啮合 2 2ha Z1 (tg a1 tg ) 齿轮齿条 2 sin 2 与m无关，随Z增大而增大，当Z 也增大到无
齿轮机构及其设计 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸 标准齿条的特点
1) 各同侧齿廓均为相互平行的直线，且齿廓上各 点压力角α相等，均等于齿形角 2) 不同线上的齿距相等，均为pi=p =πm，但 只有分度线上e=s
ha 、 h f 、h 、e 、s 、p 、c 等 仍用表10—2中有关公式计算
齿轮机构及其设计 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 渐开线直齿圆柱齿轮传动的 啮合过程 N1N2—理论上可能 的最长啮合线段， 特称为理论啮合线 N1、N2为啮合极限点 B1B2—实际啮合线
齿轮机构及其设计 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 一对轮齿的啮合过程及连续传动条件 齿轮齿条啮合传动
PB1不变， ha 2 ha m PB2 且 sin sin 2 h 1 a [ Z1 (tg a1 tg ) ] 2 sin cos 2ha Z1 (tg a1 tg ) 2 sin 2
m1 m2 m 正确啮合条件 1 2
齿轮机构及其设计 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 齿轮传动的中心距与啮合角
1 a (d 1 d 2 ) 2 m ( Z1 Z 2 ) 2
c
c c m
标准安装
1 d2 ) a (d 1 2
齿轮传动机构
机械原理—齿轮机构 正传动 x1+x2 >0
中心距a↑，啮合角α’↑
机械原理—齿轮机构 负传动 x1+x2 <0
中心距a↓，啮合角α’↓
机械原理—齿轮机构
齿 轮 传 高 角 动 度 度 类 负 正 零 变 变 型 传 传 ::传 位 :x 位 xx 1 11 动 动 x x动 x 2 22 0 00
问题2：G1、G3为同一基圆上所生成的两条反向渐
开线，试问 K1K2 和
K1' K
' 2
有何关系？
K1K2 K1'K2'
6.同一基圆上所生成的两条 反向渐开线为法向等距曲线。
机械原理—齿轮机构
Байду номын сангаас
4.3.3 渐开线方程
1.渐开线的压力角
cosK
rb rK
2.渐开线方程
K
rKrb/coαK s
invKKtgKK
C点：啮合节点，简称节点
机械原理—齿轮机构
齿廓啮合基本定律 齿廓接触点的公法线始终通过中心连线上一 定点，速比恒定。
节圆：由节点决定的圆 共轭齿廓 凡满足齿廓啮合基本定律而相互啮合的一对 齿廓
机械原理—齿轮机构
轭
两头牛背上的架子称为轭，轭使两头牛同步 行走。共轭即为按一定规律相配的一对。
机械原理—齿轮机构
rb—基圆半径； BK—渐开线发生线 θK—渐开线上K点的展角
机械原理—齿轮机构
4.3.2 渐开线的性质
1.渐开线的发生线展直前后长度不变；
弧ABKB
机械原理—齿轮机构
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：
《齿轮传动机构作业设计方案》
《齿轮传动机构》作业设计方案一、设计任务本次作业设计的任务是设计一个齿轮传动机构，实现两个轴之间的传动。
通过设计和制作这个机构，学生将能够了解齿轮传动的原理和应用，提升自己的机械设计和制造能力。
二、设计要求1. 齿轮传动机构需要包括至少两组齿轮，分别为主动齿轮和从动齿轮。
2. 齿轮传动比需为2:1，即主动齿轮的齿数是从动齿轮的两倍。
3. 齿轮传动机构需要能够实现顺时针和逆时针传动。
4. 齿轮传动机构需要具有较高的传动效率和稳定性。
5. 设计材料为金属材料，如钢铁等。
6. 设计尺寸需符合实际工程需求，具有一定的可制造性。
三、设计方案1. 齿轮选型：主动齿轮和从动齿轮的选型是整个设计的关键。
根据传动比要求，主动齿轮的齿数应是从动齿轮的两倍。
同时，为了保证传动效率和稳定性，需要选择质量较好的齿轮材料，如20CrMnTi合金钢等。
2. 齿轮传动设计：根据传动比要求，设计主动齿轮和从动齿轮的齿数，同时思量齿轮的模数、齿宽等参数，确保传动效率和稳定性。
3. 轴设计：设计两个轴，分别用于毗连主动齿轮和从动齿轮，轴材料也需选择合适的金属材料。
4. 轴承选型：为了保证齿轮传动的稳定性和蔼畅性，需要选择合适的轴承，确保轴的旋转自由度。
5. 结构设计：设计齿轮传动机构的整体结构，包括齿轮的安装方式、轴的毗连方式等，确保整个机构的稳定性和可靠性。
四、制作过程1. 齿轮加工：根据设计要求，加工主动齿轮和从动齿轮，确保齿轮的齿数、模数等参数符合设计要求。
2. 轴加工：加工毗连主动齿轮和从动齿轮的轴，确保轴的直线度和圆度符合要求。
3. 装配：将齿轮和轴进行装配，确保齿轮传动机构的正常运转。
4. 调试：进行齿轮传动机构的调试，检查传动比、传动效率等参数是否符合设计要求。
五、安全注意事项1. 在加工和装配过程中，需要戴好防护眼镜，避免金属屑伤害眼睛。
2. 在调试过程中，需要注意机械传动部件的运转状态，避免发生意外伤害。
3. 在应用过程中，需要定期检查齿轮传动机构的运转状态，确保机构的安全性和稳定性。
齿轮传动机构工作原理
齿轮传动机构工作原理齿轮传动机构是一种常见且广泛应用于各种机械设备中的传动方式。
它是利用相互啮合的齿轮来传递动力和运动的机构，具有传递大扭矩、平稳传动、传动效率高等优点。
本文将详细介绍齿轮传动机构的工作原理及其应用。
一、齿轮的基本概念和分类齿轮是一种特殊形状的圆盘状零件，其表面上有齿数固定、特定形状的齿。
根据齿轮传动的形式和结构特点，齿轮可以分为直齿轮、斜齿轮、蜗杆齿轮、锥齿轮等多种类型。
其中，直齿轮是最常见的一种，其齿轮齿面与齿轮轴线平行。
二、齿轮传动机构的工作原理齿轮传动机构是利用齿轮啮合形成相对运动，使输入轴和输出轴实现动力传递的一种传动方式。
其工作原理可以概括为以下几点：1. 齿轮的啮合：两个齿轮之间通过齿轮齿面的啮合来传递动力。
当输入齿轮转动时，齿轮轴上的齿与另一个齿轮的齿面接触，形成啮合，从而使另一个齿轮转动。
2. 齿轮的转速和转矩计算：根据齿轮传动的特点，我们可以通过齿轮的齿数和模数来计算齿轮的转速和转矩。
一般来说，输入轴和输出轴的转速和转矩之间存在一定的关系。
3. 齿轮传动的速比和力矩变化：根据齿轮的齿数和齿轮的模数，我们可以计算出齿轮传动的速比，即输出轴转速与输入轴转速的比值。
同时，齿轮传动可以改变输入轴的转矩大小，通常输出轴的转矩会比输入轴的转矩大。
4. 齿轮传动的密封和润滑：为了保证齿轮传动的正常工作，我们需要对齿轮传动机构进行密封和润滑处理。
密封可以防止外界的灰尘和杂质进入齿轮箱，润滑则可以减小齿轮之间的摩擦，提高传动效率。
三、齿轮传动机构的应用领域齿轮传动机构广泛应用于各种机械设备中，包括汽车、列车、飞机、工程机械、电动机等领域。
具体应用包括：1. 传动行走装置：齿轮传动机构常用于工程机械、农机等设备的传动行走装置中，通过齿轮的运动实现设备的前进、后退、转弯等动作。
2. 传动变速箱：齿轮传动机构是汽车、摩托车等车辆中常见的传动方式。
通过不同齿轮的组合，可以实现车辆的不同速度和扭矩要求。
齿轮机构全解.pptx
因刀具不变，故变位齿轮的齿距.模数 和压力角均不变，分度圆和基圆也保持 不变。 变位→齿廓形状不相同。 刀具外移(正变位)→齿轮的齿根变宽，齿顶变窄。 刀具内移(负变位)→齿轮的齿根变窄，齿顶变宽。 ∵齿廓取同一渐开线的不同部位，不同部位的渐开线其曲率半径不相同
刀具中线
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└tgαn=tgαt·cosβ
4,p.68) ┌d=mnZ/cosβ ( ha*=1 ,C*=0.25) │da=d+2ha=d+2mn │df=d－2hf=d－2.5mn └a=(d1+d2)/2=mn(Z1+Z2)/(2cosβ)
3. 斜齿的重合度:由于螺旋角的影响,斜齿传动的啮合弧增长了,故重合
装和强度。
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n K
(P12)
C
2
(P23)O2 图4-2
§4-3渐开线齿廓
(二)渐开线齿廓满足定角速比要求
p.56
→i 瞬 =常数 (齿廓公法线通过节点P) 证明：渐开线齿廓E1和E2在任一点K接触，过K点作两齿廓的
公法线nn与两轮连心线交于P点。根据渐开线的性质，nn必同时 与两基圆相切 →两齿廓公法线nn即为两基圆内公切线，齿轮传 动时基圆位置变，同一方向的内公切线只有一条 → nn与连心线 O1O2交点P 为定点→故渐开线满足定角速比的条件。
和啮合角是两个齿轮啮合时才出现的。
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三、重合度及连续传动条件
开始啮合点: 主动论齿根与从动轮齿顶接触点与N1N2交于A点。
退出啮合点：主动轮齿顶与从动轮齿顶根接触点与N1N2交于E点
ω1 da1
∴AE为实际啮合线段。 当两轮齿顶加大时，A和E驱
三齿轮传动机构
44
AT
D1档 D1档
AT
旋转方向 错误
正确
45
AT
AT
丰田A340E传动原理图
46
AT
AT
丰田A340E－O/D排旳直接传动
◆ O/D输入轴→O/D行星架→C0和F0锁住行星架和太阳 轮→O/D齿圈同速转动→中间轴。
◆ O/D行星排直接传动 ：1.00
47
AT
AT
丰田A340E－D1档（后两排传动）
AT
AT
自动变速器构造与维修 （ 齿轮传动机构 ）
1
AT
AT
§3.1 行星齿轮机构旳构成及构造
三大基本元件；
太阳轮 Sun Gear 齿圈 Ring Gear 行星架 Carrier
2
AT
AT
齿 圈 Ring Gear
齿圈
3
AT
AT
太 阳 轮 Sun G太e阳ar轮
4
AT
AT
行 星 架 Carr行ie星r 架
z1
Z1－太阳轮齿数 Z2－齿圈齿数
◇ 单排行星齿轮机构运动特征方程式：
n1 n2 1 n3 0
n1 －太阳轮转速 n2 － 齿圈转速
n3 －行星架转速
9
AT
减速档（方案一）
齿圈（n2=0）固定 太阳轮（n1）主动 行星架（n3）从动
AT 固定
n1 n2 1 n3 0
主动
i1、3
n1 n3
1 ＞1
从动
太阳轮顺时针转动，驱使行星轮在固定旳齿
圈内滚动（行星轮逆时针转动）并带动行星架作
顺时针转动。
10
AT
减速档（方案二）
太阳轮（n1=0）固定 齿圈（n2）主动 行星架（n3）从动
齿轮传动机构的装配要点
齿轮传动机构的装配要点1.齿轮的选择：在装配齿轮传动机构之前，首先要选择合适的齿轮。
要根据传动的要求和工作条件，选择合适的齿轮材料和齿轮参数。
齿轮的模数、齿数、压力角等参数都会直接影响到传动的性能。
2.清洗和润滑：在进行齿轮传动机构的装配之前，要先进行清洗和润滑。
清洗齿轮和轴承以去除表面的污垢和油脂，以保证装配的质量。
润滑齿轮和轴承可以减少磨损和摩擦，延长使用寿命。
选择合适的润滑剂，进行润滑。
3.配合间隙的控制：在装配齿轮传动机构时，要注意控制配合间隙的大小。
配合间隙是齿轮传动机构中齿轮与轴承、轴的配合间隙，过大会导致传动精度下降，过小会增大装配难度和摩擦损失。
可以通过调整轴承座的厚度、使用间隙承载传动等方式来控制配合间隙。
4.轴的安装：在装配齿轮传动机构时，要将齿轮和轴进行正确的配合。
轴的安装要保证轴承的精度和质量，避免轴的弯曲和偏斜。
可以使用专用的轴承安装工具来确保轴的正确安装。
5.调整传动间隙：在装配齿轮传动机构之后，要进行传动间隙的调整。
传动间隙是指齿轮传动机构中齿轮啮合时的间隙，需要根据传动的要求和工作条件进行调整。
通常可以通过调整轴承座的位置、调整齿轮的位置等方式来调整传动间隙。
6.检查和测试：在装配齿轮传动机构之后，要进行检查和测试。
检查齿轮和轴的配合是否良好，是否存在松动和变形等问题。
可以使用专用的测试设备进行齿轮传动的性能测试，检查传动的工作是否稳定、噪声是否正常等。
7.调试和调整：在装配齿轮传动机构之后，要进行调试和调整。
通过运行传动装置，检查传动的工作是否正常，有无异常声音和振动等。
根据实际情况进行调整，确保传动装置的性能和使用寿命。
综上所述，齿轮传动机构的装配要点包括齿轮的选择、清洗和润滑、配合间隙的控制、轴的安装、调整传动间隙、检查和测试、调试和调整等。
在进行装配时，要注意操作的规范和要求，确保装配的质量和性能。
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一、单排行星齿轮机构分析
传动方案：有8种。
一、单排行星齿轮机构分析
档位设置： 行星齿轮架作从动件---------1档或2档 两元件连接后带另一元件-----3档 行星齿轮架作主动件---------O/D档 行星齿轮架固定-------------倒档。
二、行星排的组合
现代轿车自动变速器所采用的行星齿轮机构包括复 合式行星齿轮机构和串联式行星机构。 复合式行星齿轮机构的特点是两排或多排行星齿轮 机构连在一起，用以满足汽车行驶及各种工况下所 需要的多种传动比。常见的类型有两种：一种是辛 普森式行星齿轮机构，它有两排行星齿轮，公用一 个太阳轮。另一种是拉维纳时行星齿轮机构，它有 两个太阳轮，两排行星轮共用一个齿圈。 串联式行星齿轮机构的特点是前排行星机构的行星 架与后排行星机构的齿圈为同一构件，则前排行星 机构的齿圈与后排行星机构的行星架为同一构件。
组成
工作原理
离心平衡式离合器
工作原理： 就是取消了离合器上的单向球阀，在油 缸工作腔前边增加了一个静态液压补偿腔。 因为作用于离合器液压缸和液压补偿腔 内的ATF的离心力相互抵消，也就消除了离 合器鼓的转速产生的离心力的影响。
回位弹簧形式
中央弹簧式
膜片弹簧式
1-离合器及行星排 2-活塞 3-内外O形密封圈 4-弹簧 5-弹簧座 6-卡环 7-钢片 8-摩擦片 9、10-卡环 11-挡圈 12-单向离合器 13-单向离合外座圈 14-垫片 15-推力轴承 16-行星架及行星齿 轮 17-制动器传动毂 18-卡环 19-垫片
三、行星排的表达方式
4HP20
三、行星排的表达方式
09G变速器结构
三、行星排的表达方式
09G变速器结构
三、行星排的表达方式
三、行星排的表达方式
三、行星排的表达方式
NISSAN TIIDA（颐达）变速箱（4档箱）三、行星Leabharlann 的表达方式 ZF6HP系列
三、行星排的表达方式
三、行星排的表达方式
01M（四档箱）
三、行星排的表达方式
三、行星排的表达方式
三、行星排的表达方式
四、换档执行机构
组成：离合器、制动器、单向离合器。 作用： 通过对行星排基本元件进行连接、固定或锁止， 从而使行星齿轮机构获得不同的传动比，而实现档 位切换。 连接是指将输入轴与单排的某个元件连接，或 将前后两个单排的元件连接，以传递动力。 固定是将单排行星齿轮的元件与外壳连接，使 元件固定而不能旋转。 锁止是将单排中的两个元件连接在一起，从而 获得直接传动。
一、单排行星齿轮机构分析
工作原理（变速原理）： （1）齿圈固定，太阳轮带动行星齿轮架 ZC
i1=----- > 1
(减速同向)
Z1 （2）齿圈固定，行星齿轮架带太阳轮 （3）太阳轮固定，齿圈带动行星齿轮架 （4）太阳轮固定，行星齿轮架带动齿圈 （5）行星齿轮架固定，太阳轮带动齿圈 （6）行星齿轮架固定，齿圈带动太阳轮 （7）没有固定，二元件相连后带动另一个 （8）没有固定，一个为主动，一个为从动
第三节
齿轮变速器
单排行星齿轮机构分析 行星排组合 行星排表达方式 换档执行元件 传力路线
单排行星齿轮机构分析
组成： 是由一个太阳轮、 一个齿圈、一个行星 架和支承在行星架上 的几个行星齿轮组成 的，称为一个行星排。 三元件：太阳轮、 齿圈、行星架。
一、单排行星齿轮机构分析
三、行星排的表达方式
行星齿轮机构
行星架
太 阳 轮
齿 圈
ZF5HP19FLA零件图
三、行星排的表达方式
采埃孚(ZF)全新8挡自动变速器8HP
三、行星排的表达方式
下图是奥迪A4的自动变速器。绿色圆圈中的部分 就是多片离合器式的行星齿轮制动机构。
三、行星排的表达方式
捷豹JX波箱
离合器
离合器的磨擦片与钢片
离合器自由间隙
离合器自由间隙一般为0.5~2.0mm。
离合器自由间隙标准的大小取决于离合器摩擦片的片数和工 作条件。
通常离合器片数越多或该离合器的交替工作越频繁，其自由 间隙就越大。离合器和制动器采用多片湿式磨擦片扩大力距传递 范围。
2、制动器
形式：片式制动器和带式制动器。 作用：固定单排的某一个元件。 组成：片式制动器由制动鼓、液压缸、制动 器活塞、回位弹簧、制动器片（钢片、摩擦 片）、制动毂等组成。带式制动器则是由制 动鼓、制动带、液压缸、活塞、回位弹簧等。
结构形式： 按照太阳轮和齿圈 之间的行星齿轮组数 不同，可分为单行星 齿轮式和双行星齿轮 式两种。（单星式、 双星式、单级式、双 级式） 双行星齿轮机构 在太阳轮和齿圈之间 有两组互相啮合的行 星齿轮，其中外面一 组行星齿轮和齿圈啮 合，里面一组行星齿 轮和太阳轮啮合。它 与单行星行星排在其 他条件相同的情况下 相比，齿圈可以得到 反向传动。
楔块式单向离合器
组成：内圈、外圈、楔块、保持架、弹簧。 工作原理：利用楔块和内外圈之间的摩擦力带动楔块 的自转，从而可以实现打滑和锁止两个状态。
楔块式单向离合器
单行星排运动分析（变速原理）
对于相对运动，也就是站在行星架上观察时，各轮传 动如定轴轮系，存在一定的转速关系，如下式所示：
由上式可得行星排转速特性方程式。
单行星排运动分析（变速原理）
对于单行星，上式取负值，得
对于双行星，上式取正值，得
方程式反映了行星排是两自由度机构。它与一个自由度的定轴 齿轮传动不同，定轴齿轮传动旋转构件之间有固定的转速关系，而 行星排三元件中任二元件之间无固定的转速关系，他们之间的转速 关系是随行星架转速的变化而变化，要使行星排的任二元件间有确 定的转速关系，必须再增加一个关系式（如对行星架进行制动，使 等于零，或者使行星架有一个固定的转速）。
齿轮变速机构（机械传动系统）
齿轮变速器
作用：具备普通手动变速器所有的作用。 （1）改变传动比； （2）实现到车行驶； （3）中断动力传递。 结构组成：变速齿轮机构和换档执行机构。 典型的齿轮变速机构的形式：平行轴式（或称定轴 式、普通齿轮式）和行星齿轮式（包括有辛普森式、 拉维娜式、串联式等）。 换档执行机构的形式：离合器、制动器和单向离合 器。 工作原理：基本结构和工作原理都可通过最简单的 单排行星齿轮机构来说明。
带式制动器的结构与工作原理
制动器间隙由调 整螺钉调整。
带式制动器
伺服机构的形式有： 直杆式、杠杆式、钳形式等。
3、单向离合器
作用：利用单向锁止的原理实现对单排元件 的固定或者是单排中两个元件的锁止或者前 后两个单排元件的连接。 形式：楔块式和滚柱斜槽式。
滚柱式单向离合器
组成：外圈、内圈、圆柱滚子、压紧弹簧、保持架。 工作原理：利用滚子与内外圈的摩擦力带动滚子在斜槽滚 道内滚动，可实现锁止和打滑两个工作状态。
2、制动器
组成
2、制动器
工作原理
•1-卡环 •2-钢片 •3-摩擦片 •4-弹簧压盘 •5-齿圈 •6-推力轴承 •7-卡环 •8-弹簧座
片式制动器
• 9-弹簧 • 10-活塞 • 11-内外O形密 封圈 • 12-壳体 • 13-滚针轴承 • 14-推力轴承 • 15-密封环
制动器
1、离合器的结构与原理
形式：多片湿式离合器。 作用：连接变速器输入轴与单排的某个基本 元件，或者连接前后两个单排的元件，或者 连接单排的某两个基本元件。（连接、锁止） 组成：离合器鼓（外鼓）、离合器毂（内 鼓）、离合器片（包括一组钢片、一组摩擦 片或者主动片、从动片）、离合器活塞、回 位弹簧、弹簧座、油缸、活塞、挡圈/卡环、 密封圈。 回位弹簧的形式：中央螺旋弹簧、周布弹簧、 膜片弹簧、波形弹簧等。