圆弧齿圆柱齿轮传动简介
齿轮基本知识
齿轮基本知识1齿轮传动概述：功率：⼏⼗万千⽡；速度：⼏⼗万转/min，圆周速度：300m/s；啮合效率：0.95；精度：0.99.制造需⽤专⽤设备及⼑具，运转过程中⽆过载保护。应⽤：机床、汽车、船舶、飞机、起重机械、矿⼭机械、轻⼯机械和仪表部门。 2齿轮的分类：定传动⽐（圆形齿轮机构）和变传动⽐（⾮圆齿轮机构） ●圆形齿轮机构：平⾯齿轮机构和空间齿轮机构 ★平⾯齿轮机构：直齿圆柱齿轮机构（直齿轮）⽤于滑移式变速齿轮传动。齿轮齿条可将回转运动转变为直线运动。 ★平⾏轴斜齿圆柱齿轮机构（斜齿轮）螺旋⾓，⼯作时有轴向⼒，轴可能受轴向负荷。内啮合多⽤于轮系。 ★⼈字齿齿轮机构：⼯作稳定性好，承载能⼒⾼，⼯作时轴向⼒可抵消。减速机 ★曲线齿圆柱齿轮机构： ●空间齿轮机构： ★锥齿轮（相交）机构交⾓⼀般为90度，其中斜齿⽤于低速重载，曲齿⽤于⾼速重载。 ★交错轴（平⾏但不相交）斜齿轮机构：可以实现任意交错⾓的两交错轴之间的传动。齿⾯为点接触，接触应⼒⼤，齿⾯任意压溃，促使轮齿磨损加快。齿⾯的滑动速度⼤，承载能⼒⼩。不宜⽤于⾼速、⼤功率的传动。通常仅⽤于仪表或载荷不⼤的辅助传动装置中，来传递任意交错轴之间的运动。 ★蜗轮蜗杆机构（交错）在机床、冶⾦机械、起重机械船舶和仪表中应⽤。 ★准双曲线齿轮机构：传动平稳，利⽤偏置距可增⼤⼩轮直径，能实现两端⽀撑，提⾼耐性。应⽤：越野车、⼩客车、卡车。★⾮圆齿轮机构：⾮圆齿轮是分度曲⾯不是旋转曲⾯的齿轮，它和另⼀个齿轮组成齿轮副以后，在啮合过程中，其瞬时⾓速度⽐按某种既定的运动规律⽽变化。⾮圆齿轮的英语为non-circular gear。⾮圆齿轮可以实现特殊的运动和函数运算，对机构的运动特性很有利，可以提⾼机构的性能，改善机构的运动条件。⾮圆齿轮⼴泛运⽤于⾃动机器仪器仪表及解算装置中。⾮圆形齿轮⽤于提⾼性能、简化复杂机械过程。1、⽣产流⽔线、装配线上的速度匹配2、多重速度的切割循环3、急速回转的线性运动4、停⽌和暂停运动。⾮圆齿轮应⽤案例：问题：停⽌和暂停运动时⾮圆齿轮应⽤。采⽤停⽌、暂停或者逆向运动，输⼊速度保持不变。解决办法：采⽤持续转动的⾮圆形齿轮和圆形齿轮以及差动齿轮。改变圆形齿轮的⽐率使齿轮的速度曲线沿着速度轴变动。⾮圆形齿轮可以提供两种速度，瞬间停⽌、停⽌和暂停，或者相反的运动，这取决于所使⽤的圆形齿轮。
齿轮传动
接触面↓，承载能力↓
传动失效
改善措施：
1）HB↑——[σH] ↑ 2）↑ρ（综合曲率半径） 3）↓表面粗糙度，↑加工精度 4）↑润滑油粘度 ↑接触强度
3.齿面的胶合：
齿面粘连后撕脱
原因：
高速重载；滑动速度大； 散热不良；齿面金属熔化粘连 后撕脱——热胶合 低速重载，由于齿面间油膜 破坏，也会出现胶合——冷胶合
交错轴斜齿轮传动
蜗 轮 蜗 杆 传 动
8avi
4、按齿轮啮合方式
直 齿 圆 柱 齿 轮 传 动
外齿轮 外啮合齿轮传动 内齿轮 内啮合齿轮传动
齿轮齿条啮合
齿
条Байду номын сангаас
5、按齿轮传动工作条件
◆ 闭式齿轮传动
◆
开式齿轮传动
6、按齿轮圆周速度高低
◆ ◆ ◆ 极低速齿轮传动 低速齿轮传动 中速齿轮传动 小于0.5 m/s
——蜗杆的螺旋升角；
d1 ——蜗杆直径,有标准值，mm； n1 ——蜗杆转速,r/min。
由上式可见，Vs值较大，而且这种滑动是沿着齿长方向 产生的，所以容易使齿面发生磨损及发热，致使齿面产生胶 合而失效。因此，蜗杆传动最易出现的失效形式是磨损和胶 合。当蜗轮齿圈的材料为青铜时，齿面也可能出现疲劳点蚀。 在开式蜗杆传动中，由于蜗轮齿面遭受严重磨损而使轮齿变 薄，从而导致轮齿的折断。 在一般情况下，由于蜗轮材料强度较蜗杆低，故失效大多 发生在蜗轮轮齿上。 避免蜗杆传动失效的措施有：供给足够的和抗胶合性能好 的润滑油；采用有效的散热方式；提高制造和安装精度；选 配适当的蜗杆和蜗轮副的材料等。
原因：σH＞[σH]
脉动循环应力 1）齿面受多次交变应力作用，产生接触疲劳裂纹； 2）节线处常为单齿啮合，接触应力大； 3）节线处为纯滚动，靠近节线附近滑动速度小，油膜不易形成，
齿轮机构的齿廓啮合基本规律特点和类型
齿轮机构的齿廓啮合基本规律特点和类型齿轮机构是一种重要的传动机构，用于将转动的运动和转矩传递的机械元件。
齿轮的齿廓啮合是齿轮机构工作的核心部分，其基本规律、特点和类型对于齿轮机构的设计和应用具有重要的参考价值。
一、基本规律1.齿廓规律：齿廓规律描述了齿轮齿廓线的几何形状。
常见的齿廓规律有圆弧齿廓、渐开线齿廓和非渐开线齿廓等。
(1)圆弧齿廓：圆弧齿廓是通过圆弧曲线来描述齿槽的齿轮齿廓。
圆弧齿廓的优点是简单，易于加工，但啮合时存在齿间间隙和传动误差。
(2)渐开线齿廓：渐开线齿廓是常用的齿廓规律，可以在齿轮齿廓上实现圆顶啮合，具有传动平稳、效率高、传动误差小等优点。
常见的渐开线齿廓包括标准渐开线、修形渐开线和端面渐开线等。
(3)非渐开线齿廓：非渐开线齿廓是指不能用一个等角参数来描述的齿廓，例如双曲线齿廓和伞齿轮齿廓等。
非渐开线齿廓的优点是能够实现更大的传动比和更平滑的啮合过程。
2.齿廓规律的选择：选择合适的齿廓规律可以提高齿轮机构的传动效率和运动平稳性。
在选择齿廓规律时，需要考虑以下因素：(1)传动要求：根据齿轮机构的传动要求，选择适合的齿廓规律。
例如，要求传动平稳和效率高的应选用渐开线齿廓，要求传动比大且运动平稳的应选用非渐开线齿廓。
(2)制造和加工因素：考虑齿轮的加工工艺和精度要求，选择适合加工的齿廓规律。
例如，圆弧齿廓适合用铣床加工，而渐开线齿廓适合用滚齿机加工。
二、特点1.几何特点：齿廓啮合过程中，齿轮的齿廓线和花键的啮合点始终保持一定的关系，包括齿廓的曲率半径和齿廓线与法线的夹角等特征。
这些几何特点决定了齿轮的啮合性能和传动特性。
2.运动特点：齿轮机构的齿廓啮合过程中，齿轮的运动特点包括啮合速度、传动比和传动误差等。
齿轮的啮合速度是指齿轮工作时齿廓线移动的速度，而传动比是指输入轴和输出轴的转速之比。
传动误差则是齿轮啮合过程中由于齿廓不完美造成的传动误差，会导致振动和噪声。
三、类型1.直齿轮：直齿轮是最常见的齿轮类型，其齿廓线是直线，适用于输送大扭矩或平稳传动的场合。
第6章齿轮传动(1.原理部分)培训讲学
ω1 rb1 N1 K
K’ P C2 C1
rb2 ω2
又：齿轮传动时，正压力沿公法线方向。
O2
所以：四线合一
啮合线，公法线，公切线，正压力作用线。
正压力总是沿法线方线为一直线，啮合角不变。 啮合角：啮合线与两节圆公法线所夹锐角，即渐开线在节 圆上的压力角。
第6章齿轮传动(1.原理部分)
分类：
外齿轮传动
直齿 内齿轮传动
按相对
平面齿轮传动 （轴线平行）
圆柱齿轮 斜齿 齿轮齿条 非圆柱齿轮 人字齿 直齿
运动分
圆锥齿轮
空间齿轮传动 两轴相交 球齿轮
斜齿 曲线齿
齿 轮
（轴线不平行）
蜗轮蜗杆传动
两轴交错 交错轴斜齿轮
传
渐开线齿轮(1765年) 准双曲面齿轮
动 的 类 型
（3）中心距离可分性
△ O1N1P≌△O2N2P 故传动比又可写成：
i12=ω1/ω2=O2P/ O1P = rb2 /rb1 －基圆之反比。基圆半径是定值
N2
O1 ω1
rb1 N1
K P C2 C1
实际安装中心距略有变化时，不影响i12，
rb2
这一特性称为运动可分性，对加工和装
ω2
配很有利。
由于上述特性，工程上广泛采用渐开线齿廓曲线。
定义：啮合时K点正压力方向与速度方向所 夹锐角为渐开线上该点之压力角αk。 有：αk =∠BOK rb＝rk cosαk 极坐标方程： tgαk= BK/rb =AB/rb = rb(θk+αk)/rb
θk = tgαk-αk 上式称为渐开线函数，用invαk 表示： θk ＝invαk ＝tgαk-αk
A2
A1 A
齿轮传动的特点和类型
第一节齿轮传动的特点和类型一、齿轮传动的特点齿轮传动是应用最为广泛的一种传动形式，与其它传动相比，具有传递的功率大、速度范围广、效率高、工作可靠、寿命长、结构紧凑、能保证恒定传动比；缺点是制造及安装精度要求高，成本高，不适于两轴中心距过大的传动。
二、齿轮传动分类1、按轴线相互位置：平面齿轮传动和空间齿轮传动。
平面齿轮传动：按轮齿方向：直齿轮传动，斜齿轮传动和人字齿轮传动；按啮合方式：外啮合、内啮合和齿轮齿条传动；空间齿轮传动：锥齿轮传动、交错轴斜齿轮传动和蜗杆蜗轮传动。
2、按齿轮是否圭寸闭：开式和闭式齿轮传动三、齿轮传动的基本要求1、传动准确平稳；齿廓啮合基本定律：为保证齿轮传动的瞬时传动比保持不变，则两轮不论在何处接触，过接触点所作两轮的公法线必须与两轮的连心线交于一定点。
定点C称为节点，分别以01、02为圆心，过节点C所作的两个相切的圆称为节圆。
根据齿廓曲线满足齿廓啮合基本定律制出的齿轮有渐开线齿轮、摆线齿轮和圆弧线齿轮。
我们主要介绍渐开线齿轮。
渐开线的有关概念：1、发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上相应被滚过的弧长；2、发生线即渐开线的法线，它始终与基圆相切，故也是基圆的切线；3、同一基圆上生成的任意两条反向渐开线间的公法线长度处处相等，任意两条同向渐开线间的法向距离处处相等；4、渐开线的形状取决于基圆的大小。
基圆越小，渐开线越弯曲；基圆越大，渐开线越平直；5、基圆内无渐开线。
2、承载能力高和较长的使用寿命。
第二节渐开线齿轮的基本参数及几何尺寸计算一、各部分名称端平面：垂直于齿轮轴线的平面；齿槽：相邻两轮之间的空间；齿顶圆（da）、齿根圆（df）、齿槽宽（ek）、齿厚（sk）、齿顶高（ha ）、齿根高（hf）、齿宽（p）、全齿高（h）二、基本参数1、模数m: ;2、压力角：规定分度圆上的压力角为标准压力角；3、齿顶高系数：；4、顶隙系数：；5、齿数z:。
当m、a不变时，z越大，db越大, 渐开线越平直，若当z—x时，db—%，渐开线变成直线，齿轮变成齿条。
《机械设计基础》第六章 齿轮传动
由渐开线特性可知，线段B2K等于基圆齿距pb，比值B1B2/pb称为重合度，用 ε表示。于是连续传动条件是：ε≥1 ε越大，表示同时啮合的轮齿对数越多，齿轮传动越平稳。
§6-6 齿轮的材料与制造
一、齿轮材料及热处理
齿轮材料的基本要求：齿面硬度高、齿芯韧性好。 常用的齿轮材料是各种牌号的优质碳素钢、合金结构钢、铸钢和铸铁等。 一般采用锻件和轧制钢材。当齿轮较大（直径大于400～600mm）而轮坯不易 锻造时，可采用铸钢；低速传动可采用灰铸铁；球墨铸铁有时可代替铸钢，非 金属材料的弹性模量小，且能减轻动载和降低噪声，适用于高速轻载、精度要 求不高的场合，常用的有夹木胶布、尼龙、工程塑料等。见表6－3。 齿轮常用的热处理方法有：表面淬火、渗碳淬火、调质、正火、渗氮。 调质和正火处理后的齿面硬度较低（HB ≤350），为软齿面；其他三种 （HB>350）为硬齿面。 软齿面的工艺过程较简单，适用于一般传动。当大小齿轮都是软齿面时， 考虑到小齿轮齿根较薄，受载次数较多，故选择材料和热处理时，一般使小 齿轮齿面硬度比大齿轮高20～50HB。硬齿面齿轮的承载能力较高，但生产 成本高。当大小齿轮都是硬齿面，小齿轮的硬度可与大齿轮相等。
上式表明：一对传动齿轮的瞬时角速度与其连心 线O1O2被啮合齿廓接触点公法线所分割的两线段成 反比。这一定律为齿廓啮合的基本定律。
欲使两齿轮瞬时角速度比恒定不变，必须使C点 为连心线上的固定点。 凡能满足上述要求的一对齿廓称为共轭齿廓。 机械中常用的齿廓曲线有渐开线、圆弧和摆线等， 过节点C所作的两个相切的圆称为节圆。一对齿轮的啮合传动可以看作 其中应用最广泛的是渐开线齿廓。 一对节圆作纯滚动。一对外啮合齿轮的中心距等于其节圆半径之和。
n1 1 r2 rb 2 i12 n2 2 r1 rb1
齿轮传动基础知识
（3）轮齿抗折断后果：传动失效 （4）提高轮齿抗折断能力的措施
1）d一定时，z↓，m↑；
2）正变位；
齿根厚度↑
3）提高齿面硬度(HB↑)→[σF] ↑；
↑抗弯强度
4）↑齿根过渡圆角半径； ↓应力集中
5）↓表面粗糙度，↓加工损伤；
6）↑轮齿精度； 改善载荷分布
7）↑支承刚度。
.
2.齿面点蚀 常出现在润滑良好的闭式软齿面传动中。
一对相互啮合的齿轮,其模数必须相等.
.
（３） 压力角
压力角：渐开线齿轮啮合时，啮合点的速度方向与啮合点的 受力方向之间所夹的锐角
渐开线上各点压力角不相等，越靠近基圆压力角越小，基圆 上的压力角为零 ，通常所说的压力角是指分度圆上的压力角， 用α表示，国标规定α=20o 所以，分度圆压力角α是决定渐开线齿廓形状的一个基本参数
分度圆是齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆。 任一齿轮都有一分度圆，且只有一个分度圆。齿轮一经
制造，其分度圆大小就确定，与安装位置无关。
比较分度圆和节圆、压力角与啮合角的区别
.
齿轮传动的失效主要是轮齿的失效。
轮齿折断 轮齿的失效形式
齿面损伤
齿面接触疲劳磨损（齿面点蚀） 齿面胶合 齿面磨粒磨损
齿面塑性变形
（2）精度低时，振动、噪音大；
（3）不适于中心距大的场合。 .
二、齿轮传动的类型
1.按两轴线位置分
平行轴齿轮传动 (圆柱齿轮传动)
相交轴齿轮传动 （圆锥齿轮传动）
交错轴齿轮传动
外啮合齿轮 ：两轮转ຫໍສະໝຸດ 相反2.按啮合方式 分 内啮合齿轮 ：两轮转向相同
齿条机构
.
3.按轮齿形状分
直齿轮
斜齿轮
全面各种齿轮的基本知识及其画法
齿轮是应用非常广泛的传动件，用以传递动力和运动，并具有改变转速和转向的作用。
依据两齿合齿轮轴线在空间的相对位置不同，常见的齿轮传动可分为下列三种形式（图9-43）：(1) 圆柱齿轮传动——有于两平行之间的传动。
(2) 圆锥齿轮传动——用于两相之间的传动。
(3) 蜗杆蜗轮传动——用于两交叉之间的传动。
齿轮传动的另一种形式为齿轮齿条传动（图9-44），可用于转动和移动之间的运动转换。
常见的齿轮轮齿是直齿和斜齿。
齿轮又有标准齿和非标准齿之分，具有标准齿的齿轮称为标准齿轮。
本节介绍具有渐开线齿形的标准齿轮的有关知识与规定画法。
一、直齿圆柱齿轮（直齿轮）(一) 直齿圆柱齿轮各部分名称及有关参数（图9-45）1、齿顶圆（直径d1）通过圆柱齿轮齿顶的曲面称为齿顶圆柱面。
齿顶圆柱面与端平面的交线称为齿顶圆。
2、齿根圆（直径d2）通过圆柱齿轮齿根的曲面称为齿根圆柱面。
齿根圆柱面与端平面的交线称为齿根圆。
３.分度圆（直径d）齿轮设计和加工时计算尺寸的基准圆称为分度圆。
它位于齿顶圆和齿根圆之间，是一个约定的假想圆。
４.节圆（直径d）两齿轮合时，位于连心线OO上的两齿廓点P，称为节点。
分别以O O为圆心，OP为半径所作的两个相切的园称为节圆。
正确安装的标准齿轮的d=d。
5.齿高h轮齿在齿顶圆与齿根圆之间的径向距离称为齿高。
齿高h分为齿顶高h，齿根高h两段（h=h+h）:齿根高h齿根圆与分度圆之间的径向距离；吃根高h齿根圆与分度圆之间的径向距离；6.齿数z即轮齿的个数，它是齿轮计算的主要参数之一。
8.模数m由于分度圆周长πd=pz所以 d=p/πz令 p/π=m则 d=mz式中m称为齿轮的模数，它等于齿距与圆周率π的比值。
模数以毫米为单位，为了便于设计和制造，模数的数值已标准化，如图9-12所示。
模数是设计、制造齿轮的重要参数。
由于模数m与齿距p成正比。
而p决定了轮齿的大小，所以m的大小反映了轮齿的大小。
模数大，轮齿大，在其他条件相同的情况下，轮齿的承载能力也就大，反之承载能力就小。
- 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)。
圆弧齿圆柱齿轮传动简介
减小齿轮传动的尺寸和质量的主要途径，在于设法提高其承
载能力。目前工业中广泛使用的渐开线齿轮传动已有两百多年
的历史。虽然它具有易于加工及传动可分性特点，但由于综合
曲率半径ρ∑不能增大很多，载荷沿齿宽分布不均匀，以及啮合
损失较大等原因，提高其承载能力就受到了一定的限制，因而
日益不能满足如冶金、采矿、动力等重要工业部门所提出的越
来越高的要求。为此，提出了新的齿轮传动--圆弧齿圆柱齿轮
传动，简称圆弧齿轮传动。
圆弧齿轮传动的齿廓及其类型、啮合原理及传动特性等已
在《机械原理》中介绍过。圆弧齿轮传动与渐开线齿轮传动相
比有下列特点：
圆弧齿轮传动啮合齿轮的综合曲率半径ρ∑较大，齿轮具有
较高的接触强度。由实验得知，对于软齿面(≤350HBS)、低速
和中速的圆弧齿轮传动，按接触强度而定的承载能力至少为渐
开线直齿圆柱齿轮传动的1.75倍，甚至有时达到2～2.5倍。
目前我国对软齿面的单圆弧齿轮传动，经精滚工艺，精度
可达6级，齿面接触斑点达80%,约相当于经过磨制过的渐开线
齿轮传动。而双圆弧齿轮传动较之单圆弧者，不仅接触弧线长，
而且主、从动齿轮的齿根都较厚，不论齿面接触强度、齿轮根
弯曲强度以及耐磨性都更高。双圆弧齿轮的齿高较大，齿轮的
刚度就较小，故啮合时的冲击、噪声也小，因而双圆弧齿轮传
动更具发展前途。
圆弧齿轮传动具有良好的磨合性能。经磨合之后，圆弧齿
轮传动相啮合的齿面能紧密贴合，实际啮合面积较大，而且齿
轮在啮合过程中主要是滚动摩擦，啮合点又以相当高的速度沿
啮合线移动，这就对形成轮齿间的动力润滑带来了有利的条件，
因而啮合齿面间的油膜较厚。这不仅有助于提高齿面的接触强
度及耐磨性，而且啮合摩擦损失也大为减小（约仅为渐开线齿
轮传动的一半），因而传动效率较高（当齿面粗糙度为1.6时，
传动效率约为0.99左右）。
圆弧齿轮传动轮齿没有根切现象，故齿数可少到8～6，但
应视小齿轮轴的强度及刚度而定。
圆弧齿轮不能做成直齿，并为确保传动的连续性，必须具
有一定的齿宽。但是对不同的要求（如承载能力、效率、磨损、
噪声等）可通过选取不同的参数，设计出不同的齿型来实现。
圆弧齿轮传动的中心距及切齿深度的偏差对齿轮沿齿高的
正常接触影响很大，它将降低齿轮应有的承载能力，因而这种
传动对中心距及切齿深度的精度要求较高。
圆弧齿轮轮齿的失效形式与渐开线齿轮相同，齿面有点蚀、
磨损、齿根有折断。对于要求寿命长、冲击轻微的闭式齿轮传
动，应以防止齿面疲劳点蚀为主，故应考虑选用双圆弧齿轮，
并选取较大的齿高系统，以增长接触弧，从而提高齿轮的齿面
接触强度。若是齿轮的承载能力取决于齿根的弯曲强度时，则
又应考虑选用短齿制的双圆弧齿轮，以减小齿轮受载的力臂及
增大齿根厚度，从而提高齿根的弯曲强度。