1、 第4章 齒輪機構課題名稱：精密機械設計基礎2009年2月-2009年4日4-1 齒輪機構的特點和類型4-2 齒廓實現定角速比傳動的條件4-3 漸開線齒廓4-4 齒輪各部分名稱及漸開線標準齒輪的基本尺寸4-5 漸開線標準齒輪的嚙合4-6 漸開線齒輪的切齒原理4-7 根切、最小齒數及變位齒輪4-8 平行軸斜齒輪機構4-9 圓錐齒輪機構4-1 齒輪機構的特點和類型平面齒輪機構直齒輪內嚙合齒輪傳動兩齒輪的轉動方向相同齒輪齒條傳動一小齒輪與一直徑為無窮大齒輪的一部分嚙合傳動外嚙合齒輪傳動兩齒輪的轉動方向相反齒輪機構類型直齒圓柱齒輪機構1）外嚙合齒 輪傳動2）內嚙合齒 輪傳動3）齒輪齒條 嚙合平面齒輪機

2、構平行軸斜齒圓柱齒輪傳動輪齒與其軸線傾斜一個角度4-1 齒輪機構的特點和類型齒輪機構類型平面齒輪機構人字齒輪傳動由兩個螺旋角方向相反的斜齒輪組成4-1 齒輪機構的特點和類型齒輪機構類型空間齒輪機構（圓）錐齒輪傳動用于兩相交軸之間的傳動4-1 齒輪機構的特點和類型齒輪機構類型空間齒輪機構交錯軸斜齒輪傳動用于傳遞兩交錯軸之間的運動4-1 齒輪機構的特點和類型齒輪機構類型空間齒輪機構蝸桿傳動 用于傳遞兩交錯軸之間的運動，其兩軸的交錯角一般為904-1 齒輪機構的特點和類型齒輪機構類型4-1 齒輪機構的特點和類型齒輪機構類型齒輪傳動機構的應用 現代機械中應用最為廣泛的一種傳動機構機械手4-1 齒輪機構

3、的特點和類型汽車變速箱齒輪傳動機構的應用 4-1 齒輪機構的特點和類型 制造安裝精度要求高，不適于大中心距，成本較高，且高速運轉時噪聲較大。齒輪傳動機構的特點優 點 齒輪機構用于傳遞空間任意兩軸間的運動和動力。 功率大,效率高,傳動比準確,使用壽命長,工作安全可靠。缺 點4-1 齒輪機構的特點和類型nnPo2o1K(K1,K2)嚙合定律齒輪傳動的基本要求：瞬時角速比保持不變。P點：相對速度瞬心(三心定理)P點：嚙合節點，簡稱節點4-2 齒廓實現定角速比傳動的條件VK2K1VK1VK2VP齒廓嚙合基本定律： 齒廓接觸點的公法線始終通過中心連線上一定點，速比恒定。節圓：由節點決定的圓。共軛齒廓：凡

4、滿足齒廓嚙合基本定律而相互嚙合的一對齒廓。嚙合定律4-2 齒廓實現定角速比傳動的條件 兩頭牛背上的架子稱為軛，軛使兩頭牛同步行走。共軛即為按一定規律相配的一對。軛共軛 理論上滿足基本定律的共軛齒廓曲線：漸開線、擺線、圓弧等。本章重點研究漸開線齒廓的齒輪返回4-3 漸開線齒廓漸開線的形成和特性 直線BK沿半徑為rb的圓作純滾動時,直線上任意一點K的軌跡稱為該圓的漸開線。該圓稱為漸開線的基圓rb基圓半徑BK漸開線發生線rb性質1：漸開線的發生線展直前后長度不變4-3 漸開線齒廓漸開線的形成和特性 K性質2：B 是漸開線K點處的曲率中心，BK 是曲率半徑；A 處的曲率半徑為0 ； KB 為漸開線在K

5、點的法線，并與基圓相切。4-3 漸開線齒廓漸開線的形成和特性問題：1、rK與該點的曲率半徑是否一回事？2、漸開線齒廓上各點的壓力角是否相等？4-3 漸開線齒廓漸開線的形成和特性性質3：漸開線齒廓上某點的法線與齒廓上該點速度方向所夾的銳角K，稱為齒廓上該點的壓力角。 圖示K點處，漸開線族的壓力角相等4-3 漸開線齒廓漸開線的形成和特性性質4：漸開線的形狀取決于基圓的大小，rb,漸開線直線；性質5：基圓內無漸開線4-3 漸開線齒廓漸開線的形成和特性問題1：G1、G3為同一基圓上所生成的兩條同向漸開線，試問: 和 有何關系？4-3 漸開線齒廓漸開線的形成和特性同一基圓上所生成的兩條同向漸開線為法向等

6、距曲線。問題2：G1、G3為同一基圓上所生成的兩條反向漸開線，試問： 和 有何關系？同一基圓上所生成的兩條反向漸開線為法向等距曲線。4-3 漸開線齒廓漸開線的形成和特性漸開線齒廓滿足定角速比要求 ;4-3 漸開線齒廓中心距的可分離性中心距變化后，C點隨之變化，但 rb1、rb2 不變，即中心距不變。有利于加工、安裝和使用。嚙合特性2.接觸點的軌跡是直線嚙合線；3.作用力的方向始終沿嚙合線；4.中心距變動，嚙合線變化；5.存在相對滑動，導致摩擦磨損。返回嚙合特性4-4 齒輪各部分名稱及漸開線標準齒輪的基本尺寸定義某一圓上Pk /、壓力角 均為標準值，稱m= Pk /為模數，該圓稱為分度圓。壓力角

7、的標準值為20，齒輪的其他參數都與m有關。分度圓上d=mz齒頂高 齒根高全齒高標準齒輪的特征：分度圓上模數和壓力角為標準值；齒距p所包含的齒厚s與齒槽寬e相等；具有標準的齒頂高與齒根高。漸開線標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算漸開線標準直齒圓柱齒輪幾何尺寸計算式返回4-5 漸開線標準齒輪的嚙合正確嚙合條件jim1,m2 模數a1, a2 壓力角pb1,pb2 基圓齒距 漸開線齒輪的正確嚙合條件是兩輪的模數和壓力角分別相等。 即：1= 2； m 1= m 2正確嚙合條件4-5 漸開線標準齒輪的嚙合標準中心距 一對齒輪嚙合時，一輪節圓上的齒槽寬與另一輪節圓上的齒厚之差稱為齒側間隙，正確安裝的一對齒輪應

8、該沒有齒側間隙。標準齒輪分度圓上： 因此，若令分度圓與節圓重合，可保證無側隙：重合度DBEA問題：主動輪齒廓上嚙合點如何變化？從動輪齒廓上嚙合點如何變化？N1N2O1O2設前一對齒在E點終止嚙合時，后一對齒已經在K點嚙合若AE=KE，說明正好能連續嚙合若AEKE，說明同時不止一對齒參與嚙合若AE KE，說明不能連續嚙合DB重合度4-6 漸開線齒輪的切齒原理成形法4-6 漸開線齒輪的切齒原理成形法成型法加工齒輪的特點不需要專用機床；齒型誤差較大。用于9級以下精度的齒輪加工4-6 漸開線齒輪的切齒原理成形法漸開線的形狀與基圓有關成形銑刀刀號和加工齒數范圍范成法原理：一對齒輪作無側隙嚙合時，其共軛齒

9、廓互為包絡線，因此，如果把一個齒輪作為刀具，可以加工出同模數任一齒輪。4-6 漸開線齒輪的切齒原理一對齒輪作無側隙嚙合時，其共軛齒廓互為包絡線。范成法4-6 漸開線齒輪的切齒原理插齒加工齒輪插刀 齒條插刀優點：用一把插刀可以加工出 m、相同而齒數不同的各種齒輪(包括內齒輪)。缺點：切削不連續，生產效率較低。標準齒條刀具頂部比普通齒條多出一段C*m，用于在被加工齒輪的齒根部分切出齒頂間隙1、請描述齒條插刀加工齒輪時，插刀和被加工齒輪的相對運動。2、被加工齒輪的齒數如何確定？滾齒加工優點：用一把滾刀可以加工出 m、相同而齒數不同的各種齒輪，切削連續，生產效率高。缺點：不能加工內齒輪。返回4-7 根

10、切、最小齒數及變位齒輪根切和最少齒數 在保持齒輪的傳動比前提下，減小齒輪齒數可以減小機構的尺寸，齒數的減小有無限制？根切位置使齒根強度削弱，重合度減小。用齒條插刀加工齒輪，插刀中線相當于其分度圓，因此中線與被加工齒輪分度圓相切時，加工出標準齒輪，此時嚙合角等于壓力角。齒條插刀的齒高？極限嚙合點的位置？當齒條插刀的齒頂超過極限嚙合點，插刀齒頂能否加工出漸開線？當被加工齒輪齒數增加時，極限嚙合點的位置如何變化？4-7 根切、最小齒數及變位齒輪根切和最少齒數4-7 根切、最小齒數及變位齒輪根切和最少齒數變位齒輪及其齒厚的確定避免根切的措施：1.增加齒數 2.使刀具齒頂低于被加工齒輪的極限嚙合點變位齒

11、輪 此時，和被加工齒輪分度圓相切且作純滾動的不是齒條插刀中線，而是另一條平行直線分度線。 分度線上齒距、模數、壓力角與中線一樣，因此，加工出的齒輪齒距、模數、壓力角不變。變位后，漸開線形狀有無改變？變位齒輪分度圓上的齒厚有無變化？如何確定齒厚的變化？變位齒輪及其齒厚的確定變位齒輪及其齒厚的確定正變位：分度圓、模數、壓力角、基圓、漸開線形狀不變。齒厚變大，齒槽寬減小，齒頂圓齒厚變小，齒根圓齒厚變大返回變位齒輪及其齒厚的確定4-8 平行軸斜齒輪機構考慮到齒輪的寬度，實際上基圓應為基圓柱，漸開線應為漸開面：一個平面在基圓柱上純滾動時，其上一條平行于基圓柱母線的直線所展出的曲面。如果展開線與基圓母線傾

12、斜一個角度，展出什么曲面？一、斜齒輪嚙合的共軛齒廓曲面1、基圓柱切平面與斜齒廓的交線是什么？2、從端面沿軸向看，是否是標準漸開線齒廓嚙合？3、兩齒廓是否存在接觸線，接觸線是否仍平行于KK？斜齒廓與基圓柱面的交線是什么？螺旋線所以，斜齒漸開線齒廓又叫做漸開螺旋面。斜齒漸開線齒廓的優點：一對斜齒輪的正確嚙合條件：兩輪的模數和壓力角分別相等，兩輪分度圓柱螺旋角大小相等，方向相反，即一為左旋，一為右旋（對外嚙合齒輪）。注意：斜齒輪的標準模數、壓力角指法向模數和壓力角外嚙合1=-2 內嚙合1=2 兩輪嚙合處的輪齒傾斜方向必須一致二、斜齒輪各部分名稱和幾何尺寸計算為什么法面模數、壓力角為標準值？斜齒輪的其

13、他幾何參數在端面上衡量三、斜齒輪傳動的重合度一對齒在端面即將退出嚙合時，尚有紅線段處于嚙合狀態FG為斜齒條端面分度線上一點嚙合始末所走過的距離。四、斜齒輪的當量齒數斜齒輪在法向平面內并不是漸開線選擇銑刀時，希望知道什么模數，什么齒數范圍的銑刀齒形與斜齒法面齒形近似標準斜齒圓柱齒輪不發生根切的最小齒數：當量齒輪的用途仿形法加工直齒圓錐齒輪時，選擇銑刀；彎曲疲勞強度計算。五、斜齒輪的優缺點優點：1、齒輪接觸線是斜線，接觸時漸進漸出，運轉平穩，噪音小；2、重合度大，承載能力強；3、不發生根切的最小齒數比直齒小。缺點：有軸向力，并隨螺旋角增大，一般=8- 20人字齒輪：軸向力抵消，但制造困難。返回4-9 圓錐齒輪機構一、圓錐齒輪概述傳遞相交軸的運動和力；相當于一對節圓錐作純滾動：理論齒廓的形成基圓錐球面漸開線球面由于不能展開成平面， 給設計和制造帶來很大困難，工程上采用近似用背錐齒形代替圓錐齒輪大端的球面齒型大端模數為標準值背錐和當量齒數將背錐展平(參數與圓錐齒輪大端相同)將扇形齒輪補足成完整的直齒圓柱齒輪，其齒數將增至Zv圓錐齒輪的當量齒輪Zv當量齒數標準直齒圓錐齒輪不發生根切的最少齒數