《齿轮机构》PPT课件

85 渐开线齿廓的切制、根切与变位,一、渐开线齿廓的切制方法,成形法(仿形法),铸造法,热轧法,冲压法,模锻法,粉末冶金法,切制法,范成法(展成法、共轭法),1、成形法(演示),成形法切齿简单，不需专用机床，但加工的齿轮精度底，同时由于加工不连续，生产效率也底。,仿形法切齿常用刀具,成形法是用轴剖面内刀刃形状与被切齿轮齿槽形状相同的刀具进行铣削或拉削。,铣刀:旋转+直进给 齿轮毛坯: 间歇旋转,db=dcos=mzcos决定齿形(z的函数),2、范成法,范成法是根据一对齿轮啮合传动时，两轮的齿廓为共轭曲线的原理来加工的。,范成法特点是：用一把刀具就可以加工模数相同、齿数不同的齿轮。生产效率高，用于批量生产。,成形法插齿,齿轮插刀,齿条插刀,齿轮滚刀,二、渐开线齿廓的根切,1、轮齿的根切现象,过度根切使轮齿根部被削弱，轮齿的抗弯能力下降；传动的重合度减小，影响传动平稳性，故应避免出现严重的根切。,用范成法切齿轮时，若齿数过少，刀刃的顶部就会把轮齿根部的一部分渐开线齿廓切去，这种现象称为轮齿的根切。,齿轮根切现象,产生根切的原因,r,rb,p,N,B1,刀刃,节线,0,齿顶线,B,2,当刀具齿顶线超过啮合极限点N时，若刀具由位置继续移动，就会将根部已切制出的渐开线齿廓再切去一部分。,图8-4 避免齿轮根切的方法,要避免根切，应使齿条刀的齿顶线与啮合线的交点B1不超过啮合线与齿轮基圆的切点N1。即 应使：PN1PB1。,避免根切的方法,故有 z,因h*a=1，=20，则zmin=17。,如图8-4所示，要避免根切，应使PN1PB1，而由PN1O和PB1B知：,图8-4 避免齿轮根切的方法,2、标准齿轮不发生根切时的最少齿数,为了避免根切，应使所设计齿轮的齿数大于17，否则齿轮在加工过程中，就生根切现象。,标准齿轮刀具中线与轮坯分度圆相切时加工出来的齿轮称为标准齿轮。,三、变位齿轮的概念,变位齿轮若刀具中线与轮坯分度圆不相切，则加工出来的齿轮称为变位齿轮。,正变位刀具相对轮坯中心向外移出。,负变位刀具相对轮坯中心向内靠近。,变位齿轮的优点：,正变位齿根厚及齿顶高增大，轮齿抗弯能力提高，齿顶厚减少；负变位正好相反。,变位齿轮的搭配：小齿轮采用正变位，大齿轮采用负变位。,1、可采用z1zmin的小齿轮，仍不根切,使结构更紧凑。,2、改善小齿轮的磨损情况。,3、因大小齿轮强度趋于接近，故相对提高承载能力。,4、缺点:没有互换性，必须成对使用，重合度略有减小。,86 齿轮与齿条传动,齿轮齿条传动可以实现旋转运动和直线运动之间的转换，如图8-5a所示。,图85 齿轮齿条传动,齿条是齿轮的一种特殊形式，标准齿条的齿廓线夹角为240，齿条和齿轮的啮合条件也必须是模数m和压力角分别相等。,87 斜齿圆柱齿轮机构,一、斜齿圆柱齿轮齿廓的形成,发生面上与基圆柱母线CC成角j的直线BB就展出的曲面，称为渐开线螺旋面，也就是斜齿圆柱齿轮的齿廓曲面。角j称为基圆柱上的螺旋角。（演示）,渐开线斜齿圆柱齿轮齿面的形成,与基圆柱母线成一夹角b的直线kk在空间的轨迹则为斜齿圆柱齿轮的渐开螺旋面。,直齿与斜齿圆柱齿轮齿廓形成的比较,二、斜齿圆柱齿轮啮合特点,1、每一瞬时都是直线接触。,2、斜齿圆柱齿轮各接触线均与轴线不相平行；直齿圆柱齿轮的各接触线均与轴线平行。,3、斜齿圆柱齿轮的啮合不是突然开始，也不是突然脱离；且同时参入啮合的轮齿数较直齿圆柱齿轮多。,4、斜齿圆柱齿轮在传动时产生附加轴向力Px，如右图所示。,三、斜齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸,1、模数：,法面模数mn与端面模数ms,斜齿轮的端面齿形和法面齿形是不相同的。故斜齿轮的端面参数与法面参数也不相同。,设tn为法面齿距，ts为端面齿距.,则tn=tsCOS,所以：mn=msCOS,将斜齿轮的分度圆柱面展开，如图10-8所示。,2、压力角：,在沿分度圆柱面的展开图上，斜齿轮的轮齿与轴线的倾斜角称为螺旋角。,3、螺旋角：,法面压力角n与端面压力角s,同样可证 tgn=tgscos,图8-9 端面压力角与法向压力角,标准规定n=20,4、几何尺寸计算,斜齿圆柱齿轮几何尺寸的计算公式见表7-9(P114)。,三、斜齿圆柱齿轮的啮合条件及特点,啮合条件：两轮的模数和压力角分别相等；两轮在分度圆上的螺旋角，外啮合时1=-2、内啮合时1=2 。,特点是：啮合性能好，传动平稳，噪音小；重合度大，承载能力较高。且最少齿数少于直齿圆柱齿轮最少齿数。缺点是产生轴向力，且随增大而增大。,四、斜齿圆柱齿轮的当量齿数,定义：与斜齿轮法面齿形相当的直齿轮，称为该斜齿轮的当量齿轮，其齿数称当量齿数。,则：zv 2rv /mn,斜齿轮不发生根切的最少齿数：zmin=zvmincos3,d/mn cos2,zmt/ mn cos2,z/ cos3,若=200，zvmin =17,zmin=14,因：rv =d/2cos2,8-8 圆锥齿轮机构,一、圆锥齿轮概述 圆锥齿轮传动是用来传递两相交轴之间的运动和动力的。圆锥齿轮的轮齿分布在一个截圆锥体上，其齿形从大端到小端逐渐变小，如图8-11所示。,轴交角可根据传动系统需要确定，最常用的是=900。,为了计算和测量的方便，通常取圆锥齿轮大端的参数为标准值，即大端的模数按P91表7-1选取，其压力角的标准值为200。,一对圆锥齿轮传动相当于一对节圆锥的纯滚动。除了节圆锥外，圆锥齿轮还有分度圆锥、齿顶圆锥、齿根圆锥和基圆锥。图8-12所示为一对正确安装的标准圆锥齿轮，其节圆锥与分度圆锥重合。,图8-12 圆锥齿轮传动,圆锥齿轮传动的传动比为：,二、背锥与当量齿数,图8-13所示为一对圆锥齿轮的轴剖面，OCA和OCB代表其分度圆锥。线段OC称为外锥距。 分别以OO1和OO2为轴线，以O1C和O2C为母线作两个圆锥O1CA和O2CB，该两圆锥称为圆锥齿轮的背锥。,图8-13 背锥和当量齿轮,背锥与球面相切于大端分度圆CA和CB ，并与分度圆锥面垂直相交。,如将背锥展成为一扇形齿轮，则扇形齿轮的半径即为背锥的锥距O1C和O2C，此扇形直齿轮的齿形即可近似地视为圆锥齿轮大端的齿形。（图）,扇形齿轮上的齿数z就是圆锥齿轮的齿数。如将扇形齿轮补全为一个完整的假想圆柱齿轮，该假想的圆柱齿轮称为圆锥齿轮的当量齿轮，而其齿数zv称为圆锥齿轮的当量齿数。,圆锥齿轮的当量齿数为：,直齿圆锥齿轮不发生根切的最少齿数:,zmin=zvmincos=17cos,一对圆锥齿轮正确啮合的条件为：,两轮大端的模数和压力角分别相等，且两轮的外锥距必须相等。,三、直齿圆锥齿轮几何尺寸计算,直齿圆锥齿轮传动可分为不等顶隙收缩齿传动和等顶隙收缩齿传动两种。国标规定采用等顶隙圆锥齿轮传动。,计算圆锥齿轮几何尺寸时，是以其大端为基准的,轴交角=90时，标准直齿圆锥齿轮各部分名称和几何尺寸计算,见P119表7-10。,例8-1在一机床的主轴箱中有一直齿圆柱渐开线标准齿轮，经测量知=20，齿数Z=40，齿顶圆直径da=84mm。现发现该齿轮已经磨损需更换，试确定这个齿轮的模数。,解：因da=(Z+2ha*)m 所以 m=da/(Z+2ha*),因ha*=1，则有：,即该齿轮的模数为2mm。,例8-2已知一对斜齿轮传动，z1=30、z2=100、mn=6mm, 试问其螺旋角应为多少时，才能满足中心距为400mm的设计要求？,解：因斜齿轮传动的中心距为,例83在某设备中有一对渐开线标准直齿圆柱齿轮，已知z1=20、i12=5、m=3mm、=20。在技术改造中，要求在不降低轮齿的弯曲强度、不改变中心距和传动比的条件下，将直齿轮改为斜齿轮，并希望将分度圆柱螺旋角限制在20以内，试确定z11、z22和mn。,解：原直齿圆柱齿轮传动的中心距为,取mn=m=3mm。在不改变中心距和传动比的条件下，则有：,当取=20时，由上式可求得z11=23.5。为了限制20，可取z11=24，则z22=120。为维持中心距不变，其螺旋角应为：,结 束,