7 齿轮传动

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章 齿轮传动,本章教学内容：,齿轮传动的基本类型,齿轮传动的基本要求,直齿圆柱齿轮传动,斜齿圆柱齿轮传动,圆锥齿轮传动,蜗轮蜗杆传动,齿轮失效形式、材料、结构与润滑,齿轮传动受力分析,和强度计算,返回,本章教学要求：,1,了解,齿轮机构,的运动特点及其实际运用；,2,. 掌握直齿,齿轮尺寸,的,计算,；,3,掌握,齿轮机构连续平稳运转的条件,；,4,了解齿轮加工的方法、,根切现象与最少齿数；,5. 明确直齿、斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮的联系与各 自的特点,；,6. 了解蜗轮蜗杆传动的特点和应用；,7. 掌握齿轮的强度设计计算方法。,本章重点：,1.掌握各种齿轮传动的运动特点及实际应用；,2.掌握直齿齿轮的尺寸计算。,本章难点：,齿轮传动的,连续平稳运转的条件；齿轮的加工、根切现象。,一、齿轮传动基本类型,平行轴,交错轴,返回,垂直轴,平行轴线齿轮传动,返回,垂直与交错轴齿轮传动,返回,特殊曲线齿轮传动,返回,传动准确和平稳（任意瞬时传动比恒定,）-,由齿轮轮廓和制造精度决定。,传动比,承载能力强（足够强度、刚度、耐磨）-由齿轮尺寸、材料和工艺决定。,二、齿轮传动的基本要求,返回,三、直齿圆柱齿轮传动,渐开线齿廓,齿廓啮合基本定律,啮合线与啮合角,渐开线标准圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸,渐开线齿轮的正确啮合条件,渐开线齿轮连续传动条件,齿轮加工方法及根切现象,思考题与作业,/1,返回,1、渐开线形成与特性,渐开线的形成-一条直线在圆周上作纯滚动时，该直线上任意一点的轨迹称该圆的渐开线。,返回,渐开线特性,（2）NK,线长是,K,点的曲率半径，,N,点为曲率中心。,（3）,NK,线是,K,点的法线。,（4）渐开线形状取决于基圆的大小；,r,b,，渐开线趋近直线（齿条）。,（5）基圆内无渐开线。,返回,渐开线特性(续）,（6）渐开线齿廓上任意点,K,的压力角,-,渐开线齿廓上,K,点的法线与齿廓上该点速度方向线之间的夹角,k,。,cos,k,=ON/OK=,r,b,/r,k,返回,2、齿廓啮合基本定律（1）,保证两齿廓在公法线,n-n,方向不发生分离或相互嵌入，接触点,k,的线速度在公法线上的投影应相等。即,P,返回,齿廓啮合基本定律（2）,相互啮合传动的一对齿廓，在任意瞬时的传动比，必等于该瞬时两轮连心线被齿廓接触点公法线所分割的两线段长度的反比。,P,节点，节圆半径分别为,一对齿轮传动，可视为上述两节圆作纯滚动的摩擦轮传动。,返回,P,O,1,O,2,r,1,r,2,渐开线齿廓啮合特点,1、渐开线齿廓两基圆内公切线只有一条，因而与中心线只有一个交点。,2、中心距具有可分性-中心距变化，,P,点位置变化，则,r,1,、r,2,变化，但因基圆半径固定不变，所以传动比不变。,P,N,1,N,2,O,1,O,2,r,b1,r,b2,r,1,r,2,返回,3、啮合线与啮合角,返回,啮合线（,line of action),-,齿轮传动时，一对齿啮合点所走过的轨迹。对于渐开线齿轮，,啮合线,一条不变的直线，即两基圆的内公切线,N,1,N,2,。,啮合角,返回,啮合角,-啮合线,N,1,N,2,与两节圆过节点,P,的公切线,tt,所夹锐角, 。,该角在啮合过程中保持不变。,cos, =r,b1,/r,1,= r,b2,/r,2,4、渐开线标准圆柱齿轮几何尺寸（1）,返回,渐开线标准圆柱齿轮几何尺寸（2）,4、齿厚,s,k,、,齿槽宽,e,k,、,齿距,P,k,=,s,k,+,e,k,=,d,k,/Z，,d,k,= Z,P,k,/,d=m Z，,=20,0,，,标准齿轮,P=s+e，,s=e=,m/2,5、分度圆-圆周上的,P/,=m,（,模数）为标准值,GB1357-87，,压力角,亦为标准值的圆。,返回,1、齿数,Z,2、齿顶圆直径：,d,a,=d+2h,a,=m(z+2),3、齿根圆直径：,d,f,=d-2h,f,=m(z-2.5),渐开线标准圆柱齿轮几何尺寸（3）,6、全齿高,h= h,a,+,h,f,齿顶高,h,a,=h,a,*m=m，,齿根高,h,f,=(h,a,*+c*)m=1.25m，,其中:,c= c*m,顶隙作用是避免轮齿顶撞，贮存润滑油。,m1,时，,h,a,*=1， c*=0.25,m1,时，,h,a,*=1， c*=0.35,7、标准直齿圆柱齿轮的分度圆半径,r=,r,b,/,cos,，d,b,=d,cos,=,mZ cos,注意：径节制齿轮：,径节,P=Z/d(1/in)，d=25.4Z/P=,mZ,，m=25.4/P,返回,渐开线标准圆柱齿轮几何尺寸（4）,8、标准直齿圆柱齿轮的,公法线长度,W,k,-,-,在齿轮上跨过一定齿数,k,所量得的渐开线渐的法线距离。用以控制轮齿齿侧间隙公差。,W,k,=(K-1),p,b,+,s,b,=,m,cos,(k-0.5),+z(,tg,- ),当,=20,0,时,W,k,=,m2.9521(K-0.5)+0.0149Z,若要使卡尺的两卡脚切于渐线齿轮的分度圆附近，则,K=0.111Z+0.5,K、 W,k,、 W,k,均可直接查手册,返回,渐开线标准圆柱内齿轮几何尺寸（5）,d,a,=d2h,a,=m(Z2h,a,*),d,f,=d,2,h,f,=m(Z,2h,a,*,2c*),a=(d,1,d,2,)/2=m(Z,1,Z,2,)/2,返回,渐开线标准齿轮几何尺寸设计图例,返回,5、渐开线齿轮的正确啮合条件,返回,正确啮合条件,-一对齿相邻两齿同侧齿廓间在啮合线上的法线距离相等，,p,n1,=p,n2,。,渐开线的特性即,p,b1,=p,b2,结论：,m,1,= m,2,=m,，,1,=,2,=20,0,则：,i,12,=d,2,/d,1,=z,2,/z,1,a=(d,2,+d,1,)/2=m(z,2,+z,1,)/2,（,标准安装，,s,1,=e,2,侧隙为零）,推导：,d,b1,/z,1,=,d,b2,/z,2,m,1,cos,1,= m,2,cos,2,渐开线齿轮连续传动条件,返回,连续传动条件,-前一对齿轮即将脱离啮合时，后一对齿轮刚好进入啮合。,重合度 :,=B,2,B,1,/,p,b,=,Z,1,(,tg,a1,-,tg,)+ Z,2,(,tg,a2,-,tg,) 1,当,Z,时，,因,cos,a,=,r,b,/,r,a,=,rcos,/(z+2h,a,*),max,=4h,a,*/ sin2,h,a,*=1,，,=20,0,时，,max,1.981,标准齿轮恒有1,1)，,=20,0,2）正确啮合条件：,m,1,= m,2,=m,，,1,=,2,=20,0,1,+,2,= 90,0,（,分度圆锥角）,3、圆锥齿轮几何尺寸计算,返回,1)分度圆：,d,1,=mz,1,， d,2,=mz,2,2)齿顶高：,h,a,=m,，,齿根高：,h,f,=1.2m,3)传动比：,i,12,= d,2,/d,1,= z,2,/z,1,=,ctg,1,=,tg,2,注意：,分度圆锥角：,1,=,arcctg,i,12,，,2,= 90,0,-,1,齿顶角：,a1,=,a2,=,arctg,h,a,/R，,齿根角：,f1,=,f2,=,arctg h,f,/R,思考题与作业七/3,直齿园锥齿轮传动，标准参数指锥齿轮,的参数。,锥齿轮传动用来传递两,（,A，,平行，,B，,相交，,C，,交错）轴间的运动和动力。直齿圆锥齿轮是以其,（,A，,小，,B，,大）端参数为标准值的。,两轴线交角为90,0,的一对直齿圆锥齿轮传动中，齿轮1为主动轮，其分度圆锥角为,1,，则传动比,I,12,=,1,/,2,=Z,2,/Z,1,=,（A，,tg,1,，B，,ctg,1,，C，sin,1,，D，,cos,1,）。,返回,六、蜗杆传动,返回,蜗杆传动特点,蜗杆传动的标准参数,蜗杆传动正确啮合条件,蜗杆传动几何尺寸计算,思考题与作业/3,1、蜗杆传动特点,返回,1)传动比大，传递动力时,i=1080，,分度,i=1000；,2）,结构紧凑，传动平稳，噪声小；,3）当蜗杆导程角小于齿面间的当量摩擦角时，可以实现自锁；,4）效率低，发热量大；传递功率可达200,kW，,但一般50,kW。,5）为降低摩擦、减小磨损、提高齿面抗胶合能力，蜗轮齿圈常用贵重铜合金制造，成本高。,2、蜗杆传动标准参数,返回,模数,m-GB10085-88，,= 20,0,，,h,a,*=1，c*=0.2,2）蜗杆传动规定,中间平面内参数为标准参数,，,且几何尺寸计算也是,计算中间平面内的尺寸。,1）连心线,蜗,杆轴线与蜗轮轴线的公垂线。,中间平面,蜗,杆轴线与连心线构成的平面。,3、蜗杆传动正确啮合条件,返回,1）蜗杆分度圆上导程角：,tg,=z,1,.p,x1,/d,1,= z,1,.m/d,1,传递动力,=15,0,30,0,，,要求反传动自所,3,0,30,2）m,x1,= m,t2,=m,x1,= ,t2,=20,0,（,蜗轮螺旋角）,=,4、蜗杆传动几何尺寸计算,返回,3）传动比：,i,12,=z,2,/z,1,中心距：,a=(d,1,+d,2,)/2,=m(,q,+z,2,)/2,1）,蜗杆分度圆：,d,1,=z,1,m/,tg,=,qm,，,直径系数,q=,z,1,/,tg,蜗轮分度圆：,d,2,=mz,2,2）齿顶高：,h,a,=m，,齿根高,：,h,f,=1.2m,思考题与作业七/4,蜗杆传动正确啮合条件为：蜗杆,模数及压力角分别等于蜗轮,模数及压力角，且蜗杆分度园导程角,与蜗轮分度园螺旋角,大小,，方向,。,已知阿基米德蜗杆转动，蜗杆头数,Z,1,=2，,蜗杆分度园直径,d,1,=40mm，,蜗轮齿数,Z,1,=59，,蜗轮分度园直径,d,2,=236mm，,则蜗杆传动比,I=,（A、236/40，B、40/236，C、59/2，D、2/59）。,对于闭式蜗杆传动应进行热平衡计算，计算目的是控制,在规定范围内。,返回,七、齿轮失效形式、材料、结构及润滑,齿轮失效形式,与材料,蜗杆传动效率、失效形式,与材料,齿轮润滑,齿轮结构,返回,1、齿轮失效形式与材料,轮齿折断,点蚀,磨损,胶合,塑性变形,返回,2、蜗杆传动效率、失效形式与材料,胶合,磨损,疲劳点蚀,返回,3、齿轮润滑,（,a）,油池浸油润滑 （,b),飞溅润滑 (,c),喷油润滑,闭式齿轮传动的润滑方式,返回,蜗杆热平衡与润滑,返回,蜗轮结构,返回,思考题与作业七/5,返回,渐开线齿轮转动的轮齿失效形式有,、,、,和,。,通常闭式齿轮转动的齿面点蚀发生在齿面的,附近。,硬齿面齿轮的轮齿疲劳折通常发生在,部位。,软齿面齿轮是指齿轮的齿面硬度,350，否则为硬齿面齿轮。,齿轮传动中， 由于齿轮的弯曲疲劳强度不够所产生的疲劳裂纹， 通常出现在轮齿的,（,A，,受压侧的，,B，,受拉侧的）齿根部位。,在高速重载的闭式齿轮传动中，轮齿的失效常是齿面,（,A，,磨损，,B，,点蚀，,C，,胶合，,D，,弹性变形）。,思考题与作业七/5,疲劳点蚀多发生在润滑,（,A，,良好，,B，,不良）的闭式,（,A，,硬,B，,软）齿面齿轮传动中，一般首先发生在靠近节线的（,A，,齿顶，,B，,齿根）表面上。,对齿轮材料的基本要求是：齿面要,（,A，,软，,B，,硬），齿芯要,（,A，,脆，,B，,韧）以保证其承载能力和使用寿命。,在一对互相啮合传动的齿轮中，小齿轮工作次数多，考虑两轮的使用寿命大致接近，往往使,（,A，,大，,B，,小）齿轮的齿面硬度比,（,A，,大，,B，,小）齿轮高出,HB,或更多。另外为了便于安装和补偿轴向尺寸的变动，一般使,（,A，,大，,B，,小）齿轮的齿宽比,（,A，,大，,B，,小）齿轮小,mm。,思考题与作业七/5,在闭式齿轮传动中，常采用的润滑方法有哪些？,在闭式蜗杆传动中，常采取的提高散热能力的措施有：在箱体外加,，在蜗杆轴头装,，在油池内装,，或改用,循环润滑。,八、圆柱齿轮受力分析,返回,