机械专业机械原理课件

单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,齿轮机构及其设计,内 容,应用及分类,齿轮的齿廓,及其,啮合特点,渐开线标准齿轮的参数和几何尺寸,渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动,渐开线齿廓的切制原理,渐开线齿轮的变位修正,斜齿圆柱齿轮传动,蜗杆传动,圆锥齿轮传动,重 点,渐开线直齿圆柱齿轮外啮合,传动的基本理论和设计计算。,其他齿轮传动的特点及应用。,1 齿轮机构的应用及分类,1、按传动比是否恒定分：,定传动比,圆形齿轮机构,(圆柱、圆锥）,变传动比,非圆齿轮机构（椭圆齿轮）,类型,传动准确、平稳、效率高、工作可靠且寿命长，适用的圆周速度和功率范围很广。广泛应用于传递空间任意两轴的运动和动力。,平面齿轮机构,2、按传动时两轮轴的相对位置分：,外啮合齿轮传动,内啮合齿轮传动,齿轮与齿条传动,直齿圆柱齿轮,传动,斜齿圆柱齿轮传动,人字齿轮传动,圆锥齿轮传动(直齿、斜齿、曲线齿）,交错轴斜齿轮传动,蜗杆传动.,空间齿轮机构,V,P1,=,V,P2,w,1,O,1,P,=,w,2,O,2,P,即:,i,12,=,w,1,w,2,O,1,P,O,2,P,齿廓啮合基本定律,一对齿廓的瞬时速比，等于该瞬时接触点的公法线,截连心线为两段,线段,的反比。,共轭齿廓,K,O,1,O,2,1,2,n,n,P,齿廓形状影响传动性能，若传动比变化,从动轮转速不均匀,惯性力、振动、噪音,传动精度。,分析可知：,P,为齿廓1、2 的瞬心,则,2 齿廓曲线,节点位置固定,节圆,不论两齿廓在何位置接触，过其接触点所作两齿廓的公法线均须与连心线交于一,固定,的点,P（,节点,）,。,传动比恒定的条件,K,O,1,O,2,1,2,n,n,P,圆形齿轮,节点位置变化,节曲线,非圆齿轮,传动时，,两节圆纯滚动。,理论上齿廓曲线无穷多，实际选用,须考虑设计、加工、安装、维修等要求。,常用:摆线、,渐开线,、圆弧线.,齿廓啮合基本定律,一、渐开线形成,发生线,基圆,F,向径,展角,压力角,a,K,a,K,q,K,K,基圆半径,r,b,V,K,r,K,r,b,3 渐开线齿廓的啮合特点,K,二、渐开线特性,1.,BK,=,BA .,2.法线切于基圆.,3.,BK,=,r,K,.,4.渐开线形状取决于,r,b,.,5.基圆内 渐开线.,无,B,A,r,K,推论:,同一基圆上两条渐开线间的公法线长度处处相等,(,等于两渐开线间的基圆弧长,)。,K,1,K,2,K,1,K,2,B,B,A,1,A,2,三、渐开线方程,1.,r,K,=,r,b,cos,a,K,或,cos,a,K,=,r,K,r,b,2.,q,K,=,NOA,-,a,K,=,-,a,K,NA,r,b,=,-,a,K,NK,r,b,=,tg,a,K,-,a,K,令：,inv,a,K,=,tg,a,K,-,a,K,.,.,inv,a,K,称渐开线函数.,渐开线方程:,r,K,=,r,b,cos,a,K,inv,a,K,=,tg,a,K,-,a,K,.,a,K,a,K,q,K,K,r,K,r,b,O,N,A,四、渐开线齿廓的啮合特点,1.啮合线为一直线,啮合线,啮合点(在固定平面上)的轨迹线.,两齿廓所有接触点的公法线均重合,传动时啮合点沿两基圆的内公切线移动。,2.传动比恒定,P,公法线不变,节点,P,为定点.,速比 为定值.,i,12,=,w,1,w,2,O,1,P,O,2,P,作用力方向恒定,传动比恒定,O,1,O,2,P,P,O,1,O,2,r,b1,r,b2,r,b2,r,b1,3.中心可分离性,i,12,=,w,1,w,2,O,1,P,O,2,P,r,b1,r,b2,i,12,=,w,1,w,2,O,1,P,O,2,P,r,b1,r,b2,i,12,=,i,12,若,中心距略有误差,传动比不变,4,渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸,.,一、名称和符号(外齿轮),=20,o,、d、p、s、e,模数,有标准系列（表10-1）,分度圆上模数和压力角均为标准值。,令,齿数,Z,齿顶圆,齿根圆,齿槽宽,齿厚,齿距,齿宽,齿顶高,齿根高,分度圆,二、基本参数和计算,(基本参数为,m、Z、,和,h 、c,*,),*,a,1.分度圆直径,2.基圆直径,3.齿顶高,4.齿根高,顶隙系数,齿顶高系数,正常齿制,5.齿全高,基准,6.齿顶圆直径,7.齿根圆直径,8.齿距,9.齿厚,10.齿槽宽,齿条,比较,标准齿轮,m、h,*,a,、c,*,（15,或20,）,为标准值且,e=s,几何尺寸计算公式,（,P307,表10-2）,三、标准齿条,特点:,1）齿廓为一直线，压力角,不变，也称为齿形角。,2）与分度线平行的任一条直线上齿距,p,相等,p=,m,齿轮,与齿条比较,内齿轮,1）齿廓内凹,2）根圆大于顶圆,3）顶圆必须大于基圆,任意圆齿厚,一、渐开线齿轮的啮合过程,理论啮合线段,N,1,N,2,实际啮合线段,B,1,B,2,齿廓工作段,二、正确啮合的条件,保证前后两对轮齿有可能同时在啮合线上相切接触。,条件：,传动比,m,1,=m,2,=m,a,1,=,a,2,=,a,正确啮合条件,5,渐开线直齿圆柱齿轮传动,三、齿轮传动的中心距及啮合角（,侧隙为零、顶隙为标准值,）,a,1.节圆,d,、,啮合角,2.具有标准顶隙的中心距,a,=,r,1,+,r,2,=,r,1,(h*+c*),m,+,c*,m,+,r,2,+,h*,m,=,r,f,1,+,c,+,r,a2,r,f1,r,a2,=,r,1,+,r,2,标准中心距,3.侧隙,为零的,中心距,无侧隙啮合条件:,S,1,=,e,2,;,e,1,=,S,2,S,1,=e,2,=e,1,=S,2,标准齿轮:,S=e=,m/2,当两标准齿轮按分度圆相切来安装,则满足传动条件,。,正确安装,a,分度圆与节圆重合,由于,m,1,=m,2,4.啮合角,与压力角,O,1,O,2,a,a,r,1,r,2,P,r,b1,r,b2,r,b,=,rcos,a,=r,cos,a,=,rr,cos,a,cos,a,r,b1,+r,b2,=,r,1,cos,a,+r,2,cos,a,=,r,1,cos,a,+r,2,cos,a,a,cos,a,=,a,cos,a,5.,齿轮与齿条啮合传动,特点,啮合线切于齿轮基圆并垂直于齿条齿廓,标准安装或非标准安装,d,=,d ,=,分度圆、节圆、压力角、啮合角,分度圆与节线相切,重合度,分析：,1）=1 表示在啮合过程中，始终只有一对齿工作；,2）1 2 表示在啮合过程中，有时是一对齿啮合，,有时是两对齿同时啮合。,重合度,传动平稳性,承载能力,。,四、,连续传动条件,作业：10-26,重合度的计算,重合度与,Z,1,、Z,2,及,有关,齿数愈多,重合度愈大,啮合角愈大,重合度愈小,6 渐开线齿廓的切制原理、根切和最少齿数,1.仿型法（成型法）,精度低、生产率低,刀具：1.圆盘铣刀,2.指形铣刀,刀具的选择与,m、,、z,有关。,一、切削原理,.,刀号,1,2,3,4,5,6,7,8,加工齿数范围,12,13,14,16,17,20,21,25,26,34,35,54,55,134,135,每把刀的刀刃形状,按它加工范围的,最少,齿数,齿轮的齿形来设计。,.,2.范成法,切削,（沿轮坯轴向）,进刀和让刀,（沿轮坯径向）,范成运动,（,模拟齿轮啮合,传动）,刀具与轮坯以,i,12,=,1,/,2,=Z,2,/Z,1,回转,用同一把刀具,通过调节,i,12,就可以,加工相同模数,、,相同,压力角,不同齿数,的齿轮。,齿轮插刀,齿条插刀,齿轮滚刀,二、根切现象、不根切的最少齿数和变位修正法,1.根切现象,用范成法切削标准齿轮时,如果齿轮的齿数过少，刀具的齿顶就会切去轮齿根部的一部分，这种现象称为,根切,。,2.根切原因,.,P,N,1,a,B,2,3,.,不产生根切的最少齿数,PN,1,PB,2,h,a,r,r,sin,a,a,h,a,sin,a,m,Z,2,sin,a,m,sin,a,*,h,a,得:,Z,sin,2,a,*,h,a,2,当,=20,0,、,*,h,a,=,1、,Z,min,=,17,不根切条件,4,.避免,发生,根切的措施,限制小齿轮的最小齿数；,减少齿顶高系数(,重合度减少、非标准刀具,)；,增大分度圆压力角(,正压力径向力增大、非标准刀具,)；,B,P,N,1,xm,（,x,变位,系数，,m,模数）,通过改变刀具与轮坯的相互位置以避免根切，从而达到可以制造较少齿数的齿轮。这样制造出来的齿轮称为,变位齿轮,。切齿刀具所移动的距离,xm,称为,移距,。,采用变位修正法：,最小变位系数,h,a,m,X,m,*,N,1,P,B,2,a,a,r,b,4.最小变位系数,xm,变位量（移距）,x,变位系数,x0,正变位齿轮,x0,负变位齿轮,7 斜齿圆柱齿轮传动,1.齿廓曲面的形成,直齿轮:,AA,是直线,。,斜齿轮:,AA,是螺旋线,。,斜齿轮齿廓曲面为:,螺旋渐开面,一、斜齿圆柱齿轮的形成原理,.,2.特点（与直齿圆柱齿轮比较）,1、传动较为平稳，适用于高速传动。,二、,斜齿轮,主要参数,各部分名称和,几何尺寸,1.主要参数(,法向参数、端面参数),螺旋角,(左旋、右旋）,齿 距,P,n,=,P,t,cos,模 数,m,n,=,m,t,cos,齿 宽,b=B/,cos,法向参数规定为标准值。,为什么？,（,m,n,、,n,、,h,an,*,、,c,n,*,）,2.几何尺寸,分度圆直径,d=,m,t,z,=,m,n,z,/,cos,中心距,a=,m,n,（z,1,+z,2,）/2,cos,2、改变螺旋角可调整中心距,进刀方向,.,其它几何尺寸计算（见表8-6）,四、重合度,3、,承载能力高，传动平稳。,三、正确啮合条件,模数和压力角分别相等且螺旋角的大小相等、旋向相反（一个左旋，另一个右旋）。,B,2,B,1,B,V,.,五、当量齿数,不产生根切的最少齿数为：,当量齿轮,齿形与斜齿轮的法向齿形接近的“直齿轮”,当量齿数,“直齿轮”的齿数,计算当量齿数的意义：,仿形法加工轮齿 选刀具,弯曲强度计算 查齿形系数,齿厚测量、变位系数选择,椭圆在节点的曲率半径为,当量,齿轮的,分度圆,半径：,4、结构紧凑,.,结束,