廣石化齒輪機構及其設計

1、§4-1 齒輪機構的類型及特點§4-2 齒廓嚙合基本定律§4-3 漸開線齒廓及其嚙合特性§4-4 漸開線標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸§4-5 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動§4-6 漸開線齒廓的切齒加工§4-7 變位齒輪概述§4-8 斜齒圓柱齒輪機構§4-9 蝸桿傳動機構§4-10 圓錐齒輪機構

2、 小 結,第四章 齒輪機構,,目錄,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,§4-1 齒輪機構的類型及特點,齒輪機構是應用最廣的傳動機構之一，用來傳遞空間任意兩軸的運動和動力。傳動比穩(wěn)定、效率高、工作可靠且壽命長，適用的圓周速度和功率范圍很廣。廣泛應用于傳遞空間任意兩軸的運動和動力。但要求較高的安裝和制造精度，成本高。,章頭,,,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,特點:,a.平面齒輪機構(兩軸

3、線平行),按傳動時兩軸的相對位置分：,外嚙合齒輪機構內嚙合齒輪機構齒輪與齒條機構,直齒(圓柱) 齒輪斜齒(圓柱)齒輪人字齒(圓柱)齒輪,,,b.空間齒輪機構(兩軸線不平行),章頭,,,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,分類:,圓錐齒輪機構(直齒、曲線齒）交錯軸斜齒輪機構蝸桿蝸輪機構.,b.空間齒輪機構(兩軸線不平行),,章頭,,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,即:,齒廓嚙合基本定律,相互嚙合的一對齒輪，在某一位

4、置的傳動比，都與其連心線O1O2被嚙合點處的公法線所分成的兩段長度成反比。,,,,K,O1,O2,,,?1,?2,n,n,,p,,齒廓形狀影響傳動性能，若傳動比變化 ? 從動輪轉速不均勻?慣性力、振動、噪音?傳動精度低。,分析可知： P為齒廓λ1、λ2 的瞬心則,§4-2齒廓嚙合基本定律,,章頭,,,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,不論兩齒廓在何位置接觸，過其接觸點所作兩齒廓的公法線均須與連心線交于一固定的點P（節(jié)點）。,

5、傳動比恒定的條件：,一對齒輪傳動時：兩節(jié)圓作純滾動。,理論上齒廓曲線無窮多，實際選用, 須考慮設計、加工、安裝、維修等要求。,,,節(jié)圓:過節(jié)點所作的兩個相切的圓,圓形齒輪,非圓齒輪,常用: 擺線、漸開線、圓弧線.,,章頭,,,,章頭,,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,,,4.3.1 漸開線的形成及其特性,發(fā)生線,基圓,向徑,展角,壓力角,,,基圓半徑 rb,rK,§4-3 漸開線齒廓及其嚙合特性,rk=rb/cosak

6、,θk= tanak-ak,= invak,,極坐標方程,1. 漸開線的生成,漸開線函數(shù),章頭,,,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,0,N,A,2. 漸開線的特性,2) 法線必與基圓相切.,4) 漸開線形狀取決于 rb .,5) 基圓內無漸開線 .,▲推論:,同一基圓上兩條漸開線間的公法線長度處處相等 (等于兩漸開線間的基圓弧長) 。,3) 漸開線離基圓愈遠， 其曲率半徑愈大。,章頭,,,,機械原理 ——第四章 齒

7、輪機構,,,1.漸開線齒廓能保證定傳動比傳動,漸開線上任一點的法線必與基圓相切,傳動比恒定且等于節(jié)圓半徑的反比,,O1,O2,,,漸開線齒輪傳動的可分性,,2. 漸開線齒廓傳動具有可分性,N1,N2,4.3.2 漸開線齒廓的嚙合特性,3. 漸開線齒廓之間的正壓力方向不變,嚙合線: 嚙合點 (在固定平面上) 的軌跡線.,兩齒廓公法線:,兩基圓內公切線:,力的作用線（壓力方向不變）,,△O1PN1~ △O2PN2,章頭,,,機械原理 ——

8、第四章 齒輪機構,,§4-4漸開線標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸,4.4.1齒輪各部分名稱和符號(外齒輪),齒數(shù) Z,齒頂圓,齒根圓,齒槽寬,齒厚,齒距,,,,齒寬,齒頂高,齒根高,分度圓,基圓,,齒全高,pi=si+ei,h=ha+hf,4.4.2 齒輪的基本參數(shù),模數(shù) m,令,d=m z p=πm,壓力角 a,=200,齒頂高系數(shù)ha*和頂隙系數(shù)c*,ha=ha*m,hf=(ha*+c*)m,頂隙:c=c

9、*m,章頭,,,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,（表4-1）GB/T1357-2008,（表4-2）,例題,已知: 一漸開線直齒圓柱齒輪，用卡尺測量出齒頂圓直徑da=208mm, 齒根圓直徑df=172mm, 數(shù)得齒數(shù)z=24。求：該齒輪的模數(shù)m,齒頂高系數(shù)ha*和頂隙系數(shù)c*,解:,正常齒:,短齒:,,,4.4.3漸開線齒輪的幾何尺寸計算(表4-3),4.4.2 齒輪的基本參數(shù),章頭,,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,&

10、#167;4-4漸開線標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸,4.4.1齒輪各部分名稱和符號(外齒輪),m=8.125 mm,m=8 mm,兩對齒分別在K，Kˊ點嚙合，根據(jù)嚙合基本定律:,KKˊ——法向齒距,在齒輪1上：KK ˊ =Pb1,在齒輪2上：KK ˊ =Pb2,4.5.1正確嚙合條件,§4-5 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動,正確嚙合條件：兩輪相鄰兩齒同側齒廓公法線距離相等,K1K1ˊ= K2K2ˊ,即兩基圓齒距相等,p

11、b1=pb2,即:m1cosa1=m2cosa2,m1 = m2 = mα1= α 2 = α,正確嚙合條件,章頭,,,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,齒論傳動的無側隙嚙合條件:,S1' = e2' ; e1' = S2',S1= e2 = e1= S2,對標準齒輪:S1= e1= ?m1/2 S2= e2= ?m2/2,由于 m1 = m2,,▲當兩標準齒輪按分度圓相切來

12、安裝, 則滿足無側隙嚙合條件。,標準中心距:a= r1 + r2,4.5.2正確安裝條件,,,,a,,,,,,,,a',,標準齒輪正確安裝:1 無側隙嚙合2 節(jié)圓與分度圓重合3 具有標準頂隙4 a= r1 + r2 = r1′+ r2′,正確安裝(兩輪中心距為標準中心距),,d′=d a′=a,C =hf － ha=c*m,4.5.1正確嚙合條件,§4-5 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動,

13、章頭,,,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,非正確安裝,a′只有增大,由圖可知：,——有側隙,非標準頂隙,4.5.2正確安裝條件,,4.5.1正確嚙合條件,§4-5 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動,章頭,,,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,連續(xù)傳動條件：,重合度:,重合度不僅是齒輪傳動的連續(xù)性條件，而且是衡量齒輪承載能力和傳動平穩(wěn)性的重要指標。,,,,,,,,,,主動輪的齒頂圓與嚙合線交點B1,理論嚙合線段：N1

14、N2,齒廓工作段:,一對齒輪的嚙合過程:,從動輪的齒頂圓與嚙合線交點B2,前一對齒還未脫離嚙合，后一對齒已經進入嚙合。,嚙合始點:,嚙合終點:,,4.5.3連續(xù)傳動條件,實際嚙合線段：B1B2,4.5.2正確安裝條件,,4.5.1正確嚙合條件,§4-5 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動,章頭,,,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,分析：,1） ? a =1 表示在嚙合過程中，始終只有一對齒工作；,2） 1? ?a ? 2

15、 表示在嚙合過程中，有時是一對齒嚙合， 有時是兩對齒同時嚙合。,3） ? a <1 前對齒已脫離嚙合,后對齒還沒嚙合,傳遞中斷。,重合度??傳動平穩(wěn)性??承載能力?。,重合度計算:,,章頭,,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,§4-6 漸開線齒廓的切削加工,齒輪加工方法很多：如切制法、鑄造法、熱扎法、沖壓法、電加工法等根據(jù)切制原理的不同，可將齒輪加工方法分為兩大類：1、仿形法2、展成法,切制法

16、,4.6.1 漸開線齒廓切削加工的基本原理,章頭,,,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,1)盤銑刀2)指狀銑刀,1、仿形法,,,,,,,,章頭,,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,§4-6 漸開線齒廓的切削加工,4.6.1 漸開線齒廓切削加工的基本原理,,刀齒形狀與齒輪齒槽形狀相同優(yōu)點:普通銑床加工缺點:1)精度低：分度誤差刀具齒形誤差db=dcos?=mzcos?決定齒形 (z的函數(shù)), 刀具量大工程處

17、理:同m和?的刀具只有8把,2)生產率低：空回行程分度, 夾緊等輔助工作時間長應用:修配和小批量生產,仿形法加工特點:,實物刀具,1、仿形法,,章頭,,,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,§4-6 漸開線齒廓的切削加工,4.6.1 漸開線齒廓切削加工的基本原理,,2、展成法(又稱范成法、包絡法),1) 展成運動兩輪分度圓相切以 i12 = w1/w2 = z2 /z1 傳動2) 切削運動齒輪插刀沿輪坯軸線方向

18、 作往復運動，以切除材料相同的 m、a , 只要用一 把刀具, 通過調節(jié)i12 , 就可 以加工不同齒數(shù)的齒輪,,O2 輪坯,刀具:往復直線移動+嚙合式旋轉齒輪毛坯: 嚙合式旋轉,齒輪插刀、齒條插刀、滾齒刀,1、仿形法,,章頭,,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,§4-6 漸開線齒廓的切削加工,4.6.1 漸開線齒廓切削加工的基本原理,,優(yōu)點：同一把刀具可加工出m,a相同而齒數(shù)不同的所

19、有齒輪。不僅可加工外齒輪，而且可加工內齒輪缺點：加工不連續(xù)，生產效率低,1)齒輪插刀,,,,,,,,,,,i=?0/?=z/z0,,章頭,,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,2、展成法(又稱范成法、包絡法),§4-6 漸開線齒廓的切削加工,優(yōu)點：同一把刀具可加工出m,a相同而齒數(shù)不同的所有齒輪缺點：不能加工內齒輪。加工不連續(xù)，生產效率低,2)齒條插刀,,v=?d/2= ?mz/2,1)齒輪插刀,,章頭,,,機械原理 —

20、—第四章 齒輪機構,,2、展成法(又稱范成法、包絡法),§4-6 漸開線齒廓的切削加工,優(yōu)點：同一把刀具可加工出m,a相同而齒數(shù)不同的所有齒輪。加工連續(xù)，生產效率高缺點：不能加工內齒輪,3)齒輪滾刀,,范成法加工特點：,1.精度高、效率高，2.標準刀具數(shù)量少，3.需專門機床,4.適用于批量生產。,展成刀具,2)齒條插刀,1)齒輪插刀,,章頭,,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,2、展成法(又稱范成法、包絡法),&

21、#167;4-6 漸開線齒廓的切削加工,4.6.2 根切現(xiàn)象及其產生的原因,2.產生原因,3.不根切時的最小齒數(shù),1.根切現(xiàn)象,危害,∴Z≥2 ha*/sin²α,當α=20°，ha*=1時，Zmin=17,NM =PNsin?,=r sin2?,,即Zmin=2 h a*/sin²α,,,章頭,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,§4-6 漸開線齒廓的切削加工,2.特點（與直齒圓柱齒輪比較）,

22、§4-8 斜齒圓柱齒輪機構,1.齒廓曲面的形成,一、斜齒圓柱齒輪齒面的形成,傳動較為平穩(wěn)，承載能力高，結構緊湊，適用于高速傳動。,沿整個齒寬突然接觸，突然分開,有沖擊,接觸線由短變長又由長變短,直齒輪:,AA是直線。,斜齒輪:,AA是螺旋線。,斜齒輪齒廓曲面為: 螺旋漸開面,章頭,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,,1.主要參數(shù)(法面參數(shù)n、端面參數(shù)t),(2)法面模數(shù)與端面模數(shù)：,二、斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及幾何

23、尺寸計算,(1)螺旋角?(左旋、右旋）,齒距 Pn=Ptcos?,mn=mtcos?,,法面、端面？,,,章頭,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,,2.幾何尺寸,改變螺旋角可調整中心距,其它幾何尺寸計算（見表4-6）,(3)法面壓力角與端面壓力角：,法面參數(shù)規(guī)定為標準值。 （mn、?n、han*、cn*）,為什么？,分度圓直徑 d = mt z= mn z/cos?,中心距 a = mn（z1+z2）/2

24、cos?,hat*= han*cosβ,ct*= cn*cosβ,ha=hat*mt= han*mn,c=ct*mt= cn*mn,,章頭,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,,定義：與斜齒輪法面齒形相當?shù)闹饼X輪，稱為該斜 齒輪的當量齒輪，其齒數(shù)稱當量齒數(shù)。,rv ＝ρ,又： zv ＝2rv /mn,zmin=zvmincos3β,＝d/mn cos2β,＝zmt/ mn cos2β,＝z/ cos3β,,

25、a=d/2cosβ,短半軸: b=d/2,＝a2/b,=d/2cos2β,若β=20 ° zvmin =17,zmin=14,三、斜齒圓柱齒輪的當量齒數(shù),z v,斜齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)：,,章頭,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,,橢圓長半軸:,四、斜齒圓柱齒輪嚙合傳動,1、斜齒圓柱齒輪正確嚙合的條件(外嚙合),,,模數(shù)和壓力角分別相等且螺旋角的大小相等、旋向相反。,（?β）,,2、斜齒圓柱齒輪傳動的重合度,? = ?t

26、+ ?β,,章頭,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,,五、斜齒圓柱齒輪傳動特點,不產生根切的最少齒數(shù)為：,重合度大，齒面接觸好，平穩(wěn)、承載能力大。最少齒數(shù)少，機構更緊湊。 但有軸向力，螺旋角不能太大。,,章頭,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,螺旋角β ---輪齒方向與軸線的夾角 導程角γ ---輪齒方向與端面的夾角,蝸桿的形成,§4.9 蝸桿傳動機構,蝸桿傳動的類型:,阿基米德蝸桿

27、傳動,漸開線蝸桿傳動,圓柱蝸桿傳動,環(huán)面蝸桿傳動,,,阿基米德蝸桿傳動,圓柱蝸桿傳動,蝸桿的旋向,左旋,右旋,,章頭,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,,中間平面,一、圓柱蝸桿傳動的基本參數(shù)和幾何尺寸,——齒輪與齒條嚙合，以中間平面的參數(shù)和尺寸為基準,——過蝸桿軸線并垂直蝸輪軸線的平面,蝸桿→軸面(a) 蝸輪→端面(t),基準面,,章頭,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,,蝸輪齒數(shù)Ｚ2,蝸桿頭數(shù)Ｚ1,Ｚ1 =1、2、4、

28、6,Ｚ2= 29~70（動力傳動）,→傳動比↑→傳動效率↓,Ｚ1↓→,,,中間平面上的模數(shù)m和壓力角a為標準值,2. 導程角γ 、分度圓直徑d 和傳動比 i,∴ d1=z1m / tanγ1 ≠ mz1 (表4-8),πd1,γ1,z1 pa1,1. 齒數(shù)Ｚ、模數(shù)m和壓力角a,d2= m z2,3. 幾何尺寸計算 (表4-9),一、圓柱蝸桿傳動的基本參數(shù)和幾何尺寸,,章頭,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,

29、,,三、蝸桿蝸輪轉向的判定,二、 蝸桿傳動正確嚙合條件,正確嚙合條件:,ｍa1＝ｍt2＝ｍ,旋向相同,aa1＝at2＝a,γ1＝β2,左、右手規(guī)則：,四、 蝸桿傳動的特點,優(yōu)點: 1. 能實現(xiàn)很大的傳動比；結構緊湊 2. 傳動平穩(wěn), 噪音低 3. 有自鎖性（γ＜ρν）,缺點: 1. Ｖs大，磨損大，效率低.一般η = 0.7 ~ 0.8 2. 材料成本高

30、 3. 不宜用于大功率長期工作,,,一、圓柱蝸桿傳動的基本參數(shù)和幾何尺寸,,章頭,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,,,,,,一、圓錐齒輪概述,齒廓的形成,平面漸開線,平面漸開面,O,,球面漸開線,球面漸開面,§4-10 錐齒輪機構,用來實現(xiàn)相交軸間的運動和動力,章頭,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,,圓柱齒輪,,,,,基圓,齒根圓,分度圓,齒頂圓,,(節(jié)圓),齒頂錐,分度錐,齒根錐,基圓錐,(

31、節(jié)圓錐),背錐,●,,以大端為基準,分類：直齒、斜齒、曲齒,,一、圓錐齒輪概述,§4-10 錐齒輪機構,章頭,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,,二、圓錐齒輪背錐及當量齒輪,,過大端作母線與分度圓錐母線垂直的圓錐,將背錐展開得扇形齒輪，補全，得當量齒輪,其齒形與錐齒輪大端的球面齒形相當，兩者m 和a 相同。,當量齒輪的參數(shù)：,p,又 rv=zvm/2,得：zv＝z/cosδ,= r /cosδ,=zm/2 cosδ,,

32、---背錐,rv= O1 P,正確嚙合條件：,大端模數(shù)和壓力角分別相等.,,章頭,,,,r1,r2,,,δ1,三、圓錐齒輪幾何尺寸計算,幾何尺寸計算（表4-11）,圓錐齒輪以大端參數(shù)為標準值,,p,,δ2,r1=Rsinδ1,r2=Rsinδ2,●,,章頭,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,小 結,齒輪機構,分類齒廓嚙合基本定律漸開線的形成及其性質各部分名稱和符號五個基本參數(shù)及其表達的物理意義幾何尺寸計算正確理

33、解齒輪傳動的嚙合過程及正確嚙合條件（N1、N2、B1、B2、N1N2、B1B2）連續(xù)傳動條件、重合度ε常見切齒方法、根切現(xiàn)象及最少齒數(shù)Zmin,,●,章頭,,機械原理 ——第四章 齒輪機構,,,分類,平面齒輪機構,空間齒輪機構,直齒圓柱齒輪機構,斜齒圓柱齒輪機構,圓錐齒輪機構,嚙合特點,端面與法面的參數(shù)關系,基本參數(shù)、正確嚙合條件,幾何尺寸計算、重合度,正確嚙合條件,大端為基準參數(shù),幾何尺寸計算,,,,,,人字齒輪機構,交錯軸斜