常用机械传动-齿轮传动.ppt
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1、常用机械传动,传动是各种机械的重要组成部分。其作用有:传递能量、分配能量、改变转速及改变运动形式等。种类有:机械传动(啮合传动和摩擦传动)和电传动。 研究对象:齿轮传动和齿轮系、带传动 研究内容:常用机械传动的组成、工作原理、运动特性、受力分析、运动分析、失效分析及设计方法。,第8章 齿轮传动,齿轮传动:用于传递任意两轴间的运动和动力。其圆周速度可达到300m/s,传递功率可达105KW,齿轮直径可从不到1mm到150m以上,是现代机械中应用最广的一种机械传动。,8.1 齿轮传动特点、类型,齿轮传动是机械传动中最重要的、也是应用最为广泛的一种传动型式。,优点是:,(1)工作可靠、寿命较长(2)
2、传动比稳定、传动效率高(3)可实现平行轴、任意角相交轴、任意角交错轴之间的传动(4)适用的功率和速度范围广,(1)加工和安装精度要求较高,制造成本也较高;(2)不适宜于两轴之间远距离的传动。,缺点是:,外啮合,齿轮传动可分类如下:,两轴平行的齿轮传动,两轴不平行的齿轮传动,圆柱齿轮传动,直齿,外啮合,斜齿,人字齿,齿轮传动,内啮合,齿轮与齿条啮合,内啮合,齿轮与齿条啮合,两轴相交的齿轮传动,(圆锥齿轮传动),两轴交错的齿轮传动,直齿,曲齿,交错轴斜齿轮,蜗杆蜗轮,(圆柱齿轮传动)传递平行轴间的运动,传递相交轴或交错轴间的运动,内啮合,齿轮与齿条啮合,斜齿,人字齿,直齿,曲齿,交错轴斜齿轮,蜗杆
3、蜗轮,一直线L与半径为rb的圆相切,当直线沿该圆作纯滚动时,直线上任一点的轨迹即为该圆的渐开线。这个圆称为渐开线的基圆,而作纯滚动的直线L称为渐开线的发生线。,8.2 渐开线及渐开线齿廓,8.2.1渐开线的形成及性质,发生线,8.2.2渐开线的性质,(1)发生线在基圆上滚过的一段长度等于基圆上相应被滚过的一段弧长。,(2)因N点是发生线沿基圆滚动时的速度瞬心,故发生线KN是渐开线K点的法线。又因发生线始终与基圆相切,所以渐开线上任一点的法线必与基圆相切。,(3)发生线与基圆的切点N即为渐开线上K点的曲率中心,线段为K点的曲率半径。随着K点离基圆愈远,相应的曲率半径愈大;而K点离基圆愈近,相应的
4、曲率半径愈小。,(4)渐开线的形状取决于基圆的大小。基圆半径愈小,渐开线愈弯曲;基圆半径愈大,渐开线愈趋平直。,(5)渐开线是从基圆开始向外逐渐展开的,故基圆以内无渐开线。,8.2.3渐开线齿廓的啮合特点,根据渐开线的性质,该公法线必与两基圆相切,即为两基圆的内公切线。又因两轮的基圆为定圆,在其同一方向的内公切线只有一条。所以无论两齿廓在任何位置接触,过接触点所作两齿廓的公法线为一固定直线,它与连心线O1O2的交点C必是一定点。C点称节点,对应的圆为节圆。齿轮传动可理解为两节圆作滚动。,如图所示,两渐开线齿轮的基圆分别为rb1、rb2 ,,过两轮齿廓啮合点K作两齿廓的公法线N1N2。,图 8-
5、4,1 传动比条件,由上图知,两轮的传动比为,上式表明:两轮的传动比为一定值,并与两轮的基圆半径成反比。公法线与连心线O1O2的交点C称为节点,以O1、o2为圆心,、为半径作圆,这对圆称为齿轮的节圆,,当一对渐开线齿轮制成之后,其基圆半径是不能改变的,因此可见i 不变,2 . 渐开线齿轮的可分性,即使两轮的中心距稍有改变(节圆变化),其角速比仍保持原值不变,这种性质称为渐开线齿轮传动的可分性。这是渐开线齿轮传动的另一重要优点,给齿轮的制造、安装带来了很大方便。,3.齿廓间正压力方向不变,由渐开线的性质可知:啮合线又是接触点的法线,正压力总是沿法线方向,故正压力方向不变。该特性对传动的平稳性有利
6、。,啮合线与节圆公切线之间的夹角 ,称为啮合角,8.3.1 齿轮的基本参数,名称与符号,齿顶圆 da、ra,齿根圆 df、rf,齿厚 sk 任意圆上的弧长,齿槽宽 ek 弧长,齿距 (周节) pk= sk +ek 同侧齿廓弧长,齿顶高ha,齿根高 hf,齿全高 h= ha+hf,齿宽 B,分度圆人为规定的计算基准圆,表示符号: d、r、s、e,p= s+e,83 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸,基本参数,模数m,齿数z 齿轮上的齿的数目,出现无理数,不方便为了计算、制造和检验的方便,分度圆周长:d=zp,称为模数m 。,模数的单位:mm,它是决定齿轮尺寸的一个基本参数。齿数相同的齿轮,模数
7、大,尺寸也大。,于是有: d=mz, r = mz/2,人为规定: m=p/只能取某些简单值,,0.35 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 (3.25) 3.5 (3.75) 第二系列 4.5 5.5 (6.5) 7 9 (11) 14 18 22 28 (30) 36 45,分度圆压力角,定义分度圆压力角为齿轮的压力角:,规定标准值:20,对于分度圆大小相同的齿轮,如果不同,则基圆大小将不同,因而其齿廓形状也不同。,是决定渐开线齿廓形状的一个重要参数。,或rb/rcos,,arccos(rb/r),Db/dcos,渐开线上各点的压力角是不相等的.齿顶圆上压力角最大,基圆上的最小.
8、,齿顶高系数:ha*,齿顶高:ha=ha*m,标准值: ha*1,顶隙系数: c*,标准值: c*0.25,顶隙:c=c*m,8.3.2 标准直齿圆柱齿轮传动的几何尺寸,所谓公法线长度,是指齿轮千分尺跨过k个齿所量得的齿廓间的法向距离。(见右图),8.3.3 公法线长度,Wk=m2.9521(k-0.5) +0.014Z,m模数k跨齿数 k=z/9+0.5(取整数)z被测齿轮齿数,K 、W 也可查手册得到,要使进入啮合区内的各对齿轮都能正确地进入啮合,两齿轮的相邻两齿同侧齿廓间的法向距离应相等:,8.4.1 正确啮合条件,pb1= pb2,将pb=mcos代入得: m1cos1=m2cos2,
9、因m和都取标准值,使上式成立的条件为:,m1=m2 , 1=2,结论:一对渐开线齿轮的正确啮合条件是它们模数和压力角应分别相等。,8.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动,8.4.2 连续传动条件,一对轮齿在啮合线上啮合的起始点 从动轮2的齿顶圆与啮合线N1N2的交点B2一对轮齿在啮合线上啮合的终止点 主动轮的齿顶圆与啮合线N1N2的交点B1。,实际啮合线 线段B1B2,8.4.2 连续传动条件,为保证连续传动,要求:,实际啮合线段B1B2pb基圆齿距,定义: = B1B2/pb 为一对齿轮的重合度,一对齿轮的连续传动条件是:,为保证可靠工作,工程上要求:,从理论上讲,重合度为1就能保证连续传
10、动,但齿轮制造和安装有误差,即: B1B2/pb1,1,采用标准齿轮,总是有: 1故不必验算。,8.5 渐开线齿轮的加工及根切现象,8.5.1 渐开线齿轮的加工原理,切削加工,仿形法,展成法(范成法),盘状铣刀,指状铣刀,1.齿轮插刀(插齿),2. 齿条插刀,3.齿轮滚刀加工(滚齿),1.仿形法,仿形法是在普通铣床上用轴向剖面形状与被切齿轮齿槽形状完全相同的铣刀切制齿轮的方法,如图所示。铣完一个齿槽后,分度头将齿坯转过3600/z,再铣下一个齿槽,直到铣出所有的齿槽。,铣直齿,铣斜齿,动画演示,加工方便易行,但精度难以保证。由于渐开线齿廓形状取决于基圆的大小,而基圆半径rb=(mzcos)/2
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