清华大学机械原理课件-齿轮传动机构

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1、第4章齿轮传动机构齿轮传动机构的类型齿廓啮合基本定律渐开线齿廓渐开线标准直齿圆柱齿轮渐开线标准齿轮的啮合渐开线齿轮的加工直齿圆锥齿轮传动机构蜗杆传动机构非圆齿轮传动机构简介4.1齿轮传动机构的类型、特点和应用4.1.1齿轮传动机构的类型平面—直齿轮内啮合齿轮传动两齿轮的转动方向相同齿轮齿条传动外啮合齿轮传动两齿轮的转动方向相反平面—平行轴斜齿圆柱齿轮传动轮齿与其轴线倾斜一个角度平面—人字齿轮传动由两个螺旋角方向相反的斜齿轮组成空间—（圆）锥齿轮传动用于两相交轴之间的传动空间—交错轴斜齿轮传动用于传递两交错轴之间的运动空间—蜗杆传动用于传递两交错轴

2、之间的运动，其两轴的交错角一般为90º4.1.2齿轮传动机构的特点（1）直接接触的啮合传动；可传递空间任意两轴之间的运动和动力；（2）功率范围大，速比范围大，效率高，精度高；（3）传动比稳定，工作可靠，结构紧凑；（4）改变运动方向；（5）制造安装精度要求高，不适于大中心距，成本较高，且高速运转时噪声较大。4.1.3齿轮传动机构的应用现代机械中应用最为广泛的一种传动机构例1：机械手例2：汽车变速箱例3：摄像机例4：大型游乐设施4.2齿廓啮合基本定律-瞬时传动比恒定条件4.2.1基本定律-瞬时传动比恒定条件C点：相对速度瞬心(三心定理)C点：啮合节点

3、，简称节点齿廓啮合基本定律齿廓接触点的公法线始终通过中心连线上一定点，速比恒定。节圆：由节点决定的圆共轭齿廓凡满足齿廓啮合基本定律而相互啮合的一对齿廓两头牛背上的架子称为轭，轭使两头牛同步行走。共轭即为按一定规律相配的一对。轭4.2.3齿廓曲线的选择1.理论上满足基本定律的共轭齿廓曲线很多；2.考虑因素：设计、制造、安装和使用；3.常用齿廓曲线：渐开线，摆线，变态摆线，圆弧曲线和抛物线等。本章重点研究渐开线齿廓的齿轮4.3渐开线齿廓4.3.1渐开线的形成直线BK沿半径为rb的圆作纯滚动时,直线上任意一点K的轨迹称为该圆的渐开线。该圆称为渐开线的基

4、圆rb—基圆半径；BK—渐开线发生线θK—渐开线上K点的展角4.3.2渐开线的性质1.渐开线的发生线展直前后长度不变；2.B是渐开线K点处的曲率中心，BK是曲率半径；A处的曲率半径为0KB为渐开线在K点的法线，并与基圆相切K3.渐开线的形状取决于基圆的大小rb↑→∞,渐开线→直线；4.基圆内无渐开线问题1：G1、G3为同一基圆上所生成的两条同向渐开线，试问和有何关系？5.同一基圆上所生成的两条同向渐开线为法向等距曲线。问题2：G1、G3为同一基圆上所生成的两条反向渐开线，试问和有何关系？6.同一基圆上所生成的两条反向渐开线为法向等距曲线。4.3.

5、3渐开线方程1.渐开线的压力角2.渐开线方程渐开线的极坐标方程式渐开线函数法线与基圆相切；齿轮固定，基圆唯一；法线交于定点C4.3.4渐开线齿廓的啮合特性啮合特性1.中心距的可分离性；中心距变化后，C点随之变化，但rb1、rb2不变，即传动比不变。有利于加工、安装和使用。2.接触点的轨迹是直线─啮合线；3.作用力的方向始终沿啮合线；4.中心距变动，啮合线变化；5.存在相对滑动，导致摩擦磨损。4.4渐开线标准直齿圆柱齿轮4.4.1基本参数1.模数m，压力角定义分度圆上：模数m=Pk/π，压力角α，均为标准值国家标准α=20°，英制标准α=14.5°

6、,某些汽车齿轮α=22.5°2.齿顶高系数，顶隙系数4.4.2渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算标准齿轮的特征：分度圆上模数和压力角为标准值；齿距p所包含的齿厚s与齿槽宽e相等；具有标准的齿顶高与齿根高。渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算式4.5渐开线标准齿轮的啮合节点→节圆→啮合角4.5.1标准中心距-无侧隙啮合分度圆与节圆重合渐开线齿廓具有可分离性4.5.2正确啮合条件条件：齿对交替过程中不发生冲击保证加工与互换性4.5.3连续传动条件理论啮合线实际啮合线连续传动条件？？实际啮合线重合度重合度计算：对于内啮合齿轮：当齿轮与齿条啮合时：与模数

7、无关，随齿数增大当两轮的齿数趋于无穷大时→齿条：？？大意味着什么(物理意义)？─表示同时参加啮合的齿对数多或多对齿啮合所占的时间比例大。结论基本定律解决瞬时传动比恒定的必要条件；相等，解决连续传动的必要条件；≥1，解决连续传动的充分条件。标准齿轮、标准中心距，恒大于14.6渐开线齿轮的加工4.6.1渐开线齿轮的加工方法1.成形法铣削法拉削法渐开线的形状与基圆有关成形铣刀刀号和加工齿数范围成型法加工齿轮的特点不需要专用机床；齿型误差较大；分齿误差较大。用于9级以下精度的齿轮加工2.范成法(展成法)4.6.2范成法加工齿轮的原理和方法1.基本原理一对

8、齿轮作无侧隙啮合时，其共轭齿廓互为包络线——包络法2.加工方法插齿加工齿轮插刀优点：用一把插刀可以加工出m、α相同而齿数不同的各种齿轮(