机械设计基础 教学课件 作者 刘小群 吴启仁 第5章 齿 轮 机 构.ppt

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1、第5章齿轮机构概述5.1渐开线齿廓5.2齿轮各部分名称、基本参数及5.3渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动5.4渐开线齿轮的切齿原理5.5渐开线变位齿轮传动简介5.7渐开线齿轮的根切现象和最少齿数5.6直齿圆柱齿轮的齿厚测量计算5.85.1概述按照齿轮轴线间相互位置、齿向和啮合情况。按照齿廓曲线的形状，齿轮传动又可分为渐开线齿轮传动、摆线齿轮传动和圆弧齿轮传动。按齿轮传动是否封闭，齿轮传动还可分为开式齿轮传动和闭式齿轮传动。齿轮传动在工作过程中两项基本要求。①传动平稳：要求齿轮传动的瞬时传动比不变，尽量减小

2、冲击、振动和噪声，以保证机器的正常工作。②承载能力高：要求在尺寸小、重量轻的前提下，轮齿的强度高、耐磨性好，在预定的使用期限内不出现断齿、齿面点蚀及严重磨损等失效现象。图5-1齿轮传动的主要类型5.2.1渐开线的形成和性质根据渐开线的形成，可知渐开线具有下列性质。5.2渐开线齿廓图5-2渐开线的形成及齿廓啮合基本定律①发生线从位置I滚到位置Ⅱ时，发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长，即②渐开线上任一点的法线必与基圆相切。发生线沿基圆作纯滚动，所以为渐开线上K点的法线，且必与基圆相切。又是K点的曲率

3、半径，B点为曲率中心，因此渐开线各点的曲率半径是变化的，K点离基圆越远，曲率半径越大，渐开线形状越平缓。③渐开线的形状取决于基圆的大小。同一基圆上的渐开线形状完全相同。基圆越大，渐开线越平直，基圆半径趋向无穷大时，渐开线就成为直线（见图5-3）。④因渐开线是从基圆开始向外展开的，故基圆以内无渐开线。⑤渐开线上各点压力角不相等。离基圆越远，压力角越大。上式表明：相互啮合传动的一对齿轮，在任一啮合位置时的传动比都与连心线O1O2被啮合点K处的公法线nn所分成的两线段成反比。如果要求两轮的传动比恒定，则必须使过

4、啮合点所作的公法线nn与连心线O1O2的交点即P点为固定点。这就是齿廓啮合的基本定律。5.2.2齿廓啮合基本定律5.3.1齿轮各部分名称及符号5.3齿轮各部分名称、基本参数及渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算图5-5齿轮各部分名称1．齿顶圆、齿根圆da和ra表示。2．齿厚、齿槽宽和齿距用sK表示。用eK表示。用pK表示。pK=sK+eK3．分度圆p=s+e用ha表示。用hf表示。用h表示。h=ha+hf4．齿顶高、齿根高、齿高1．模数分度圆直径d与齿距p及齿数z之间的关系为d=pz或5.3.2渐开线齿轮

5、的基本参数式中，为无理数，计算d时很不方便。为了便于齿轮的设计、制造、测量及互换使用，人为地把规定为简单有理数并标准化，称为齿轮的模数，用m表示，其单位为mm，即第一系列11.251.522.5345681012162025324050第二系列1.752.252.75（3.25）3.5（3.75）4.55.5（6.5）79（11）141822283645表5-2渐开线圆柱齿轮模数（GB1357—87）采用=22.5°或=25°。当=25°时，ha*=1，c*=0.2。2．压力角如果用模数来表示轮齿

6、的齿顶高和齿根高，则可写为3．齿顶高系数和顶隙系数齿制ha*=1，短齿制ha*=0.8；齿制c*=0.25，短齿制c*=0.3。c=c*mm、、ha*和c*均为标准值，且s=e的齿轮，称为标准齿轮。4．齿数渐开线直齿圆柱齿轮分为外齿轮（见图5-5）、内齿轮（见图5-6）和齿条（见图5-7）三种。5.3.3标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算图5-6内齿轮图5-7齿条名称符号公式外齿轮内齿轮齿条齿顶高haha=ha*m齿根高hfhf=(ha*+c*)m齿高hh=(2ha*+c*)m齿距pp=m齿厚s齿槽宽e顶

7、隙cc=c*m分度圆直径dd=zm齿顶圆直径dada=(z+2ha*)mda=(z−2ha*)m齿根圆直径dfdf=(z−2ha*−2c*)mdf=(z+2ha*+2c*)m基圆直径dbdb=zcos·m标准中心距表5-3渐开线标准直齿圆柱齿轮主要几何尺寸的计算公式5.4.1节点、节圆、啮合线和啮合角5.4.2渐开线齿廓啮合特性1．瞬时传动比恒定律5.4渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动图5-8渐开线齿廓的啮合渐开线齿轮的传动比等于两轮基圆直径的反比。对于标准齿轮，这一可分性只限于制造、安装误差和轴的变

8、形、轴承磨损等微量范围内。中心距增大，两轮齿侧的间隙增大，传动时会产生冲击、噪声等。2．中心距可分性3．齿廓间作用的压力方向不变4．齿廓间的相对滑动两轮在节点处的速度相同，所以节点处齿廓间没有相对滑动，距节点愈远，齿廓间的相对滑动愈大。两轮的相邻轮齿同侧齿廓沿法线的距离（称法向齿距，以pn表示）必须相等，即pn1=pn2前对齿在1点啮合时，后对齿不是相互嵌入，就是分离，均不能正确啮合。5.4.3正确啮合条件图5-9正确啮合条