第10章 齿轮机构及其设计(1-5)ppt课件.ppt

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1、第10章齿轮机构及其设计§10－1齿轮机构的特点和类型作用：传递空间任意两轴（平行、相交、交错）的旋转运动，或将转动转换为移动。结构特点：圆柱体或圆锥体外（或内）均匀分布有大小一样的轮齿。优点：①传动比准确、传动平稳。②圆周速度大，高达300m/s。③传动功率范围大，从几瓦到10万千瓦。④效率高(η→0.99)、使用寿命长、工作安全可靠。⑤可实现平行轴、相交轴和交错轴之间的传动。缺点：要求较高的制造和安装精度，加工成本高、不适宜远距离传动(如单车)。平面齿轮传动（轴线平行）外齿轮传动直齿斜齿人字齿圆柱齿轮非圆柱齿轮

2、空间齿轮传动（轴线不平行）按相对运动分按齿廓曲线分直齿斜齿曲线齿圆锥齿轮两轴相交两轴交错蜗轮蜗杆传动交错轴斜齿轮准双曲面齿轮渐开线齿轮(1765年)摆线齿轮(1650年)圆弧齿轮(1950年)按速度高低分:按传动比分:按封闭形式分：齿轮传动的类型应用实例：提问参观对象、SZI型统一机芯手表有18个齿轮、炮塔、内然机。高速、中速、低速齿轮传动。定传动比、变传动比齿轮传动。开式齿轮传动、闭式齿轮传动。抛物线齿轮(近年)分类：内齿轮传动齿轮齿条2ω2作者：潘存云教授1ω1椭圆齿轮准双曲面齿轮作者：潘存云教授斜齿圆锥齿轮作

3、者：潘存云教授曲线齿圆锥齿轮齿轮机构可以分为定传动比齿轮机构和变传动比齿轮机构。本章仅讨论定传动比的齿轮机构。直齿圆柱齿轮是传动最简单、最基本、应用最广泛的一种。本章以直齿圆柱齿轮传动为重点，分析其啮合原理、传动参数和几何尺寸计算等问题。以直齿圆柱齿轮为基础对其他类型齿轮传动的特点进行介绍。设计：潘存云o1ω1§10－2齿轮的齿廓曲线一.齿廓啮合基本定律一对齿廓在任意点K接触时，作法线n-n得：i12＝ω1/ω2＝O2P/O1P齿廓啮合基本定律:互相啮合的一对齿轮在任一位置时的传动比，都与连心线O1O2被其啮合齿廓

4、的在接触处的公法线所分成的两段成反比。根据三心定律可知：P点为相对瞬心。nnPo2ω2k由：v12＝O1Pω1v12＝O2Pω2设计：潘存云节圆如果要求传动比为常数，则应使O2P/O1P为常数。节圆：r’1r’2设想在P点放一只笔，则笔尖在两个齿轮运动平面内所留轨迹。由于O2、O1为定点，故P必为一个定点。两节圆相切于P点，且两轮节点处速度相同，故两节圆作纯滚动。r'1r'2a=r'1+r'2中心距：o1ω1nnPo2ω2ka共轭齿廓传动比i12=常数，则O2P/O1P=常数，O2、O1为定点，所以P为定点。如果两

5、轮作定传动比传动时，节点P为连心线上的一个定点。若i12=常数，两齿轮的齿廓在任何位置啮合时，接触点的公法线必与两轮的连心线交于一定点。共轭齿廓：一对能实现预定传动比(i12=ω1/ω2)规律的啮合齿廓。----应用最广渐开线2.齿廓曲线的选择理论上，满足齿廓啮合定律的曲线有无穷多，但考虑到便于制造和检测等因素，工程上只有极少数几种曲线可作为齿廓曲线，如渐开线、其中应用最广的是渐开线，其次是摆线(仅用于钟表)和变态摆线。(摆线针轮减速器)，近年来提出了圆弧和抛物线。渐开线具有很好的传动性能，而且便于制造、安装、测量

6、和互换使用等优点。本章只研究渐开线齿轮。摆线变态摆线圆弧抛物线渐开线齿廓的提出已有近两百多年的历史，目前还没有其它曲线可以替代。设计：潘存云§10－3渐开线齿廓的啮合特点一、渐开线的形成和特性―条直线在圆上作纯滚动时，直线上任一点的轨迹2.渐开线的特性②渐开线上任意点的法线切于基圆纯滚动时，B为瞬心，速度沿t-t线，是渐开线的切线，故BK为法线③B点为曲率中心，BK为曲率半径。渐开线起始点A处曲率半径为0。可以证明BK－发生线，①AB=BK;tt发生线Bk基圆OArkθk基圆－rbθk－AK段的展角－渐开线渐开线r

7、b设计：潘存云A1B1o1θkK④渐开线形状取决于基圆⑤基圆内无渐开线。⑥同一基圆上任意两条渐开线公法线处处相等。当rb→∞，变成直线。B3o3θkA2B2o2设计：潘存云BC'ACrbOEC”⑥同一基圆上任意两条渐开线的公法线处处相等。由性质①和②有：两条反向渐开线,两条同向渐开线：B1E1=A1E1－A1B1B2E2=A2E2－A2B2B1E1=B2E2∴A1B1=A2B2A1E1=A2E2AB=AN1+N1B=A1N1+N1B1=A1B1AB=AN2+N2B=A2N2+N2B2=A2B2A1B1N1A2B2N

8、2E2E1二.渐开线方程及渐开线函数设计：潘存云OABkrkθkαkαkvk离中心越远，渐开线上的压力角越大。rb定义：啮合时K点正压力方向与速度方向所夹锐角为渐开线上该点之压力角αk。rb＝rkcosαkrb＝ricosαirb＝rcosαrb＝rbcosαb对于同一条渐开线：ri↓→αi↓αb＝0渐开线函数渐开线的极坐标方程为渐开线上各点压力角αk不同注