齿轮机构及其设计范例.doc

（八） 齿轮机构及其设计 1、本章的教学要求 1）了解齿轮机构的类型及应用。 2）了解齿廓啮合基本定律。 3）深入了解渐开线圆柱齿轮的啮合特性及渐开线齿轮的正确啮合条件、连续传动条件等。 4）熟悉渐开线齿轮各部分名称、基本参数及各部分几何尺寸的计算。 5）了解渐开线齿廓的展成切齿原理及根切现象；渐开线标准齿轮的最少齿数；及渐开线齿轮的变位修正和变位齿轮传动的概念。 6）了解斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成、啮合特点，并能计算标准斜齿圆柱齿轮的几何尺寸。 7）了解标准支持圆锥齿轮的传动特点及其基本尺寸的计算。 8） 对蜗轮蜗杆的传动特点有所了解。 2、本章讲授的重点 本章讲授的重点是渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动的基本理论和设计计算。对于其他类型的齿轮及其啮合传动，除介绍它们与直齿圆柱齿轮啮合传动的共同特点外，则着重介绍他们的特殊点。 3、本章的教案安排 本章讲授12-14学时，安排了六个教案，习题课穿插在课堂教学中进行，其中教案JY8-5(2)可根据学时及专业的不同选讲。此外本章有两个实验：齿轮范成实验和齿轮基本参数测绘。 [教案JY8-1(2) ] 1）教学内容和教学方法 本讲的教学内容有：齿轮机构的类型及应用；齿轮的齿廓曲线；渐开线的形成及其特性。 1、齿轮机构的应用及分类 齿轮机构是在各种机构中应用最广泛的一种传动机构。它可用来传递空间任意两轴间的运动和动力，并具有功率范围大、传动效率高、传动比准确、使用寿命长、工作安全可靠等特点。 齿轮机构的应用既广，类型也多。根据空间两轴间相对位置的不同，齿轮机构的基本类型如下： （1）用于平行轴间传动的齿轮机构 外啮合齿轮传动，两轮转向相反； 内啮合齿轮传动，两轮转向相同。 齿轮与齿条传动。 斜齿轮传动。 人字齿轮传动。 （2）用于相交轴传动的齿轮机构 直齿圆锥齿轮传动。 曲线圆锥齿轮（又称弧齿圆锥齿轮）能够适应高速重载的要求，故目前也得到了广泛的应用。 （3）用于交错轴间传动的齿轮机构 交错轴斜齿轮传动。 蜗杆传动。 准双曲面齿轮传动。 齿轮机构的类型虽然很多，但直齿圆柱齿轮传动乃是其中最简单、最基本、同时也是应用最广泛的一种。所以，我将以直齿圆柱齿轮传动为重点，就其啮合原理、传动参数和几何尺寸计算等问题进行较为详细的分析，然后再以其为基础对其他类型齿轮传动的特点进行介绍。 2、齿轮的齿廓曲线 一对齿轮传动，是依靠主动轮轮齿的齿廓，推动从动轮轮齿的齿廓来实现的。若两轮的传动能实现预定的传动比（i12=ω1/ω2）规律，则两轮相互接触传动的一对齿阔称为共轭齿廓。 （1）齿廓啮合基本定律 互相啮合传动的一对齿轮，在任一位置的传动比，都与其连心线被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两段成反比。这一规律就是齿廓啮合基本定律。 根据这一定律可知：两齿轮的齿廓在不同位置啮合时，过其接触点的公法线与两齿轮连心线交点的位置不同，则两齿轮的传动比也不同。而两齿在不同接触点处的公法线的方向如何，则决定与两齿轮的形状。所以，根据齿廓啮合基本定律，可以求得齿廓曲线与齿轮传动比的关系；反之，也可以按照给定的传动比，利用齿廓啮合基本定律来求得两轮轮齿的共轭曲线。 上述过两啮合齿廓接触点所作的两齿公法线与两轮连心线O1O2的交点P称为两轮的啮合节点（简称节点）。 由于两轮作定传动比传动时，节点P为连心线上的一个定点，故P点在轮1的运动平面（与轮1相固连的平面）上的轨迹是一以O1为圆心，为半径的圆。同理，P点在轮2运动平面上的轨迹是一以O2为圆心，为半径的圆。这两个圆分别称为轮1与轮2的节圆。而由上述可知，轮1与轮2的节圆相切于P点，而且在P点处两轮的线速度是相等的，即ω1=ω2，故两齿轮的啮合传动可以视为两轮的节圆作纯滚动。 同理，当要求两齿轮作变传动比传动时，则节点P就不再是连心线上的一个定点，而应是按传动比的变化规律在连心线上移动的。这时，P点在轮1、轮2运动平面上的轨迹也就不再是圆，而是一条非圆曲线，称为节线。演示两个非圆齿轮的节线。 （2）齿廓曲线的选择 在理论上说，能满足一定传动比规律的共轭齿廓曲线是很多的。但是在生产实践中，选择齿廓曲线时，不仅要求满足传动比的要求，还必须从设计、制造、安装和使用等方面予以综合考虑。对于定传动比传动的齿轮来说，目前最常用的齿廓曲线是渐开线，其次是摆线和变态摆线。此外，近年来还有圆弧齿廓和抛物线齿廓等。 3、渐开线齿廓的啮合特点 （1）渐开线的形成及其特性 在黑板上演示渐开线的形成过程。根据渐开线的形成过程，可知渐开线具有下列特性： ① 发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的圆弧长度。 ② 渐开线上任意点的法线恒与其基圆相切。 ③ 渐开线愈接近于其基圆的部分，其曲率半径愈小。在