第4章齿轮机构(4-1234).ppt

* 第四章 齿轮机构 (Gear Mechanism) 本章特点： 1、5多——概念、术语、符号、公式、图形； 2、引入了当量齿轮、变位齿轮等概念，理解有一定的难度； 3、有些插图难于表达实际运动情况和空间概念，要有想象力； 学习方法： 1、认真阅读《学习指导书》，及时复习，认真完成思考题和习题； 2、充分利用图形的直观、简洁性来理解、掌握、记忆概念和名词。 §4—1 齿轮机构的特点和类型 一、齿轮机构的应用、特点 1、应用 齿轮机构可用来传递空间任意两轴之间的运动和动力。我国在2000多年前，就有使用齿轮的记载了，齿轮机构是现代机械中应用最为广泛的一种传动机构。 2、特点(Characteristics) 优点(Advantage) ： 1）能实现定传动比传动，且传动平稳。 2）适用范围广，目前应用的齿轮其直径d=125μm~150m以上，传递的功率N=100MW，模数m=0.004~100mm ，圆周速度可达300m/s，转速n=10万rpm。 3）结构紧凑，而皮带、链传动占地空间大。 4）传动效率高。高精度：0.99；一般精度：0.95以上。 5）使用寿命长，工作安全可靠。 缺点(Disadvantage) ： 2）不适于远距离传动。 1）要求较高的制造技术及安装精度。 二、齿轮机构的分类 齿轮机构按空间两齿轮轴线的相对位置，可分为： 1、两轴平行的齿轮机构（圆柱齿轮机构） 用于两平行轴之间的传动，这是一种平面齿轮机构。按轮齿排列的方向与轴线是否平行，可分： 1）直齿圆柱齿轮(Spur Gear)机构 2）斜齿圆柱齿轮(Helical Gear)机构 3）人字齿轮(Herringbone Gear)机构： 按轮齿的啮合方式，还可分： 外啮合：两齿轮的转向相反， 图4-1a 内啮合：两齿轮的转向相同，图4-1b 齿轮齿条(Rack)：齿轮转动，齿条作直线运动，图4-1c 图4-1a ） 图4-1 b） 图4-1 c） 1）直齿圆柱齿轮机构（轮齿的齿向∥轴线） 2）斜齿圆柱齿轮机构（轮齿齿向对轴线倾斜一个角度，称螺旋角，图4-1d） 按轮齿啮合方式，也可分：外啮合、内啮合、齿轮齿条 3）人字齿轮机构：可视为由螺旋角方向相反的两个斜齿轮所组成，图4-1e 。 图4-1d）外啮合 内啮合 齿轮齿条 图4-1e） 2、两轴不平行的齿轮机构——空间齿轮机构 两齿轮的轴线相交于一点，称为圆锥齿轮(bevel gear) 机构（两轴相交，大多垂直）。按轮齿的形状还可分为： 直齿：应用最广，图4-1f。 斜齿：应用很少。 曲齿（弧齿）：能适应高速重载的要求，目前应用较广泛，图4-1g。 图4-1 f） 斜齿 图4-1g） 1）相交轴齿轮机构 1）交错轴斜齿轮(crossed helical gear)机构：两轴交错，图4-1h，又称螺旋斜齿轮机构。 2）蜗杆(worm) 蜗轮机构：两轴一般垂直交错，图4-1i 。 2）交错轴齿轮机构 两齿轮的传动轴线为空间任意交错（既不平行也不相交）位置，它也是空间齿轮机构。可分为： 图4-1h） 图4-1i） 三、齿轮传动的基本要求 机械系统对齿轮传动的基本要求归纳起来有两项： 1、传动准确平稳 要求齿轮机构在工作过程中，瞬时传动比要恒定，且振动、冲击要小。 2、承载能力大 要求齿轮机构能传递较大的动力，且体积小、重量轻、寿命长。 为了满足基本要求，需要对齿轮齿廓曲线、啮合原理和齿轮强度等问题进行研究。 §4—2 齿廓实现定角速比传动的条件 一、齿廓啮合的基本定律 齿轮传动是靠主动齿轮的齿廓依次推动从动齿轮的齿廓来实现，且要保证定传动比（i12=ω1/ω2 ）传动，而传动比i12却与齿廓的形状有关。 如图4-2所示为一对相互啮合的齿廓，主动轮齿廓E1推动从动轮的齿廓E2转动。两齿廓在K点接触，过K点作两齿廓的公法线nn，它与连心线O1O2的交点为C。 图4-2 1、传动比 (Transmission Ratio) ： 两轮的瞬时角速度（或转速）之比，即i12=ω1/ω2=n1/n2 由瞬心知识知，C点即为两齿轮的相对速度瞬心。 V1C=V2C → ω1·O1C=ω2·O2C 则 ∴ i12=ω1 /ω2= O2C/ O1C 2、齿廓啮合基本定律 一对传动齿轮的瞬时角速度与其连心线O1O2被齿廓接触点公法线所分割的两线段长度成反比。 ω2 n n E1 E2 k ω1 o1 o2 C 3、节点(pitch point) 和节圆(pitch circle) 1）节点C——过齿廓啮合点的公