机械原理(清华大学课件)_齿轮机构.ppt

第4章 齿轮传动机构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—平行轴斜齿圆柱齿轮传动 平面—人字齿轮传动 空间—（圆）锥齿轮传动 空间—交错轴斜齿轮传动 空间—蜗杆传动 4.1.2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，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 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 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0 KB 为渐开线在K点的法线，并与基圆相切 3.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？ 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？ 4.3.3 渐开线方程 1.渐开线的压力角 2.渐开线方程 法线与基圆相切； 齿轮固定，基圆唯一； 法线交于定点C 啮合特性 1.中心距的可分离性； 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α 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°, 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？？ ε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； m,α相等，解决连续传动的必要条件； ε≥1，解决连续传动的充分条件。 标准齿轮、标准中心距，ε恒大于1 4.6 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 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 齿条插刀 滚齿加工 4.6.3 用标准齿条刀具加工齿轮 1.标准齿条刀具 顶部比普通齿条多出一段C*m，用于在被加工齿轮的齿根部分切出齿顶间隙 2. 用标准齿条刀具加工齿轮 4.6.4 渐开线齿廓的根切 1. 根切的现象 3. 根切的原因 标准齿轮： 刀具的齿顶线超过了极限啮合点N。 考虑变位 4.6.5 避免根切的措施 1. z≥17（对于标准齿轮） 2. 变位 正变位 刀具远离工件中心 变为后 4.6.6 变为齿轮及其应用 1. 类型 零传动 x1+x2 =0（包括标准齿轮） 通常： 小轮x1 0，大轮x2 0 中心距a，啮合角α’不变 （高度变位） 正