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1、第10章 齿轮机构及其设计,10-1 齿轮机构的特点及类型,齿轮机构是一种应用最为广泛的一种传动机构，依靠轮齿齿廓直接接触来传递两轴之间的运动和动力。,一、齿轮机构的应用,1、应用实例,2、齿轮机构传动特点,二、齿轮机构的类型,齿轮机构的类型很多，根据一对齿轮在啮合过程其瞬时传动比是否恒定，分为圆形齿轮机构（传动比恒定，应用最广泛）和非圆齿轮机构（传动比不恒定，用于一些有特殊要求的机械中）。本章只研究圆形齿轮机构。,圆形齿轮机构又根据齿轮两轴间相对位置不同，分为以下几类：,1、平行轴间的传动,（1）直齿传动,外啮合传动,内啮合传动,齿条与齿轮传动,（2）斜齿传动,（3）人字齿轮传动,2、相交轴
2、间的传动,直齿圆锥齿轮传动,曲线齿圆锥齿轮传动,斜齿圆锥齿轮传动,3、交错轴间的传动,交错轴斜齿轮传动,蜗杆传动,准双曲面齿轮传动,10-2 齿轮的齿廓曲线,作整周传动的齿轮，其平均传动比为：,i12 = n1/n2 = z2/z1,与齿形无关。,而其瞬时传动比却与齿廓的形状有关。,下面即分析齿廓形状对齿轮传动瞬时传动比的影响问题,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。 所谓共轭齿廓就是指两轮相互接触并能实现预定传动比规律的一对齿廓。,1、齿廓啮合基本定律,2、齿廓曲线的选择,在理论上能满足一定传动比规律的共轭齿廓曲线是很多的。但在生产实践中，选择齿廓曲线时，不仅要满
3、足传动比的要求，还必须从设计、制造、安装和使用等方面加以综合考虑。 目前定传动比齿廓最常用的齿廓曲线是渐开线，其次是摆线和变态摆线，还有圆弧齿廓和抛物线齿廓等。,因为渐开线齿廓具有良好的传动性能，而且便于制造、安装、测量和互换使用，因此它应用最为广泛，本章着重介绍渐开线齿廓的齿轮。,10-3 渐开线齿轮的啮合特点,1、渐开线的形成及其特性,2、渐开线方程式及渐开线函数,3、渐开线齿廓的啮合特点,10-4 标准齿轮的基本参数和几何尺寸,1、齿轮各部分的名称和符号,2、渐开线齿轮的基本参数,cos=rb/r 所 rb=rcos,3、渐开线齿轮各部分的几何尺寸,4、齿条和内齿轮的尺寸,（1）齿条,（
4、2）内齿轮,10-5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动,1、一对渐开线齿轮正确啮合的条件,2、齿轮传动的中心距及啮合角,3、一对轮齿的啮合过程及连续传动的条件,10-6 渐开线齿廓的切制原理与根切现象,1、齿轮切制的基本原理,齿轮的加工方法：,铸造、模锻、冷轧、热轧、切削加工等。,（1）仿形法,一般在铣床上用刀刃形状与被切齿轮的齿槽两侧齿廓形状相同的铣刀逐个齿槽进行切制。,盘铣刀加工,指状铣刀加工,（2）范成法,范成法又称展成法，是利用齿廓啮合基本定律来切制齿廓的。就是假想将一对齿轮(或齿轮与齿条)互相啮合时的其中一个齿轮(或齿条)做成刀具，另一个作为轮坯，并使两者仍按原传动比传动，同时刀具作切削
5、运动，则在轮坯上就可以切出与刀具齿廓共扼的渐开线齿廓。如插齿、滚齿、磨齿等。 用范成法切齿的常用刀具有齿轮插刀、齿条插刀和齿轮滚刀。,i、齿轮插刀加工齿轮,ii、齿条插刀加工齿轮,iii、滚刀加工齿轮,2、用范成法加工标准齿轮时齿条型刀具的位置,加工标准齿轮时，应使轮坯的径向进刀直至刀具中心线与齿轮分度圆相切，并保持轮坯的纯滚动。由于标准齿条刀具分度线上的齿厚与齿槽宽相等，故被加工齿轮的分度圆齿槽宽与齿厚相等。,3、渐开线齿廓的根切现象和标准齿轮不发生根切的最少齿数,（1）根切现象及其原因,当刀具齿顶线超过 点，由于基圆以内没有渐开线，因此，超过 点的刀刃不仅不能范成渐开线，而且会将已经加工出
6、的渐开线齿廓切除一部分，这种现象称为根切。,根切使齿根削弱，严重时还会减小重合度，所以应当避免跟切。,（2）标准齿轮不发生根切的最少齿数,标准齿轮的根切现象与齿轮的轮齿数量有关。齿数越少，其分度圆的半径越小，极限啮合端点 越低；适当增加齿数，分度圆半径增大，极限点随啮合线上移，使之处于齿条齿顶线的上方，从而避免根切。因此，要避免根切，标准齿轮的齿数应大于或等于不根切的最小齿数 。 根据计算， 标准齿轮无根切的最少齿数为,注：允许略有根切，正常标准齿轮的实际最少齿数可取14。,*标准齿轮不发生根切时的最少齿数的推导：,由前述可知，只要刀具齿顶线不超过啮合极限点N1，轮齿将不发生根切。,10-7
7、渐开线变位齿轮简介,1、变位齿轮的概念,为了改善和解决标准齿轮存在的上述不足之处，就必须突破标准齿轮的限制，对齿轮进行必要的修正。而“变位修正法”为现在最为广泛采用的一种齿轮修正方法。,2、变位齿轮的几何尺寸,刀具外移（刀具分度线远离切制齿轮的中心），切制正变位齿轮。,刀具内移（刀具分度线靠近切制齿轮的中心），切制负变位齿轮。,3、变位齿轮传动,（1）变位齿轮的啮合传动,（2）变位齿轮传动的类型及特点,10-8 斜齿圆柱齿轮传动,1、斜齿轮的基本参数与几何尺寸的计算,（1）基本参数,（2）斜齿轮的几何尺寸计算,2、一对斜齿轮的啮合传动,（1）正确啮合条件,（2）中心距,（3）重合度,比较一对直
8、齿轮传动和一对斜齿轮传动,直齿轮,3、斜齿轮的当量齿轮与当量齿数,（1）斜齿轮的当量齿轮,（2）斜齿轮的当量齿数,4、斜齿轮传动的主要优缺点,（1）优点,相对于直齿圆柱齿轮，斜齿轮主要有以下优点：,、啮合性能好，传动平稳、噪声小； 、重合度大，降低了每对轮齿的载荷，提高了齿轮的承载能力； 、不产生根切的最少齿数少，结构紧凑。,（2）缺点,斜齿轮的主要缺点是运转时会产生轴向推力：,Fa = Ft tan,可见，当圆周力一定时，螺旋角越大，轴向力就越大。,一般取 = 820,若采用人字齿轮，则轴向力可相互抵消， = 2540 ，但制造麻烦，一般只用于高速重载传动中。,* 5、交错轴斜齿轮传动,用来
9、传递两交错轴之间的传动。,（1）正确啮合条件,（2）传动比及从动轮的转向,Z=d/mt=dcos/mn,（3）中心距,（4）主要优缺点,10-9 直齿锥齿轮传动,1、锥齿轮传动的概述,（2）圆锥齿轮传动的类型,2、直齿锥齿轮的背锥及当量齿轮,（1）冠轮与背轮,（2）当量齿轮及当量齿数,3、直齿锥齿轮传动几何参数和尺寸计算,（1）圆锥齿轮的基本参数,（2）圆锥齿轮传动的几何尺寸计算,10-10 蜗杆传动,1、蜗杆传动及其特点,2、蜗杆传动类型简介,3、蜗杆蜗轮正确啮合的条件,3、蜗杆传动的主要参数及几何尺寸,10-11 其他齿轮传动简介,自学,10-12 齿轮机构动力学简介,自学,本章作业： 10-17；10-23；10-25； 10-26；10-29；10-34；10-38,