第7章齿轮机构及设计.ppt
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1、第七章 齿轮机构及其设计,第一节 齿轮机构的分类及应用第二节 齿廓啮合的基本定律第三节 渐开线齿廓及其啮合特点第四节 渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数和 几何尺寸的计算第五节 渐开线直齿圆柱齿轮机构的啮合传动,第七章 齿轮机构及其设计,第 六 节 渐开线圆柱齿轮的加工及其根切现象第 七 节 变位齿轮概念第 八 节 变位齿轮机构的设计第 九 节 平行轴斜齿圆柱齿轮机构第 十 节 交错轴斜齿圆柱齿轮机构第十一节 蜗杆传动机构第十二节 圆锥齿轮机构,第一节 齿轮机构的分类及应用,一、用途及特点,用途:用来传递空间两任意轴之间运动和动力,优点:传动准确、平稳、效率高、功率范围和速度范围广、使用寿命长。缺
2、点:制造和安装精度要求高,成本较高、不宜于远距离两轴间传动。,举例:某航空发动机附件传动系统,分类,平面齿轮传动(两轴平形),空间齿轮传动(两轴不平形),两轴相交 圆锥齿轮传动,蜗杆传动,交错轴斜齿轮传动,直齿,斜齿,曲齿,直齿圆柱齿轮传动,斜齿圆柱齿轮传动,两轴交错,人字齿轮机构,二、分类,第一节 齿轮机构的分类及应用,1、啮合:一对轮齿相互接触并进行相对运动的状态2、传动比:两轮角速度之比。,第二节 齿廓啮合的基本定律,一、齿廓啮合的基本定律,问题:如果齿轮1匀速转动,那么齿轮2是否匀速转动?,齿廓啮合的基本定律:,一对齿轮啮合时,其瞬时传动比等于啮合齿廓接触点处公法线分连心线所成二段线段
3、的反比。,两齿轮的瞬时传动比为:,o1,o2,1,2,齿廓1,齿廓2,N1,P,N2,K,第二节 齿廓啮合的基本定律,一、齿廓啮合的基本定律,o1,o2,1,2,齿廓1,齿廓2,N1,P,N2,K,第二节 齿廓啮合的基本定律,一、齿廓啮合的基本定律,a)若两齿轮为定传动比:P必为定点 b)若两齿轮为变传动比:P为非定点,节点的平面轨迹是非圆曲线,因此刚才所提问题的答案为:,节点P点;节圆过P点作的一对圆。,共轭齿廓:凡是满足齿廓啮合基本定律的一对齿廓,称为共轭齿廓。一对共轭齿廓也称为共 轭曲线。,二、共轭齿廓及齿廓曲线的选择,第二节 齿廓啮合的基本定律,共轭曲线是研究高副机构的理论基础。,渐开
4、线是定传动比齿轮传动中最常用的齿廓曲线,此外摆线和圆弧曲线也有应用。,一、渐开线的形成、特性及渐开线方程二、渐开线啮合传动的特点,第三节 渐开线齿廓及其啮合特性,第七章 齿轮机构及其设计,1.渐开线的形成,基圆:形成渐开线的圆,半径用rb表示,发生线:形成渐开线的直线,发生线L上的NK线是渐开线K点的法线,基圆的切线,N点是渐开线K点的曲率中心。,第三节 渐开线齿廓及其啮合特性,一、渐开线的形成、特性及渐开线方程,1)发生线在基圆上滚过的长度等于 基圆上被滚过的弧长2)渐开线上的法线与基圆相切3)基圆之内没有渐开线4)渐开线形状与基圆大小有关,2.渐开线的性质,第三节 渐开线齿廓及其啮合特性,
5、一、渐开线的形成、特性及渐开线方程,N1,B0,A0,0,5)两条渐开线之间的公法线处处相等,两条渐开线之间的公法线可以是反向,也可以是同向。,第三节 渐开线齿廓及其啮合特性,一、渐开线的形成、特性及渐开线方程,Fn,vk,k,k,rk,3.渐开线方程,注意:K 常用KON表示,以后常用。,压力角:渐开线齿廓在啮合点K所受 力的方向(法线方向)与 该点速度方向所夹的锐角 称为渐开线在该点的压力 角,用 K 表示。展角:表示渐开线的展开程度的 角,用 K 表示。,一、渐开线的形成、特性及渐开线方程,第三节 渐开线齿廓及其啮合特性,极径:,3.极坐标方程:,K称为压力角K的渐开线函数,可用invK
6、表示。,极坐标系:为极坐标轴,极角:,一、渐开线的形成、特性及渐开线方程,第三节 渐开线齿廓及其啮合特性,1.瞬时传动比恒定不变,K(K1,K2),二、渐开线齿廓啮合传动的特点,第三节 渐开线齿廓及其啮合特性,若要求两齿轮作定传动比运动,即要求P点为定点,则两齿轮的齿廓必须满足的条件是:无论两轮齿廓在任何位置接触,过接触点所作的两齿廓公法线必须与其连心线相交于一定点。,1.瞬时传动比恒定不变,K(K1,K2),二、渐开线齿廓啮合传动的特点,第三节 渐开线齿廓及其啮合特性,证明:1)啮合点的法线n-n是两基圆 的内公切线;2)齿轮传动时,基圆位置不变,所以内公切线只有一条直线 N1N2,叫啮合线
7、;3)N1N2与O1O2交于定点P;,2.中心距变动不影响传动比(中心距具有可分性),二、渐开线齿廓啮合传动的特点,第三节 渐开线齿廓及其啮合特性,啮合线:啮合点K在固定平面上的轨迹,3.啮合线是一条直线,过啮合点的公法线,也是基圆的内公切线。,二、渐开线齿廓啮合传动的特点,第三节 渐开线齿廓及其啮合特性,第四节 渐开线标准直齿圆柱齿轮 基本参数和几何尺寸的计算,第七章 齿轮机构及其设计,一、渐开线齿轮各部分的名称,二、渐开线齿轮的基本参数,三、渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算,四、内齿轮的基本参数与尺寸,五、齿条的结构及其特点,齿轮各部分的名称和符号,齿顶圆,ra,da,齿根圆,rf,df
8、,齿 厚,任意圆齿厚 si,齿槽宽,任意圆齿槽宽ei,齿 距,任意圆齿距 pi=si+ei,分度圆,r,d,设计的参考圆,齿顶高,ha,齿根高,hf,齿全高,h=ha+hf,基圆,rb,db,标准直齿圆柱外齿轮,基圆齿距,Pb、Pn,一、齿轮基本尺寸的名称和符号,第四节 渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸的计算,不同圆周上的模数与压力角不同,任意圆周长为,令,则,分度圆周长为,令,一、齿轮基本尺寸的名称和符号,第四节 渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸的计算,圆柱齿轮标准模数系列,注:模数小于1者,为小模数系列,在微机械领域,模数更小。,一、齿轮基本尺寸的名称和符号,第四节 渐开线
9、标准直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸的计算,任意圆直径与基圆直径关系,基圆齿距与分度圆齿距关系,注意压力角的表示方法:常用基圆半径与某圆半径对应的圆心角。,一、齿轮基本尺寸的名称和符号,第四节 渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸的计算,1.齿数Z:齿轮整个圆周上轮齿的总数。,二、渐开线齿轮的基本参数,3.压力角:指分度圆压力角。标准值=20 压力角是影响渐开线齿形的基本参数。,4.齿顶高系数,正常,短齿,5.顶隙系数 c*,第四节 渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸的计算,2.模数m:称为分度圆模数,简称模数m,单位 mm。,标准齿轮:具有标准模数、标准压力角、标准齿顶高系数、标准径
10、向间隙系数。并且分度圆上的齿厚等于分度圆上的齿槽宽的齿轮。,分度圆上的模数才是标准值。,分度圆上的压力角是标准值。,分度圆:齿轮上具有标准模数、标准压力角的圆,设计的参考圆。,模数的大小反映轮齿的受力大小,二、渐开线齿轮的基本参数,第四节 渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸的计算,三、渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算,第四节 渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸的计算,e=m/2,e,齿槽宽,s=m/2,s,齿 厚,p=m,p,齿 距,df,齿根圆直径,计算公式,符号,名 称,pb=pcos,pb,基圆齿距(法向齿距),da,齿顶圆直径,h,齿高,hf,齿根高,ha,齿顶高,db=
11、dcos,db,基圆直径,d=mz,d,分度圆直径,三、渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算,第四节 渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸的计算,问题:基圆直径大还是齿根圆直径大?答案:基圆有可能大于齿根圆,也有可能小于齿根圆 推导:若 则 即 对于标准齿轮,有,因此,即 齿数z大于等于42时,齿根圆大于基圆;齿数z小于42时,齿根圆小于基圆。,概念区别:分度圆、压力角 节圆、啮合角分度圆、压力角是单个齿轮所具有的;节圆、啮合角:只有在两个齿轮相互啮合时才会出现的。当两个标准齿轮采用标准安装时,分度圆与节圆才会重合此时,压力角与啮合角才相等;否则分度圆与节圆不重合压力角与啮合角不相等,三、渐
12、开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算,第四节 渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸的计算,1.任意圆周上的齿厚,四、任意圆弧齿厚和公法线长度,第四节 渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸的计算,2.公法线长度,两反向渐开线之间公法线长度,跨2齿和3齿的公法线长度,跨个齿时公法线长度,第四节 渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸的计算,四、任意圆弧齿厚和公法线长度,标准齿轮的公法线长度,整理,跨齿数为,第四节 渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸的计算,四、任意圆弧齿厚和公法线长度,五、内齿轮的特点,内齿轮的齿槽相当于外齿 轮的轮齿,轮齿相当于外 齿轮的齿槽 内齿轮的齿顶圆半径小于
13、齿根圆半径 内齿轮的基圆小于齿顶圆,第四节 渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸的计算,分度圆直径d=mz,基圆直径db=dcos,齿顶高,齿顶圆直径da=,齿根圆直径df=,齿根高,第四节 渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸的计算,五、内齿轮的特点,(1)齿条齿廓为直线,齿廓上各点的压力角均为标准值,且等于齿条齿廓的倾斜角(齿形角)。,(2)在平行于齿条齿顶线的各条直线上,齿条的齿距均 相等。,(3)分度线至齿顶线的高度为齿顶高,分度线至齿根线 的高度为齿根高。,六、齿条的结构及其特点,第四节 渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸的计算,第五节 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动,第
14、七章 齿轮机构及其设计,一、渐开线齿轮的正确啮合条件,二、渐开线齿轮的连续传动条件,三、渐开线齿廓啮合的相对滑动,四、齿轮传动的中心距及标准齿轮的安装,五、齿轮和齿条传动,一、渐开线齿轮的正确啮合条件,正确啮合条件:,第五节 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动,二、渐开线齿轮的连续传动条件,第五节 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动,1、轮齿啮合过程1)N1N2:理论啮合线(画法:据主动轮齿根先进入啮合)2)B1B2:实际啮合线B2点:主动轮齿根,从动轮齿顶入啮B1点:主动轮齿顶,从动轮齿根脱啮,2连续传动条件,前对轮齿退出啮合之前,后一对轮齿应进入啮合,重合度反映参加啮合的轮齿的对数的多少,第五节 渐开
15、线直齿圆柱齿轮的啮合传动,二、渐开线齿轮的连续传动条件,3、外啮合直齿轮传动的重合度的计算,第五节 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动,二、渐开线齿轮的连续传动条件,第五节 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动,二、渐开线齿轮的连续传动条件,4、齿轮与齿条传动的重合度,第五节 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动,二、渐开线齿轮的连续传动条件,2)重合度反映了啮合线上同时参与啮合的轮齿对数的平均值,重合度越大,同时参与啮合的轮齿的对数越多,传动越平稳。,5、重合度的讨论,1)理论上重合度等于1就能保证连续传动,实际上a值应大于或等于1。max=1.981,第五节 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动,二、渐开线齿轮的连续传
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- 关 键 词:
- 齿轮 机构 设计
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