《机械设计基础》齿轮传动.ppt
《《机械设计基础》齿轮传动.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《机械设计基础》齿轮传动.ppt(141页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、齿轮传动,第1节 齿轮机构的特点和类型,一、类型1、平面齿轮机构 2、空间齿轮机构,平面直齿轮,内啮合齿轮传动两齿轮的转动方向相同,齿轮齿条传动,外啮合齿轮传动两齿轮的转动方向相反,平面平行轴斜齿圆柱齿轮传动,轮齿与其轴线倾斜一个角度,平面人字齿轮传动,由两个螺旋角方向相反的斜齿轮组成,空间(圆)锥齿轮传动,用于两相交轴之间的传动,空间交错轴斜齿轮传动,用于传递两交错轴之间的运动,空间蜗杆传动,用于传递两交错轴之间的运动,其两轴的交错角一般为90,二、优缺点 优点:用来传递空间任意两轴间的运动和动力,传动平稳,应 用范围广。缺点:成本较高;不适宜作远距离传动。(1)直接接触的啮合传动;可传递空
2、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。,三、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,第2节 齿廓啮合的基本定律,一、齿轮传动的基本要求 1、传动平稳,即瞬时传动比i12常数 2、承载能力强二、齿廓啮合基本定律,C点:啮合节点,简称节点,C点:相对速度瞬心(三心定理),证明:由图可知,c点就是齿轮1、2的速度瞬心,所以有:,齿廓啮合基本定律:互相啮合
3、传动的一对齿轮,在任一位置时的传动比,都与其连心线o1o2被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两段成反比。(注意:有的书上将齿廓啮合基本定律曲解为定传动比法则了),据上述,齿廓曲线满足定传动比的条件:啮合点的公法线与连心线交于一定点。节点和节圆节点:图中C点节圆:分别以为圆心,以为半径的圆(节圆只在成对传动的齿轮中才讨论注意与后面的基圆的区别)。共轭齿廓:满足齿廓啮合基本定律而相互啮合的一对齿廓(只要给定一对齿廓中的一条,就可以根据齿廓啮合定律求出其共轭齿廓),两头牛背上的架子称为轭,轭使两头牛同步行走。共轭即为按一定规律相配的一对。,轭,三、齿廓曲线的选择1.理论上满足基本定律的共轭齿廓曲
4、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,一、渐开线的形成,直线BK沿半径为rb的圆作纯滚动时,直线上任意一点K的轨迹称为该圆的渐开线。该圆称为渐开线的基圆,rb基圆半径;BK渐开线发生线K渐开线上K点的展角,第3节 渐开线齿廓,二、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,K,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,(4)基圆内无渐开线,渐开
5、线的性质,(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)NK为渐开线在K点的法线,NK为曲半半径,渐开线上任一点的法线与基圆相切。,(3)渐开线的形状决定于基圆的大小。K相同时,rb越大,曲半半径越大 rb,渐开线N3K的直线,三、渐开线方程1.渐开线的压力角2.渐开线方程,讨论:A:渐开线齿廓上各点的压力角不相等吗?B:基圆上的压力角为多少?,1、满足定传动比条件法线与基圆相切;齿轮固定,基圆唯一;法线交于定点C,四、渐开线齿廓的啮合特性,2、渐开线齿廓啮合的啮合线是直线N1N2 啮合点的轨迹啮合线、公法线、两基圆的内公切线正压力作用线四线重合。,3、渐开线齿廓啮合的啮合角
6、不变:N1N2与节圆公切线之间的夹角=渐开线在节点处啮合的压力角,4、中心距的可分离性;,中心距变化后,C点随之变化,但 rb1、rb2 不变,即中心距不变。有利于加工、安装和使用。,右式表明:i12决定于基圆大小,第4节 齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮尺寸,齿数Z,齿槽1、齿顶圆ra2、齿根圆rf3、在任意圆上rk齿槽宽ek齿厚SK齿距PK=eK+SK,定义,模数,一、齿轮各部分名称和基本参数,4、分度圆,r,d,s,e,p,5、齿顶高ha:d与da之间,6、基节,d=mz m为标准值,P=s+e,齿全高h:h=ha+hf,齿根高hf:d与df之间,基节基圆上的周节(齿距)Pb,二、标准齿轮
7、的基本参数,定义模数,或,d=mz 单位:mm,2、分度圆压力角,(是决定渐开线齿廓形状的一个基本参数),GB1356-88规定标准值=20某些场合:=14.5、15、22.5、25。,分度圆就是齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆。,分度圆和节圆区别 与联系,1、模数m,3、齿数z,表明:齿轮的大小和渐开线齿轮形状都与齿数有关,4、齿顶高系数 和顶隙系数,标准值:=1,=0.25标准短齿:=0.8,=0.3,渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算式,一、正确啮合条件条件:齿对交替过程中不发生冲击,第5节 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动,二、正确安装条件,1、齿侧间隙(侧隙),进行运动设计时,需按无侧
8、隙啮合。,2、标准齿轮的安装,标准安装,能实现无侧隙啮合,标准中心距:,顶隙,标准值,3、非标准安装,a只有增大,由图可知:,有侧隙,三、渐开线齿轮连续传动的条件,或,重合度(重叠系数),:齿轮传动的连续性条件,重合度的定义还有其他形式:,渐开线性质:,(一对齿从开始啮合到终止啮合在基圆上转过的弧长),(在节圆上转过的弧长)作用弧,1.重合度的定义,2作用角,显然:所对的中心角也为2,2、重合度的意义,重合度不仅是齿轮传动的连续性条件,而且是衡量齿轮承载能力和传动平稳性的重要指标。,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
9、定的必要条件;m,相等,解决连续传动的必要条件;1,解决连续传动的充分条件。标准齿轮、标准中心距,恒大于1,3、重合度的计算,由左图看出:,一、渐开线齿轮的加工方法1.成形法,第6节 渐开线圆柱齿轮轮齿切削原理和齿轮精度选择,铣削法 拉削法,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)(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,优点:用一把插刀可以加工出 m、相同而齿数不同的各种齿轮(包括内齿轮)。缺点:切削不连续,生产效率较低。
10、,滚齿加工,优点:用一把滚刀可以加工出 m、相同而齿数不同的各种齿轮,切削连续,生产效率高。缺点:不能加工内齿轮。,三、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,被加工齿轮的齿数取决于 v刀 和 轮 的比值。,第7节 渐开线齿廓的根切一、根切,根切位置,1、根切现象(1)、根切的危害危害:切掉部分齿廓;削弱了齿根强度;严重时,切掉部分渐开线齿廓,降低重合度。,(2)、根切的原因标准齿轮:刀具的齿顶线超过了极限啮合点N。,(3)、齿轮不发生根切的最少齿数,考虑变位,2、避免根切的措施1.z17(对于标
11、准齿轮)2.变位正变位刀具远离工件中心,变位后,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,啮合角不变(高度变位),二、变位齿轮及其应用,正传动 X1+X2 0中心距a,啮合角,负传动 X1+X2 0中心距a,啮合角,2、应用凑中心距修复旧齿轮;减小齿轮尺寸;提高齿轮弯曲疲劳强度。,一、失效形式目的:找出齿轮设计的依据,保证齿轮在使用的时间内不发生失效 部位:轮齿1、轮齿折断1)折断部位:齿根;2)折断类型:过载折断疲劳折断,第8节 齿轮传动的失效形式与设计准则,2、齿面点蚀1)原因:齿面接触应力:脉动循环 2)发生的位置:首先发生在齿根表面靠近节点
12、处。然后向其他扩展。3)开式齿轮:不发生点蚀,齿面疲劳点蚀,3、齿面胶合1)原因:齿面啮合区的温升过高,使齿面金属产生了相互粘结,当两轮齿相对滑动时,较软的齿面被撕下一块的现象。2)发生的场合a.高速重载时:瞬时温升高。b.低速重载时:齿面瞬时温度,齿面胶合,4、齿面磨损:1)类型 磨粒磨损:跑合磨损:新齿轮副,开始运转期间,为正常磨损创造条件。2)齿面磨损是开式齿轮传动的主要失效形式,5、塑性变形 过大应力作用下,轮齿出现倒牙或局部金属片出现流动的现象,齿面塑性变形,二、设计准则:齿轮的设计准则由其主要的失效形式来确定。1、闭式软齿面齿轮传动 主要失效形式:齿面点蚀 设计准则:按齿面接触强度
13、设计,验算轮齿弯曲强度。2、闭式硬齿面齿轮传动 主要失效形式:齿根弯曲折断 设计准则:按齿根弯曲强度设计,验算齿面接触强度。3、开式齿轮传动度 主要失效形式:磨损 设计准则:一般只进行弯曲强度计算,适当增大m考虑磨损的影响。,一、对材料的要求:齿面要硬,齿芯要韧,工艺性能要好,经济性好。二、常用的齿轮材料 1、钢(1)锻钢:软齿面齿轮(HBS350)硬齿面齿轮(HBS350)(2)铸钢 2、铸铁 3、非金属材料,第9节 齿轮材料及许用应力,三、热处理 常用有:表面淬火、渗碳调质、正火(常用)、渗氮。注意:热处理后齿面硬度小于或等于350HBS的软齿面,此时大小齿面应存在一个硬度差,一般HBS1
14、-HBS2=30-50。原因:1)、小齿轮齿根强度较低 2)、小齿轮的应力循环次数较多 3)、当大小齿轮有较大硬度差时,较硬的小齿轮会对较软的大齿轮齿面产生冷作硬化的作用,可提高大齿轮的接触疲劳强度。四、材料的选择的原则:工作条件要求尺寸与毛坯、热处理、加工工艺适应正火钢用于平稳载荷(轻冲击),调质钢中度冲击,合金钢高速重载并可有冲击。可行性要求,一、受力分析1、目的:找出作用在齿轮上的力,为齿轮、轴、轴承等的设计作准备。2、受力分析的计算条件:略去齿面间的摩擦力。3、力的作用点:齿宽中点处的节圆上。4、力的方向圆周力的方向:主动轮与转向相反,从动轮与转向相同。径向力的方向:外啮合:由啮合点指
15、向圆心 内啮合:内齿轮由啮合点背离圆心5、力的大小:,第10节 直齿圆柱齿轮传动的强度计算,圆周力:径向力:法向力:,1,2,二、计算载荷1、单位长度上的计算载荷(1)、单位长度上的名义载荷(公称载荷)为了便于分析计算,常取沿齿面接触线单位长度上所受载荷进行计算。(2)、单位长度上的计算载荷2、载荷系数,1、使用系数KA 表征原动机和工作机的性能等外部因素对齿轮实际所受载荷大小的影响 2、动载荷系数Kv3、齿间载荷分配系数 4、齿向载荷分布系数 齿轮对轴承做不对称布置,轴扭转变形,轴承、支座变形、制造安装误差。改善载荷分布不均的方法:增大轴、轴承及支座刚度。对称地配置轴承。适当限制齿轮宽度。尽
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械设计基础 机械设计 基础 齿轮 传动
链接地址:https://www.31ppt.com/p-5041303.html