第10章 齿轮传动.ppt
第十章 齿轮传动(一)教学基本要求：渐开线圆柱齿轮、斜齿轮以及圆柱齿轮的设计计算。(二)重点：渐开线特性、啮合特性、啮合传动、变位齿轮传动计算；齿轮材料的选择、失效形式、设计准则等。第十章 齿轮传动10.1 齿轮传动的特点和基本类型 一、齿轮传动用来传递任意两轴之间的用动和 动力，其圆周速度可达到300m/s，传递功率可达10000kW,齿轮直径可从1mm到150m以上，是现代机械中应用最广的一种机械传动。二、齿轮传递的分类如图10.1所示：10.2 渐开线齿轮的齿廓及传动比 一、渐开线的形成 如下图10.2a所示，一条直线 n 沿一个半径为 r 圆周作纯滚动该直线上任一点K的轨迹AK称为该圆的渐开线。这个圆称为基圆，该直线称为渐开线的发生线。二、渐开线的性质 根据渐开线的形成，可知渐开线有以下性质：（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）因为发生线在基圆上作纯滚动，所以它于基圆的切线N就是渐开线上K点的瞬时速度中心，发生线NK就是渐开线在K点的法线，同时它也是基圆在N点的切线；（3）切点N是渐开线上K点的曲率中心，NK是渐开线上K点的曲率半径；（4）渐开线的形状取决于基圆的大小，如图10.2b所示；（5）基圆内无渐开线。三、渐开线方程 四、渐开线齿廓的啮合特点 啮合特性如下所述（如图10.3所示）：1、四线合一 2、中心距可分性 3、啮合角不变 4、齿面的滑动10.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸计算 一、齿轮各部分的名称和符号，如图10.4所示：二、标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算 1）标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计 算包括如下几部分的计算：1-齿顶高 2-齿根高 3-齿全高 4-顶隙 5-分度圆直径 6-基圆直径 7-齿顶圆直径 8-齿根圆直径 9-齿距 10-齿厚 11-齿槽宽 12-标准中心距 2）公法线的测量如图10.5所示：10.4 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 一、渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件 由于渐开线的模数m和压力角a均为标准植,所以两轮的模数和压力角分别相等，如下图10.6所示：二、渐开线齿轮传动的重合度 1）齿轮传动是依靠两轮的轮齿依次啮合的。如图10.7所示，齿轮1是主动轮，齿轮2是从动轮：2）齿轮从合度的计算如图10.8所示：9.5 渐开线齿轮的加工方法切削渐开线齿轮的方法分为仿形法和展成法两类。1、仿形法，如图10.11所示：2、展成法，如图10.12所示：10.6 渐开线齿廓的根切现象与标准外啮合直齿轮的最少齿数 一、根切现象 展成法加工齿轮时，若刀具的齿顶线（或齿顶圆）超过理论啮合线极限点N时（图10.13所示），被加工齿轮齿根附近的渐开线齿廓将被切去一部分，这中现象称为根切，如图10.14所示：二、标准外啮合直齿轮的最少齿数 如图10.15所示为齿条插刀加工标准外齿轮的情况，齿条插刀的分度线与齿轮的分度圆相切。10.7 变位齿轮传动 一、变位齿轮 1、为了改变齿轮传动的性能，出现了变位齿轮。如下图10.16所示：2、由图10.16可知，加工变位齿轮时，齿轮的模数、压力角、齿数以及分度圆、基圆均与标准齿轮相同，所以两则的齿廓曲线是相同的渐开线，只是截取了不同的部位，如下图10.17所示：二、最小变位系数 用展成法切制齿数的齿轮时，为避免根切必须采用正变位齿轮。三、变位齿轮的几何尺寸和传动类型 1、变位齿轮的几何尺寸 2、变位齿轮传动的类型 3、变位齿轮传动的设计步骤 思考题：如下图10.18所示为一单联滑移齿轮，已知基本参数为M=3mm,Z1=18,Z2=30,Z3=27。试问有几种设计方案？哪中方案较好？10.8 齿轮常见的失效形式与设计准则 一、齿轮常见的失效形式 齿轮传动是靠轮齿的啮合来传递运动和动力的，轮齿失效是齿轮常见的主要失效形式。所以其失效形式主要有以下几种：1、轮齿折断 2、齿面点蚀 3、齿面磨损 4、齿面胶合 5、齿面塑性变形 1、轮齿折断，如图10.19所示：2、齿面点蚀，如图10.20所示：3、齿面磨损，如图10.21所示：4、齿面胶合，如图10.22所示：5、齿面塑性变形，如图10.23所示：二 设计准则10.9 齿轮的常用材料及许用应力 一 齿轮材料的基本要求 二 齿轮的常用材料及其热处理（见教材表10.9）三 许用应力（见图10.24）10.10 渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 一、轮齿的受力分析 二、轮齿的计算载荷 三、齿面接触疲劳强度计算 四、齿根弯曲疲劳强度计算10.11 平行轴斜齿圆柱齿轮传动 一、齿廓曲面的形成及其啮合特点 二、斜齿轮的基本参数和几何尺寸运算 三、斜齿轮正确啮合 的条件和重合度 四、斜齿圆柱齿轮的当量齿数 五、斜齿圆柱齿轮的强度计算10.12 直齿锥齿轮传动 一、锥齿轮传动概述 二、锥齿轮的齿廓曲线、背锥和当量齿数 三、直齿锥齿轮传动的几何尺寸计算 四、直齿锥齿轮的强度计算10.13 齿轮的结构设计及齿轮传动的润滑和效率 一、齿轮的结构设计 1、齿轮轴 2、实体式齿轮 3、腹板式齿轮 4、轮辐式齿轮 二、齿轮传动的润滑 三 齿轮传动的效率10.14 标准齿轮传动的设计计算 一、主要参数的选择 二、齿轮精度等级的选择 三、设计计算的步骤
