機械設(shè)計基礎(chǔ)第4章齒輪機構(gòu).ppt

第4章齒輪機構(gòu) 4 1齒輪機構(gòu)的特點和類型 4 2齒廓實現(xiàn)定角速度比的條件 4 3漸開線齒廓 4 4齒輪各部分名稱及標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本尺寸 4 5漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合 4 6漸開線齒輪的切齒原理 4 8平行軸斜齒輪機構(gòu) 4 9錐齒輪機構(gòu) 4 1齒輪機構(gòu)的特點和類型 作用 傳遞空間任意兩軸 平行 相交 交錯 的旋轉(zhuǎn)運動 或?qū)⑥D(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為移動 一 結(jié)構(gòu)特點 圓柱體或圓錐體外 或內(nèi) 均勻分布有大小一樣的輪齒 優(yōu)點 傳動比準(zhǔn)確 傳動平穩(wěn) 圓周速度大 高達300m s 傳動功率范圍大 從幾瓦到10萬千瓦 效率高 0 99 使用壽命長 工作安全可靠 可實現(xiàn)平行軸 相交軸和交錯軸之間的傳動 二 齒輪傳動的類型 按相對運動分 1 平行軸齒輪傳動 1 直齒圓柱齒輪傳動 齒輪齒條傳動 將齒輪圓周運動變?yōu)辇X條直線移動 或?qū)⒅本€運動變?yōu)閳A周運動 外嚙合齒輪傳動 兩齒輪轉(zhuǎn)動方向相反 內(nèi)嚙合齒輪傳動 兩齒輪轉(zhuǎn)動方向相同 缺點 要求較高的制造和安裝精度 加工成本高 不適宜遠(yuǎn)距離傳動 如單車 2 平行軸斜齒輪傳動 3 人字齒輪傳動 一對軸線平行斜齒輪相嚙合 一對軸線平行軸人字齒輪傳動 2 空間齒輪傳動 1 兩相交軸轉(zhuǎn)動的齒輪傳動 軸線相交 直齒錐齒輪 曲齒錐齒輪 2 兩交錯軸轉(zhuǎn)動的齒輪傳動 蝸桿傳動 兩軸交錯90 兼有齒輪傳動和螺旋傳動特點 交錯軸斜齒輪傳動 平面齒輪傳動 軸線平行 外齒輪傳動 直齒 斜齒 人字齒 圓柱齒輪 非圓柱齒輪 空間齒輪傳動 軸線不平行 按相對運動分 按齒廓曲線分 直齒 斜齒 曲線齒 圓錐齒輪 兩軸相交 兩軸交錯 蝸輪蝸桿傳動 交錯軸斜齒輪 準(zhǔn)雙曲面齒輪 漸開線齒輪 擺線齒輪 圓弧齒輪 按速度高低分 按傳動比分 按封閉形式分 齒輪傳動的類型 高速 中速 低速齒輪傳動 定傳動比 變傳動比齒輪傳動 開式齒輪傳動 閉式齒輪傳動 球齒輪 拋物線齒輪 分類 內(nèi)齒輪傳動 齒輪齒條 共軛齒廓 一對能實現(xiàn)預(yù)定傳動比 i12 1 2 規(guī)律的嚙合齒廓 4 2齒廓實現(xiàn)定角速比傳動的條件 1 齒廓嚙合基本定律 一對齒廓在任意點K接觸時 作法線n n 得 i12 1 2 O2C O1C 齒廓嚙合基本定律 一對互相嚙合齒輪的連心線O1O2被齒廓接觸點的公法線分割成兩段 該兩段長度與兩輪瞬時角速度成反比 據(jù)三心定律知 C點為相對瞬心 由 v12 O1C 1 O2C 2 齒輪傳動的基本要求 1 瞬時角速度之比保持不變 慣性力 2 滿足制造 安裝和強度要求 2 推論 如要求傳動比為常數(shù) 應(yīng)使O2C O1C為常數(shù) 3 節(jié)圓 過節(jié)點C做的兩個相切的圓 因O2 O1為定點 故C必為一個定點 兩節(jié)圓相切于C點 兩齒輪在節(jié)點C處速度相同 故兩節(jié)圓作純滾動 a r 1 r 2 一對外嚙合齒輪 1 中心距 2 角速比恒等于其節(jié)圓半徑的反比 常用齒廓 1 漸開線齒廓 2 擺線齒廓 3 圓弧齒廓 發(fā)生線 4 3漸開線齒廓 一 漸開線的形成和特性 1 漸開線的形成 當(dāng) 條直線在一圓周上作純滾動時 直線上任一點的軌跡 漸開線 BK 發(fā)生線 基圓 rb k AK段的展角 a a1 a2 an 2 漸開線的特性 漸開線上任意點的法線切于基圓 漸開線起始點A處曲率半徑為0 發(fā)生線在位置 沿基圓純滾動時 B是其速度瞬心 在接觸點的法線方向上 故直線BK為漸開線在K點的法線 BK為其曲率半徑 B點為其曲率中心 因發(fā)生線始終切于基圓 故漸開線上任意點的法線切于基圓 t 發(fā)生線從位置 滾到 時 它與基圓間為純滾動 B Fn 壓力角 k 漸開線齒廓上某點的法線 正壓力方向線 由于是高副 與齒廓上該點速度方向所夾銳角為點的 基圓 分度圓等上的壓力角 cos k OB OK rb rk 漸開線齒廓上各點壓力角不等 向徑越大 K離中心越遠(yuǎn) 其壓力角越大 基圓內(nèi)無漸開線 漸開線形狀取決于基圓的大小 A3在 大小相等的基圓其漸開線形狀相同 反之 基圓越大 其漸開線在K點的曲率半徑越大 漸開線越趨平直 當(dāng)rb 變成直線 漸開線齒條的輪廓 二 漸開線齒廓滿足定角速比要求 兩齒廓E1和E2在任意點K嚙合時 過K作兩齒廓的法線N1N2與兩輪中心連線交C點 N1N2必與兩基圓切 內(nèi)公線 齒輪傳動時基圓位置不變 無論兩齒廓在何處接觸 過接觸點所作齒廓公法線均通過連心線上同一點C 故漸開線齒廓滿足定角速比要求 i12 1 2 O2C O1C rb2 rb1 const 對于定角速比傳動 角速比 傳動比 1 2 轉(zhuǎn)速比n1 n2 一對齒輪傳動 1 小輪 2 大輪 工程意義 i12 const 可減少因速度變化所產(chǎn)生的附加動載荷 振動和噪音 延長齒輪的使用壽命 提高機器的工作精度 rb1 O1N1C O2N2C t t 漸開線齒廓嚙合的特點 1 漸開線齒輪傳動的可分性 一對漸開線齒輪制成后 其基圓半徑不能改變 即使兩輪的中心距稍有改變 其角速比仍保持原值不變 漸開線齒輪傳動一大優(yōu)點 2 漸開線齒廓的嚙合線 齒輪傳動時 其齒廓接觸點的軌跡為 對于漸開線齒輪 無論在哪一點接觸 接觸齒廓的公法線總是兩基圓的內(nèi)公切線N1N2 直線N1N2即漸開線齒廓的嚙合線 3 嚙合角 const 過C點作兩節(jié)圓的公切線 t t 與嚙合線N1N2間的夾角 漸開線齒輪傳動中嚙合角 const 數(shù)值上 漸開線在節(jié)圓上的壓力角 表示齒廓間壓力方向不變 若齒輪傳遞的力矩恒定 則輪齒間 軸與軸承間壓力的大小和方向均不變 漸開線齒輪傳動一大優(yōu)點 1 齒數(shù) 齒輪整個圓周上輪齒的總數(shù) 用z表示 2 齒頂圓 齒頂所確定的圓 用ra和da分別表示其半徑和直徑 3 齒槽寬 相鄰兩齒間的空間稱齒槽 任意圓周上量得齒槽的弧長稱該圓周上齒槽寬 ek表示 4 齒厚 任意圓周上 輪齒兩側(cè)齒廓間的弧長稱該圓上的齒厚 用sk表示 4 3齒輪各部分名稱及漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本尺寸 一 齒輪各部分的名稱 5 齒根圓 齒槽底確定的圓 用rf和df分別表示其半徑和直徑 6 齒距 任意圓周上 相鄰兩齒同側(cè)齒廓間的弧長稱為該圓的齒距 以pk表示 在同一圓周上pk sk ek 7 分度圓和模數(shù)為便于設(shè)計 制造及互換 把齒輪某一圓周上p與 的比值定為標(biāo)準(zhǔn)值 并使該圓上的壓力角也為標(biāo)準(zhǔn)值 這個圓稱為分度圓 用d表示其直徑 分度圓上齒厚 齒槽和齒距即為通常所稱齒厚 齒槽和齒距 分別用s e和p表示 且p s e 分度圓上p與 的比值稱為模數(shù) 以m表示 單位mm 即 據(jù)齒距定義得 dk zpk 故dk pk 不同直徑的圓周上 比值 pk 不同 齒廓各點的壓力角 k也不等 無理數(shù) 分度圓直徑 d mz 設(shè)計 潘存云 2 基本參數(shù) 模數(shù)是決定齒輪尺寸的一個基本參數(shù) Z 齒數(shù)相同的齒輪 模數(shù)大 尺寸也大 成本 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列 8 壓力角 齒輪壓力角指分度圓上的壓力角 以 表示 并規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)值 我國標(biāo)準(zhǔn)壓力角20 至此 給分度圓一個完整定義 分度圓是設(shè)計齒輪時給定的一個圓 該圓上的模數(shù)m和壓力角 均為標(biāo)準(zhǔn)值 9 齒頂高 齒根高和全齒高 1 齒頂高 齒輪上 分度圓和齒頂圓間的部分為齒頂 其徑向高度為齒頂高 以ha表示 2 齒根高 介于分度圓和齒根圓間的部分為齒根 其徑向高度為齒根高 以hf表示 3 全齒高 齒頂圓和齒根圓間的徑向高度為全齒高 以h表示 齒頂高 齒根高 全齒高 h a稱為齒頂高系數(shù) c 稱為頂隙系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)值如表 頂隙c c m 指一對齒輪嚙合時 一個齒輪的齒頂圓到另一個齒輪的齒根圓的徑向距離 利于潤滑油的流動 齒頂高 齒根高的標(biāo)準(zhǔn)值可用模數(shù)表示 標(biāo)準(zhǔn)齒輪 是指模數(shù)m 壓力角 齒頂高系數(shù)h a和頂隙系數(shù)c 均為標(biāo)準(zhǔn)值 且其分度圓上齒厚等于齒槽寬 s e 對標(biāo)準(zhǔn)齒輪有 基圓直徑 db dcos cos k rb rk 作業(yè) 4 1 節(jié)圓半徑 r d 基圓半徑 rb db 分度圓半徑 r d db dcos N1N2 兩基圓的內(nèi)公切線 兩齒廓公法線 漸開線齒廓嚙合線 t t 兩節(jié)圓內(nèi)公切線 嚙合角 數(shù)值上等于漸開線在節(jié)圓上的壓力角 弧長等于發(fā)生線 基圓切線是法線 曲線形狀隨基圓 基圓內(nèi)無漸開線 pb1 pb2 pb1 pb2 pb1 pb2 不能正確嚙合 不能正確嚙合 能正確嚙合 一對齒輪傳動時 所有嚙合點都在嚙合線N1N2上 漸開線齒廓能滿足齒廓嚙合基本定律 那么 是否任意兩個漸開線齒輪都能組成一對齒輪傳動呢 m1 m2 從外觀看齒1比齒2小 m1 m2 外觀齒1比齒2大 P m 4 5漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合 m1 m2 一對齒在K點接觸時 其后一對齒在K 點接觸 這樣前一對齒分離時 后一對齒才能不中斷的接替?zhèn)鲃?令K1 K1 表示齒輪1齒廓上的嚙合點 K2 K2 表示齒輪2齒廓上的嚙合點 為保證前后兩對齒同時在嚙合線上接觸 輪1相鄰兩齒同側(cè)齒廓沿法線方向的距離K1K1 應(yīng)與輪2相鄰兩齒同側(cè)齒廓沿法線方向的距離K2K2 相等 即K1K1 K2K2 據(jù)漸開線性質(zhì)K2K2 N2K N2K N2i N2j ji Pb2 db2 z2 d2 z2 db2 d2 齒輪傳動時 每一對齒僅嚙合一段時間便分離 由后一對齒接替 設(shè)m1 m2 1 2 pb1 pb2分別為兩輪的模數(shù) 壓力角 和基圓齒距 j i P2cos 2 m2cos 2 同理K1K1 m1cos 1 基圓 分度圓 要使進入嚙合區(qū)內(nèi)的各對齒輪都能正確地進入嚙合 兩齒輪的相鄰兩齒同側(cè)齒廓間的法向距離應(yīng)相等 1 正確嚙合條件 pb1 pb2 m1cos 1 m2cos 2 因m和 都取標(biāo)準(zhǔn)值 使上式成立的條件為 m1 m2 1 2 結(jié)論 一對漸開線齒輪的正確嚙合條件是它們模數(shù)和壓力角應(yīng)分別相等 一對齒輪的傳動比為 d mz 二 標(biāo)準(zhǔn)中心距a 為了便于潤滑 制造和裝配誤差 以及受力受熱變形膨脹所引起的擠壓現(xiàn)象 實際上側(cè)隙不為零 由公差保證 齒側(cè)間隙 一對齒輪傳動時 一輪節(jié)圓上的齒槽寬與另一輪節(jié)圓上的齒厚之差 齒輪加工時 刀具齒輪與工件齒輪之間無齒側(cè)間隙 齒輪傳動中 要求齒側(cè)間隙 0 一對漸開線外嚙合標(biāo)準(zhǔn)齒輪 如果正確安裝 在理論上沒有齒側(cè)間隙 否則 兩輪在嚙合過程發(fā)生沖擊和噪聲 正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換時會出現(xiàn)空程 機械設(shè)計中 正確安裝的齒輪均按無齒側(cè)間隙的理想情況計算其名義尺寸 對標(biāo)準(zhǔn)齒輪 確定中心距a時 應(yīng)滿足兩個要求 1 理論上齒側(cè)間隙為零 s 1 e 2 0 2 頂隙c為標(biāo)準(zhǔn)值 儲油用 c c m hf ha P49 此時有 a ra1 c rf2 r 1 節(jié)圓 ha m c m r 2 ha m c m r 1 r 2 m z1 z2 2 標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓的齒厚s 齒槽寬e 正確嚙合的一對漸開線齒輪的模數(shù)相等 故s1 e1 s2 e2 m 2 標(biāo)準(zhǔn)安裝時令分度圓與節(jié)圓重合 則s 1 e 2 s1 e2 0 即齒側(cè)間隙為零 所以 正確安裝的兩標(biāo)準(zhǔn)齒輪 兩分度圓正好相切 節(jié)圓和分度圓重合 這時的中心距稱為標(biāo)準(zhǔn)中心距 即 基圓 基圓 節(jié)圓 分度圓 r1 r2 必須指出 1 分度圓和壓力角是單個齒輪所具有的 而節(jié)圓和嚙合角 是兩個齒輪嚙合后才出現(xiàn)的 2 標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動只有在分度圓與節(jié)圓重合時 壓力角與嚙合角才相等 否則壓力角與嚙合角不相等 標(biāo)準(zhǔn)中心距 因此有 非標(biāo)準(zhǔn)安裝時 兩分度圓將分離 此時由 1 一對輪齒的嚙合過程 1 主動輪 2 從動輪 齒廓開始嚙合時 主動輪齒根與從動輪齒頂接觸 開始嚙合點是從動輪頂圓與N1N2嚙合線交點A 主動輪齒根推動從動輪齒頂 兩輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動時 嚙合點沿N1N2嚙合線向下移動 輪2齒廓上的接觸點由齒頂向齒根移動 輪1齒廓上的接觸點由齒根向齒頂移動 終止嚙合點是主動輪齒頂圓與N1N2嚙合線交點處E AE 嚙合點的實際軌跡 實際嚙合線段 主動輪 嚙合點從齒根走向齒頂 從動輪正好相反 AE 實際嚙合線 理論嚙合線段N1N2 理論上可能的最長嚙合線段 N1 N2 嚙合極限點 陰影線部分 齒廓的實際工作段 一 重合度 E 終止嚙合點 A 起始嚙合點 兩輪齒頂圓加大時 點A和E趨近于N1和N2 因基圓內(nèi)無漸開線 故N1N2 理論上可能的最長嚙合線段 2 連續(xù)傳動條件 一對輪齒嚙合傳動的區(qū)間是有限的 要保證齒輪連續(xù)轉(zhuǎn)動 則在前一對輪齒脫離嚙合之前 后一對輪齒必須及時地進入嚙合 為保證連續(xù)傳動 要求 1 滿足正確嚙合條件 2 實際嚙合線段AE EK pb 法向齒距 mcos 重合度 AE EK 實際嚙合線段 嚙合點間距 1為一對齒輪的重合度 一對齒輪的連續(xù)傳動條件 為保證可靠工作 工程上要求 重合度 表示同時參加嚙合的齒的對數(shù) 1 35 表示傳動過程有時1對齒接觸 有時2對齒接觸 其中2對齒接觸的時間占35 越大輪齒平均受力越小 傳動越平穩(wěn) 即 AE pb 1 1 標(biāo)準(zhǔn)齒輪 1故不必驗算 4 6漸開線齒輪的切齒原理 一 成形法 用漸開線齒形的成型刀具直接切出齒形 常用刀具 盤形銑刀 圖a 和指狀銑刀 圖b 加工時銑刀繞本身軸線旋轉(zhuǎn) 同時輪坯沿齒輪軸線方向直線移動 銑出一個齒槽后 將輪坯轉(zhuǎn)過2 z 再銑第二個齒槽 加工方法簡單 不需要專用機床 精度差 生產(chǎn)率低 僅適用于單件生產(chǎn)及精度要求不高的齒輪加工 輪齒的加工方法很多 常用的是切削法 切削法按原理可分為成形法和范成法兩類 v 二 范成法 利用一對齒輪 或齒輪與齒條 互相嚙合時 其共軛齒廓互為包絡(luò)線的原理來切齒 如把其中一個齒輪 或齒條 做刀具 就可切出與它共軛的漸開線齒廓 1 齒輪插刀 齒輪插刀形狀圖a 刀具頂部比正常齒高c m 以便切出頂隙部分 加工時 插刀沿輪坯軸線方向作上下往復(fù)切削運動 同時強迫插刀與輪坯模仿一對齒輪傳動那樣以一定角速比轉(zhuǎn)動 圖a 至全部齒槽切削完畢 因插齒刀的輪廓是漸開線 所以插制出的齒輪齒廓也是漸開線 據(jù)正確嚙合條件 被切齒輪的模數(shù)和壓力角必與插刀的模數(shù)和壓力角相等 故用同一把插刀切出的齒輪都能正確嚙合 齒根線 中線 齒頂線 齒條插刀齒廓 2 齒條插刀 模仿齒輪齒條嚙合過程 把刀具做成齒條狀 齒條插刀齒廓在水平面上投影 其頂部比傳動用齒條高出c m 圓角 一便切出傳動時的頂隙部分 齒條的齒廓為一直線 不論在中線 e s 還是與中線平行的任一直線上 它們由相同的P m和 對于齒條刀具 為齒形角或刀具角 切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪 刀具中線與輪坯的分度圓相切并保持純滾動 加工結(jié)果 s e m 2 且m和 與刀具的m和 分別相等 3 齒輪滾刀 連續(xù)切削 生產(chǎn)效率高 滾刀除旋轉(zhuǎn)外還沿輪坯軸向逐漸移動 一便切出整個齒寬 齒輪加工方法 成形法 鑄造法 熱軋法 沖壓法 模鍛法 粉末冶金法 切制法最常用 銑削 拉削 范成法 展成法共軛法包絡(luò)法 插齒 滾齒 剃齒 磨齒 作業(yè) 1 2 3 4 一 根切和最小齒數(shù) 圖示現(xiàn)象稱為輪齒的根切 根切的后果 削弱輪齒的抗彎強度 產(chǎn)生根切的原因 使重合度 下降 4 7根切現(xiàn)象 最少齒數(shù)及變位齒輪 PB2 PN1不根切 刀具在位置1開始切削齒間 在位置2開始切削漸開線齒廓 在位置3切削完全部齒廓 當(dāng)B2落在N1點的下方 PB2 PN1 m和i給定 z1越小 z2及z1 z2越小 齒輪機構(gòu)a 尺寸 重量越小 漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪zmin有限制 PB2 PN1不根切 刀具在位置1開始切削齒間 在位置2開始切削漸開線齒廓 在位置3切削完全部齒廓 當(dāng)B2落在N1點之上 PB2 PN1 發(fā)生根切 在位置2開始切削漸開線齒廓 在位置3切削完全部齒廓 到達位置4時 將齒根部已加工好的漸開線切去一部分 結(jié)論 刀具齒頂線與嚙合線的交點B2落在極限嚙合點N1的右上方 必發(fā)生根切 根切條件為 PB2 PN1 標(biāo)準(zhǔn)齒輪是否發(fā)生根切取決于其齒數(shù) CO1 某被切齒輪的分度圓半徑 N1在齒頂圓下方 必根切 刀具齒頂線與嚙合線的交點B2落在極限嚙合點N1的右上方 齒數(shù)增多時 分度圓直徑增大 輪坯中心上移至O1 處 極限點隨著嚙合線上移至齒頂線上方N1 避免根切 標(biāo)準(zhǔn)齒輪避免根切 其z zmin 據(jù)計算 20 和ha 1的正常齒制標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪 其zmin 17 N1 N1 O1 C O1 B2 標(biāo)準(zhǔn)齒輪的優(yōu)點 計算簡單 互換性好 缺點 當(dāng)z zmin時 產(chǎn)生根切 但實際生產(chǎn)中經(jīng)常要用到z zmin的齒輪 不適合a a的場合 a a時 產(chǎn)生過大側(cè)隙 且 一對互相嚙合的標(biāo)準(zhǔn)齒輪 小齒輪的齒根厚度小于大齒輪的齒根厚度 抗彎能力有明顯區(qū)差別 為改善上述不足 就必須對齒輪進行變位修正 二 變位齒輪及其尺厚的確定 1 加工齒輪時刀具的移位 為避免根切 可徑向移動刀具xm 移距 x 為移距系數(shù) 由于刀具一樣 變位齒輪的基本參數(shù)m z p與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相同 故d db與標(biāo)準(zhǔn)齒輪也相同 均為不變量 齒廓曲線取自同一條漸開線的不同段 但s e發(fā)生變化 設(shè)計 潘存云 2 齒厚與齒槽寬的確定 齒厚 s m 2 正變位 齒厚變寬 齒槽寬減薄 刀具節(jié)線 齒槽寬 e m 2 2xmtg 2xmtg 負(fù)變位 相反 正變位不僅可制出齒數(shù)小于Zmin且無根切的齒輪 而且還能增大齒厚 提高輪齒的抗彎強度 且加工用刀具與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的一樣 所以變位齒輪在各類機械中廣泛地應(yīng)用 P58 4 12 三 變位齒輪傳動的類型 變位齒輪傳動類型 等移距變位齒輪傳動 x1 x2 0 不等移距變位齒輪傳動 1 等移距變位齒輪傳動 該傳動 兩輪x1 x2 但小輪為正變位 大輪負(fù)變位 可減少小輪齒數(shù)和增大小輪根部厚度 提高傳動質(zhì)量 為避免根切 兩輪Z1 Z2 2Zmin 由s m 2 2xmtg 和e m 2 2xmtg 知 小輪分度圓齒厚的增加 大輪齒槽寬的增量 故兩輪分度圓相切 可實現(xiàn)無側(cè)隙嚙合 因此 等移距變位齒輪傳動的中心距 a 嚙合角 20 但刀具變位后被切齒輪的齒頂高 齒根高 標(biāo)準(zhǔn)齒輪 高度變位 傳動幾何尺寸P66表 標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動x1 x2 0 1 不等移距變位齒輪傳動 除標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動和等移距變位齒輪傳動外 其余變位齒輪傳動均為不等移距變位齒輪傳動 其變位系數(shù)可在不切根條件下自由選擇 因x1 x2 小輪分度圓齒厚必 大輪分度圓齒槽寬 1 s1 e2 兩分度圓相切時 必出現(xiàn)過大齒側(cè)間隙 縮小中心距 使二輪趨近 可消除間隙 使正常傳動 2 s1 e2 兩分度圓相切時將無法安裝 拉開中心距 使二輪遠(yuǎn)離 可安裝 故 采用變位系數(shù)可調(diào)整二輪分度圓齒厚 實現(xiàn)任意非標(biāo)準(zhǔn)中心距傳動 不等移距變位齒輪傳動的a a 中心距增減時 二輪的分度圓相離或相交 但不相切該傳動分度圓與節(jié)圓不重合 嚙合角 20 表齒輪傳動計算公式 表齒輪傳動計算公式 4 8平行軸斜齒輪傳動 平行軸齒輪傳動相當(dāng)于一對節(jié)圓柱的純滾動 平行軸斜齒輪機構(gòu)又稱斜齒圓柱齒輪機構(gòu) 1 斜齒輪嚙合的共軛齒廓曲面 平面S為軸線平行的兩基圓柱的內(nèi)公切面 KK斜線與母線N1N1 N2N2成 b角 平面S分別在基圓柱1和2上純滾動時 直線KK的軌跡 齒輪1和2的齒廓曲面 這樣形成的兩個齒廓曲面一定能沿直線KK接觸 其他接觸位置的齒面接觸線均與KK線平行 且位于兩基圓的公切面內(nèi) 因齒高一定 兩齒廓嚙合過程中 齒廓接觸線的長度由0逐漸增長 某位置后又逐漸縮短 至脫離接觸 斜齒輪的齒廓是逐漸進入接觸 又逐漸脫離接觸 故工作平穩(wěn) 設(shè)計 潘存云 S N1 N1 N2 N2 接觸線 嚙合面與齒廓曲面的交線 基圓柱上螺旋角 直齒嚙合特點 沿齒寬同時進入或退出嚙合 突然加載或卸載 運動平穩(wěn)性差 沖擊 振動和噪音大 斜直線KK的軌跡 斜齒輪的齒廓曲面 螺旋線漸開面 b 基圓柱上的螺旋角 在端面內(nèi) 斜齒輪的齒廓曲線為漸開線 相當(dāng)于直齒圓柱齒輪傳動 滿足定傳動比要求 一對斜齒輪正確嚙合 m 相等 分度圓柱螺旋角 大小相等 方向相反 左旋 右旋 嚙合特點 接觸線長度 短 長 短 加載 卸載過程逐漸進行 傳動平穩(wěn) 噪音小 適宜高速 重載傳動 二 斜齒輪各部分名稱和幾何尺寸計算 斜齒輪的幾何參數(shù)有端面和法面之分 法面齒距pn與端面齒距pt的關(guān)系為 pn ptcos 因pt mt pn mn 所以 銑刀切制斜齒輪時 銑刀齒形應(yīng)等于齒輪的法向齒形 計算強度時 需研究最小截面 法向齒形 國標(biāo)規(guī)定斜齒輪法向參數(shù) mn n 法向齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù) 為標(biāo)準(zhǔn)值 端面參數(shù)為非標(biāo)準(zhǔn)值 幾何尺寸計算P68表 直齒輪 斜齒輪 的增量 L pbt 直齒輪和斜齒輪在嚙合面FF 進入嚙合 GG 退出嚙合 btg b pbt t t L pb L L pbt btg pt 三 斜齒輪傳動的重合度 t 端面重合度 與斜齒輪端面齒廓相同的直齒輪傳動的重合度 btg pt 輪齒傾斜附加的重合度 軸向重合度 斜齒輪的重合度隨齒寬b和螺旋角 的增大而增大 可達到很大數(shù)值 這是斜齒輪傳動平穩(wěn) 承載能力高的主要原因之一 齒寬 7 斜齒輪的優(yōu)缺點 齒廓接觸線是斜線 一對齒逐漸進入嚙合和脫離嚙合 嚙合性能好 傳動平穩(wěn) 噪音小 重合度大 并隨齒寬和螺旋角的增大而增大 故承載能力高 斜齒輪不根切最小齒數(shù)小于直齒輪 zmin zvmin 機構(gòu)更緊湊 缺點是斜齒面受法向力F時會產(chǎn)生軸向力Fa 需安裝推力軸承 對斜齒輪傳動性能的影響很大 太小不能體現(xiàn)斜齒輪優(yōu)點 太大會產(chǎn)生很大軸向力 一般取 8 20 采用人字齒輪克服上缺點 但制造困難 成本高 Fa Fa Fa Fa 4 9錐齒輪機構(gòu) 一 錐齒輪概述 作用 傳遞兩相交軸之間的運動和動力 一對錐齒輪的運動相當(dāng)于一對節(jié)圓錐的純滾動 兩軸線交角 1 2 節(jié)圓錐 分度圓錐 齒頂圓錐 齒根圓錐 基圓錐等 OC 外錐距 分度圓錐角 小大齒輪 C r2 OCsin 2 故傳動比i 1 2 z2 z1 sin 2 sin 1 r1 OCsin 1 C 正確嚙合條件 兩輪大端m1 m2 1 2 Re1 Re2 以大端為標(biāo)準(zhǔn) 齒寬b不宜太大 直齒錐齒輪的齒高由大端到小端逐漸收縮 按頂隙不同分為1 不等頂隙收縮齒 2 等頂隙收縮齒 不等頂隙錐齒輪 齒頂圓錐 齒根圓錐和分度圓錐具有同一錐頂點 其頂隙由大端到小端逐漸縮小 缺點 小端輪齒強度差且潤滑不良 等頂隙錐齒輪 齒根圓錐和分度圓錐共錐頂 但齒頂圓錐不與其共錐頂 可增加小端頂隙 改善潤滑 降低小端齒高 提高小端齒輪的彎曲強度 三 直齒錐齒輪幾何尺寸計算 外錐距 GB12369 90規(guī)定采用 等頂隙錐齒輪傳動 本章重點 漸開線的形成與性質(zhì) 標(biāo)準(zhǔn)齒輪的參數(shù)計算 正確嚙合條件與重合度 根切 最少齒數(shù) 變位齒輪的齒厚計算 斜齒輪法面參數(shù)與端面參數(shù)之間的關(guān)系