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,
