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1、齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì),內(nèi) 容 應(yīng)用及分類 齒輪的齒廓及其嚙合特點(diǎn) 漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的參數(shù)和幾何尺寸 漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng) 漸開線齒廓的切制原理 漸開線齒輪的變位修正 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng) 圓錐齒輪傳動(dòng),重 點(diǎn) 漸開線直齒圓柱齒輪外嚙合 傳動(dòng)的基本理論和設(shè)計(jì)計(jì)算。 其他齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用。,,,,1 齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類,1、按傳動(dòng)比是否恒定分： 定傳動(dòng)比 圓形齒輪機(jī)構(gòu)(圓柱、圓錐） 變傳動(dòng)比 非圓齒輪機(jī)構(gòu)（橢圓齒輪）,類型,傳動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)、效率高、工作可靠且壽命長(zhǎng)，適用的圓周速度和功率范圍很廣。廣泛應(yīng)用于傳遞空間任意兩軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。,,,,平面齒輪機(jī)構(gòu),2、按傳動(dòng)時(shí)兩輪軸的相對(duì)
2、位置分：,外嚙合齒輪傳動(dòng) 內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng) 齒輪與齒條傳動(dòng),直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 人字齒輪傳動(dòng),,,,,,圓錐齒輪傳動(dòng)(直齒、斜齒、曲線齒） 交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng).,空間齒輪機(jī)構(gòu),,,,,即:,i12 = = ,w1,w2,齒廓嚙合基本定律,一對(duì)齒廓的瞬時(shí)速比，等于該瞬時(shí)接觸點(diǎn)的公法線, 截連心線為兩段線段的反比。,共軛齒廓,,,,K,O1,O2,,,1,2,n,n,,P,,齒廓形狀影響傳動(dòng)性能，若傳動(dòng)比變化 從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速不均勻慣性力、振動(dòng)、噪音傳動(dòng)精度。,分析可知： P為齒廓1、2 的瞬心 則,2 齒廓曲線,,,,節(jié)點(diǎn)位置固定,節(jié)圓,不論兩齒廓在何位置接觸，過其接觸點(diǎn)所作兩齒
3、廓的公法線均須與連心線交于一固定的點(diǎn)P（節(jié)點(diǎn)）。,傳動(dòng)比恒定的條件,,,圓形齒輪,節(jié)點(diǎn)位置變化,節(jié)曲線,,,非圓齒輪,傳動(dòng)時(shí)，兩節(jié)圓純滾動(dòng)。,理論上齒廓曲線無窮多，實(shí)際選用, 須考慮設(shè)計(jì)、加工、安裝、維修等要求。 常用: 擺線、漸開線、圓弧線.,齒廓嚙合基本定律,,,,一、漸開線形成,發(fā)生線,基圓,,向徑,展角,壓力角,,,,基圓半徑 rb,rK,3 漸開線齒廓的嚙合特點(diǎn),,,,二、漸開線特性,2. 法線切于基圓 .,4. 漸開線形狀取決于 rb .,5. 基圓內(nèi) 漸開線 .,無,B,A,rK,推論:,同一基圓上兩條漸開線間的公法線長(zhǎng)度處處相等 (等于兩漸開線間的基圓弧長(zhǎng)) 。,A1,A2,
4、,,,三、漸開線方程,1.,2. qK = NOA - aK,= tg aK - aK,令： inv aK = tg aK - aK . .,inv aK 稱漸開線函數(shù).,漸開線方程:,inv aK = tg aK - aK .,N,A,,,,四、漸開線齒廓的嚙合特點(diǎn),1.嚙合線為一直線,,,,,嚙合線,嚙合點(diǎn) (在固定平面上) 的軌跡線.,兩齒廓所有接觸點(diǎn)的公法線均重合, 傳動(dòng)時(shí)嚙合點(diǎn)沿兩基圓的內(nèi)公切線移動(dòng)。,2 .傳動(dòng)比恒定,公法線不變, 節(jié)點(diǎn) P 為定點(diǎn).,作用力方向恒定,傳動(dòng)比恒定,,,,,,O1,O2,O1,O2,,,,,3. 中心可分離性,i12 = i12,若中心距略有誤差,傳
5、動(dòng)比不變,,,,4 漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸,.,一、名稱和符號(hào)(外齒輪), = 20o、d、p、s、e,模數(shù)有標(biāo)準(zhǔn)系列（表10-1）,分度圓上模數(shù)和壓力角均為標(biāo)準(zhǔn)值。,令,,齒數(shù)Z,齒頂圓,齒根圓,齒槽寬,齒厚,齒距,,,,齒寬,齒頂高,齒根高,分度圓,,,,二、基本參數(shù)和計(jì)算,1.分度圓直徑,2.基圓直徑,3.齒頂高,4.齒根高,頂隙系數(shù),,,齒頂高系數(shù),正常齒制,5.齒全高,基準(zhǔn),6. 齒頂圓直徑,7. 齒根圓直徑,8. 齒距,9. 齒厚,10.齒槽寬,,,,齒條,比較,標(biāo)準(zhǔn)齒輪 m、、h*a、c* （15或20）為標(biāo)準(zhǔn)值且 e = s 幾何尺寸計(jì)算公式 （P307表10-2
6、）,,,,三、標(biāo)準(zhǔn)齒條 特點(diǎn):1）齒廓為一直線，壓力角不變，也稱為齒形角。 2）與分度線平行的任一條直線上齒距 p 相等 p=m,齒輪與齒條比較,,,,內(nèi)齒輪,1）齒廓內(nèi)凹 2）根圓大于頂圓 3）頂圓必須大于基圓,任意圓齒厚,,,,,一、漸開線齒輪的嚙合過程 理論嚙合線段N1N2 實(shí)際嚙合線段B1B2 齒廓工作段,二、正確嚙合的條件 保證前后兩對(duì)輪齒有可能同時(shí)在嚙合線上相切接觸。,條件：,,,,,,,,,,,,,,傳動(dòng)比,m1 = m2 = m a1 = a2 = a,正確嚙合條件,,,5 漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng),,,,三、齒輪傳動(dòng)的中心距及嚙合角（側(cè)隙為零、頂隙為標(biāo)準(zhǔn)值）,,,,a,,,
7、1. 節(jié)圓 d 、嚙合角 ,2.具有標(biāo)準(zhǔn)頂隙的中心距,a = r1 + r2,= r1 (h*+c*) m +c* m + r2 + h*m,= rf1 +c+ ra2,,,,,rf1,ra2,= r1 + r2,標(biāo)準(zhǔn)中心距,3. 側(cè)隙為零的中心距,無側(cè)隙嚙合條件:,S1 = e2 ; e1 = S2,S1= e2 = e1= S2,標(biāo)準(zhǔn)齒輪: S = e = m/2,當(dāng)兩標(biāo)準(zhǔn)齒輪按分度圓相切來安裝, 則滿足傳動(dòng)條件。 正確安裝,,,,a,,分度圓與節(jié)圓重合,由于 m1 = m2,,,,,,,,4.嚙合角 與壓力角,,, rb = rcosa = rcosa, rb1 + rb2 = r1co
8、sa + r2cosa = r1cosa + r2cosa, acosa = a cosa,,5.齒輪與齒條嚙合傳動(dòng),特點(diǎn) 嚙合線切于齒輪基圓并垂直于齒條齒廓 標(biāo)準(zhǔn)安裝或非標(biāo)準(zhǔn)安裝 d = d = ,分度圓、節(jié)圓、壓力角、嚙合角,分度圓與節(jié)線相切,,,,重合度,分析：1） =1 表示在嚙合過程中，始終只有一對(duì)齒工作； 2） 1 2 表示在嚙合過程中，有時(shí)是一對(duì)齒嚙合， 有時(shí)是兩對(duì)齒同時(shí)嚙合。 重合度傳動(dòng)平穩(wěn)性承載能力。,四、連續(xù)傳動(dòng)條件,,,,,作業(yè)：10-26,,,,重合度的計(jì)算,,,重合度與Z1、Z2及有關(guān) 齒數(shù)愈多 重合度愈大 嚙合角愈大 重合度愈小,,,,6 漸開
9、線齒廓的切制原理、根切和最少齒數(shù),1.仿型法（成型法） 精度低、生產(chǎn)率低 刀具：1. 圓盤銑刀 2. 指形銑刀 刀具的選擇與m、、z有關(guān)。,一、切削原理,.,每把刀的刀刃形狀,按它加工范圍的最少齒數(shù)齒輪的齒形來設(shè)計(jì)。,,,,.,2.范成法,切削 （沿輪坯軸向） 進(jìn)刀和讓刀 （沿輪坯徑向） 范成運(yùn)動(dòng) （模擬齒輪嚙合傳動(dòng)）,刀具與輪坯以i12=1/2=Z2 /Z1回轉(zhuǎn),用同一把刀具,通過調(diào)節(jié)i12 ,就可以加工相同模數(shù)、相同壓力角 ,不同齒數(shù)的齒輪。,齒輪插刀,,,,齒條插刀,齒輪滾刀,,,,二、根切現(xiàn)象、不根切的最少齒數(shù)和變位修正法,1.根切現(xiàn)象 用范成法切削標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí),如果齒輪的齒數(shù)過少，
10、刀具的齒頂就會(huì)切去輪齒根部的一部分，這種現(xiàn)象稱為根切。,2.根切原因,.,,,,,,,,,,,,3. 不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù),PN1 PB2,,rsina,ha sina,,,mZ 2,,sina,m sina,,得: Z,sin2a,,2,當(dāng) = 200、,= 1、,Zmin = 17,,,不根切條件,,,,4.避免發(fā)生根切的措施 限制小齒輪的最小齒數(shù)； 減少齒頂高系數(shù)(重合度減少、非標(biāo)準(zhǔn)刀具)； 增大分度圓壓力角(正壓力徑向力增大、非標(biāo)準(zhǔn)刀具)；,,B,,,,（x 變位系數(shù)，m 模數(shù)）,通過改變刀具與輪坯的相互位置以避免根切，從而達(dá)到可以制造較少齒數(shù)的齒輪。這樣制造出來的齒輪稱為變位齒輪。切
11、齒刀具所移動(dòng)的距離 xm 稱為移距。,采用變位修正法：,最小變位系數(shù),,,,,,,4. 最小變位系數(shù),,,,,xm 變位量（移距） x 變位系數(shù) x0 正變位齒輪 x<0 負(fù)變位齒輪,,,,7 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng),1.齒廓曲面的形成 直齒輪:AA是直線。 斜齒輪:AA是螺旋線。 斜齒輪齒廓曲面為: 螺旋漸開面,一、斜齒圓柱齒輪的形成原理,.,2.特點(diǎn)（與直齒圓柱齒輪比較）,1、傳動(dòng)較為平穩(wěn)，適用于高速傳動(dòng)。,,,,二、斜齒輪主要參數(shù)各部分名稱和幾何尺寸,1.主要參數(shù)(法向參數(shù)、端面參數(shù)) 螺旋角(左旋、右旋） 齒 距 Pn=Ptcos 模 數(shù) mn=mtcos 齒 寬 b=B/cos 法向
12、參數(shù)規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)值。為什么？ （mn、n、han*、cn*）,2.幾何尺寸 分度圓直徑 d = mtz= mnz/cos 中心距 a = mn（z1+z2）/2 cos,2、改變螺旋角可調(diào)整中心距,,進(jìn)刀方向,.,其它幾何尺寸計(jì)算（見表8-6）,,,,四、重合度,3、承載能力高，傳動(dòng)平穩(wěn)。,三、正確嚙合條件,,,模數(shù)和壓力角分別相等且螺旋角的大小相等、旋向相反（一個(gè)左旋，另一個(gè)右旋）。,,,B2,B1,,,,,,B,,,,.,,,,五、當(dāng)量齒數(shù),不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)為：,當(dāng)量齒輪 齒形與斜齒輪的法向齒形接近的“直齒輪” 當(dāng)量齒數(shù) “直齒輪”的齒數(shù) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)的意義： 仿形法加工輪齒 選刀具 彎曲強(qiáng)度計(jì)算 查齒形系數(shù) 齒厚測(cè)量、變位系數(shù)選擇,橢圓在節(jié)點(diǎn)的曲率半徑為當(dāng)量齒輪的分度圓半徑：,4、結(jié)構(gòu)緊湊,,.,,,,結(jié)束,
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