第二十章齿轮传动 (一)教学要求 了解齿轮机构的类型和应用,掌握齿廓啮合基本定理、渐开线性质、 啮合特性、标准直齿圆柱齿轮的主要参数和尺寸计算,熟悉齿轮正确啮合 条件和连续传动条件,能够计算斜齿轮、锥齿轮的几何尺寸,能正确分析 齿轮失效原因,确定设计准则、进行强度校核。 (二)教学的重点与难点 重点:直齿圆柱齿轮基本参数的确定与几何尺寸、正确啮合条件、连续传 动条件的计算、失效形式和计算准则、受力分析和强度计算 难点:斜齿圆柱齿轮、锥齿轮的当量齿轮概念、受力分析和强度计算。 (三)教学内容
1 第二十章 齿轮传动 （一）教学要求 了解齿轮机构的类型和应用，掌握齿廓啮合基本定理、渐开线性质、 啮合特性、标准直齿圆柱齿轮的主要参数和尺寸计算，熟悉齿轮正确啮合 条件和连续传动条件，能够计算斜齿轮、锥齿轮的几何尺寸，能正确分析 齿轮失效原因，确定设计准则、进行强度校核。 （二）教学的重点与难点 重点：直齿圆柱齿轮基本参数的确定与几何尺寸、正确啮合条件、连续传 动条件的计算、失效形式和计算准则、受力分析和强度计算。 难点：斜齿圆柱齿轮、锥齿轮的当量齿轮概念、受力分析和强度计算。 （三）教学内容
第二十章齿轮传动 §20-1齿轮传动的类型、特点和应用 §20-2齿廓啮合基本定律 §20-3渐开线及渐开线齿廓 §20-4渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 §20-5渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 §20-6渐开线齿廓的加工与测量简介 §20-7根切及标准直齿轮不根切的最少齿数 §20-8变位直齿圆柱齿轮传动 §20-9平行轴斜齿圆柱齿轮机构 §20-10直齿圆锥齿轮机构 结束
2 第二十章 齿轮传动 §20-1 齿轮传动的类型、特点和应用 §20-2 齿廓啮合基本定律 §20-3 渐开线及渐开线齿廓 §20-4 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 §20-5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 §20-6 渐开线齿廓的加工与测量简介 §20-7 根切及标准直齿轮不根切的最少齿数 §20-8 变位直齿圆柱齿轮传动 §20-9 平行轴斜齿圆柱齿轮机构 §20-10 直齿圆锥齿轮机构 结束
第二十章齿轮传动 §20-11齿轮传动的失效形式与设计准则 §20-12齿轮常用材料及许用应力 §20-13齿轮传动的精度 §20-14齿轮传动的计算载荷和载荷系数 §20-15标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 §20-16平行轴标准斜齿圆柱齿轮的强度设计 §20-17标准直齿圆锥齿轮传动的强度计算 §20-18齿轮的结构设计 §20-19齿轮传动的润滑
3 第二十章 齿轮传动 §20-11 齿轮传动的失效形式与设计准则 §20-12 齿轮常用材料及许用应力 §20-13 齿轮传动的精度 §20-14 齿轮传动的计算载荷和载荷系数 §20-15 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 §20-16 平行轴标准斜齿圆柱齿轮的强度设计 §20-17 标准直齿圆锥齿轮传动的强度计算 §20-18 齿轮的结构设计 §20-19 齿轮传动的润滑
齿轮传动的类型、特点和应用 分类 齿轮机构 定传动比齿轮:圆形齿轮机构 变传动比齿轮:非圆齿轮机构 圆形齿轮机构 平面齿轮机构:外啮合直齿圆柱齿轮、内啮合直齿圆柱齿轮 外啮合斜齿圆柱齿轮、齿轮齿条 外啮合人字齿圆柱齿轮 空间齿轮机构:直齿圆锥齿轮、斜齿圆锥齿轮 曲齿圆锥齿轮、螺旋齿轮 蜗杆蜗轮
4 齿轮传动的类型、特点和应用 一、分类 齿轮机构 定传动比齿轮：圆形齿轮机构 变传动比齿轮：非圆齿轮机构 圆形齿轮机构 平面齿轮机构：外啮合直齿圆柱齿轮、内啮合直齿圆柱齿轮 外啮合斜齿圆柱齿轮、齿轮齿条 外啮合人字齿圆柱齿轮 空间齿轮机构：直齿圆锥齿轮、斜齿圆锥齿轮 曲齿圆锥齿轮、螺旋齿轮 蜗杆蜗轮
齿轮传动的类型、特点和应用 齿轮传动 齿轮传动是机械传动中应用最广的一类传动,其中最常用的是渐开线齿轮传动, 这主要由其传动特点所决定 (一)齿轮传动的特点 优点:1.传动效率高(n=99%);2.传动比恒定; 3.结构紧凑(较之于带、链传动);4.工作可靠、寿命长, 缺点:1.制造、安装精度要求高(专用机床、刀具);2.使用、维护费用较高; 3.不适于中心距较大的两轴间的传动;4.精度低时、噪音、振动较大 (二)齿轮传动的类型 1.按传动轴相对位置 平行轴齿轮传动(圆柱齿轮):直齿、斜齿、内齿、齿轮齿条、人字齿 相交轴齿轮传动(圆锥齿轮):直齿、斜齿、曲齿。 交错轴齿轮传动:交错轴斜齿轮(螺旋齿轮)、准双曲面齿轮、蜗杆蜗轮 按工作条件 开式:适于低速及不重要的场合 半开式:农业机械、建筑机械及简单机械设备,只有简单防护罩
5 齿轮传动的类型、特点和应用 二、齿轮传动 齿轮传动是机械传动中应用最广的一类传动，其中最常用的是渐开线齿轮传动， 这主要由其传动特点所决定。 （一）齿轮传动的特点 优点：1.传动效率高（η=99%）；2.传动比恒定； 3.结构紧凑（较之于带、链传动）；4.工作可靠、寿命长。 缺点：1.制造、安装精度要求高（专用机床、刀具）；2.使用、维护费用较高； 3.不适于中心距较大的两轴间的传动；4.精度低时、噪音、振动较大。 （二）齿轮传动的类型 1．按传动轴相对位置 平行轴齿轮传动（圆柱齿轮）：直齿、斜齿、内齿、齿轮齿条、人字齿。 相交轴齿轮传动（圆锥齿轮）：直齿、斜齿、曲齿。 交错轴齿轮传动：交错轴斜齿轮（螺旋齿轮）、准双曲面齿轮、蜗杆蜗轮。 2．按工作条件 开 式：适于低速及不重要的场合。 半开式：农业机械、建筑机械及简单机械设备，只有简单防护罩
齿廓啮合基本定律 、齿廓啮合基本定律 P2 0. 0,P=02.0,P O、P 12 2 O P 节圆:轮1的节圆是以O1为圆心, OP为半径的圆,每一瞬 时,节点P位置确定。 齿廓啮合基本定律: 在啮合传动的任一瞬时,两轮 齿廓曲线在相应接触点的公法线 必须通过按给定传动比确定的该 瞬时的节点
6 齿廓啮合基本定律 一、齿廓啮合基本定律 节圆：轮1的节圆是以O1为圆心， O1P为半径的圆，每一瞬 时，节点P位置确定。 齿廓啮合基本定律： 在啮合传动的任一瞬时，两轮 齿廓曲线在相应接触点的公法线 必须通过按给定传动比确定的该 瞬时的节点。 P1 = P2 1 O1 P =2 O2 P O P O P i 1 2 2 1 12 = =
齿廓啮合基本定律 轮齿齿廓正确啮合的条件:定传动比传动 定律描述:设节园为半径f1 W OP r=O, P O P 12 W. O,P r 二、共轭齿廓: 凡满足齿廓啮合基本定律的一对齿轮的齿廓称共轭齿廓 、齿廓曲线的选择: 满足定传动比的要求;考虑设计、制造等方面。 对于定传动比的齿轮机构,通常采用渐开线、摆线、变态摆线
7 齿廓啮合基本定律 轮齿齿廓正确啮合的条件：定传动比传动。 定律描述：设节圆为半径 二、共轭齿廓： 凡满足齿廓啮合基本定律的一对齿轮的齿廓称共轭齿廓。 三、齿廓曲线的选择： 满足定传动比的要求；考虑设计、制造等方面。 对于定传动比的齿轮机构，通常采用渐开线、摆线、变态摆线。 1 2 r ,r r1 = O1 P r2 = O2 P 1 2 1 2 2 1 12 r r O P O P W W i = = =
渐开线及渐开线齿廓 、渐开线的形成 当一直线n-n沿一个圆的圆周作纯滚动时,直线上任一点K的轨 迹AK称该圆的渐开线。 r:基圆半径;NK:发生线 :渐开线AK段的 展角
8 渐开线及渐开线齿廓 一、渐开线的形成 当一直线n-n沿一个圆的圆周作纯滚动时，直线上任一点K的轨 迹AK称该圆的渐开线。 rb：基圆半径； NK：发生线； θK：渐开线AK段 的 展角。 r b r k K A N o m m αK θK n n n' K' αk n' b C c c ' K α 3 G N' K' b ' k r b r K θ K 1 N G 2 G A B o ∞ ∞ ∞ θ1 θ2 2 A 3 O 2 O 1 O 1 A 3 A 3 N 2 N 1 N rb1 rb2 K
渐开线及渐开线齿廓 、渐开线的性质 (1) KN= AN (2)NK为渐开线在K点的法线,NK为曲半半径,渐开线上任 点的法线与基圆相切。 (3)渐开线离基圆愈远,曲率半径愈大,渐开线愈平直 (4)渐开线的形状决定于基圆的大小。 6k相同时,r越大,曲率半径越大 b-∞,渐开线→⊥N3K的直线。 (5)基圆内无渐开线(因渐开线从基圆开始向外展开)
9 渐开线及渐开线齿廓 二、渐开线的性质 （1）KN= AN （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）渐开线离基圆愈远，曲率半径愈大，渐开线愈平直。 （4）渐开线的形状决定于基圆的大小。 θK相同时，rb越大，曲率半径越大。 rb→∞，渐开线→⊥N3K的直线。 （5）基圆内无渐开线（因渐开线从基圆开始向外展开）
渐开线及渐开线齿廓 三、渐开线方程 压力角ak=∠NOK AON中:=cosa 8e,NkAN()=ak÷0 K r6 b 7b 0称为角a的渐开线函数 k=lak=tgak-∝k r b 渐开线方程 cos a KD观 k=tgax-ak 10
10 渐开线及渐开线齿廓 三、渐开线方程 压力角αK=∠NOK ⊿ONK中： 即 θK = tgαK—αK θK称为角αK的渐开线函数 θK = invαK=tgαK—αK 渐开线方程 K b K r r cos = K K b b K K b b K K r r r AN r N t g = + + = = = ( ) = = − = K K K K K b K inv tg r r cos r b r k K A N o m m αK θK n n n' K' αk n