齿轮传动机构设计

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1、齿轮机构设计本章以渐开线直齿圆柱齿轮传动为主线阐述圆柱齿轮传动的运动设计和承载能力设计。运动设计主要包括啮合原理及啮合特点、基本参数和几何尺寸计算等内容承载能力设计主要包括设计计算准则、齿轮失效、力分析和强度计算等内容。在此基础上简明介绍直齿锥齿轮传动设计及齿轮润滑设计。基本要求:1了解齿轮传动的特点、应用及类型2理解齿廓啮合基本定律掌握渐开线齿廓的形成及其性质并能在后续相关内容中运用熟练掌握渐开线圆柱齿轮的基本参数、标准齿轮的几何尺寸计算能够正确计算掌握范成法切齿原理、标准齿轮和变位齿轮切制特点以及变位齿轮的尺寸变化。3深入理解直齿轮传动运动设计应满足的六

2、个条件及重合度、不根切最少齿数、无侧隙啮合方程等内容并正确运用重合度等公式进行计算掌握圆柱齿轮传动的几何尺寸计算及中心距变动系数、齿顶高变动系数等概念了解标准齿轮传动、高度变位齿轮传动及角度变位齿轮传动的特点。4理解斜圆柱齿轮齿廓曲面的形成、基本参数与螺旋角的关系、当量齿轮及当量齿数的概念理解平行轴斜齿轮传动运动设计的条件并正确运用其几何尺寸公式进行计算了解交错轴斜齿轮传动的特点。5了解齿轮精度选择的方法五种失效形式的特点、生成机理及予防或减轻损伤的措施掌握齿轮材料选择要求、常用钢铁材料选用及其热处理特点。6熟练掌握齿轮传动的受力分析特别是平行轴斜齿轮轴向力

3、的大小和方向的确定直齿锥齿轮传动轴向力与径向力的关系理解几个载荷修正系数的意义及其影响因素减小其影响的方法7熟练掌握直齿圆柱传动的齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度的计算基本理论依据推导公式的思路公式中各个参数和系数的意义掌握其确定方法参考示范例题掌握齿轮传动设计的步骤正确地进行直齿轮传动的强度设计计算了解平行轴斜齿轮传动和直齿锥齿轮传动的当量齿轮的意义掌握平行轴斜齿轮传动和直齿锥齿轮传动强度计算特点。8掌握齿轮四种结构形式的特点和选择并能画出齿轮零件的工作图掌握齿轮传动润滑油种类、粘度及润滑方式的选择。7.1概述7.1.1优缺点及分类齿轮传动机构的特点

4、齿轮机构是现代机械中应用最广泛的传动机构用于传递空间任意两轴或多轴之间的运动和动力。齿轮传动主要优点传动效率高结构紧凑工作可靠、寿命长传动比准确。齿轮机构主要缺点制造及安装精度要求高价格较贵不宜用于两轴间距离较大的场合。齿轮传动机构的分类按轴的相对位置平行轴齿轮传动机构①相交轴齿轮传动机构、交错轴齿轮传动机构②按齿线相对齿轮体母线相对位置直齿、斜齿、人字齿、曲线齿按齿廓曲线渐开线齿、摆线齿、圆弧齿按齿轮传动机构的工作条件闭式传动、开式传动、半开式传动③lt按齿面硬度软齿面≤350HB、硬齿面gt350HB说明①平行轴齿轮传动机构又称为平面齿轮传动机构.②相交

5、轴齿轮传动机构和交错轴齿轮传动机构统称为空间齿轮传动机构.③闭式传动的齿轮封闭在箱体内润滑良好开式传动的齿轮是完全外露的不能保证良好润滑半开式传动的齿轮浸在油池内装有防护罩不封闭。平行轴齿轮传动机构圆柱齿轮传动机构直齿斜齿曲齿人字齿齿轮齿条内齿轮相交轴齿轮传动机构圆锥齿轮传动机构直齿斜齿曲线齿交错轴齿轮传动机构斜齿蜗杆蜗轮准双曲面齿轮7.1.2传动的基本要求在齿轮传动机构的研究、设计和生产中一般要满足以下两个基本要求1.传动平稳--在传动中保持瞬时传动比不变冲击、振动及噪音尽量小。2.承载能力大--在尺寸小、重量轻的前提下要求轮齿的强度高、耐磨性好及寿命长。

6、7.2齿轮齿廓设计7.2.1齿廓啮合基本定律图示为一对作平面啮合的齿轮两轮的齿廓曲线分别为G1和G2。设轮1绕轴O1以角速度ω1转动轮2绕轴O2以角速度ω2转动图中点K为两齿廓的接触点过点K作两齿廓的公法线nn公法线nn与连心线O1O2交于点C。由三心定理可知点C是两轮的相对速度瞬心故有由此可得在齿轮啮合原理中将点C称为啮合节点简称节点。i12称为传动比。由以上分析可知一对齿廓在任一位置啮合时过接触点作齿廓公法线必通过节点P它们的传动比与连心线O1O2被节点C所分成两个线段成反比。这一规律称为齿廓啮合基本定律。作固定传动比传动齿廓必须满足的条件通常齿轮传动要

7、求两轮作定传动比传动则由式可得节点C为固定点。由此得到两轮作定传动比传动时其齿廓必须满足的条件无论两齿廓在何处接触过接触点作两齿廓的公法线必须通过固定节点C。节点C在两轮运动平面上的轨迹是两个圆称为齿轮的节圆。因为两轮在节点C处的相对速度等于零所以一对齿轮的啮合传动可以视为其节圆的纯滚动。设两轮节圆半径分别为r1和r2则共轭齿廓:凡是满足齿廓啮合基本定律的一对齿廓称为共轭齿廓共轭齿廓的齿廓曲线称为共轭曲线。理论上可以作为共轭齿廓的曲线有很多种但是考虑到设计、制造、测量、安装及使用等问题目前常用的齿廓曲线有渐开线、摆线和圆弧等。因渐开线齿廓能较全面地满足上述要

8、求因此现代的齿轮绝大多数都是采用渐开线齿廓。7.2.