机械设计基础 教学课件 作者 唐昌松 学习情境十一 齿轮传动的分析与设计.ppt

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1、学习情境十一齿轮传动的分析与设计能够计算标准圆柱齿轮几何尺寸；能够根据工作条件确定齿轮的主要失效形式；能够选用合适的设计准则借助资料进行标准圆柱直齿轮传动设计；能够正确选用齿轮的结构及润滑方式；能够正确对斜齿轮传动和蜗轮蜗杆传动进行受力分析与旋向判定。能力目标11.1齿轮传动的特点、类型及齿廓啮合基本定律11.2渐开线齿廓及其啮合特点11.3渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称及其几何尺寸11.4渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合分析11.5渐开线齿轮的加工方法11.6齿轮的失效形式、设计准则、材料及结构11.

2、7直齿圆柱齿轮的受力分析与强度计算11.8斜齿圆柱齿轮传动分析与强度计算11.9直齿圆锥齿轮传动分析与强度计算11.10蜗杆传动分析与强度计算学习内容指示表带式输送机案例导入11.1齿轮传动的特点、类型及齿廓啮合基本定律一、齿轮传动的特点和类型1、齿轮传动的特点主要优点：能保证瞬时传动比恒定不变；适用的圆周速度和功率范围很广；结构紧凑；传动效率高;工作可靠且寿命长。主要缺点：对制造及安装精度要求较高，成本较高；不适宜于远距离两轴之间的传动。平行轴齿轮传动（两轴线平行）相交轴齿轮传动齿轮传动直齿圆柱齿轮

3、传动(轮齿与轴平行)斜齿圆柱齿轮传动(轮齿与轴不平行)人字齿圆柱齿轮传动直齿圆锥齿轮传动斜齿圆锥齿轮传动曲齿圆锥齿轮传动交错轴斜齿轮传动蜗轮蜗杆传动2、齿轮传动的类型（1）按两按两齿轮轴线之间的相对位置交错轴齿轮传动齿轮传动的类型a)外啮合直齿轮；b)内啮合直齿轮；c)齿轮齿条；d)外啮合斜齿轮；e)外啮合人字齿轮；f)直齿锥齿轮；g)斜齿锥齿轮；h)交错轴斜齿轮；i)蜗轮蜗杆齿轮传动分为闭式齿轮传动、开式齿轮传动和半开式齿轮传动。（2）按工作条件（3）按齿轮的齿廓曲线形状齿轮分为渐开线齿轮、摆线齿轮

4、和圆弧齿轮。（4）按齿面硬度齿轮分为软齿面齿轮（硬度≤350HBW）和硬齿面齿轮（硬度>350HBW）。（5）按齿轮的圆周速度齿轮分为低速齿轮传动、中速齿轮传动、高速齿轮传动。齿轮传动最基本要求：瞬时传动比必须恒定保持不变。二、齿轮啮合的基本定律主动齿轮1的齿廓与从动齿轮2的齿廓在K点啮合，要保证两齿轮齿廓高副接触，它们在点的速度沿公法线方向的分量应相等。即由于，那么故两轮的瞬时传动比为齿廓的啮合C为连心线与公法线的交点，称为啮合节点，简称节点。以和为圆心、以和为半径作圆，称为两轮的啮合节圆，简称节圆

5、，半径、。齿廓的啮合因此，齿廓形状必须符合的条件是：不论轮齿齿廓在哪个位置接触，过接触点所作齿廓公法线均需通过节点C。----啮合的基本定律。工程上齿廓曲线常有渐开线、摆线及圆弧。N1一、渐开线齿廓的形成及性质11.2渐开线齿廓及啮合特点渐开线的形成发生线L沿半径为rb的圆作纯滚动时,直线L上任意一点K的轨迹称为该圆的渐开线。该圆称为渐开线的基圆。θK—渐开线上K点的展角；vK—渐开线上K点的线速度；αK—渐开线上K点的压力角，Fn—渐开线上K点的法向作用力；1、渐开线的形成（1）发生线在基圆滚过的线

6、段长度等于基圆上被滚过的相应弧长。2、渐开线的性质（2）渐开线上任意一点法线必然与基圆相切。（3）切点N是渐开线上K点的曲率中心，KN是渐开线上K点的曲率半径。离基圆越近，曲率半径越小。（4）渐开线的形状取决于基圆大小，如果基圆越大，那么渐开线就越平直。（5）渐开线是从基圆开始向外逐渐展开的，故基圆以内无渐开线。二、渐开线齿廓的啮合特点1．渐开线齿廓满足瞬时传动比恒定2．四线合一（1）两基圆的内公切线。（2）啮合点K的轨迹线，为理论上的啮合线。（3）两轮齿廓啮合点K的公法线。（4）在两齿廓之间不计摩擦

7、时的力的作用线。啮合线与两轮连心线的垂线方向（节点的速度方向）所夹的角称为啮合角，它等于渐开线在节圆上的压力角。当两轮的位置一定时，渐开线齿廓在传动过程中啮合角的大小不变，且等于渐开线在节圆上的压力角。3．啮合角的不变性4．中心距的可分性实际中心距（两轮轴心O1、O2之间的距离）与设计的理论中心距有变动时，其传动比大小仍保持不变，这种特性称为中心距的可分性。11.3渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称及其几何尺寸一、渐开线齿轮各部分的名称（1）齿顶圆：（2）齿根圆：（3）分度圆：（4）基圆：（5）齿顶高：

8、（6）齿根高：（7）全齿高：（8）齿厚：（9）齿槽宽：（10）齿距：（11）齿宽：二、渐开线齿轮主要参数令：m称为模数，单位mm故：模数m已标准化，见表11-11、齿数：z2、模数：m分度圆周长：表11-1渐开线圆柱齿轮模数（GB/T1385-2008）注意：齿轮不同圆周上的模数是不同的，只有分度圆上的模数才是标准值。3、压力角α指分度圆上压力角。我国规定标准压力角为20°。由渐开线齿廓形状取决于基圆，即取决于模数、齿数和压力角三个基本参数。4、齿顶高系