《机械基础》(教程全集)8章

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1、机械基础参赛选手：*****第8章齿轮机构传动学习目的与要求主要内容：本章主要介绍齿轮传动的有关知识、失效形式及齿轮加工的基本知识。学习目的与要求：了解齿轮传动的类型、特点及应用场合；掌握渐开线圆柱齿轮、锥齿轮、蜗杆蜗轮的基本参数，以及标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算；了解齿轮传动的正确啮合条件、连续传动条件；了解斜齿轮和锥齿轮的当量齿数；了解齿轮常见失效形式与材料选择；了解渐开线齿轮的切齿原理、根切现象与最少齿数。学习重点：重点是掌握渐开线圆柱齿轮的基本参数，以及标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸；了解齿轮常见失效形式与材料选择。8.1概述1.齿轮传动的特点齿轮传动是现代机械中应

2、用最广泛的一种机械传动，在机床和汽车变速器等机械中被普遍应用。齿轮传动的主要优点是：能保持瞬时传动比(两轮瞬时角速度之比)不变，适用的圆周速度及传递功率的范围较大，效率高，寿命长等。不足之处是制造和安装精度要求较高，故成本较高。2.齿轮传动的类型齿轮传动的类型很多，按照一对齿轮轴线的相互位置及齿向，常见的齿轮传动如图8-1所示。在各类齿轮传动中，最基本、应用最多的是圆柱齿轮。本章将重点介绍圆柱齿轮，并在此基础上介绍一些其他常用类型的齿轮。3.齿轮传动的基本要求齿轮传动应满足下列两项基本要求：1)传动平稳。传动平稳即要求瞬时传动比(i＝ω1／ω2)恒定不变，否则主动轮匀速转

3、动而从动轮转速时快时慢，会引起冲击、振动和噪声，影响传动的质量。2)具有足够的承载能力和使用寿命。齿轮要有足够的强度和刚度，以传递较大的动力；并且还要有较长的使用寿命及较小的结构尺寸。8.2渐开线齿轮齿廓的选择与传动特点理论上可作为齿轮齿廓的曲线有许多种，但实际上由于轮齿的加工、测量和强度等方面的原因，可选用的齿廓曲线仅有渐开线、摆线、圆弧线和抛物线等几种，其中渐开线齿廓应用最广。1.渐开线齿廓传动比恒定不变图8-2渐开线齿廓满足传动比恒定图8-2所示为一对渐开线齿轮啮合。设两渐开线齿轮基圆半径分别为rb1和rb2，两齿廓在K点接触，由于两轮基圆的大小和安装位置均固定不变

4、，同一方向上的内公切线只有一条，所以它与两轮连心线O1O2的交点P必为定点，传动比为两齿廓啮合时的接触点又称为啮合点。显然渐开线齿轮在啮合过程中，啮合点沿着两轮基圆的内公切线N1N2移动，N1N2为啮合点的轨迹线，常称之为啮合线。啮合线与两节圆内公切线t-t所夹的锐角α′称为啮合角。显然，啮合角α′即为节点P处的压力角。2.渐开线齿轮传动中心距的可分性当一对渐开线齿轮制成后，两轮的基圆半径已确定，则即使安装时两轮中心距有一些变化，根据式(8-1)可知，其传动比一定不变。渐开线齿轮中心距的改变不影响传动比的这种性质，称为渐开线齿轮传动中心距的可分性。它给制造和安装带来极大的

5、方便，也是渐开线齿轮得到广泛应用的原因之一。3.啮合时传递压力的方向不变由于一对渐开线齿轮啮合时，啮合点一定在啮合线N1N2上，N1N2又是公法线，所以齿廓之间传递的压力一定沿着公法线N1N2的方向。这表明，一对渐开线齿轮在啮合时，无论啮合点在何处，其受力方向始终不变，从而使传动平稳。这是渐开线齿轮传动的又一特点。8.3渐开线圆柱齿轮的主要参数以及标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸8.3.1齿轮各部分的名称图8-3所示为标准渐开线直齿圆柱齿轮。其齿廓由形状相同的两反向渐开线曲面组成。轮齿各部分的名称及符号表示如下：图8- 4　内齿轮(1)齿槽及齿槽宽相邻两轮齿之间的空间称为齿槽，

6、某一直径为dk圆上齿槽间的弧长称为齿槽宽，用ek表示。(2)齿厚沿某一直径为dk的圆周上量得的轮齿厚度(弧长)称为齿厚，用sk来表示。(3)齿距相邻两齿同侧齿廓沿某一直径为dk的圆周上量得的弧长称为该圆上的齿距，用pk表示。显然(4)齿顶圆齿顶圆柱面与端平面的交线称为齿顶圆，其直径用da表示。(5)齿根圆齿根圆柱面与端平面的交线称为齿根圆，其直径用df表示。(6)分度圆在齿顶圆与齿根圆之间，取一个圆作为计算齿轮各部分尺寸的基准，称为分度圆，其直径和半径分别用d和r表示。规定分度圆上的齿厚、齿槽宽、齿距、压力角等的符号一律不加脚标(用s、e、p、α表示)，但其他圆上的参数则

7、必须指明是哪个圆上的参数，如基圆齿厚符号为sb、齿顶圆压力角符号为αa等。(1)齿数z一个齿轮的轮齿总数，称为齿数，用z表示。(2)模数m分度圆直径d、齿距p与齿数z三者之间有如下关系：8.3.2主要参数式中，π为无理数，为计算和测量的方便，令p/π＝m，称为模数，并定为标准值(我国规定的标准模数系列见表8-1)。于是上式可改写为d=mz(8-3)模数m的单位为mm，是齿轮的重要参数。模数越大，则轮齿越大，各部分的尺寸也越大。注：1.本表适用于渐开线圆柱齿轮，对斜齿轮是指法向模数。2.优先用第一系列，括号内模数尽可能不用。目前