机械设计基础机械设计4齿轮机构

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1、第四章齿轮机构一、齿轮机构的特点和类型齿轮机构是应用最广泛的传动机构之一。主要优点：1）适用的圆周速度和功率范围广。2）效率较高；３）传动比稳定；4）寿命较长；5）可实现平行轴、任意角相交轴和空间两轴间的传动。§4-1齿轮机构的特点和类型主要缺点：1）要求较高的制造和安装精度，成本较高；2）不适宜于远距离两轴之间的传动。二、齿轮机构的分类1。按两轴的相对位置和齿向分类2。按齿廓曲线分类3。按齿轮工作情况分类齿轮机构两轴平行的齿轮机构（平面齿轮机构）圆柱齿轮机构直齿外啮合（图a)内啮合（图b)齿轮与齿条啮合（图c)

2、斜齿外啮合（图d)内啮合齿轮与齿条啮合人字齿（图e)两轴不平行的齿轮机构（空间齿轮机构）两轴相交的齿轮机构（圆锥齿轮机构）直齿（图f)曲齿（图g)两轴交错的齿轮机构交错轴斜齿轮（图h)蜗杆蜗轮（图i)图4-1返回§4-2齿廓啮合基本规律一、齿轮传动的基本要求基本要求之一是其瞬时角速度之比必须保持不变，否则，当主动轮等角速度回转时，从动轮的角速度为变数，从而产生惯性力。二、齿廓啮合基本定律为了阐明一对齿廓实现定角速比的条件，有必要探讨角速比与齿廓间的一般规律。图4-2表示两相互啮合的齿廓E1和E2在K点接触。过K点

3、作两齿廓的公法线nn，它与连心线O1O2的交点C称为节点。图4-2齿廓啮合基本定律nnc12O1O2R'1R'2E1E2KC点也是齿轮1、2的相对速度瞬心齿廓啮合基本定律：一对传动齿轮的瞬时角速度与其连心线O1O2被齿廓接触点公法线所分割的两线段长度成反比。满足这一要求的一对齿廓称共轭齿廓。过节点C所作的两个相切的圆称为节圆。一、渐开线的形成和特性1。渐开线的形成当一直线在一圆周上作纯滚动时（图4-3），此直线上任意一点的轨迹称为该圆的渐开线。基圆：这个圆称基圆发生线：该直线称为发生线§4-3渐开线齿廓VKK

4、FnKAIOKrbrK图4-3渐开线的形成渐开线具有以下特性：(1)当发生线从位置I滚动到位置II时，因它与基圆之间为纯滚动，没有相对滑动，所以：（2）当发生线在位置II时,B点是它的速度瞬心,故渐开线上任意一点的法线必与基圆相切;即基圆上任一点的切线必为渐开线上某一点的法线。IIBVKKFnKAIOKrbrK图4-3渐开线的形成渐开线具有以下特性：(1)当发生线从位置I滚动到位置II时，因它与基圆之间为纯滚动，没有相对滑动，所以：（2）当发生线在位置II时,B点是它的速度瞬心,故基圆上任意一点的法线必与

5、基圆相切;即基圆的切线必为渐开线下某一点的法线。（3）渐开线齿廓上某点的法线（压力方向线），与齿廓上该点速度方向线所夹的锐角落，称为该点的压力角。今以rb表示基圆半径，K（4）渐开线的形状决定于基圆的大小。如图4-4所示（5）基圆以内无渐开线。IIBKK图4-4基圆大小对渐开线的影响B3在A3在O2O1B2B1KKA1A2基圆直径越大，它的渐开线在K点的曲率半径越大，即渐开线变化趋于平直。返回二、渐开线齿廓满足定角速比要求1。渐开线齿廓满足定角速比要求图4-5示，渐开线E1、和E2在任意点K接触，过

6、K点作两齿廓的公法线nn与两轮连心线交于C点。O2O1nnN2N1CkE2E1rb2rb1图4-5渐开线齿廓定角速比证明由渐开线性质，nn必同时与两基圆相切，即过啮合点所作的齿廓公法线为两基圆内公切线。因基圆位置不变，过接触点所作齿廓公法线均通过连心线上同一点C，故满足定角速比要求。渐开线齿轮的可分性当一对渐开线齿轮制成以后，其基圆半径是不会改变的，其角速比不会改变，这种性质称为渐开线齿轮的可分性。齿轮传动时其齿廓接触点的轨迹称为啮合线。对于渐开线齿轮，无论在哪一点接触，接触齿廓的公法线总是两基圆的内公切线N

7、1N2。N1N2就是渐开线齿廓的啮合线。O2O1n2n1N2N1ttCKE2E1rb2rb1R'2R'1§4-4齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸Odfdbdda齿根圆基圆分度圆齿厚Sk齿槽宽eK全齿高h齿距pK齿廓曲面齿宽b齿顶高ha齿顶圆齿根高hf齿顶圆齿槽齿根圆齿厚齿槽宽齿距为了便于设计、制造及互换，把齿轮某一圆周上的比值规定为标准值，并使该圆上的压力角也为标准值。这个圆称为分度圆，d表示。分度圆上的齿距p对的比值称为模数，即齿顶，齿顶高ha齿根，齿根高hf全齿高h齿宽齿轮各部分名称及几何尺

8、寸计算齿顶圆da；齿槽（齿槽宽）ek；齿厚Sk；齿距Pk；模数m一、正确啮合条件§4-5渐开线标准齿轮的啮合齿轮传动时，前一对齿分离之前，后一对齿先啮合，才能保持连续传动工作。O1O2图4-7渐开线齿轮正确啮合N1N2rb1R'11Pb1k'krb22pb2为了保证前后两对齿有可能同时在啮合线上接触，二、标准中心距a=r1+r2=r'1+r'2=m(z1+z2)/2式