机械设计基础（黄华梁）第5章齿轮传动设计

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1、第5章齿轮传动设计—、基本内容及要求本章学习的主要内容是：（1）齿廓啮合基本定律。渐开线及其性质。渐开线齿轮的正确啮合条件、可分性和啮合过程；（2）齿轮各部分名称及标准齿轮的几何尺寸计算；（3）渐开线齿轮的切齿原理、根切现象和最小齿数，变位齿轮概念；（4）斜齿圆柱齿伦的齿廓形成、啮合特点、当量齿数和几何尺寸计算；（5）直齿圆锥齿轮的齿廓曲面、背锥、当量齿数和几何尺寸计算。（6）轮齿失效形式、齿轮传动受力分析、齿轮传动强度计算的理论依据；（7）强度公式的物理意义、应用和参数选择。本章的学习要求：1.掌握齿廓啮合基本定律和渐开线特性。理解渐开线齿轮啮合中的啮合线、重合度和可分性

2、。知道正确啮合条件和最小齿数。2.熟练掌握正常齿渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算。3.了解斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿伦的特点。能够根据教材上的公式计算它们的几何尺寸。4.以直齿圆柱齿轮强度计算为重点，两个强度公式（弯曲、接触）为核心，掌握其理论依据、了解其推导过程、明确其使用范围、熟习其参数选取；5.了解齿轮的构造、润滑和效率。6.掌握齿伦结构设计，结构设计中有些尺寸按经验公式计算，这些尺寸毋须严格保持计算值，应适当圆整，以便于加工和检验时测量。二、自学指导1.齿廓啮合基本定律的证明过程只要求看懂，此定律的结论应记住。瞬时角速比不变是对齿廓的最基本要求，也是推导齿廓啮合基

3、本定律的出发点。今后只要不作特殊说明，所有齿廓都认为符合这一定律。常用齿数表示角速比或转数比✓71n7777乞=。应当注意，如果瞬时角速比不能保持常数，则上式关系不能成立，即Ja）2n2Z]n2Z]从本节开始，学生就应建立节圆的概念并明确：（1）一对节圆作纯滚动；（2）节圆半径Z和等于屮心距；（3）节圆半径Z反比等于角速比。也可以形象地把一对节圆比作具有与齿轮相同屮心距的一对摩擦轮。2.渐开线性质是研究渐开线齿轮的理论基础。虽然本节篇幅不多，但它对学好本章后续内容有决定性影响。对渐开线的五个特性要结合有关复习思考题反复探讨，务必作到融汇贯通。本节所介绍的啮合线、啮合角、基圆

4、、压力角等名词都须一一记清。这几个名词在后续章节中将反复出现。如果概念不清，将会使自学遭遇困难。1.分度圆、模数、周节这三个名称及其表达式必须牢记（其他名词如齿顶圆、齿根高、齿槽宽……等可以顾名思义、不必死记）。正常齿制的两个系数：齿顶高系数心*=1.0和顶隙系数c*=0.25也必须记住。短齿制的齿轮极少应用，它的系数可以不记。2.当1、2两轮在K点接触。通常把轮1上的接触点记为K］、轮2上的接触点记为K?（同理，由接触点K'可得和K，2）,这就是推导正确啮合条件公式中K「Kt、KN等符号之含义。正确啮合条件的推导和证明只须粗略地看一遍；但它的结论必须记住。3.“标准中心距

5、”部分的重点是搞清分度圆与节圆的异同，压力角与啮合角的异同。这两个概念是变位齿轮计算的基础，也是许多学生不易分清的问题。4.对重合度部分可结合本指导书的补充习题进行学习。必须注意，两基圆的内公切线共有两条，而啮合线只是其中一条，应当根据这对齿轮传动方向，判断哪一侧齿廓参加工作。5.应注意齿条刀具与普通齿条有所不同（普通齿条在传动时存在径向间隙，而齿条刀具加工时却没有径向间隙），所以刀顶线和齿顶线是有区别的。齿顶线与刀顶线之间的刀刃是圆弧，而不是直线，这段圆弧刀刃（非渐开线）不能切出渐开线齿廓，所以在研究根切和变位齿轮时可以不考虑这部分齿廓的影响。6.渐开线齿廓发生根切的证明

6、很复杂，教材中未作介绍（如欲了解可参看机械类的《机械原理》教材），只要求学生了解发生根切的条件一一刀具齿顶线超过与基圆（小齿轮）相切的N］点；知道根切的危害和正常齿标准齿轮不根切的最小齿数。7.变位齿轮部分要求学生了解：（1）什么是变位齿轮；（2）通过刀具径向移距可以控制齿厚的增减；（3）变位齿轮有什么用处。8.斜齿轮儿何尺寸计算要分清端面参数与法面参数。法面参数为标准值。例如加”为标准模数，^,=20°,齿顶高ha=,齿根高的=（&；”+c：）叫，其中，法面齿顶高系数心和法面径向顶隙系数c：均为标准值（对正常齿制心=1,c>0.25）；斜齿轮的各个圆（分度圆、节圆、基圆、

7、齿顶圆、齿根圆）都是指端面上的圆（在法面是椭圆），所以斜齿轮分度圆的计算公式用端面模数，其形式与直齿轮相仿，d{=mtzxo9.学习直齿圆锥齿轮儿何尺寸计算时应当注意：（1）圆锥齿轮的各个圆（分度圆、齿顶圆、齿根圆）都在大端的端面（即垂直于冋转轴线的平面）内；（2）齿顶高心、齿根高的都是沿背锥母线方向度量。10.轮齿失效轮齿主要失效形式有五种，学习时不能满足于背诵条文，应掌握各种失效的现象、场合、原因以及避免方法，在理解的基础上作必要的记忆。例如，点蚀是轮齿齿面节线稍下方出现小麻点的现象，多见于润滑良好的闭式传动中