机械原理（朱龙英西电版）第05章齿轮机构

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1、第5章　齿轮机构5.1齿轮机构的类型和特点5.2齿廓啮合基本定律和齿廓曲线的选择5.3渐开线齿廓5.4渐开线标准直齿圆柱齿轮5.5渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动5.6渐开线齿廓的加工5.7渐开线变位齿轮5.8斜齿圆柱齿轮机构5.9直齿圆锥齿轮机构5.10蜗杆蜗轮机构思考题及习题5.1齿轮机构的类型和特点齿轮机构是现代机械中应用最广泛的一种传动机构，其主要优点是：传动准确可靠，可传递空间两轴之间的运动和动力；适用的功率和速度范围广(功率从接近于零的微小值到数万千瓦,圆周速度从很低到300m/s)；传动

2、效率高（η＝0.92~0.98）；工作可靠，寿命长；外廓尺寸小，结构紧凑。齿轮机构的主要缺点是：制造和安装精度要求较高，需专门设备制造，因此成本较高；不宜用于远距离两轴之间的传动。齿轮机构种类很多，根据齿轮传动的工作情况（运动形式、传动轴位置、转向），齿轮传动有以下几种基本类型。1．按角速比是否恒定分类按照一对齿轮传动的角速比是否恒定，可将齿轮机构分为圆形齿轮机构和非圆齿轮机构两大类。非圆齿轮机构的传动角速比是变化的，即主动轮作等角速度转动时，从动轮按一定规律作变角速度转动，如图5-1所示。非圆

3、齿轮机构仅用于一些具有特殊要求的机械中，我们将在第7章加以简略介绍。图5-1非圆齿轮机构圆形齿轮机构的传动角速比是固定的，即主、从动轮按一定的角速比作等速转动，因此传动较平稳，广泛地应用在现代机械中。2．按相对运动分类按照一对齿轮传递的相对运动是平面运动还是空间运动，齿轮机构可分为平面齿轮机构和空间齿轮机构两类。1）平面齿轮机构平面齿轮机构用于传递两平行轴之间的运动和动力。平面齿轮的轮坯是圆柱形的，故称为圆柱齿轮。根据轮齿排列方向的不同，平面齿轮机构又可作如下分类：（1）直齿圆柱齿轮机构。直齿

4、圆柱齿轮简称直齿轮，其轮齿的齿向与轴线平行。直齿圆柱齿轮机构又可以分为以下三种：①外啮合直齿轮机构，其两齿轮的转动方向相反(见图5-2(a))。②内啮合直齿轮机构，其两齿轮的转动方向相同(见图5-2(b))。③齿轮齿条机构，其一个齿轮演变为排列着齿的板条，称为齿条。当齿轮转动时，齿条作直线平动(见图5-2(c))。图5-2直齿圆柱齿轮机构2）平行轴斜齿圆柱齿轮机构。斜齿圆柱齿轮简称斜齿轮，其轮齿的齿向与轴线倾斜一个角度，如图5-3所示。平行轴斜齿圆柱齿轮机构也有外啮合、内啮合及齿轮与齿条啮合之

5、分。（3）人字齿轮机构。人字齿轮的齿形如“人”字，它相当于两个全等但齿向倾斜方向相反的斜齿轮拼接而成，如图5-4所示。图5-3平行轴斜齿圆柱齿轮机构图5-4人字齿轮机构2）空间齿轮机构空间齿轮机构用来传递两相交轴或交错轴(既不平行又不相交)之间的运动和动力。空间齿轮机构较常见的类型如下:（1）圆锥齿轮机构。圆锥齿轮机构两齿轮的轴线相交，其轮齿排列在截圆锥体的表面上，亦有直齿、斜齿和曲线齿之分，如图5-5(a)、(b)、(c)所示。图5-5圆锥齿轮机构（2）交错轴斜齿轮机构。交错轴斜齿轮机构是

6、由两个斜齿轮组成的两轮轴线成空间交错的齿轮机构，如图5-6所示。（3）蜗杆机构。蜗杆机构的两轴一般垂直交错,如图5-7所示。图5-6交错轴斜齿轮机构图5-7蜗杆机构3．按轮齿齿廓曲线分类按照轮齿齿廓曲线的不同，齿轮机构又可分为渐开线齿轮、圆弧齿轮等。本章将以制造、安装方便，应用最广的渐开线直齿轮机构为重点，就其啮合原理、几何尺寸计算等进行较为详细的阐述。在此基础上，对其他类型的齿轮机构作扼要介绍。5.2齿廓啮合基本定律和齿廓曲线的选择齿轮机构是依靠主动轮的齿廓推动从动轮的齿廓来实现运动和动力

7、传递的。两轮的瞬时角速度之比称为传动比。齿轮传动的最基本要求之一是瞬时传动比（角速度之比）恒定不变，否则主动齿轮以等角速度回转时，从动齿轮的角速度将为变量，因而产生惯性力。这种惯性力不仅会引起机器的振动和噪声，影响工作精度，还会影响齿轮的寿命。齿轮的齿廓形状究竟符合什么条件，才能满足齿轮传动的瞬时传动比保持不变这个要求呢？下面就来分析齿廓曲线与齿轮传动比的关系。1．齿廓啮合的基本定律图5-8所示为一相互啮合的平面齿轮机构，齿轮1、2分别绕轴O1、O2以角速度ω1和ω2转动，齿廓E1和E2在K点接触，

8、过K点作两齿廓的公法线n-n,与连心线O1O2交于P点。由三心定理可知，点P是这对齿轮的相对速度瞬心，由此可知，这对齿轮的传动比为图5-8齿廓啮合基本定律(5-1)由式（5-1）可知，欲使传动比i12保持恒定不变，则比值O2P/O1P应恒为常数。因O1、O2为两齿轮的固定轴心，在传动过程中位置不变，故其连心线O1O2为定长。因此，欲使O2P/O1P为常数，则两齿轮在啮合传动过程中P点必须为一定点。由此可知，保证齿轮机构传动比不变,齿廓形状所必须满足的条件为：不论一对传