机械设计_第10章齿轮机构及其设计

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1、第十章齿轮机构及其设计§10－1齿轮机构的应用和分类§10－2齿轮的齿廓曲线§10－3渐开线的形成及其特性§10－4渐开线齿廓的啮合特性§10－6渐开线直齿圆柱齿轮任意圆上的齿厚§10－5渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸§10－7渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动§10－8渐开线齿轮的切制§10－9变位齿轮概述§10－11斜齿圆柱齿轮传动§10－12交错轴斜齿轮传动§10－13蜗杆传动§10－14圆锥齿轮传动传动§10－15其他曲线齿廓的齿轮传动简介§10－10变位齿轮传动湖南理工学院专用作者：潘存云教授§10－1齿轮机

2、构的应用和分类作用：传递空间任意两轴（平行、相交、交错）的旋转运动，或将转动转换为移动。结构特点：圆柱体外（或内）均匀分布有大小一样的轮齿。优点：①传动比准确、传动平稳。②圆周速度大，高达300m/s。③传动功率范围大，从几瓦到10万千瓦。④效率高(η→0.99)、使用寿命长、工作安全可靠。⑤可实现平行轴、相交轴和交错轴之间的传动。缺点：要求较高的制造和安装精度，加工成本高、不适宜远距离传动(如单车)。湖南理工学院专用作者：潘存云教授平面齿轮传动（轴线平行）外齿轮传动直齿斜齿人字齿圆柱齿轮非圆柱齿轮空间齿轮传动（轴线

3、不平行）按相对运动分按齿廓曲线分直齿斜齿曲线齿圆锥齿轮两轴相交两轴交错蜗轮蜗杆传动交错轴斜齿轮准双曲面齿轮渐开线齿轮(1765年)摆线齿轮(1650年)圆弧齿轮(1950年)按速度高低分:按传动比分:按封闭形式分：齿轮传动的类型应用实例：提问参观对象、SZI型统一机芯手表有18个齿轮、炮塔、内然机。高速、中速、低速齿轮传动。定传动比、变传动比齿轮传动。开式齿轮传动、闭式齿轮传动。球齿轮抛物线齿轮(近年)分类：内齿轮传动齿轮齿条湖南理工学院专用作者：潘存云教授2ω2作者：潘存云教授1ω1椭圆齿轮准双曲面齿轮作者：潘存云

4、教授斜齿圆锥齿轮作者：潘存云教授曲线齿圆锥齿轮湖南理工学院专用作者：潘存云教授共轭齿廓：一对能实现预定传动比(i12=ω1/ω2)规律的啮合齿廓。§10－2齿轮机构的齿廓曲线1、齿廓啮合基本定律一对齿廓在K点接触时，速度不相等：i12=ω1/ω2＝O2P/O1P齿廓啮合基本定律:互相啮合的一对齿轮在任一位置啮合时的传动比，都与连心线O1O2被其啮合齿廓在接触点的公法线所分成的两线段成反比。vk2vk1如果要求传动比为常数，则O2P/O1P为常数，P必为一个定点。两节线为节圆，相切于P点，两节圆作纯滚动。分点P称为节点

5、。P点分别在与两齿轮固定的平面内的轨迹称为节线。显然一对齿轮的啮合相当于两齿轮的节线在作纯滚动。o2ω2o1ω1nnttP但法向速度应相等:vkn1=vkn2根据三心定律，P点为相对瞬心：k如果传动比不恒定，则O2P/O1P为不是常数，节线为非圆曲线。vk1≠vk2湖南理工学院专用作者：潘存云教授----应用最广渐开线2.齿廓曲线的选择理论上，满足齿廓啮合定律的曲线有无穷多，但考虑到便于制造和检测等因素，工程上只有极少数几种曲线可作为齿廓曲线，如渐开线、其中应用最广的是渐开线，其次是摆线(仅用于钟表)和变态摆线。(摆

6、线针轮减速器)，近年来提出了圆弧和抛物线。渐开线具有很好的传动性能，而且便于制造、安装、测量和互换使用等优点。本章只研究渐开线齿轮。摆线变态摆线圆弧抛物线渐开线齿廓的提出已有近两百多年的历史，目前还没有其它曲线可以替代。湖南理工学院专用作者：潘存云教授由齿廓啮合的基本定律，可得如下结论：理论上，凡能满足齿廓啮合基本定律的一对齿廓（称为共轭齿廓）曲线，均可作为齿轮机构的齿廓，并能实现瞬时传动比恒定不变的要求。实际上，可作为共轭齿廓的曲线有无限多条，只要给定一个齿轮的齿廓曲线，就可以根据啮合基本定律，求出与其共轭的另一根

7、齿廓曲线。但是齿廓曲线的选择，除了应满足瞬时传动比恒定不变的要求外，还应考虑制造、安装和强度等要求。一对齿轮在传动过程中，它的一对节圆在作纯滚动，因而其外啮合中心距恒等于其节圆半径之和。只有当一对齿轮相互啮合传动时，才存在节圆，单个齿轮不存在节圆。变传动比齿轮机构的节点P不再是一个定点，而是按一定规律在连心线上移动，点P在两轮转动平面上的轨迹不是两个圆，而是两条封闭曲线，一般称该封闭曲线为节线。湖南理工学院专用作者：潘存云教授作者：潘存云教授§10－3渐开线的形成及其特性一、渐开线的形成和特性―条直线在圆上作纯滚动时

8、，直线上任一点的轨迹2.渐开线的特性②渐开线上任意点的法线切于基圆纯滚动时，B为瞬心，速度沿t-t线，是渐开线的切线，故BK为法线③B点为曲率中心，BK为曲率半径。渐开线起始点A处曲率半径为0。可以证明BK－发生线，①AB=BK;tt发生线Bk基圆OArkθk基圆－rbθk－AK段的展角－渐开线渐开线rb湖南理工学院专用作者：潘存云教授作者：潘