机械原理课件 第十章齿轮机构及设计.ppt

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1、第十章齿轮机构及其设计§10-1齿轮机构的应用及分类特点：结构紧凑，工作可靠，效率高，寿命长，能保证恒定或准确的的传动比，传递功率大，适用的速度范围大，可用来传递任意两轴间的运动和动力；制造安装费用较高，低精度齿轮传动的振动噪声较大。齿轮机构是通过一对对齿面的依次啮合来传递两轴之间的运动和动力的。根据一对齿轮实现传动比的情况，它可以分为定传动比和变传动比齿轮机构。本书仅讨论实现定传动比的圆形齿轮机构。典型的齿轮传动i12=w1w2传动比：齿轮机构分类用于平行轴间传动的齿轮机构螺旋齿轮传动蜗轮蜗杆传动外啮合齿轮传动内啮合齿轮传动齿轮齿条传动用于相交轴间传动的齿轮机构用于交错轴间传

2、动的齿轮机构直齿轮传动斜齿轮传动人字齿轮传动圆锥齿轮传动——直齿斜齿曲齿用于平行轴之间传递的齿轮机构（1）直齿圆柱齿轮机构a.轮齿分布在圆柱上，且与其轴线平行；b.外啮合齿轮转向相反，内啮合齿轮转向相同。内啮合齿轮传动外啮合齿轮传动（2）斜齿圆柱齿轮机构特点：轮齿与其轴线倾斜；传动平稳，适合于高速传动，但有轴向力；有外啮合、内啮合和齿轮齿条传动类型。外啮合齿轮传动齿轮齿条传动内啮合圆柱齿轮机构齿轮齿条机构（3）人字齿圆柱齿轮机构特点：由两排旋向相反的斜齿轮对称组成，其轴向力被相互抵消。适合高速和重载传动，但制造成本较高。（4）非圆齿轮机构特点：轮齿分布在非圆柱体上，可实现一对齿

3、轮的变传动比。需要专用机床加工，加工成本较高，需成对设计，设计难度较大。2.相交轴之间传递运动——圆锥齿轮机构斜齿圆锥齿轮机构直齿圆锥齿轮机构特点：轮齿沿圆锥母线排列于截锥表面，是相交轴齿轮传动的基本形式。特点：两螺旋角数值不等的斜齿轮啮合时，可组成两轴线任意交错传动，两轮齿为点接触，且滑动速度较大，主要用于传递运动或轻载传动。3.交错轴之间传递运动（1）交错轴斜齿圆柱齿轮机构——又称螺旋齿轮传动-bb（2）蜗杆蜗轮传动特点：蜗杆蜗轮传动多用于两轴交错角为90的传动，其传动比大，传动平稳，具有自锁性，但效率较低。4.齿轮机构的机构运动简图齿轮用于传递（变换）运动和力。（1）转

4、速大小的变换齿数比决定转速变换量z1z2w2w2=w1z2z1w15.齿轮机构的功能(2)转速方向的变换平行轴外啮合齿轮传动改变齿轮的回转方向。平行轴内啮合齿轮传动不改变齿轮的回转方向。(3)改变运动的传递方向相交轴外啮合齿轮传动不仅改变齿轮的回转方向，还改变运动的传递方向。交错轴外啮合齿轮传动不仅改变齿轮的回转方向，还改变运动的传递方向。(4)改变运动特性齿轮齿条传动可以把一个转动变换为移动，或者把一个移动变换为转动。非圆齿轮传动可以把一个匀速转动变换为非匀速转动，或者把一个非匀速转动变换为匀速转动。=f(t)ω2ω1O1O2KP′PO1PO2PK′O2P′O1P′i12==

5、w1w2O2PO1P′′§10-2齿轮的齿廓曲线一、齿廓啮合基本定律w1w2i12=O2PO1P=共轭齿廓：若两齿轮的传动能实现预定的传动比规律，则称此两齿轮相互接触传动的一对齿廓为共轭齿廓。传动比：两齿轮间的角速度之比，即w1w2i12=瞬心=C广义齿廓啮合基本定律：一对齿廓在任一点K啮合时，过啮合点作其公法线，该公法线与两齿轮连心线交于点P，则此时两齿轮的传动比等于两轮回转中心到P点距离的反比，i12==w1w2O2PO1P两齿轮的相对瞬心ω2ω1O1O2KP′PO1PO2PK′O2P′O1P′w1w2i12=i12==w1w2O2PO1P′′O2PO1P=即ω2ω1O1O

6、2K狭义齿廓啮合基本定律：若欲使传动比为定值，则该对齿廓不论在哪一点啮合，过啮合点所作公法线必须交连心线于一定点P，即O1PO2PK′i12==w1w2O2PO1P=C点P称为节点。过节点P在两齿轮动平面上所留下的轨迹称为节圆，分别用r1′、r2′表示。i12==w1w2O2PO1P=r1′r2′显然两节圆相切。于是有：′r1′r2P凡能满足齿廓啮合基本定律的一对齿廓称为共轭齿廓。共轭齿廓啮合时，两齿廓在啮合点相切，其啮合点的公法线通过节点P。理论上，只要给定一齿轮的齿廓曲线，并给定中心距和传动比i12，就可以求出与之共轭的另一齿轮的齿廓曲线。二、共轭齿廓的形成KNA当一直线沿

7、半径为rb的圆作纯滚动时，该直线上任一点K的轨迹称为该圆的渐开线，该圆称为渐开线的基圆，直线x-x称为渐开线的发生线，角qK称为渐开线AK段的展角。rb发生线渐开线基圆Kq一、渐开线的形成及其特性1.渐开线的形成§10-3渐开线rb发生线渐开线KqKNA2.渐开线的性质2)渐开线上任一点的法线切于基圆。4)基圆以内没有渐开线。1)发生线在基圆上滚过的线段长度KN等于基圆上被滚过的圆弧长度AN，即KN=AN。3)切点N为渐开线上在点K处的曲率中心，NK为K点处的曲率半径。vK5)渐开线的形状仅