机械设计基础 第4章齿轮机构(4-1234).ppt

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1、第四章齿轮机构(GearMechanism)本章特点：1、5多——概念、术语、符号、公式、图形；2、引入了当量齿轮、变位齿轮等概念，理解有一定的难度；3、有些插图难于表达实际运动情况和空间概念，要有想象力。学习方法：1、认真阅读《学习指导书》，及时复习，认真完成思考题和习题；2、充分利用图形的直观、简洁性来理解、掌握、记忆概念和名词。§4—1齿轮机构的特点和类型一、齿轮机构的应用、特点1、应用齿轮机构可用来传递空间任意两轴之间的运动和动力。我国在2000多年前，就有使用齿轮的记载了。齿轮机构是现代机械中应用最为广泛的一种传动机构。2、特点(Characteristics)优点(Advantag

2、e)：1）能实现定传动比传动，且传动平稳。2）适用范围广，目前应用的齿轮其直径d=125μm~150m以上，传递的功率P=100MW，模数m=0.004~100mm，圆周速度可达300m/s，转速n=10万rpm。3）结构紧凑，而皮带、链传动占地空间大。4）传动效率高。高精度：0.99；一般精度：0.95以上。5）使用寿命长，工作安全可靠。缺点(Disadvantage)：2）不适于远距离传动。1）要求较高的制造技术及安装精度。二、齿轮机构的分类齿轮机构按空间两齿轮轴线的相对位置，可分为：1、两轴平行的齿轮机构（圆柱齿轮机构）用于两平行轴之间的传动，这是一种平面齿轮机构。按轮齿排列的方向与轴线

3、是否平行，可分：1）直齿圆柱齿轮(SpurGear)机构2）斜齿圆柱齿轮(HelicalGear)机构3）人字齿轮(HerringboneGear)机构按轮齿的啮合方式，还可分：外啮合：两齿轮的转向相反，图4-1a。内啮合：两齿轮的转向相同，图4-1b。齿轮齿条(Rack)：齿轮转动、齿条作直线运动，图4-1c。图4-1a）图4-1b）图4-1c）1）直齿圆柱齿轮机构（轮齿的齿向∥轴线）2）斜齿圆柱齿轮机构（轮齿齿向对轴线倾斜一个角度，称螺旋角，图4-1d）按轮齿啮合方式，也可分：外啮合、内啮合、齿轮齿条3）人字齿轮机构：可视为由螺旋角方向相反的两个斜齿轮所组成，图4-1e。图4-1d）外啮合

4、内啮合齿轮齿条图4-1e）2、两轴不平行的齿轮机构——空间齿轮机构两齿轮的轴线相交于一点，称为圆锥齿轮(bevelgear)机构（两轴相交，大多垂直）。按轮齿的形状还可分为：直齿：应用最广，图4-1f。斜齿：应用很少。曲齿（弧齿）：能适应高速重载的要求，目前应用较广泛，图4-1g。图4-1f）斜齿图4-1g）1）相交轴齿轮机构1）交错轴斜齿轮(crossedhelicalgear)机构：两轴交错，图4-1h，又称螺旋斜齿轮机构。2）蜗杆(worm)蜗轮机构：两轴一般垂直交错，图4-1i。2）交错轴齿轮机构两齿轮的传动轴线为空间任意交错（既不平行也不相交）位置，它也是空间齿轮机构。可分为：图4-

5、1h）图4-1i）三、齿轮传动的基本要求机械系统对齿轮传动的基本要求归纳起来有两项：1、传动准确平稳要求齿轮机构在工作过程中，瞬时传动比要恒定，且振动、冲击较小。2、承载能力大要求齿轮机构能传递较大的动力，且体积小、重量轻、寿命长。为了满足基本要求，需要对齿轮齿廓曲线、啮合原理和齿轮强度等问题进行研究。§4—2齿廓实现定角速比传动的条件一、齿廓啮合的基本定律齿轮传动是靠主动齿轮的齿廓依次推动从动齿轮的齿廓来实现，且要保证定传动比（i12=ω1/ω2）传动，而传动比i12却与齿廓的形状有关。如图4-2所示为一对相互啮合的齿廓，主动轮齿廓E1推动从动轮的齿廓E2转动。两齿廓在K点接触，过K点作两齿

6、廓的公法线nn，它与连心线O1O2的交点为C。图4-21、传动比(TransmissionRatio)：两轮的瞬时角速度（或转速）之比，即i12=ω1/ω2=n1/n2由瞬心知识知，C点即为两齿轮的相对速度瞬心。V1C=V2C→ω1·O1C=ω2·O2C则∴i12=ω1/ω2=O2C/O1C2、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。ω2nnE1E2kω1o1o2C3、节点(pitchpoint)和节圆(pitchcircle)1）节点C——过齿廓啮合点的公法线与连心线的交点。2）节圆如要求定比传动即i12=常数，则应使O2C/O1

7、C=常数。由于O1、O2为定点，则节点C在O1O2上必须是定点。∴定比传动齿轮的齿廓啮合基本定律可以表述为：要使两齿轮作定传动比传动，则不论两齿廓在何处接触，过接触点所作的公法线必须与连心线交于一定点。节圆特征：①r1′+r2′=a′：说明一对齿轮传动时，两节圆必相切；②两节圆作纯滚动，因为节点是速度瞬心，此点相对速度为零。③i12=ω1/ω2=O2C/O1C=r2′/r1′传动比等于两节圆半径的