齿轮机构传动设计详解
机械设计基础 第4章齿轮机构(4-56)讲解
刀具刀号的选择——按被加工齿轮的m、α、z 。
这种切齿方法简单，不需要专用机床，但生产率低、精度差， 故仅适用于单件生产及精度要求不高的场合。
2、拉刀(broaching tool)拉齿
拉刀拉齿主要用来拉削内齿轮，拉刀的形状与齿轮齿 槽形状相同。因拉刀的制造成本高，故它适用于批量生产 的情况。
2、切削过程中的运动（以插齿为例） 1）范成运动
齿条插刀：刀具的节线与被加工齿轮齿坯的分度圆相 切并作纯滚动的运动——刀具移动v =ωr = ωm z / 2。
齿轮插刀：刀具的节圆与齿坯节圆相切并作纯滚动的 运动—— i =ω0 /ω= z /z0）
2）切削运动（↑↓）：刀具沿齿轮毛坯轴向的切齿运动。 3）让刀运动（←→）：插齿刀具返回时，为避免擦伤已
∵ 分度圆与中线作纯滚动，且刀具分度线上s=e=πm/2；
∴ 切出的齿轮： s=e=πm/2；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1
ω1
∴ 被切的齿轮
是标准齿轮。 ra1r1'==r1
rb1
h a* m
N1
α '=α
P V2
N 2∞
2 ）切制非标准齿轮时，刀具的加工节线与被加工齿轮的 分度圆相切，刀具的加工节线与中线不重合。
∵ 刀具的加工节线上s≠e； ∴ 被切的齿轮是非标准齿轮。
§4—5 渐开线标准齿轮的啮合传动
一、正确啮合条件 如图4-7所示，当前一对齿
在K点接触时，后一对齿在另一 点K′点接触，则点K和K′点应在 啮合线N1N2上，这样才能保证 各对轮齿都能正确地进入啮合。 为此，两齿轮的相邻两齿同侧 齿廓间的法向齿距（即基圆齿 距）应相等。即：
机械原理齿轮机构及其设计PPT
α
5、基圆 rb
s = e = p/2
6、齿顶高 ha
O
7、齿根高 hf
8、全齿高 h h = ha + hf
9、压力角 α
一、齿轮各部分名称
ακ
1、齿数 z
2、模数 m (非常主要旳概念) 以齿轮分度圆为计算各部分尺寸基准
齿数 z ×齿距 p = 分度圆周长 πd
分度圆直径d = z × p / π
一对齿轮作无侧隙啮合传动时，共存在四个基本原因：
两个几何原因，即一对共轭旳渐开线齿廓 给定其中任何三个原因， 两个运动原因，即两轮旳角速度 ω0 和ω 就能取得第四个原因
刀具齿廓拟定，强制刀具与轮坯以定传动比 i = ω0/ω运动
刀具旳齿廓（一种几何原因）就必然在轮坯上切削（包络）出轮 坯旳齿廓（另一种几何素）。
连续传动旳条件为：B1B2 ≥ Pb
可表达为：重叠度ε a = B1B2 / Pb≥ 1
ε a 分析：重叠度旳大小表白同步参加啮合轮齿啮合对数旳平均值
ε a = 1 时，一直只有一对轮齿啮合，确保最低连续传动； ε a < 1 时，齿轮传动部分时间不连续； ε a > 1 时，部分时间单齿啮合，部分时间双齿啮合。
pb
2
B1B2
B1P + PB2
ω2
ε = pb = πmcosα
ε=
1 （z1（tan α a1 – tanα ’) + z2（tan α a2 – tanα ’））
2π
由上式可知，重叠度 ε 与齿数 z 正有关，z 越大ε 越高；
啮合角 α’ 越大，重叠度 ε 越小。与模数m无关。
四、原则中心距 a 与实际中心距 a’
机械原理_齿轮传动
齿轮机构及其设计 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 一对轮齿的啮合过程及连续传动条件
1 [ Z1(tg a1 tg ) Z 2 (tg a 2 tg )] 外啮合 2 1 [ Z1 (tg a1 tg ) Z 2 (tg a 2 tg )] 内啮合 2 2ha Z1 (tg a1 tg ) 齿轮齿条 2 sin 2 与m无关，随Z增大而增大，当Z 也增大到无
齿轮机构及其设计 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸 标准齿条的特点
1) 各同侧齿廓均为相互平行的直线，且齿廓上各 点压力角α相等，均等于齿形角 2) 不同线上的齿距相等，均为pi=p =πm，但 只有分度线上e=s
ha 、 h f 、h 、e 、s 、p 、c 等 仍用表10—2中有关公式计算
齿轮机构及其设计 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 渐开线直齿圆柱齿轮传动的 啮合过程 N1N2—理论上可能 的最长啮合线段， 特称为理论啮合线 N1、N2为啮合极限点 B1B2—实际啮合线
齿轮机构及其设计 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 一对轮齿的啮合过程及连续传动条件 齿轮齿条啮合传动
PB1不变， ha 2 ha m PB2 且 sin sin 2 h 1 a [ Z1 (tg a1 tg ) ] 2 sin cos 2ha Z1 (tg a1 tg ) 2 sin 2
m1 m2 m 正确啮合条件 1 2
齿轮机构及其设计 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 齿轮传动的中心距与啮合角
1 a (d 1 d 2 ) 2 m ( Z1 Z 2 ) 2
c
c c m
标准安装
1 d2 ) a (d 1 2
齿轮传动设计PPT课件
17
一、渐开线的形成和特性
发生线
K
1、渐开线的形成:
一直线在一个圆周上做 纯滚动时，直线上任意一点 的轨迹称为渐开线。
AK曲线称为渐开线。 BK直线称为发生线。 这个圆称为基圆。
k 称渐开线A K的展角
B
rb
基圆
A
k
O
18
2、渐开线特性:
（1）BK = A B 发生线沿基圆滚
标准齿轮
分度圆上齿厚与齿槽宽相等，且模数、压力 角、齿顶高系数及顶隙系数均为标准值的齿轮称 为标准齿轮。
33
三、齿条的基本参数：
齿条的主要特点是：
1.齿条同侧齿廓为平行的直 线，齿廓上各点具有相同的 压力角，即为其齿形角，它 等于齿轮分度圆压力角。
2.齿廓在不同高度上,具有 相同的齿距。但齿厚和槽宽各不相同.
为使前后两轮齿能同时 在啮合线上接触，必须使法 向齿距K1K'1 ＝ K2K'2，否 则 若K1K'1 > K2K'2 ，传动中断。
若K1K'1 < K2K'2 ，两轮可能卡住。
38
Pn1 Pn2
Pn1 Pn2
Pn1 Pn2
39
pb
db
z
d
z
db d
p cos
m cos
pb1 m1 cos 1 ; pb2 m2 cos 2
5
外啮合 内啮合
齿轮齿条
6
斜齿轮
人字 齿轮
直齿 圆锥 齿轮
海拔
齿轮
7
蜗轮蜗杆
交错轴斜齿轮 （旧称螺旋齿轮）
8
齿轮齿条传动机构设计说明
齿轮齿条传动机构的设计和计算1. 齿轮1，齿轮2与齿轮3基本参数的确定由齿条的传动速度为500mm/s,可以得到齿轮3的速度为500m/s,即,/5003s mm V =又()160d 333n V π=，取,25,25.3202131mm B B mm m Z Z =====，由此可得()265d 31mm mZ d ===，由（1）与（2）联立解得m in /r 147n 32==n ，取4i 12=则由4i 211212===n n z z 得80m in,/58821==z r n 2. 齿轮1齿轮2与齿轮3几何尺寸确定齿顶高 ()()mm x h m h h h n an a a a 525.57.0125.3321=+⨯=+===* 齿根高 ()()mm x c h m h h n n an f f f 79.17.025.0125.3h 321=-+⨯=-+===** 齿高 mm h h h h f a 315.7h 321=+=== 分度圆直径mmmz d mm mz d 84.26512cos /8025.3cos /,46.6612cos /2025.3cos /d 0220131=⨯===⨯===ββ齿顶圆直径 mm h d d mm h d d a a a a a 34.2772,51.772d 2221131=+==+== 齿根圆直径 mm h d d mm h d d f f f f f 26.2622,88.622d 2221131=-==-== 基圆直径 mm d d mm d d b b b 8.249cos ,45.6220cos 46.66cos d 220131===⨯===αα 法向齿厚为mm m x s s n n n n n n 759.625.3364.07.022tan 22s 1321=⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+===παπ端面齿厚为mm m x s s t t t t t t 94.632.3367.0cos 7.022tan 22s 2321=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎭⎫⎝⎛+===βπαπ齿距 mm m p p 205.1025.314.3p 321=⨯====π 3. 齿轮材料的选择及校核齿轮选用45号钢或41Cr4制造并经调质，表面硬度均应在56HRC 以上。
齿轮齿条传动机构设计说明书
专业资料齿轮齿条传动机构的设计和计算1. 齿轮1，齿轮2与齿轮3基本参数的确定由齿条的传动速度为500mm/s,可以得到齿轮3的速度为500m/s,即,/5003s mm V =又()160d 333n V π=，取,25,25.3202131mm B B mm m Z Z =====，由此可得()265d 31mm mZ d ===，由（1）与（2）联立解得min /r 147n 32==n ，取4i 12=则由4i 211212===n n z z 得80min,/58821==z r n 2. 齿轮1齿轮2与齿轮3几何尺寸确定齿顶高 ()()mm x h m h h h n an a a a 525.57.0125.3321=+⨯=+===* 齿根高 ()()mm x c h m h h n n an f f f 79.17.025.0125.3h 321=-+⨯=-+===** 齿高 mm h h h h f a 315.7h 321=+=== 分度圆直径mmmz d mm mz d 84.26512cos /8025.3cos /,46.6612cos /2025.3cos /d 0220131=⨯===⨯===ββ齿顶圆直径 mm h d d mm h d d a a a a a 34.2772,51.772d 2221131=+==+== 齿根圆直径 mm h d d mm h d d f f f f f 26.2622,88.622d 2221131=-==-== 基圆直径 mm d d mm d d b b b 8.249cos ,45.6220cos 46.66cos d 220131===⨯===αα 法向齿厚为mm m x s s n n n n n n 759.625.3364.07.022tan 22s 1321=⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+===παπ端面齿厚为mm m x s s t t t t t t 94.632.3367.0cos 7.022tan 22s 2321=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎭⎫⎝⎛+===βπαπ齿距 mm m p p 205.1025.314.3p 321=⨯====π 3. 齿轮材料的选择及校核齿轮选用45号钢或41Cr4制造并经调质，表面硬度均应在56HRC 以上。
2024年机械设计基础课件齿轮传动
机械设计基础课件齿轮传动机械设计基础课件：齿轮传动1.引言齿轮传动是机械设计中的一种基本传动方式，广泛应用于各种机械设备的运动和动力传递。
齿轮传动具有结构简单、传动效率高、可靠性好、寿命长等优点，因此在工业生产和日常生活中得到广泛应用。
本课件将介绍齿轮传动的基本原理、分类、设计方法和应用。
2.齿轮传动的基本原理齿轮传动是利用齿轮副的啮合来传递动力和运动的一种传动方式。
齿轮副由两个或多个齿轮组成，其中主动齿轮通过旋转驱动从动齿轮，从而实现动力和运动的传递。
齿轮副的啮合是通过齿轮齿廓的接触来实现的，齿廓的形状和尺寸决定了齿轮传动的性能和精度。
3.齿轮传动的分类齿轮传动根据齿轮的形状和布置方式可分为直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、直齿圆锥齿轮传动和蜗轮蜗杆传动等。
直齿圆柱齿轮传动是应用最广泛的一种齿轮传动方式，具有结构简单、制造容易、精度高等优点。
斜齿圆柱齿轮传动具有传动平稳、噪声低、承载能力强等优点，适用于高速和重载的传动场合。
直齿圆锥齿轮传动适用于空间狭小和角度传动的场合。
蜗轮蜗杆传动具有大传动比、自锁性和精度高等特点，适用于低速、大扭矩的传动场合。
4.齿轮传动的设计方法齿轮传动的设计主要包括齿轮的几何设计、强度设计和精度设计。
齿轮的几何设计是根据传动比、工作条件、材料等因素确定齿轮的齿数、模数、压力角等参数。
强度设计是保证齿轮传动在规定的工作条件下具有足够的承载能力和寿命，主要包括齿面接触强度和齿根弯曲强度的计算。
精度设计是保证齿轮传动的精度和运动平稳性，主要包括齿轮的加工精度和装配精度的控制。
5.齿轮传动的应用齿轮传动在工业生产和日常生活中得到广泛应用。
在机床、汽车、船舶、飞机等机械设备中，齿轮传动用于传递动力和运动，实现各种复杂的运动轨迹和速度变化。
在风力发电、水力发电等能源领域，齿轮传动用于传递高速旋转的动力，实现能源的转换和利用。
在、自动化设备等高科技领域，齿轮传动用于实现精确的运动控制和动力传递，提高设备的性能和效率。
《机械设计基础》第六章 齿轮传动
由渐开线特性可知，线段B2K等于基圆齿距pb，比值B1B2/pb称为重合度，用 ε表示。于是连续传动条件是：ε≥1 ε越大，表示同时啮合的轮齿对数越多，齿轮传动越平稳。
§6-6 齿轮的材料与制造
一、齿轮材料及热处理
齿轮材料的基本要求：齿面硬度高、齿芯韧性好。 常用的齿轮材料是各种牌号的优质碳素钢、合金结构钢、铸钢和铸铁等。 一般采用锻件和轧制钢材。当齿轮较大（直径大于400～600mm）而轮坯不易 锻造时，可采用铸钢；低速传动可采用灰铸铁；球墨铸铁有时可代替铸钢，非 金属材料的弹性模量小，且能减轻动载和降低噪声，适用于高速轻载、精度要 求不高的场合，常用的有夹木胶布、尼龙、工程塑料等。见表6－3。 齿轮常用的热处理方法有：表面淬火、渗碳淬火、调质、正火、渗氮。 调质和正火处理后的齿面硬度较低（HB ≤350），为软齿面；其他三种 （HB>350）为硬齿面。 软齿面的工艺过程较简单，适用于一般传动。当大小齿轮都是软齿面时， 考虑到小齿轮齿根较薄，受载次数较多，故选择材料和热处理时，一般使小 齿轮齿面硬度比大齿轮高20～50HB。硬齿面齿轮的承载能力较高，但生产 成本高。当大小齿轮都是硬齿面，小齿轮的硬度可与大齿轮相等。
上式表明：一对传动齿轮的瞬时角速度与其连心 线O1O2被啮合齿廓接触点公法线所分割的两线段成 反比。这一定律为齿廓啮合的基本定律。
欲使两齿轮瞬时角速度比恒定不变，必须使C点 为连心线上的固定点。 凡能满足上述要求的一对齿廓称为共轭齿廓。 机械中常用的齿廓曲线有渐开线、圆弧和摆线等， 过节点C所作的两个相切的圆称为节圆。一对齿轮的啮合传动可以看作 其中应用最广泛的是渐开线齿廓。 一对节圆作纯滚动。一对外啮合齿轮的中心距等于其节圆半径之和。
n1 1 r2 rb 2 i12 n2 2 r1 rb1
机械结构设计基础_03齿轮传动机构详解
1）当发生线从位置Ⅰ在基圆上纯滚动到任意位置Ⅱ时，它在基圆上滚动 的线段长度与基圆上被滚过的圆弧长度相等，即NK=NA。
2）发生线沿基圆纯滚动时，N是其瞬时转动中心，因此发生线NK是渐开 线上K点的法线,且线段NK为K点的曲率半径ρK,又因发生线始终与基圆相切， 所以基圆的切线必为渐开线上某一点的法线。
渐开线齿轮传动比取决于两轮基圆半径之比。当渐开 线齿廓加工完成之后，它的基圆大小已经确定，即使 两轮的中心距稍有改变，其角速度之比也仍保持原值 不变，渐开线齿廓的这一特性称为传动的可分性。由 于安装、制造误差及轴承磨损，常导致中心距的微小 改变，但由于它具有可分性，传动比仍保持不变。
图3.5 渐开线齿廓的啮合
根据齿轮传动的工作条件可分为闭式齿轮传动和开式齿轮传动。闭式齿轮 传动是将齿轮封闭在具有足够刚度和良好润滑条件的密封箱体内，多用于重要 传动。而开式传动的齿轮完全外露，易落入灰尘和杂质，导致润滑不良，齿面 易磨损，多用于低速和不重要场合。
5.按齿面硬度分 按齿面硬度，齿轮可分为软齿面（硬度≤HBS350）齿轮和硬齿面（硬度
图3.1 齿轮机构的基本类型
3.1 概述
5
2. 根据啮合方式分 1）外啮合齿轮传动图3.1（a）。 2）内啮合齿轮传动图3.1（b）。 3）齿轮齿条传动图3.1（c）。
3.根据齿廓线的形状分 根据齿廓线的形状可分为渐开线齿轮、摆线齿轮、圆弧齿轮，其中应用最
广泛的是渐开线齿轮。 4.根据齿轮传动的工作条件分
3.3 渐开线齿廓
10
2.渐开线齿廓间的正压力方向不变 啮合线N1N2与两轮节圆公切线tt之间所夹的锐角称啮合角，以α′表示。由
图3.5可知，啮合角恒等于节圆上的压力角。因为啮合角为常数，且传动中齿 廓间正压力方向不变，所以传动平稳。
第四章 齿轮机构及齿轮传动讲解
轮
传
齿槽宽(齿间)ek，
动
在分度圆上有：s=e
10）、周节 p＝s＋e
11）、齿宽 B
hf ha
e
电s子工程系
齿轮轴线 O
端面
2、齿轮的基本参数
1）、齿数z d zp
第 三 节
d zp
表明：齿轮的大小和渐开线齿轮 形状都与齿数有关 （分度圆直径
直
d是绘制齿轮的重要参数）
齿 圆
2）、模数m
6学时课程
电子工程系
第四章 齿轮传动及其系统设计
本章重点： 1.齿廓啮合基本原理。 2.渐开线齿廓的性质。 3.轮系传动比的计算。
本章难点： 1.齿廓传动计算。 2.齿轮强度计算。 3.圆锥齿轮尺寸计算。
电子工程系
6学时课程
章节分布：
电子工程系
§4—1 概齿轮传动概述 §4—2 齿廓啮合原理 §4—3 直齿圆柱齿轮传动 §4—4 圆锥齿轮传动 §4—5 蜗杆蜗轮机构
电子工程系
1、形成 当一直线n-n沿一个圆的圆周作纯滚动时，直线
上任一点K的轨迹
t
第 二
AK——渐开线
节 齿
基圆，rb
廓 啮
n-n：发生线
合 原 理
θK：渐开线AK段的展角
m n
K
m
rt
A
N
n
r O
2、渐开线的性质 （1） 相等性质：
KN NA
电子工程系
（2）NK为渐开线在K点的法线，NK为曲半半径，渐开 线上任一点的法线与基圆相切。
第 交错，则它们的相对运动为空间运动。
一
节 圆锥齿轮机构——两齿轮轴相交 ①直齿；②斜齿；③曲线齿
齿轮机构及其设计
5.齿轮与齿条啮合传动
特点 啮合线切于齿轮基圆并垂直于齿条齿廓 标准安装或非标准安装 d = d =
分度圆、节圆、压力角、啮合角
分度圆与节线相切
连续传动条件
重合度 分析：1） =1 表示在啮合过程中，始终只有一对齿工作； 1 2 表示在啮合过程中，有时是一对齿啮合， 有时是两对齿同时啮合。 重合度传动平稳性承载能力。
21 25
26 34
35 54
55 134
135
每把刀的刀刃形状,按它加工范围的最少齿数齿轮的齿形来设计。
§6 渐开线齿廓的切制原理、根切和最少齿数
2.范成法
1
切削 （沿轮坯轴向） 进刀和让刀 （沿轮坯径向） 范成运动 （模拟齿轮啮合传动）
2
刀具与轮坯以i12=1/2=Z2 /Z1回转
3
用同一把刀具,通过调节i12 ,就可以加工相同模数、相同压力角 ,不同齿数的齿轮。
渐开线方程:{
rK = ———
rb
cosaK
inv aK = tg aK - aK .
aK
aK
qK
K
rK
rb
O
N
A
四、渐开线齿廓的啮合特点
1.啮合线为一直线
啮合线—
啮合点 (在固定平面上) 的轨迹线.
两齿廓所有接触点的公法线均重合, 传动时啮合点沿两基圆的内公切线移动。
3. 侧隙为零的中心距
无侧隙啮合条件:
S1' = e2' ; e1' = S2'
S1= e2 = e1= S2
标准齿轮: S = e = m/2
▲当两标准齿轮按分度圆相切来安装, 则满足传动条件。 正确安装
齿轮传动机构设计及强度校核
齿轮传动机构设计及强度校核一、概述1.优点：传动效率高；工作可靠、寿命长；传动比准确；结构紧凑；功率和速度适用范围很广。
2.缺点：制造成本高；精度低时振动和噪声较大；不宜用于轴间距离较大的传动。
3.设计齿轮——设计确定齿轮的主要参数以及结构形式主要参数有：模数m、齿数z、螺旋角β以及齿宽b、中心距a、直径（分度圆、齿顶圆、齿根圆）、变位系数、力的大小。
齿轮类型：—外形及轴线：—根据装置形式：开式齿轮：齿轮完全外露，润滑条件差，易磨损，用于低速简易设备的传动中闭式齿轮：齿轮完全封闭，润滑条件好半开式齿轮有简单的防护罩—根据齿面硬度(hardness)：硬度：金属抵抗其它更硬物体压入其表面的能力；硬度越高，耐磨性越好硬度检测方法：布氏硬度法（HBS）洛氏硬度法（HRC）软齿面齿面硬度≤350HBS 或≤38HRC硬齿面齿面硬度＞350HBS或＞38HRC二．齿轮传动的失效形式和设计准则齿轮传动的失效形式1）轮齿折断(Tooth breakage)疲劳折断齿根受弯曲应力-初始疲劳裂纹-裂纹不断扩展-轮齿折断2）过载折断短时过载或严重冲击，静强度不够全齿折断—齿宽较小的齿轮局部折断—斜齿轮或齿宽较大的直齿轮措施：增大模数（主要方法）、增大齿根过渡圆角半径、增加刚度（使载荷分布均匀）、采用合适的热处理（增加芯部的韧性）、提高齿面精度、正变位等。
备注：疲劳折断是闭式硬齿面的主要失效形式！疲劳折断产生机理：齿面受交变的接触应力-齿面受交变的接触应力-润滑油进入裂纹并产生挤压-表层金属剥落-麻点状凹坑注意：凹坑先出现在节线附近的齿根表面上，再向其它部位扩展；其形成与润滑油的存在密切相关；常发生于闭式软齿面(HBS≤350)传动中；开式传动中一般不会出现点蚀现象（磨损较快）；措施：提高齿面硬度和质量、增大直径（主要方法）等。
3、齿面胶合产生机理：高速重载-摩擦热使油膜破裂-齿面金属直接接触并粘接-齿面相对滑动-较软齿面金属沿滑动方向被撕落。
齿轮齿条传动机构设计说明书
专业资料齿轮齿条传动机构的设计和计算1. 齿轮1，齿轮2与齿轮3基本参数的确定由齿条的传动速度为500mm/s,可以得到齿轮3的速度为500m/s,即,/5003s mm V =又()160d 333n V π=，取,25,25.3202131mm B B mm m Z Z =====，由此可得()265d 31mm mZ d ===，由（1）与（2）联立解得min /r 147n 32==n ，取4i 12=则由4i 211212===n n z z 得80min,/58821==z r n 2. 齿轮1齿轮2与齿轮3几何尺寸确定齿顶高 ()()mm x h m h h h n an a a a 525.57.0125.3321=+⨯=+===* 齿根高 ()()mm x c h m h h n n an f f f 79.17.025.0125.3h 321=-+⨯=-+===** 齿高 mm h h h h f a 315.7h 321=+=== 分度圆直径mmmz d mm mz d 84.26512cos /8025.3cos /,46.6612cos /2025.3cos /d 0220131=⨯===⨯===ββ齿顶圆直径 mm h d d mm h d d a a a a a 34.2772,51.772d 2221131=+==+== 齿根圆直径 mm h d d mm h d d f f f f f 26.2622,88.622d 2221131=-==-== 基圆直径 mm d d mm d d b b b 8.249cos ,45.6220cos 46.66cos d 220131===⨯===αα 法向齿厚为mm m x s s n n n n n n 759.625.3364.07.022tan 22s 1321=⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+===παπ端面齿厚为mm m x s s t t t t t t 94.632.3367.0cos 7.022tan 22s 2321=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎭⎫⎝⎛+===βπαπ齿距 mm m p p 205.1025.314.3p 321=⨯====π 3. 齿轮材料的选择及校核齿轮选用45号钢或41Cr4制造并经调质，表面硬度均应在56HRC 以上。
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t
C
ω2
n
作平面啮合的一对齿廓，它们 的瞬时接触点的 公法线，必与两 齿轮的连心线交于相应的节点C， 该节点将齿轮连心线分成两个线 段，与该对齿轮的角速比成反比。
vk1 vk2
t
o1
k
n
ω1
如果要求传动比为常数，则应使O2 C /O1C为常数。
由于O2 、O1为定点，故C必为一个定点。 两节圆相切于C点，且两轮节点处速度相同，故两节圆作纯滚动。
N
rb
rf r
或 rb ＝ rcosα ， db＝dcosα 对于分度圆大小相同的齿轮，如果 α ra 不同，则基圆大小将不同，因而其齿 廓形状也不同。
α
O
α 是决定渐开线齿廓形状的一个重要 参数。
三、标准齿轮 齿顶高与齿根高为标准值，分度圆 上的齿厚S等于齿槽宽e的直齿圆柱齿轮 称为标准齿轮。
几何尺寸计算（表5-3）
1.渐开线齿廓能保证定传动比传动 两齿廓在任意点K啮合时，过K作两齿廓 的法线N1N2，是基圆的切线，为定直线。 两轮中心连线也为定直线，故交点C必 为定点。在位置K’时同样有此结论。 i12=ω 1/ω 2=O2C/ O1C = rb2 /rb1
K’ N2 rb2 ω1 rb1 N1 C K C2 C1
N1
O1 ω1 r1
N1
rb1
ω1 r1
N1
rb1
B2
N2
N2
P r2
B1
B2
P r2
N2
B2
B1
P r2
rb2
rb2
外观齿1 比齿2大
rb2
pb1<pb2 m1<m2
O2
ω2
pb1=pb2
O2
ω2
pb1>pb2 m1>m2
O2
ω2
不能正确啮合!
能正确啮合!
不能正确啮合!
二、正确啮合条件
为保证齿轮轮齿正常交替啮合， 轮齿的分布必须使主、从动齿轮 相邻同侧齿廓在啮合线上所卡的 N 线段（法节）相同。
齿轮机构
3.渐开线的压力角
rk k
K B1 N
齿廓在接触点K所受的正压力方向与该齿 轮绕轴心O转动的线速度方向所夹的锐角 称为渐开线在该点处的压力角，用 ak 表示。 其数值等于ON与OK的夹角。
αk
K1
ON rb cos k OK rk
rk
k0 rb
α1
αk
ω
O
r1
齿轮机构
4.渐开线函数
K rk N
αk
k NOK0 K
NK 0 NK k k k rb rb
αk ω
θk O rb
k0
k的函数， k ：展角，它是压力角 称为渐开线函数。
k inv k tan k k
5.渐开线极坐标方程式
rk
rb
cos k
为了计算、制造和检验的方便
于是有： d=mz， r = mz/2
m=4 z=16 m=2 z=16 m=1 z=16
模数的单位： mm ，它是决定齿轮 尺寸的一个基本 参数。齿数相同 的齿轮，模数大 ，尺寸也大。
分度圆压力角
规定标准值：α＝20°
某些场合采用α＝14.5°、15°、22.5°、25°。如航空齿轮 由d=mz知：m和z一定时，分度圆是一个大小唯一确定的圆。 由db＝dcosα可知，基圆也是一个大小唯一确定的圆。 α＝arccos(rb/r)
1)发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被 滚过的一段弧长，即 NK=NK0 2)发生线是渐开线在K点的法线，即过渐开线 上的任何一点的法线始终与基圆相切
渐开线
k rk 发生线
N
k0
r
b
θk
O 基圆
2.渐开线的性质
3)发生线与基圆的切点N为渐开线上的K点的曲率 中心，而NK为其曲率半径。渐开线上各点的曲率半 A 径不同，离基圆愈远处的点，其曲率半径愈大；反 2 θ k K B2 之，曲率半径愈小，在基圆上即K 0 点处，其曲率 B3 半径为零。 A1 θk B1 o2 o 4)渐开线形状取决于基圆大小。 1 5)基圆内无渐开线。 o3
d mz
* a
ha h m
* a
* a
da d 2ha ( z 2h )m * * hf (ha C )m
d f d 2hf ( z 2h 2c*)m
db d cos
p m se 2 2
§5-4 渐开线直齿圆柱齿轮机构的啮合传动
一、渐开线齿廓的啮合特性
N2 O1 O2
α’
rb1 B2 P B2
B1 rb2
N1
ra2
ra2
αa＝arccos(rb/ra)＝arccos(db/da) ＝arccos[mzcosα/(mz+2ha* m)] ra1 * ＝arccos[zcosα/(z+2ha )]
② ha
* ↑ →α
a ↑ →ε α ↑
α↑
B2
B1 B1 ra2
2. 模数m:
m=p/ 已标准化（表5-2）
3. 压力角
国标规定： 分度圆上的压力角为20º 。 未加特殊说明的压力角均系分度圆上的压力角。
ha ha=ha*m 标准值 * 5.顶隙系数（径向间隙系数 ）C 标准值
4.齿顶高系数
hf=(ha* +c*)m
*
h a*＝1
c*=0.25
摸数
d=zp/π,出现无理数,不方便 模数－ m 分度圆周长：πd=zp, p m 人为规定： 只能取某些简单值， 称为模数m 。
齿轮机构
§5-1 概述
一、平面齿轮机构 二、空间齿轮机构
§5-2 齿廓啮合基本规律及渐开线齿型
一、齿廓啮合基本定律
齿轮机构
平面齿轮机构
空 间 齿 轮 机 构
蜗杆
back
一对齿廓在K点接触时，vk1≠vk2 但其法向分量应相同。否则要么分离、要么嵌入 根据三心定律可知：C点为相对瞬心。 有： i12=ω 1/ω 2＝O2 C/O1C
k inv k tan k k
§5- 3标准直齿圆柱齿轮各部分名称 和尺寸
一、外齿轮 齿轮基本尺寸的名称和符号 基圆－ db、rb p 齿顶圆－ da、ra e 齿根圆－ df、rf s ha 齿厚－ sk 任意圆上的弧长 hf h 齿槽宽－ ek 弧长 齿距 （周节）－ pk= sk +ek
同侧齿廓弧长
B pk sk
ek pn
rb rf r
pb
法向齿距 （周节）－ pn = pb
ra
分度圆－－人为规定的计算基准圆 此圆上具有标准的摸数和压力角 表示符号： d、r、s、e，p= s+e 齿顶高ha 齿根高 hf 齿全高 h= ha+hf O 齿宽－ B
二、基本参数
1.齿数z 齿轮圆周上的轮齿总数
r’1 = r1 节圆与分度圆重合 r’2 = r2
定义：N1N2 线与VP 之间的夹角，称为啮合角α’， O1 即节圆压力角。
O1 ra1 r r1 ω1 b1
N1
ra1
α’=α
ra1 ω1 r’ r1 rb1 1
N1
α’>α
N2
C rb2 r2
c
N2
C
a
r'2
rb2 r2 rf2
a’ > a
rf2
2 )顶隙c为标准值。 储油用
标准中心距
此时有： a=ra1+c+rf2 =r1+ha
*m+c*m
+ r2-(ha
*m+c*m)
a =r1+ r2
=r1+ r2 =m(z1+z2)/2 两轮节圆总相切： a=r’1+ r’2 =r1+ r2 两轮的传动比： i12 = r’2 /r’1 = r2 /r1
O
由计算公式可知：z
ε
;
’
ε
在无侧隙啮合时，重合度与模数m无关。
O1
物理意义
分析：ε α =[Z1(tgαa1-tgα’)+Z2(tgαa2-tgα’)]/2π ε α↑ →啮合齿对↑ →平稳性、承载能力↑希望ε 大好 ra1 影响ε α的因素： ①ε α与z, ha*,α’,α有关而与m无关
齿轮机构
作 平面啮合的一对齿廓，它们的瞬时接 触点的 公法线，必与两齿轮的连心线交于 相应的节点C，该节点将齿轮连心线分成两 个线段，与该对齿轮的角速比成反比。
共轭齿廓 ：满足齿廓啮合基本定律的 一对齿廓称为共轭齿廓 。 定传动比共轭齿廓曲线有：渐 开线、摆线、圆弧。
二、渐开线齿廓
1.渐开线的形成
3
rb2
双齿啮合区 双齿啮合区
单齿啮合区
O1
重合度 的计算公式
ε
α=
B1B2/pb
N2
ra1
B1
α’ rb1 αa1
C B2 ra2
N1
＝(CB1+C B2) /π mcosα
rb2
由几何关系可导出重合度的计算 公式
ε
α
αa2 α’
=[z1(tgαa1
-tgα’)
+ z2(tgαa2
2 ’ -tgα )]/2π
ω2
O2
要使两齿轮作定传 动比传动，则两轮 的齿廓无论在任何 位置接触，过接触 点所作公法线必须 与两轮的连心线交 于一个定点。
一对渐开线齿廓啮合传动的瞬时传动 比为常数 。
工程意义： i12 为常数可减少因速度变化所产生的 附加动载荷、振动和噪音，延长齿轮使用寿命， 提高机器工作精度。