第四章齿轮机构解析

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第4章齿轮机构(第二版)

m=1 z=16
标准模数系列表（GB1357－87） 0.1 0.12 0.15 0.2 0.25 0.5 0.4 0.5 0.6 0.8 第一系列 1 10 1.25 12 1.5 16 2 20 2.5 25 3 32 4 40 5 50 6 8
0.35 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 (3.25) 3.5 (3.75) 第二系列 4.5 5.5 (6.5) 7 45 9 (11) 14 18 22
ω1
O1
F N1 K

t
t
N2
K’
P
C2 C1
rb2
ω2
O2
四线合一:齿廓公法线，基圆内公切线，啮合线，力作用线
3．可分性
问题:齿轮中心距略有变化时，传动比如何变化?
渐开线齿轮中心距略有变化而传动比保持不变的特性称为渐开线齿轮传动可分性。
r
' 1
O1 rb1
ω1
N1
P
N2
' 2
1 rb 2 i 2 rb1
摆线齿轮 (1650年) 圆弧齿轮 (1950年) 按照齿面硬度：软齿面传动与硬齿面传动按齿轮工作条件：开式齿轮传动、闭式齿轮传动。
直齿平面圆柱齿轮传动（轴线平行）斜齿人字齿
外齿轮传动
内齿轮传动
按相对运动分
齿轮齿条传动直齿
圆锥齿轮
斜齿
曲线齿空间齿轮传动蜗杆蜗轮（轴线不平行）交错轴斜齿轮
第四章齿轮机构
第一节
一、齿轮机构特点
概
述
齿轮机构是由主动齿轮、从动齿轮和机架组成的高副机构，通过成对的轮齿依次啮合传递两轴之间的运动和力。

机械设计基础第4章齿轮机构(4-56)讲解

（常来加工大模数m>20的齿轮和人字齿轮）。铣刀轴向剖面形状——与齿轮齿槽的齿廓形状完全相同；
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：

机械原理齿轮机构解析

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二、正确啮合条件
第61页/共89页
三、传动比及从动轮转向
当
时，
v v v
c2
c1
c 2c1
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四、交错轴斜齿轮传动的优点
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四、斜齿轮的当量齿数
1）原因 2）研究对象 3）方法其长半轴 a=d/2cosβ 短半轴 b=d/2 椭圆在c点的曲率半径当量齿数： a2 d
b 2cos2
Zv
2p mn
d mn cos2
mn z mn cos2
Z
cos3
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五、斜齿轮的优缺点
法向模数mn和端面模数mt mn= mt cos β
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法向(AOC平面)压力角an、端面 (AOB平面) 压力角at
法向(AOC平面)压力角an、端面(AOB平面) 压力角at
tgan
OC OA
,
tgat
OB OA
及 OC＝OBcosB 所以
tgan tgat cos
第53页/共89页
①可以减小齿轮机构的尺寸 ②可以改善齿轮的磨损情况 ③可以提高齿轮的承载能力 ④a’=a，可以成对替换标准齿轮和修复旧齿轮 ⑤必须成对设计、制造、使用，互换性差 ⑥εα略有减小 ⑦小齿轮正变位，齿顶易变尖
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二、正传动（不等移距变位传动、角度变位传动）
（1）齿数条件：Z1+ Z2不受限制，α’>α，a’>a， y>0， △y >0
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5-6 渐开线齿轮加工中的几个问题
1、齿厚计算与测量 2、根切现象及原因 3、标准齿轮不发生根切的最少齿数 4、避免根切的最小变位系数xmin

齿轮机构PPT课件

THANKS
感谢观看
两齿轮的模数和压力角必须分别相等。
齿轮传动具有传动比准确、效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等优点。
齿轮啮合的过程
主动齿轮通过轮齿的推力作用，将动力传递给从动齿轮。
齿轮传动的速度比
齿轮传动的速度比定义
主动齿轮转速与从动齿轮转速之比。
速度比的计算公式
i=n1/n2，其中n1为主动齿轮转速，n2为从动齿轮转速。
齿轮机构ppt课件
目录
• 齿轮机构概述 • 齿轮机构的基本原理 • 齿轮机构的类型与结构 • 齿轮机构的设计与计算 • 齿轮机构的制造工艺与装备 • 齿轮机构的维护与保养
01
齿轮机构概述
定义与分类
定义
齿轮机构是由两个或多个齿轮组成，通过齿轮间的啮合传递运动和动力的机械传动装置。
分类
根据齿轮轴线相对位置的不同，齿轮机构可分为平行轴齿轮机构、相交轴齿轮机构和交错轴齿轮机构。
06
齿轮机构的维护与保养
齿轮机构的润滑与密封
润滑方式
根据齿轮机构的工作条件和要求，选择合适的润滑方式，如油浴润滑、喷油润滑、循环油润滑等。
润滑剂选择
根据齿轮机构的载荷、速度、温度等条件，选用合适的润滑剂，如齿轮油、润滑脂等。
密封措施
采用有效的密封措施，防止润滑剂泄漏和外界杂质进入齿轮机构内部，确保齿轮机构的正常工作。
斜齿圆锥齿轮机构
轮齿与圆锥母线呈一定角度，传动平稳，噪音小，但会产生轴向力。
曲线齿圆锥齿轮机构
轮齿形状为曲线，传动效率高，噪音小，但制造和安装精度要求较高。
蜗杆蜗轮机构
普通蜗杆蜗轮机构
传动比较大，结构紧凑，但效率较低，发热量大。

机械基础-齿轮机构

齿轮啮合几何
要考虑齿轮啮合的接触比例和角度。
齿轮材料
应选择合适的材料以满足承载和耐磨的要求。
润滑和冷却
确保齿轮运转时有适当的润滑和冷却。
结论和要点
• 齿轮机构是机械系统中常见的传动装置。 • 它们具有不同的种类和工作原理。 • 齿轮机构在许多领域中有广泛的应用。 • 优点包括高效能量传递和精确的动力转换。 • 设计时需要考虑参数和材料选择。
机械基础-齿轮机构
齿轮机构是机械系统中常见的传动装置，由一组齿轮组成。它们在各种机械领域中起着重要作用，实现了精确的动力转换和传递。
齿轮机构的定义
齿轮机构是由相互啮合的齿轮组成的机械装置。它们通过齿廓的啮合传递运动和力量。
齿轮机构的种类
直齿轮
最常见的类型，齿轮齿条是直的。
锥齿轮
齿轮轴倾斜，可实现角度传动。
2 机械制造
齿轮机构用于工厂设备和机械运行的传动系统。
3 航天工业
齿轮机构用于控制和导航飞行器，实现精确的运动控制。
齿轮机构的优缺点
优点
• 高效能量传递 • 精确的动力转换 • 可靠性和耐久性
缺点
• 噪音和振动 • 需要润滑和维护 • 有限的速度和扭矩范围
齿轮机构的设计考虑因素
齿轮模数
决定齿轮尺寸和啮合性能的参数。
斜齿轮
齿条倾斜，产生平滑的齿轮啮合。
行星齿轮
中心齿轮包围周围的行星齿轮，实现高速与低速的转换。
齿轮机构的工作原理
1
啮合
齿轮通过齿廓的啮合，沿着相对方向旋转。
2
转速比
齿轮数量和直径确定了转速的比例。
3
传递力量
齿轮之间的啮合使能量和力量得以传递。
齿轮机构的应用领域

第4章行星齿轮机构(9)

（1）复合行星齿轮结构
1）辛普森式齿轮机构 • 组成：前后齿圈组件、前后太阳轮组件、前后行星架组件 • 特征：双排行星齿轮机构，它由两个内啮合式单排行星齿轮机构组合而成，能提供三个前进挡和一个倒挡。
2）辛普森式3挡行星齿轮变速器
上图结构组成下图换挡执行元件的布置形式
C1一倒挡及直接挡离合器、 C2一前进离合器、 B1一2挡制动器、 B2一低挡及倒挡制动器，F1 低挡单向超越离合器（2）D位1挡前进离合器C2结合，前排齿圈成为输入元件，单向离合器F1使后行星架无法逆时针旋转。动力传递路线是第一轴、前排齿圈、太阳轮、后排齿圈、第二轴。
D位2挡
前进离合器C2结合，使前排齿圈成为输入元件；二挡制动器B1将太阳轮固定；动力经第一轴、前排齿圈和行星架输出给第二轴。
3）辛普森式4挡行星齿轮变速器
• 辛普森式4挡行星齿轮变速器，它的最高挡4挡是传动比小于1的超速挡。 • 这种自动变速器燃油经济性好，发动机可以经常处于较低转速范围运转，因而运转噪声小，可以延长发动机的使用寿命。 • 因此带超速挡的这种自动变速器被许多品牌高挡轿车所采用。 • 辛普森式行星齿轮变速器从20世纪70年代开始被通用、福特、克莱斯勒、丰田、日产等多家公司用于汽车自动变速器上。一直广泛为世界各国所采用；我国的CA774、通用公司的THM 25C、日产3N71B等均是这种结构。
（2）各档传动
D位3挡前进离合器C2和直接挡离合器C1工作；此时，前排太阳轮和齿圈均与第一轴相连，因此，行星架也与它们同速转动，形成直接挡；将第一轴的动力直接传给第二轴。 R位直接挡离合器C1结合，前排太阳轮成为输入元件，低、倒挡制动器B2固定后排行星架。动力经第一轴、太阳轮、后排行星齿轮和后排齿圈传至第二轴。由于行星架是固定元件，使第二轴的旋转方向与第一轴相反，变速器得到倒挡。

机械设计基础第4章齿轮机构

b. 模数的意义 ◆ 模数的量纲 mm m=
p ，确定模数 m 实际上就是确定周节 p ，也就是确
p
定齿厚和齿槽宽e。模数m越大，周节p越大，齿厚s和齿槽宽e也越大。模数越大，轮齿的抗弯强度越大。
c. 确定模数的依据根据轮齿的抗弯强度选择齿轮的模数
一组齿数相同，模数不同的齿轮。
（3）分度圆压力角(齿形角)
p 0.5p 0.5p ha=m m c
上各点具有相同的
压力角，即为其齿形角，它等于齿轮

F V
分度圆压力角。
b. 与齿顶线平行的任一直线上具有相同的齿距p= p m。
c. 与齿顶线平行且齿厚s等于齿槽宽e的直线称为分度线，
它是计算齿条尺寸的基准线。
三、参数间的关系
表5-5渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸公式表名称
式
齿根圆直径
周节齿厚基圆周节中心距
df
p s pb a
P= p m s= p m/2
Pb= p m cosa
a=m(z1 ±z2)/2
注：上面符号用于外齿轮或外啮合传动，下面符号用于内齿轮或内啮合传动。
一对标准齿轮：
1 1 a ( d 2 d 1 ) m ( z 2 z1 ) 2 2 ①m、z决定了分度圆的大小，而齿轮的大小主要
取决于分度圆，因此m、z是决定齿轮大小的主要
参数 * ha ， ②轮齿的尺寸与 m，
c*
有关与z无关

③至于齿形， rb r cos
mz cos ，与m，z， 2
有关
可见，m影响到齿轮的各部分尺寸， ∴又把这种以模数为基础进行尺寸计算的齿轮称m制齿轮。欧美：径节制 P

齿轮齿条介绍

（3）结论 * 与模数无关，而随齿数的增加而加大； * 当两轮齿数趋于无穷大时，将趋于理论上的极限值
当
、时，
由于两轮均变为齿条，将吻合成一体而无法啮合传动，所以这个理论上的极限值是不可能达到的。
（4）重合度的含义
* 重合度的大小表明两轮啮合过程中同时参与啮合的轮齿对数，越大，表明同时参与啮合的齿轮对数越多，传动越平稳，每对轮齿承受的载荷越小。
三、齿廓曲线的选择
1）在给定工作要求的传动比的情况下，只要给出一条齿廓曲线，就可以根据齿廓啮合基本定理求出与其共轭的另一条齿廓曲线。因此，理论上满足一定传动比规律的共轭曲线有很多。
2）在生产实践中，选择齿廓曲线时还必须综合考虑设计、制造、安装、使用等方面的因素。
3）常用的齿廓曲线有：渐开线、摆线、变态摆线、圆弧曲线、抛物线等，本章主要研究渐开线齿廓的齿轮。
当其作无侧隙啮合传动时，
中心距
顶隙（2）非标准安装
实际中心距（理论中心距），节圆和分度圆分离， 3、齿轮齿条啮合传动（1）标准安装
，齿侧产生间隙。
由于齿轮分度圆齿厚等于槽宽，齿条中线上的齿厚也等于槽宽，即故当齿轮齿条作无侧隙啮合传动时，齿轮分度圆与节圆重合，齿条中线与节圆重合，
（2）非标准安装
齿轮插刀向着轮坯方向移动，切出轮齿的高度。（4）让刀运动
切削完成后，轮坯沿径向微量移动，以免返回时插刀刀刃擦伤已成形的齿面，下一次切削前又恢复到原来的位置。 *当用齿条插刀（梳齿刀）时：
4、基圆内无渐开线
5、渐开线的形状取决于基圆的大小
基圆越小，渐开线越弯曲；基圆越大，渐开线越平直；当基圆半径为无穷大时，渐开线将成为一条直线。
三、渐开线方程
1、压力角：当用渐开线作齿轮的齿廓时，齿廓上点 K 速度方向与 K 点法线 BK 之间所夹的锐角称为渐开线在 K 点的压力角。

齿轮机构工作原理

齿轮机构工作原理
齿轮机构是一种常用的传动机构，由两个或多个齿轮组成。

它的工作原理是利用齿轮的啮合传递动力和运动。

齿轮机构的传动方式主要有平面齿轮传动和立体齿轮传动两种。

平面齿轮传动是将两个平行轴或交叉轴上的齿轮通过啮合来传递动力和运动。

立体齿轮传动是将两个相交或同轴的齿轮通过啮合来传递动力和运动。

在齿轮机构中，一般将驱动轮称为主动轮，被驱动轮称为从动轮。

主动轮通常由电动机或手动操作来提供动力，从动轮则通过主动轮的转动来带动其他机械部件的运动。

齿轮的工作原理是利用其齿形的设计特点。

齿轮的齿顶、齿槽和齿侧都有一定的几何形状，在啮合时能够产生相互啮合的传动关系。

当主动轮转动时，其齿顶与从动轮的齿槽相啮合，通过齿顶和齿槽之间的啮合力矩传递动力和运动。

齿轮机构的传动比是由齿轮的模数、齿数和啮合方式决定的。

通过改变主动轮和从动轮的齿数或改变齿轮的模数，可以改变齿轮机构的传动比，实现不同的传动效果。

总的来说，齿轮机构工作原理是利用齿轮的啮合传递动力和运动，通过改变齿轮的参数可以调整传动比，实现不同的传动效果。

同时，齿轮机构还具有传递动力平稳、传动效率高和传动精度好等优点，被广泛应用于各种机械设备中。

机械设计基础复习精要：第4章齿轮机构

第4章齿轮机构4.1考点提要4.1.1 重要的基本术语及概念齿廓啮合基本定律、共轭齿廓、渐开线性质和方程、渐开线齿轮啮合的可分性、齿轮的基本参数（模数，压力角，齿顶高系数，顶隙系数，齿数）、啮合线、啮合角、压力角、齿轮各部分名称及相互关系、标准齿轮的定义、齿轮的正确啮合条件，齿轮的连续平稳传动条件、重合度、根切、变位齿轮、标准安装、非标准安装、正确安装、当量齿轮。

4.1.2 标准直齿轮标准齿轮是指分度圆上有标准压力角和标准模数，齿顶高和齿根高符合标准且分度圆上齿厚等于齿槽宽的齿轮。

不同时具备这三个条件就不是标准齿轮。

要熟悉四个圆即齿顶圆，分度圆，齿根圆，基圆；三个弧长即齿距，齿厚，齿槽宽和三高即齿顶高，齿根高和全齿高。

熟悉相关的运算，牢记相应的算式。

对标准齿轮而言，我们定义齿厚和齿间相等的圆为定义标准参数的圆，即分度圆。

如果分度圆上齿距p ，齿数Z ，直径d ，则有：d pZ π= 或 Z p d π=可见：p/π是无理数。

以这样的数作为计算参数很不方便。

我们规定p/π的值为标准值（采用整数和有理数）并称之为模数。

从而使之成为齿轮的基本参数。

齿轮的另一个标准参数是分度圆上的压力角α，国家标准是20o ，从渐开线方程算式αcos r r b =可知：若压力角太小，虽能使传动省力，但分度圆和基圆就半径相差较小，齿形太直，齿根强度往往不够，若压力角太大，对传动不利，分度圆和基圆就半径相差较大，齿形太弯曲肥厚。

除上述参数外，齿顶高系数和齿顶隙系数也是不可少的。

前者规定了齿轮齿顶高与模数的关系h*a m ；后者使齿根高比齿顶高多一个与模数相关的值C*m ，从而使齿顶高和齿根高也成为标准值。

此外，齿数也是基本参数。

齿数变化则分度圆等四个圆的大小都变化。

但三个高和三个弧长都只和模数有关，不会随齿数而变化。

4.1.3内齿轮和齿条的特点（1）内齿轮的齿槽和轮齿分别相当于外齿轮的轮齿和齿槽（2）齿顶圆半径小于齿根圆半径（3）内齿轮的齿顶圆大于基圆4.1.4 齿条有以下特点：（1）齿条齿廓为直线，齿廓上各点的压力角均为标准值，且等于齿条齿廓的倾斜角(齿形角)。

齿轮机构的工作原理

齿轮机构的工作原理
齿轮机构是一种常见的传动机构，由多个齿轮组成。

它的基本工作原理是利用不同大小齿轮之间的啮合关系来传递动力和运动，实现输入输出轴的转动。

在齿轮机构中，通常有一个驱动轴和一个被动轴。

驱动轴通过输入动力，使得驱动轴上的齿轮转动。

被动轴则通过与驱动轴上的齿轮啮合，使得被动轴上的齿轮产生与之相同方向或相反方向的转动。

根据齿轮之间的啮合方式和传动比例的不同，齿轮机构可以实现不同的速度和扭矩传递。

齿轮机构的传动原理主要有两种：平行轴传动和垂直轴传动。

在平行轴传动中，输入轴和输出轴的轴线平行，齿轮平行于轴线。

在垂直轴传动中，输入轴和输出轴的轴线垂直，齿轮垂直于轴线。

无论是平行轴传动还是垂直轴传动，齿轮机构的工作原理都是基于齿轮的啮合。

齿轮的传动比例由齿轮的齿数决定，常用公式为传动比=输出齿轮齿数/输入齿轮齿数。

传动比决定了输出
轴的转速和扭矩与输入轴的关系。

在实际应用中，齿轮机构常常根据具体需求设计出不同的结构形式，例如直齿轮、斜齿轮、锥齿轮等。

不同的齿轮结构具有不同的特点和适用范围。

齿轮机构广泛应用于各种机械设备中，如汽车传动、工程机械、工业生产线等领域。

通过合理设计和选择合适的齿轮，可以实现高效、可靠的动力传递和运动控制。

第四章齿轮机构

根据两轴的相对位置： 10.1.1 Planar Gear Mechanisms平面齿轮机构 are used to transmit motion and power between parallel shafts.
10.1.2 Spatial Gear Mechanisms空间齿轮机构 are used to transmit motion and power between nonparallel shafts.
相交轴：圆锥齿轮传动(直齿、曲齿) 交错轴: 交错轴斜齿轮、蜗杆传动齿轮传动最基本的要求：瞬时传动比恒定、承载力强工程上常用渐开线、摆线、圆弧齿齿廓
10.1 齿轮机构的类型 • 圆柱齿轮 ----- 定传动比齿轮
• 非圆柱齿轮---- 传动比非常数
In this chapter, only circular gears are considered.在本章中只讨论圆柱齿轮传动。
分度圆处:齿距p、齿厚S、齿槽宽e←不加注明、下标三. 各直径计算:
齿顶高ha=ha*m
齿根hf=(ha*+c*)m 全齿高h=ha+hf ha*,c*－齿顶高、顶隙系数,表(4-2)
→常用标准值
p s e m d Z p Zm m p 模数表(4-2)
分度圆:
§4-4渐开线标准齿轮各部分名称及基本尺寸
一.基本名称
p.54
齿厚sk，齿槽宽 ek 齿顶圆 da 齿根圆df
齿距pk=sk+ek （节距）齿数 Z pk 压力角α k
k
k
k

dk
Z
dk
pk
Zຫໍສະໝຸດ (4 - 4)二. 分度圆及各尺寸关系

2024年机械设计基础课件!齿轮机构H

机械设计基础课件!齿轮机构H机械设计基础课件：齿轮机构一、引言齿轮机构是机械设计中应用最广泛的一种传动机构，其结构简单、传动效率高、可靠性好，广泛应用于各种机械设备中。

齿轮机构由齿轮副组成，包括齿轮、轴、轴承等零部件。

本课件将介绍齿轮机构的基本原理、分类、传动比计算、齿轮啮合条件、齿轮强度计算等内容。

二、齿轮机构的基本原理齿轮机构是利用齿轮的啮合来实现两轴之间的运动和动力传递的装置。

当两个齿轮啮合时，主动齿轮转动，通过齿轮啮合将动力传递给从动齿轮，从而实现运动的传递。

齿轮的啮合原理是基于齿廓曲线的几何关系，齿廓曲线是齿轮啮合的基础。

三、齿轮机构的分类齿轮机构根据齿轮的形状和布置方式可以分为多种类型，常见的有直齿轮机构、斜齿轮机构、蜗轮蜗杆机构等。

1.直齿轮机构：直齿轮机构是齿轮齿面与轴线垂直的齿轮机构，其传动平稳、噪音低，但承载能力相对较小。

2.斜齿轮机构：斜齿轮机构是齿轮齿面与轴线呈一定角度的齿轮机构，其传动效率高、承载能力强，但噪音相对较大。

3.蜗轮蜗杆机构：蜗轮蜗杆机构是利用蜗杆和蜗轮的啮合来实现传动的，其传动比大、传动平稳，但效率相对较低。

四、齿轮机构的传动比计算齿轮机构的传动比是指主动齿轮与从动齿轮转速的比值。

传动比的计算公式为：传动比=从动齿轮齿数/主动齿轮齿数在实际应用中，根据工作需求确定传动比，然后根据传动比选择合适的齿轮齿数，以满足设计要求。

五、齿轮啮合条件1.齿廓重合条件：齿轮啮合时，齿廓必须保持连续接触，避免齿廓间的冲击和滑动。

2.齿顶隙条件：齿轮啮合时，齿顶之间应保持一定的间隙，以避免齿顶干涉。

3.齿根隙条件：齿轮啮合时，齿根之间应保持一定的间隙，以避免齿根干涉。

4.齿侧隙条件：齿轮啮合时，齿侧之间应保持一定的间隙，以允许润滑油的进入和排出。

六、齿轮强度计算齿轮强度计算是齿轮设计的重要环节，主要包括齿面接触强度计算和齿根弯曲强度计算。

1.齿面接触强度计算：齿面接触强度计算是确定齿轮齿面接触应力是否满足材料屈服极限的要求。

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

《精密仪器设计》第四章传动机构结构分析

《精密仪器设计》实验一 ——测量显微镜结构分析
一、目的熟悉测量显微镜的测量使用过程, 了解测量显微镜的结构组成, 掌握精密仪器中机械系统的工作原理及主要结构。
二、内容
1、用测量显微镜测量电路板过孔的直径尺寸，并给出测量结果（D±ΔD）。 2、分析测量显微镜的结构及功能，给出该仪器的性能指标，画出系统的结构布局图。 3、分析测量显微镜的误差来源及其对测量结果的影响。 4、找出测量显微镜中包括的机械传动机构，分析各自的传动比/系数，画出结构简图。 5、找出测量显微镜中的导向机构，分析其结构类型。 6.设计一针对小孔直径尺寸自动测量的测量显微镜的结构，画出系统框图、结构布局图。 7、画一个部件（三个零件以上）的机械装配图。
计算传动系数
φ4
S4
φ3
S3 D2
S2
φ2
S1
φ1
D1
D3
1
2, 计1D 算传动S系1 数l S2
1
3, h, D2
S3D DE
4
3 S4
φ4
S4
φ3
S3 D2
S2
φ2
S1
φ1
D1
D3
思考题
1、精密测量及仪器中常见的机械部件有哪些？说明各自的作用、组成结构和工作原理？ 2、什么是传动比/传动系数？分析下列机构、画出结构简图，并计算传动比/传动系数。（1）平板测微器（P62图4-16）* 杠杆齿轮测微仪（ P46图3-14 ）* 丝杠及弹性工作台（P66图4-26）杠杆式位移缩小机构（P63图4-28）小型压力机 3.说明四连杆机构是如何演化为正弦机构的。
1.构件与运动副的表达方法
机架
双副构件
注: 点划线表示与其联接的其他构件

机械设计基础知识点总结详解

适用标准机械设计根基知识点详解绪论、机器的特色：〔1〕它是人为的实物组合；〔2〕各实物间拥有确立的相对运动；〔3〕能取代或减少人类的劳动去达成有效的机械功或变换机械能。

第一章平面机构的自由度和速度剖析要求：握机构的自由度计算公式，理解的根基上掌握机构确立性运动的条件，娴熟掌握机构速度瞬心数的求法。

、根本观点运动副：凡两个构件直接接触而又能产生必定相对运动的联接称为运动副。

低副：两构件经过面接触构成的运动副称为低副。

高副：两构件经过点或线接触构成的运动副称为高副。

复合铰链：两个以上的构件同时在一处用展转副相联构成的展转副。

局部自由度：机构中常出现的一种与输出构件运动没关的自由度，称为局部自由度或剩余自由度。

虚拘束：对机构运动不起限制作用的重复拘束称为虚拘束或称悲观拘束。

瞬心：任一刚体相对另一刚体作平面运动时，其相对运动可看作是绕某一重合点的转动，该重合点称为刹时展转中心或速度瞬心，简称瞬心。

假如两个刚体都是运动的，那么其瞬心称为相对速度瞬心；假如两个刚体之一是静止的，那么其瞬心文档适用标准称为绝对速度瞬心。

、平面机构自由度计算作平面运动的自由构件拥有三个自由度，每个低副引入两个拘束，即便构件失掉两个自由度；每个高副引入一个拘束，使构件失掉一个自由度。

计算平面机构自由度的公式：F=3n-2PL-PH机构要拥有确立的运动，那么机构自由度数一定与机构的原动件数量相等。

即，机构拥有确立运动的条件是F>0,且F等于原动件个数。

、复合铰链、局部自由度和虚拘束(a)K个构件汇交而成的复合铰链应拥有(K-1)个展转副。

局部自由度固然不影响整个机构的运动，但滚子可使高副接触处的滑动摩擦变为转动摩擦，减少磨损，所以实质机械中常有局部自由度出现。

虚拘束对机构运动虽不起作用，可是能够增添构件的刚性和使构件受力均衡，所以实质机械中虚拘束随地可见。

、速度瞬心假如一个机构由K个构件构成，那么瞬心数量为N=K(K-1)/2瞬心地点的确定：双重合点相对速度方向，那么该两相对速度向量垂线的交点即是两构件的瞬心。

机械原理齿轮机构

整转速和扭矩。
3
正、反转
改变齿轮的旋转方向可以实现正向传动和反向传动。
常见类型
直齿轮
齿轮的齿直接和平行于轴线，传输功率效率高。
蜗杆齿轮
通过蜗杆和齿轮组成，传递力矩大且稳定。
斜齿轮
齿轮的齿倾斜，使得啮合平稳无噪音。
行星齿轮
由太阳齿轮、行星齿轮和内齿轮组成，实现多级传动。
应用领域
1 汽车工业
2 工程机械
机械原理齿轮机构
齿轮机构是一种由齿轮组成的机械装置，用于传输和改变功率和运动方向。它是机械工程中常见且重要的机构之一。
齿轮机构的定义
齿轮机构是一种由齿轮组成的传动系统，通过齿轮之间的啮合来传递和转换动力和运动。
工作原理
1
啮合关系
ห้องสมุดไป่ตู้
齿轮的齿与齿之间形成啮合关系，通过
速比
2
滚动或滑动传递动力。
齿轮的大小和齿数决定了速比，可以调
3 制造业
用于传递引擎的动力和转动力矩，实现变速和驱动。
用于推动起重机、挖掘机等大型机械的运动和操作。
用于传输和改变加工设备的运动和力量，如机床和输送带。
优点与局限性
优点
• 高传动效率 • 可调速 • 传递大扭矩
局限性
• 噪音和振动 • 齿轮磨损 • 需要润滑
设计考虑因素
1 齿轮类型选择
根据传动需求和工作条件选择合适的齿轮类型。
2 齿数和模数计算
根据传动比和扭矩要求计算齿数和模数。
3 减振措施
使用减振装置和合理设计来减小噪音和振动。
维护与故障排除
定期检查齿轮的磨损和润滑情况，及时更换损坏部件，清洁和润滑齿轮以延长使用寿命。故障排除时，检查齿轮的啮合情况、润滑状态和轴对中情况，修复或更换损坏部件。

齿轮机构的概述和应用

定分度圆上的压力角α为标准值，我国规
定的计标算准公压式力为角α=20°。co分s度圆r的b 压力角α
r
•
3) 齿顶高系数h*a和顶隙系数c*
•
标准齿轮的尺寸与模数成正比，即
•
ha=h*am
•
hf=ha+c*m=(h*a+c*)m
•
h=ha+hf=(2h*a+c*)m
•
式中， h*a——齿顶高系数，标准规定：
* 常用的齿轮机构是定传动比机构，但也有传动比非定值的齿轮机构，常称之为非圆齿轮机构。
第二节齿廓啮合基本定律与齿廓曲线
* 齿廓啮合基本定律
过啮合点K作两齿廓公法线，与两轮转动中心联线交于P点 ,
Vp = O1P×ω1 = O2P×ω2
i = ω1 ／ω2 = O2P ／ O1P 其中，点 P 称为两齿廓的啮合节点。
• 齿宽——在齿轮轴线方向量得的齿轮宽度，用b表示。
• 齿槽宽——齿轮相邻两齿之间的空间称为齿槽，一个齿槽的两侧齿廓之间的弧长称为齿槽宽，用e表示。
•
齿厚 —— 在一个齿的两侧端面齿廓
之间的弧长称为齿厚，用s表示。
•
齿顶圆 —— 轮齿顶部所在的圆称为
a =r1+ r2 标准中心距
标准安装
3. 当一对标准齿轮按标准中心距（两轮分度圆相切）安装时，称为标准安装。
非标准安装时，两齿轮分度圆不再相切，节圆大于分度圆；两基圆相对分离，啮合角因此不再等于分度圆压力角而加大；同时，顶隙大于标准值，而且出现侧隙。
第四节渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动
一、一对齿轮的正确啮合条件

行星齿轮机构

本堂课主要讲了汽车行星齿轮机构的结构和原理及换挡执行机构的结构与原理。
思考题：
行星齿轮机构的结构与原理？
2）带式制动器
①、组成：由制动带、制动鼓、液压缸及活塞等组成。
②、工作原理：
当液压缸无油压时，制动带与鼓之间要有一定的间隙，制动鼓可随与它相连的行星排元件一同转动。当液压缸通油压时，作用在活塞上油压力推动活塞，使之克服回位弹簧的弹力而移动，活塞上的推杆随之向外伸出，将制动带压紧在制动鼓上，于是制动鼓被固定而不能转动，此时，制动器处于制动状态。
（5）行星架固定，太阳轮主动，齿圈被动 i ＞1 ，倒档，降速档。降速传动，传动比一般为1.5～4，转向相反。
（6）行星架固定，齿圈主动，太阳轮被动 i ＜ 1,倒档，升速档。升速传动，传动比一般为0.25～0.67，转向相反。
（7）三元件中任意两元件结合为一体的情况：当把行星架和齿圈结合为一体作为主动件，太阳轮为被动件或者把太阳轮和行星架结合为一体作为主动件，齿圈作为被动件的运动情况，行星齿轮间没有相对运动，作为一个整体运转，传动比为1，转向相同。汽车上常用此种组合方式组成直接档。
（2）齿圈固定，行星架主动，太阳轮被动 i＜1，前进超速档。升速传动，传动比一般为0.2～0.4，转向相同。
（ 3 ）太阳轮固定，齿圈主动，行星架被动 i＞1,前进降速档。降速传动，传动比一般为1.25～1.67，转向相同。
（4）太阳轮固定，行星架主动，齿圈被动 i＜ 1,前进超速档。升速传动，传动比一般为0.6～0.8，转向相同。
2、简单行星齿轮机构工作原理
单排行星齿轮机构运动特性方程： n1+α n2-(1+α )n3=0 式中: n1----太阳轮转速 n2----齿圈转速 n3----行星架转速 α =Z2/Z1 Z1----太阳轮齿数 Z2----齿圈齿数

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h f= (ha*+c*)m 第四章齿轮机构解析
§4-3 渐开线齿廓
一、渐开线的形成和特性
1、渐开线的形成
一直线BK沿半径为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
渐开线
这个圆称为渐开线的基圆该直线称为发生线
第四章齿轮机构解析
基圆
2、渐开线的性质
（1）发生线沿基圆滚过的线段长度等于基圆上被滚过的相应弧长
(5) 全齿高 h=ha+hf =(2ha*+c*)m
注：我国标准规定正常齿制 ha*=第1 四，章c齿*=轮0机.2构5，解析短齿制则分别为0.8和0.3
标准齿轮: a=20O ha*=1 c*=0.25 s=e=p/2=πm/2
psem
d=mz
db dcos
da = d + 2ha df = d - 2hf ha= ha*m
故连续传动的条件为：B1B2 ≥ P b
第四章齿轮机构解析
B1B 2 ε Pb
重合度ε愈大，表示同时参加啮合的齿数越多传动愈平稳。
为保证渐开线齿轮连续以定角速比传动，重合度必须大于1，即
ε1
第四章齿轮机构解析
3. 标准安装条件
ω1
r1'=r1
齿侧间隙：
Pb1=Pb2 P b=πm Cosα
m1Cos α 1= m2Cos α 2
啮合条件
m11 m 22 m标2准 0 值
i 1d2'db2d2z2
d' d d z 第四章齿轮机构解析
2
1
b1
1
1
2. 连续传动条件
B1B2: 实际啮合线 N第四1N章2齿:轮理机构论解啮析合线
为使齿轮传动不至中断，在轮齿相互交替工作时，必须保证前一对轮齿尚未脱离啮合时，后一对轮齿就应进入啮合。为了满足连续传动要求，前一对轮齿齿廓到达啮合终点B1，尚未脱离啮合时，后一对轮齿至少必须开始在B2点啮合，此时线段B1B2恰好等于Pb 。
啮合角：啮合线与两节圆公切线所夹的锐角
齿轮传动啮合角不变，正压力的大小也不变，传动过程比较平稳
第四章齿轮机构解析
§4-5 渐开线标准齿轮的啮合
1.正确啮合条件动画
Pb1 Pb2
Pb1 Pb2
第四章齿轮机构解析
Pb1 Pb2
为了保证前后两对齿轮能在啮合线上同时接触而又不产生干涉，则必须使两轮的基圆齿距相等。
（1）模数 —— m p
Z p = d 则d= Z = m Z
模数的意义
◆模数的量纲: mm
◆m
p
确定模数m实际上就是确定齿
距p,也就是确定齿厚 s 和齿槽宽e。模数
m越大，齿距p越大，齿厚s和齿槽宽e也
越大,轮齿的抗弯强度越大。
“m” 是确定齿轮尺寸的重要参数。
标准模数见表4-1
第四章齿轮机构解析
（2）渐开线上任意一点的法线必然与基圆相切
发生线在基圆上纯滚动时， B点为速度瞬心， BK是K 点的法线，BK又为发生线，始终切于基圆
第四章齿轮机构解析
B1 B2
B
2.渐开线的性质（续）
（3）渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向所夹的锐角 K 称为该点的压力角 αK v
第四章齿轮机构解齿析廓上各点压力角不相同
直齿轮齿条
第四章齿轮机构解析
斜齿轮(外啮合)
第四章齿轮机构解析
斜齿轮(内啮合)
第四章齿轮机构解析
斜齿轮齿条
第四章齿轮机构解析
人字齿轮
第四章齿轮机构解析
直齿锥齿轮
第四章齿轮机构解析
斜齿锥齿轮
第四章齿轮机构解析
曲齿锥齿轮
第四章齿轮机构解析
交错轴斜齿轮
第四章齿轮机构解析
蜗轮蜗杆
第四章齿轮机构解析
§4-4 渐开线标准齿轮各部分名称及基本参数
1、渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸
第四章齿轮机构解析
齿轮各部分的名称和符号
第四章齿轮机构解析
齿宽
齿顶圆
齿根圆
第四章齿轮机构解析
齿顶高
齿根高全齿高
分度圆
第四章齿轮机构解析
齿距齿槽宽
齿厚
分度圆
第四章齿轮机构解析
2. 外啮合直齿轮基本参数及几何尺寸计算
(2) 压力角 :渐开线齿廓在分度圆处的压力角
cosk rb/rk cosrb /r
db dcos
α
v
r
α
rb
第四章齿轮机构解规析定标准压力角: 20
(3) 齿顶高 ha=ha*m
（ ha* : 齿顶高系数） da=d+2ha=m(z+2ha*)
(4) 齿根高 h f=(ha*+c*)m
( c*:顶隙系数 ) df=d-2hf=m(z-2ha*- 2c*)
B2: 啮合起始点
E2 B1
B1B2: 实际啮合线段
N1N2: 理论啮合线段
N1、N2: 极限啮合点
第四章齿轮机构解析
B2 E1 P
角速比恒定的传动：角速比即齿轮转速之比又称传△O1N1C～ △O2N2C
结论：
渐开线齿轮的传动比等于
两轮基圆半径的反比
一对齿轮传动比为：i 1d2'db2d2z2
d' d d z 第四章齿轮机构解析
2
1
b1
1
1
2.渐开线齿廓的啮合特点
(1) 传动比恒定渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律
(2) 四线合一啮合线、过啮合点的公法线、基圆的公切线和正压力作用线四线合一
（3）中心距可分性传动比为常数，中心距变化不会改变传动比
第四章齿轮机构解析
（4）啮合角不变（齿廓间压力方向不变）
机械设计基础
第4章齿轮机构
第四章齿轮机构解析
§4-1 齿轮机构的特点和类型
1.特点
优点
1 传递动力大、效率高 2 传动比稳定 3 可靠性高；寿命长 4 能实现任意夹角两轴间传动
缺点
1 制造、安装精度高，成本高
2 不宜于远距离传输
第四章齿轮机构解析
齿轮机构依靠轮齿直接接触构成高副传递两轴之间的运动和动力
2.渐开线的性质（续）
（4）渐开线的形状只取于基圆大小 rb↑→∞,渐开线→直线。
（5）基圆内无渐开线第四章齿轮机构解析
二、渐开线齿廓满足定角速比的要求
1.啮合过程
渐开线齿廓为何满足定比传动要求
一对具有渐开线齿廓齿轮的啮合传动，是依靠主动齿轮的齿廓推动从动齿轮的齿廓来实现的。
图中： B1: 啮合终止点
2.齿轮传动的类型
平面齿轮传动齿轮传动
空间齿轮传动
直齿圆柱齿轮传动
斜齿圆柱齿轮传动人字齿齿轮运动
外啮合内啮合齿轮齿条
外啮合内啮合齿轮齿条
传递相交运动
直齿斜齿曲线齿
交错轴斜齿轮传动传递交错轴运动
蜗轮蜗杆
第四章齿轮机构解析
直齿轮(外啮合)
第四章齿轮机构解析
直齿轮(内啮合)
第四章齿轮机构解析