齿轮啮合原理-第四章讲解
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：
机械基础实验4 齿轮啮合及加工原理
3 4
5
加工Z＜Zmin的齿轮而不产生根切的最小移距（变位系数）为 Xmin=(17-Z)/17
（1） 计算被加工标准齿轮的d、db、xmin、da、df，被加 工变位齿轮的da、df。 （2）将“轮坯”安装到仪器的圆盘上，注意必须要对准中 心。 （3）加工标准齿轮： 调节刀具位置：使刀具中线与被加工标准齿轮分度园相切。 “切削”齿廓：先将齿条刀具移向一端，使刀具的齿廓退 出轮坯齿顶圆，刀具每次向另一端移动2~3mm时，用笔将刀 刃在轮坯上的位置记录下来，直到形成完整的齿形，同时应 注意轮坯上齿廓形成的过程。 （４）加工变位齿轮： 调节刀具位置：使刀具中线远离轮坯中心，移动mxmin距离。 “切制”齿廓：同上。 （5）观察根切现象、比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。
1. 范成运动：刀具节圆/中线与被加工轮坯节圆作纯滚动。 2. 切削运动：刀具沿轮坯轴线方向作往复运动。 3. 进给运动：为切出齿全高，刀具沿轮坯径向方向运动。 4. 让刀运动：插刀回程时，轮坯沿径向作微让运动，以免刀刃擦伤已形 成的齿面。
齿轮插刀
齿条插刀
● 蜗杆滚刀加工齿轮
滚刀象具有梯形螺纹的螺杆，其纵向开有斜槽而形成 刀刃。加工时，滚刀轴线与轮坯端面间应有一个安装角。 加工直齿圆柱齿轮时，其安装角为，加工斜齿圆柱齿轮 时，根据斜齿轮螺旋角作相应调整。滚刀加工齿轮无须 让刀运动，将范成运动、切削运动、进给运动溶为一体， 具有高的效率。在现代齿轮加工中，是应用最为广泛的齿 轮加工方法。
仿形法加工齿轮
仿形法加工齿轮的三个运动： 1. 切削运动（刀具饶自身轴线回转） 2. 进给运动（轮坯沿轴线方向运动） 3. 分度运动（加工好一个齿槽后，轮坯转过360°／Z）
切削 运动 分 度 运 动
齿轮啮合原理讲解
齿轮啮合原理讲解齿轮是一种将旋转动力传递给其他轴的机械装置。
它由多个齿轮齿面的啮合组成，通过齿轮的啮合传递力矩和旋转速度。
齿轮的啮合原理关乎到许多机械设备的正常运转和效率，本文将详细讲解齿轮啮合原理的相关内容。
一、齿轮啮合类型齿轮按照齿形的不同可以分为直齿轮、斜齿轮、渐开线齿轮等类型。
其中，直齿轮是最常见的类型，其齿面与轴线平行。
斜齿轮的齿面则与轴线成一定角度，而渐开线齿轮则通过曲线来使齿轮啮合时传递力矩更平稳。
不同类型的齿轮在啮合时会有一些差异，但其核心原理并无本质区别，即齿轮的齿面通过啮合传递力矩和旋转速度。
二、齿轮啮合原理齿轮啮合原理主要通过两个因素来解释，分别是齿形和齿数比。
1. 齿形齿形是指齿轮齿面上的曲线。
不同齿形的齿轮啮合可以传递力矩和旋转速度，同时还能保持动力传递的平稳性和高效性。
直齿轮的齿形是一种简单的曲线，其齿面与轴线平行。
斜齿轮的齿形较为复杂，其齿面与轴线成一定角度。
渐开线齿轮的齿形则通过特殊的曲线来实现更平滑的啮合。
无论是哪种齿形的齿轮，在啮合时都会形成一种特定的啮合曲线，这种曲线能够保证齿轮间的正常啮合并传递力矩。
2. 齿数比齿数比是指两个啮合齿轮的齿数之比。
齿数比决定了齿轮系统的传动比率。
当两个齿轮齿数比为1时，即齿数相等，齿轮系统称为齿轮副。
齿数比大于1时，称为减速器，可以将高速旋转的输入轴的转矩增大，同时降低旋转速度。
齿数比小于1时，称为增速器，可以将输入轴的转矩减小，同时增加旋转速度。
齿数比的大小还会影响到齿轮系统的传动效率。
较小的齿数比能够提高系统的传动效率，但相应地会降低传动比率。
较大的齿数比则能够提高传动比率，但传动效率会受到一定影响。
三、齿轮啮合的优势和应用齿轮啮合原理的应用广泛，主要得益于其独特的优势。
1. 力矩传递和转速调节齿轮能够将动力源的旋转运动转换为其他轴上的旋转运动，并通过传递力矩实现力量的放大或减小。
通过调整齿数比和齿形，齿轮系统可以实现不同的力矩和转速需求。
机械原理齿轮啮合
机械原理齿轮啮合齿轮是一种常见的机械传动元件，通过齿与齿之间的啮合运动来传递动力和扭矩。
在机械原理中，齿轮的啮合原理是一个重要的研究领域。
本文将详细介绍齿轮的啮合原理及其相关的机械原理。
1. 齿轮的类型齿轮可以分为直齿轮、斜齿轮、园柱齿轮、锥齿轮和蜗杆齿轮等几种类型。
不同类型的齿轮具有不同的使用场景和特点。
2. 啮合传动原理齿轮的啮合传动原理是通过齿与齿之间的啮合来传递旋转运动和扭矩。
在啮合过程中，齿轮的齿数、模数、压力角和齿轮啮合面的接触性能等因素会影响传动效果和传动特性。
3. 齿轮啮合的计算齿轮啮合的计算是为了确定齿轮的尺寸和传动特性。
计算包括齿轮的模数、齿宽、齿数比、节圆直径等参数的确定，以及齿轮啮合传动的效率和扭矩的计算等内容。
4. 齿轮的设计齿轮的设计是根据具体的传动需求和工作环境来确定齿轮的型号、材料和加工工艺等。
设计需要考虑齿轮的载荷、传动比、传动效率、噪音和寿命等因素。
5. 齿轮的制造和加工齿轮的制造和加工是将设计好的齿轮图纸转化为实际的零件和组装件的过程。
加工齿轮需要考虑齿轮材料、齿轮加工工艺和齿轮精度等因素。
6. 齿轮的润滑和维护齿轮的润滑和维护是保证齿轮传动正常运行和延长使用寿命的重要手段。
润滑可以采用油润滑和脂润滑两种方式，维护则包括定期检查、清洗和更换润滑剂等工作。
7. 齿轮的故障分析与排除在使用过程中，齿轮可能会出现故障，如齿面磨损、断齿、齿面剥落等。
通过故障分析和排除，可以找出故障原因，并采取相应的修复措施。
总结：机械原理中的齿轮啮合是一门复杂的学科，涉及到齿轮设计、制造、加工、润滑和维护等多个方面。
了解齿轮的啮合原理及相关的机械原理可以帮助我们更好地理解机械传动的原理和工作方式，为机械设计和应用提供基础知识和理论支持。
在实际的工程应用中，合理设计和使用齿轮可以提高机械传动的效率和可靠性，减少故障和损坏的发生。
齿轮的啮合原理是机械工程师必备的基础知识，也是机械原理学习的重点内容之一。
第四章齿轮机构
(5)、在任意圆上dk 齿槽宽ek 齿厚SK 齿距PK= ek+SK
基节 Pb
基节—基圆上的齿距
周节 P
周节—分度圆上的齿距
P=s+e=2s=2e
总之，齿轮与齿条啮合时，不论是否标准安装，齿轮分度圆与节 圆总是重合的，啮合角 恒等于分度圆压力角 。只是在非标准安装 时，齿条的节线与其分度线不再重合。
§4-6 渐开线齿轮的加工方法及根切现象
齿轮加 工方法
铸造法 热轧法
冲压法 粉末冶金法 模锻法 成形法
铣削 拉削
切制法 （最常用）
插齿
范成法 滚齿 (展成法 共轭法 剃齿 包络法)
轮齿廓上由齿顶 向齿根移动;
终止啮合点：主动轮的齿顶点与从动轮的齿根处某点
接触，在啮合线N1N2上为主动轮的齿顶 圆与啮合线N1N2的交点B1。
——实际啮合线 齿廓工作段，齿廓非工作段
——理论啮合线
2、连续传动条件
要求：前一对轮齿脱离啮合时，后一对轮齿必须已经进入啮合 或刚刚进入啮合
B1B2 Pb 或
磨齿
一、齿轮轮齿的加工方法 1.成形法(仿形法)
成形法是在普通铣床上用轴向剖面形状与被切齿轮齿 槽形状完全相同的铣刀切制齿轮的方法，如图所示。铣完 一个齿槽后，分度头将齿坯转过3600/z，再铣下一个齿槽 ，直到铣出所有的齿槽。
成形法加工方便易行，但精度难以保证。由于渐开线齿廓形状取 决于基圆的大小，而基圆半径rb=(mzcosα)/2，故齿廓形状与m、z 、α有关。欲加工精确齿廓，对模数和压力角相同的、齿数不同的 齿轮，应采用不同的刀具，而这在实际中是不可能的。生产中通常 用同一号铣刀切制同模数、不同齿数的齿轮，故齿形通常是近似的 。表中列出了1-8号圆盘铣刀加工齿轮的齿数范围。
齿轮齿条介绍
第四章齿轮机构§4-1 齿轮机构的类型一、类型二、特点1、可以用来传递空间任意两轴之间的运动和动力；2、传动准确、平稳、机械效率高；3、使用寿命长，工作安全可靠。
三、功用齿轮机构是现代机械中应用最为广泛的一种传动机构。
如：机械手、汽车变速箱、摄象机、游乐设施等中的传动机构。
§4-2 齿廓啮合基本定律一、齿廓啮合基本定律：过接触点所作两齿廓公法线C：公法线与连心线的交点由三心定理，C点是这对齿廓的相对速度瞬心，则即得齿廓啮合基本定律：两齿廓在任一位置啮合接触时，过接触点所作两齿廓的公法线必通过定点C。
C点：节点节圆：分别以O1、O2为圆心，、为半径所作的圆。
两齿廓的啮合传动相当与一对节圆作纯滚动。
定传动比条件：无论两齿廓在何处啮合，节点C必须为连心线上的一个定点。
变传动比条件：若要求两齿廓作变传动比传动，则节点C不是一个定点，而是按相应的规律在连心线上移动。
二、共轭齿廓共轭齿廓：凡满足齿廓啮合基本定理的一对齿廓称为共轭齿廓共轭曲线：共轭齿廓的齿廓曲线称为共轭曲线共轭：按一定的规律相配的一对三、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。
§4-3 渐开线齿廓一、渐开线的形成直线BK沿半径为的圆作纯滚动时，直线上任一点K的轨迹称为该圆的渐开线。
基圆：半径为的圆基圆半径：渐开线的发生线：直线BKK点的展角：二、渐开线的性质1、发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上被滚过的圆弧长度。
即=2、渐开线上离基圆越远的部分，其曲率半径越大，渐开线越平直。
发生线BK与基圆的切点B是渐开线在K的曲率中心，是相应的曲率半径，渐开线上离基圆越远的部分，其曲率半径越大，渐开线越平直；渐开线上离基圆越近的部分，其曲率半径越小，渐开线越弯曲；渐开线在基圆上起始点处的曲率半径为零。
第四章 齿轮机构
rb ra
2）齿根圆： 过各轮齿的齿槽底 部所作的圆。直径、半 径分别用df、rf表示。
O
图4-6
21/48
3）齿厚：
沿任意圆周所量得的
轮齿的弧线厚度，称为该
sk
ek
圆周的齿厚sk 。
4）齿槽宽： 沿任意圆周所量得的 相邻两齿之间的齿槽的弧 长，称为该圆周的齿槽宽
rf
rb
ra
ek 。
O
22/48
32/48
三、标准直齿轮各部分尺寸的计算公式（应熟记）
d=mz
ha= ha*m p =πm s = e = p / 2=πm /2
hf =（ha*+ c*）m
h = ha+ hf da= d +2 ha=（z+2ha*）m
pb=πdb/z=πm cosα= p cosα
a = m ( z1+z2 ) /2—标准中心距 d′=d—当中心距为标准中心距时
∴πm1 cosα1=πm2 cosα2 ∴m1 cosα1= m2 cosα2 （式中m1 、m2 和α1、α2分别为两轮的模数和压力角）
34/48
m1 cosα1= m2 cosα2 ∵ 模数和压力角都是标准值 ∴必须使： m1 = m2 = m，α1=α2=α
∴ 渐开线齿轮正确啮合的条件是： 两轮的模数和压力角应分别相等 传动比： i12=ω1 /ω2= r2′/r1′= rb2/ rb1 = r2 cosα2 / r1 cosα1 = r2 / r1= m2z2 / m1z1 = z2/z1
b
A
θk
rk
O 基圆
渐开线的切线，故BK为法线。
图4-3
15/48
齿轮啮合原理
齿轮啮合原理
齿轮是一种常见的机械传动装置，通过齿轮的啮合来实现转速和转矩的传递。
而齿轮的啮合原理是齿轮传动的基础，了解齿轮啮合原理对于理解齿轮传动的工作原理和应用具有重要意义。
齿轮的啮合原理主要包括啮合点、啮合线和啮合角。
啮合点是指两个齿轮齿面接触的点，啮合线是通过啮合点的轨迹，啮合角是齿轮齿面上两个相邻齿的啮合线之间的夹角。
在齿轮传动过程中，啮合点的位置会不断变化，而啮合线和啮合角则是决定齿轮啮合工作状态的重要参数。
齿轮的啮合原理可以通过几何学和力学原理来进行分析。
在几何学上，齿轮的啮合原理可以通过齿轮的齿数、模数、压力角等参数来确定齿轮的啮合状态。
而在力学原理上，齿轮的啮合原理可以通过齿轮的模量、齿面接触应力、啮合刚度等参数来确定齿轮的传动性能。
在实际应用中，齿轮的啮合原理对于齿轮传动的设计和制造具有重要意义。
通过合理选择齿轮的参数和啮合角度，可以实现齿轮传动的高效、稳定和可靠运行。
同时，了解齿轮的啮合原理还可以
帮助工程师优化齿轮传动系统的结构和性能，提高齿轮传动的工作效率和可靠性。
总之，齿轮的啮合原理是齿轮传动的基础，了解齿轮的啮合原理对于理解齿轮传动的工作原理和应用至关重要。
通过深入研究齿轮的啮合原理，可以为齿轮传动的设计、制造和应用提供重要的理论指导和技术支持。
希望本文对于读者对齿轮啮合原理有所帮助。
机械原理高级篇4章_变位齿轮传动
r2'
o2
'
2.中心距
•一对齿轮啮合传动时， 中心距等于两节圆半径 之和。 •一对无侧隙标准齿轮传 动，其分度圆与节圆重 合，啮合角等于分度圆 压力角 •标准中心距（标准齿轮 无侧隙传动中心距）
' 1 ' 2
o1
' r1
c
r2'
' 1
s e s e
' 2
o2
m 2 r ar ( z1 z2 ) 1 r 1 r 2 2
上的齿距为pi，则 该比值称为模数
di
mi
• 模数—— 人为地把 pi / 规定为一些简单的有理数，
pi
z
一个齿轮在不同直径的圆周上，其模数的大小是不同的。
p i 。
• 分度圆——— 是齿轮上一个人为地约定的轮齿计 算的基准圆，规定分度圆上的模数和压力角为标准值。
国标压力角的标准值为=20° 模数的标准系列见GB1357-87，参见表4-2。 分度圆上的参数分别用d、r、m、p、e及表示。 m越大，P愈大,轮齿愈大，抗弯强度也愈高。
• 齿轮插刀
切削运动
进给运动
范成运动 范成运动
用齿条刀具加工齿轮
用标准齿条刀具加工标准齿轮必须使刀具 的分度线与被加工齿轮的分度圆相切并作纯滚 动。
标准齿条刀的齿廓，它与齿条的齿廓基本 相同，只是齿顶增加了c*m的高度。在齿条刀 中线上的齿厚与齿距之比等于0.5(即齿厚等于 齿槽宽)。与以半径为ρ的圆弧相切并平行于齿 条刀中线的直线刀刃称为刀顶线，它是用于切 制被切齿轮齿根圆的。半径为ρ的圆角刀刃，是 切出齿根部分非渐开线的过渡曲线。
切制圆柱外齿轮轮齿时，齿条刀是逐渐切 入齿轮坯的，切入的终点位置不同，切出 的齿轮轮齿尺寸就不同。
齿轮啮合仪工作原理
1. 量測工具 ;
2. 準備資料 ;
3. 上機量測 ;標準塊規度量測試半徑時 , 拼湊尺寸使用.
塑膠齒輪嚙合測量方法
齒輪嚙合機
Master Gear
(標準齒輪)
被測齒輪
1. 需記載 ; 齒數 (T) , 模數 (M) , 測試半徑(節圓直徑,或半徑) -(TD or TR) ,
PS : TD or TR 為廠商實際加工數據 , 非由 TD = T * M .計算所得.
可由 MASTER 表面刻印 , 或保證書中記載.
射出成型時: 以PIN GAUGE量測孔徑大小 .
1. 左圖為齒輪嚙合機 ,
2. 右圖為量測軸棒.
- 包含標準齒輪旋轉測試棒(含台階)
- 被測齒輪旋轉測試棒(含台階) ,需計算公差,製作多支, 以實際最
佳配合軸棒作測試.
所以塊規尺寸 :A = (C+E) - (D/2 + d/2)
清潔用刷清潔標準齒輪污垢用
4. 標準齒輪測試半徑,實際值. (TR)
3. 被測齒輪測試半徑,設計值.(VTR)
2. 被測齒輪旋轉測試棒直徑
1. 標準齒輪旋轉測試棒直徑
被測齒輪旋轉測試
標準齒輪旋轉測試棒
直徑(D)
塊規拼湊尺寸(A)被測齒輪旋轉測試
標準齒測試半徑
(C)
被測齒測試半徑(E)。
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
第04章 齿轮机构
2. 产生根切的原因 在用范成法切 齿时，如果刀具的 齿顶线超过了啮合 线与轮坯基圆的切 点N1，则被切齿轮必 将发生根切现象。
A
E
C
3. 渐开线标准齿轮不产生根切的最少齿数
而在PN1O1中，有 PN1 r sin (mz sin ) / 2
PN1 PB
而在PBB'中，有
6、可实现任意位置两轴之间的传动。
缺点：制造和安装精度高，成本高； 不适宜远距离两轴之间的传动。
二.类型：
1.根据齿轮传动比(i12=ω1/ω2)是否恒定分为 （1）定传动比(i12 = 常数)齿轮机构 ——圆形齿轮机构。 （2）变传动比(i12按一定规律变化)齿轮机构 ——非圆形齿轮机构。
2.按两齿轮的相对位置和齿向分： 平面齿轮机构、空间齿轮机构 (1)平面齿轮机构(圆柱齿轮机构) • 直齿圆柱齿轮： 外啮合 、 内啮合、 齿轮与齿条传动。
1.齿轮正确安装的条件： 1)齿侧间隙为零： （即e1 s2 0及e2 s1 0） m1 m2 标准齿轮 : s1 e1 ，s2 e2 2 2 根据正确啮合条件有：m1=m2 m 所以 s1 e1 s2 e2 2 ∴要使齿侧间隙为零，必须使. 齿轮分度圆与节圆重合。 2)具有标准顶隙： 齿轮啮合时，一轮节 圆上的齿槽宽与另一轮节 圆上的齿厚之差称为齿侧 间隙。齿轮传动中为了消 除正反向转动的空行程， 降低噪音，理论上正确安 装的齿轮应保证无侧隙。
•渐开线齿轮连续传动的条件
AE EK Pb m cos
重合度：
AE 实际啮合线段 ＞1 EK 啮合点间距
重合度ε表示一对齿轮传动 时同时参与啮合的轮齿对数的平 均值。例如，ε＝1.65表示同时平 均有1.65对齿轮参与啮合。 ε愈大，轮齿平均受力愈小,传 动愈平稳。 重合度大小与模数m无关，而 随齿数ｚ↑、啮合角α′↓、ha*↑而 增大。
最新机械原理 第2版 教学课件 作者 黄茂林 主编 秦伟副 主编 第四章教学讲义PPT课件
ha
齿厚——sk 齿槽宽—— ek
h hf
齿距 （周节）—— pk= sk +ek
法向齿距 （周节）—— pn = pb
分度圆——人为规定的计算基准圆
表示符号： d、r、s、e，p= s+e
p
s
e
齿顶高ha 齿根高 hf 齿全高 h= ha+hf 齿宽—— B
B pk
sk
ek pn
pb
rb
rf r ra
为了便于制造、检验和互换使用，国标GB1357-87规定了标准模数系 列。
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 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8
10 12 16 20 25 32 40 50
2
两轮中心连线也为定直线，故交 点P必为定点。
i12=ω1/ω2=O2P/ O1P=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 轮的使用寿命，提高机器的工作精度。
O1
ω
1
rb
1N
1
K
K’
P C2 C1
rb
2
ω
2
O
2
2）、运动可分性 故传△ 动O1N比1P又≌可△写O2N成2P：
第四章齿轮机构及其设计第一节概述第二节齿廓啮合基本定律及齿廓曲线第三节渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸设计计算第四节渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合传动的尺寸参数设计第五节渐开线齿轮的加工方法与变位原理第六节渐开线变位齿轮传动第七节渐开线直齿圆柱齿轮机构的传动类型及几何设计第八节斜齿圆柱齿轮机构第九节直齿锥齿轮机构第十节蜗杆蜗轮机构第一节概述齿轮机构是现代机械中应用最为广泛的一种传动机构可以用来传递空间任意两轴间的运动和动力
第四章 齿轮机构
pk
sk ek
rk
ra
rf
齿厚s K 齿顶圆da ( ra ) 齿槽宽e K 齿根圆d f ( rf ) 齿距( 周节) pK 基 圆 d b ( rb ) pK sK e K
rb
任意圆dK (rK )
外齿轮
• • • • • • • 分度圆 齿顶高 齿根高 齿全高 齿槽宽 齿 厚 齿 宽
§4-4 齿轮各部分名称及标准直齿轮的几 何尺寸计算 一.各部分名称及符号:
齿距：在任意直径d k的圆周上， 齿槽宽：在任意直径d的圆周上， 齿厚：在任意直径dkk的圆周上， 轮齿：齿轮圆周上每个用于啮合的凸起部分 齿顶圆：轮齿顶部所确定的圆，daf、ra 齿根圆：齿槽底部所确定的圆，d 、rf 齿槽：相邻两轮齿之间的空间部分 齿槽两侧齿廓间的弧长，ekk 轮齿两侧齿廓间的弧长，s 相邻两齿同侧齿廓间的弧长，pk=sk+ek
§4-6渐开线齿轮加工原理
• 加工方法： 铸造法、热轧法、冲压法、模锻法、粉末冶金法、 切削法、电加工法等； • 按照齿轮轮廓形成原理不同，切削法分为： 仿形法（成型法） 用与齿形相同的刀具切削去 切削法 范成法
齿槽部分
利用一对齿轮相啮合时，其 共轭齿廓互为包络线的原理
1.成形法
1)成形铣刀铣制
b
r
ha hf h
e s
b
二.直齿圆柱齿轮的基本参数
1.齿数：一个齿轮的轮齿总数。用z表示 2.模数： 分度圆周长：
p
d=p z
d
p
z
是一个无理数，不利于齿轮几何 尺寸的计算和测量，人为规定： = p m（模数）
有关模数的说明:
• 模数m是齿轮几何尺寸计算的一个基本 参数，同时也是衡量齿轮承载能力的一 个重要标志。 • 当齿数z一定时，m越大，齿距p越大， 轮齿也越厚，相应的抗弯能力也越高。 • 为了便于设计和制造，m已经标准化。
齿轮啮合原理
齿轮啮合原理
齿轮啮合原理简介
齿轮啮合原理是指两个或多个齿轮通过相互啮合而实现能量传递和转速变换的机械原理。
在齿轮传动中，通常有一个驱动齿轮和一个或多个被动齿轮，当驱动齿轮旋转时，通过齿轮之间的啮合，将驱动齿轮的旋转运动传递给被动齿轮。
这种传动方式可实现两个齿轮的同向、反向、同速等不同运动方式。
齿轮间的啮合是通过每个齿轮的齿与齿之间的啮合来完成的。
齿轮的齿面通常呈直线或弧状，齿根和齿槽的形状决定了齿轮的啮合方式。
常见的齿轮啮合方式有直齿啮合、斜齿啮合和蜗杆啮合等。
在齿轮啮合中，驱动齿轮的旋转将引起被动齿轮的转动。
根据欧拉定律，旋转中的齿轮将受到力矩的作用，力矩的大小与齿轮半径和作用力之间的乘积成正比。
因此，啮合齿轮的大小和齿数对于转动效果和力矩的传递起着重要作用。
齿轮啮合的优点是传动效率高、精度高、传动平稳等。
它广泛应用于各种机械传动装置，如汽车、机床、风力发电机等。
通过调整齿轮的模数、齿数比和材料等参数，可以实现不同转速和转矩要求下的传动效果，并且齿轮制造技术的进步使得齿轮的精密度和负载能力得到了不断提高。
齿轮啮合原理
螺旋面加工中刀具干涉检查研究1课题背景随着机械制造工业的发展,各种新型螺杆机构不断涌现。
螺杆泵、螺杆马达(钻具)、螺旋挤压机、螺杆式气体压缩机等设备在石油钻采、化工、轻工、军工、造船、橡塑等行业的应用日益广泛。
虽然螺杆机构的设计制造技术具有悠久的历史,但由于新型螺杆机构的螺旋面廓形设计比较复杂,精度要求不断提高[1][2],一些大型螺杆的加工效率和制造成本问题越来越突出,而且国内外尚未制定出系统的设计制造标准。
因此,从客观上促进了螺旋面加工技术的不断发展,使之成为目前机械制造领域中倍受关注的研究课题[3]。
目前,在三坐标数控螺杆铣床上,采用截面包络法加工复杂螺杆是一项新的螺杆加工工艺。
与传统的展成法与成形法加工相比,该工艺方法具有切削用量大、加工效率高、刀具结构简单、对工件型线适应广、调整方便、可控精度高等许多优点。
它是一种使标准刃形刀具相对于工件按一定规律作包络运动,加工出工件螺旋表面的铣削方法。
其编程思想是从端截面出发,采用等精度曲线逼近的方法,使刀具切削刃在工件的接触轨迹在给定的精度范围内逼近工件的理论轮廓。
使用这种编程方法加工出的螺杆能够满足一般精度螺杆的加工要求。
目前,国产及进口专用机床所提供的编程系统均采用平面包络的计算方法,即认为在加工过程中刀具与工件的接触点(简称刀触点)轨迹为平面曲线,而实际上在三坐标专用铣床上进行包络加工时,刀触点轨迹为复杂的空间曲线。
因此,按平面包络计算方法得到的刀具轨迹及数控程序必然存在理论误差,影响加工精度。
如何才能找到一种快速高效的基于空间包络加工原理的编程方法,已经成为螺旋面数控加工研究领域的热点问题[4]。
在众多的研究成果中,基于最小有向距离理论并结合五点寻优方法而得到的最小有向距离算法[5],是一种基于空间包络加工原理的编程方法,它解决了迭代算法中存在的收敛性问题,避免了全局区域内大量的点集计算,具有计算速度快、原理简单等特点,已成为一种非常有效的在复杂螺旋面数控加工中计算刀位轨迹的方法。
齿轮的啮合原理
齿轮的啮合原理
齿轮的啮合原理是指两个齿轮之间的传动关系。
当两个齿轮啮合时，它们的齿轮齿廓相互咬合，从而实现转动的传递。
齿轮的啮合原理主要有以下几点：
1. 齿廓的设计：齿轮的齿廓是根据传动需求和角动量守恒原理进行设计的。
常见的齿面有直齿、斜齿、蜗杆齿等各种类型，每种类型都有其特定的应用领域和传动效果。
2. 正齿轮的啮合：正齿轮的啮合是指齿廓间的啮合角度在单行齿轮传动中为顶隙角，即两齿轮齿廓的齿峰与齿谷之间留有一定的间隙。
这样的啮合方式可以减小齿轮间的压力和摩擦，提高传动效率。
3. 正反齿轮的啮合：正反齿轮的啮合是指一对齿轮中，一个为正齿轮，另一个为反齿轮。
正反齿轮的啮合可以实现轴线的交叉传动，用于改变传动方向或实现不同速度比的传动。
4. 啮合间隙的控制：为了确保齿轮的正常工作，啮合间隙需要适当控制。
间隙过小会导致啮合卡死或齿轮齿面磨损，间隙过大会使啮合不稳定，降低传动效率。
因此，在设计和制造过程中需要对啮合间隙进行精确的控制。
总之，齿轮的啮合原理是通过齿廓的设计和啮合方式的选择来实现转动的传递。
合理的啮合设计能够提高齿轮传动的效率和可靠性。
工学第四章齿轮机构
假设rK = rb ，那么αK=0，即渐开线起始点A处的压力角为0
18
5、渐开线的形状取决于基圆的大小。即同一基圆展开的 渐开线的形状完全相同。
在相同压力角处： 〔如图4-4〕 rb↓→渐开线越弯曲，曲率半径↓；
图4-3
15
二、渐开线的特性
根据渐开线的形成过程，渐开线的特性有：
1、 BK= AB。 发生线在基圆上滚过的
长度BK等于基圆上被滚过的 圆弧长度AB。
2、渐开线上任一点的法线 必切于基圆；或者说基 圆的切线必为渐开线某 一点的法线。
B
Ⅱ
Vk k
k
K
Fn
rK
A
Ⅰ
O
rb
16
3、线段BK是渐开线在K点的曲率半径〔 用ρK 表示〕， B点是渐开线在K点的曲率中心。
26
§4—4 渐开线标准齿轮(Standard Involute Gears)
一、齿轮各局部的名称和符号
图4-6所示为标准直齿圆柱外齿轮的一局部。 齿：齿轮上每一个用于啮合
的凸起局部称为齿。每 一个轮齿的齿形是由2 段渐开线、3段圆弧、2 段过渡曲线所构成。
图4-6
27
1〕齿顶圆(addendum circle)： 过齿轮各轮齿顶端所作的圆。
rb↑→渐开线越平直，曲率半径↑； rb→∞，那么渐开线成为直线，齿
条的齿廓是直线的渐开线。
6、基圆内无渐开线。 ∵ 渐开线是从基圆开始向外展开的。
图4-4
对齿轮加工，这话的意思是：刀具在基圆内所切的曲
线不是渐开线。 19
7、同一基圆上任意两条渐开线〔不管是同向还是反向〕 沿公法线方向的对应点之间的距离处处相等。
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平面曲线
3.2 凸轮轮廓的应用
齿轮啮合原理
凸轮机构应用广泛。其最大优点是只要适当设计出凸轮的
轮廓曲线，就可以使推杆实现各种预期的复杂运动规律，
而且响应快速，机构简单紧凑。
平面曲线
齿轮啮合原理
设计方法有图解法、解析法。由于图解法难以满足对凸轮机 构精度的要求，现多采用解析法。用解析法设计凸轮轮廓曲 线时需对该机构进行运动分析，列矢量方程表达式，建立方
平面曲线
齿轮啮合原理
渐开线齿廓自从二百多年前出现后，就一直在工程实践中
居于绝对的统治地位，目前渐开线仍是各种齿轮中最主要 的齿廓曲线形式。利用数学微分几何原理对渐开线曲线进 行曲率分析，求得渐开线各点处曲率中心的分布，可以简 化齿轮传动啮合运动机构分析。另外对渐开线曲线进行曲 率分析，是对渐开线齿轮进行齿廓啮合分析、齿形创新设 计及齿廓修形加工新工艺开发的基础和前提，对齿轮传动
齿轮啮合原理
平面曲线
1.1 平面曲线的三种表示形式
齿轮啮合原理
1）函数方程： y f ( x) （显函数曲线） 2）二元方程： F ( x, y) 0 （隐函数曲线）
3）参数方程： x x(t ), y y(t ) （参数曲线）
平面曲线
1.2 平面曲线的切线
齿轮啮合原理
曲线的切线指的是一条刚好触碰到曲线上某一点的直 线，更准确地说，当切线经过曲线上的某点（即切点）时， 切线的方向与曲线上该点的运动方向是相同的。
已知：平面曲线的方程式 F ( x, y) 0 和P点的坐标 x0 , y0 切线 则：平面曲线的切线为：
Fx x0 , y0 y y0 x x0 Fy x0 , y0
切点P
曲线C
平面曲线
1.3 平面曲线的法线
齿轮啮合原理
曲线的法线是垂直于曲线上一点的切线的直线，曲面 上某一点的法线指的是经过这一点并且与该点切平面垂直 的那条直线（即向量）。 已知：平面曲线的方程式 F ( x, y) 0 和P点的坐标 x0 , y0 切线 则：平面曲线的法线为：
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齿轮啮合原理 —平面曲线
小组成员：
谭 张 王 罗 成 彩 惠 文 军 非 煌
平面曲线
齿轮啮合原理
平面曲线
目
1 2 3 4
齿轮啮合原理
录
平面曲线的基本要素 几种特别的平面曲线 平面曲线的相关应用
平面曲线
1 平面曲线的基本要素
1.1 平面曲线的三种表示形式 1.2 平面曲线的切线 1.3 平面曲线的法线 1.4 平面曲线的曲率
程，进行数值求解，得到推杆的运动学、动力学等规律。
平面曲线
齿轮啮合原理
如图所示，为一通用凸轮
曲线的各项运动规律曲线，
通过对推杆位移规律曲线 S的分析处理，可以得到 速度V、加速度a、跃度J 等的参数变化规律从，从
全曲线长：L = 6a
3 3 曲线所围成的面积： S a 8
平面曲线
2.4 阿基米德螺旋线
齿轮啮合原理
曲线为一动点以常速沿一射线运动，而这一射线又以 定角速度绕极点转动时，该动点所描成的轨迹.曲线由两 支曲线组成，它们关于x轴对称。 方程式： a
弧长： LOM
a v
a 2 1 Arsh 2
的创新研究和发展具有重要意义。
平面曲线
齿轮啮合原理
图中所示，对于特定的渐开线，其基圆半径为固定值，渐开 线上各点处的压力角 及曲率半径 可由对应位置的极径 根据理 论公式计算求得。例如对于齿数为30、模数为2.0mm、分度圆
压力角为20°的渐开线标准齿轮，其基圆半径为28.19mm，求
得压力角及曲率半径值沿渐开线齿廓的分布。
是点 M和N处的两条切线之间的夹角。当点N趋近于点M时，
比值
s 的极限称为曲线在点 M处的曲率。
平面曲线
2 几种特殊的平面曲线
2.1 笛卡尔叶形线 2.2 心脏线 2.3 圆内摆线
齿轮啮合原理
2.4 阿基米德螺旋线
平面曲线
2.1 笛卡尔叶形线
方程式： x y 3axy
3 3
x x0 y y0 Fy x0 , y0 Fx x0 , y0
曲线C 切点P
法线
平面曲线
1.4 平面曲线的曲率
齿轮啮合原理
用矢量函数 r s C 2 ， s E 表示的曲线，式中s是曲线的弧长。
s 曲线上分别与s和（s+ ）对应的两个相邻的点 M和N。 而
3
曲率半径：R a
1
3 2
2 2
a2 3 扇形M1OM2的面积： S 2 13 6
平面曲线
3、平面曲线相关应用
齿轮啮合原理
平面曲线本身是没有具体实物存在的，它只不过是我们为
了理解事物，解决问题而抽象出来而又能代表问题，通过 对曲线性质的理解和应用，从而解决问题。下面介绍几种 常见的应用。
齿轮啮合原理
渐近线： x y a 0
圈套的面积：
3a 2 S1 2
3a 2 曲线与渐近线之间的面积： S 2 2
平面曲线
2.2 心脏线
齿轮啮合原理
它是使OM = OP ± a的点M的轨迹（a为圆的直径，P 为圆周上的一点）。它是圆外旋轮线的特例（动圆与定圆 的直径相等）
2 2 2 2 2 2 方程式： x y 2 ax x y a y 2
平面曲线
3.1齿轮传动中的应用
齿轮啮合原理
齿轮是各种机械设备中应用最为广泛的一种机械传动元件。
齿轮传动水平的高低是衡量一个国家机械工业水平高低的 重要标志。
平面曲线
齿轮啮合原理
目前齿轮创新研究和发展的重点、难点集中在轮齿横截面 齿廓曲线形状上，齿轮齿廓形状是影响齿轮承载能力和使 用寿命的主要因素之一。
3 3 3 极值点：C , D 4 a, 4 a 3 3 二重切线的切点：E , F 4 , 4 a
曲线长：
L = 8a
平面曲线
2.3 圆内摆线
齿轮啮合原理
曲线是一圆周沿另一圆周的内部滚动而无滑动时，圆周 上一点M所描成的轨迹。
a b t b 方程式： a b y a b sin t b sin t b x a b cos t b cos