齿轮传动机构
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
齿轮传动机构
机械原理—齿轮机构 正传动 x1+x2 >0
中心距a↑，啮合角α’↑
机械原理—齿轮机构 负传动 x1+x2 <0
中心距a↓，啮合角α’↓
机械原理—齿轮机构
齿 轮 传 高 角 动 度 度 类 负 正 零 变 变 型 传 传 ::传 位 :x 位 xx 1 11 动 动 x x动 x 2 22 0 00
问题2：G1、G3为同一基圆上所生成的两条反向渐
开线，试问 K1K2 和
K1' K
' 2
有何关系？
K1K2 K1'K2'
6.同一基圆上所生成的两条 反向渐开线为法向等距曲线。
机械原理—齿轮机构
Байду номын сангаас
4.3.3 渐开线方程
1.渐开线的压力角
cosK
rb rK
2.渐开线方程
K
rKrb/coαK s
invKKtgKK
C点：啮合节点，简称节点
机械原理—齿轮机构
齿廓啮合基本定律 齿廓接触点的公法线始终通过中心连线上一 定点，速比恒定。
节圆：由节点决定的圆 共轭齿廓 凡满足齿廓啮合基本定律而相互啮合的一对 齿廓
机械原理—齿轮机构
轭
两头牛背上的架子称为轭，轭使两头牛同步 行走。共轭即为按一定规律相配的一对。
机械原理—齿轮机构
rb—基圆半径； BK—渐开线发生线 θK—渐开线上K点的展角
机械原理—齿轮机构
4.3.2 渐开线的性质
1.渐开线的发生线展直前后长度不变；
弧ABKB
机械原理—齿轮机构
第9章_齿轮传动
直齿
斜齿 人字齿轮
外啮合 内啮合
齿轮齿条 直齿
两轴相交 圆锥齿轮传动 斜齿
空间齿轮传动 （两轴不平形）
两轴交错
蜗杆传动
曲齿
交错轴斜齿轮传动
三、齿轮结构
• 齿轮轴：齿轮与轴做成一体，一般用于直 径很小的齿轮。
• 制造工艺复杂，同时制造，同时报废。
• 实心式齿轮：齿顶圆直径da≤160mm • 齿轮与轴分开制造
当基圆半径趋 于无穷大时，渐开 线成为斜直线。它 就是渐开线齿条的 齿廓。
C3
C2
C1
K
N1 N2
ri
rb2
O2
O
3
8
推论
➢ 同一基圆上渐开线形状相同
➢ 同一基圆所生成的同向渐开
线为法向等距曲线
A2
A1
➢ 两反向渐开线公法线处处相
等（等于两渐开线间的基圆
弧长）
➢ 同一基圆上任意两条渐开 线的公法线处处相等
C1
N1 N2
C3
N1 K1
N2
N
K2
O
4、 基圆以内无渐开线。
弧长等于发生线， 基圆切线是法线， 曲线形状随基圆， 基圆内无渐开线。
5、渐开线上点Ｋ的压力角
在不考虑摩擦力、重力和惯性力
的条件下，一对齿廓相互啮合时，齿
轮上接触点Ｋ所受到的法线与受力点
速度方向之间所夹的锐角，称为齿轮
齿廓在该点的压力角。
2、承载能力大 即要求齿轮传动能传递较大的动力，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。
第二节 齿廓啮合的基本定律
齿轮传动的基本要求之一就是要保证传动平 稳。所谓平稳，是指啮合过程中瞬时传动比：
齿轮传动机构工作原理
齿轮传动机构工作原理齿轮传动机构是一种常见且广泛应用于各种机械设备中的传动方式。
它是利用相互啮合的齿轮来传递动力和运动的机构，具有传递大扭矩、平稳传动、传动效率高等优点。
本文将详细介绍齿轮传动机构的工作原理及其应用。
一、齿轮的基本概念和分类齿轮是一种特殊形状的圆盘状零件，其表面上有齿数固定、特定形状的齿。
根据齿轮传动的形式和结构特点，齿轮可以分为直齿轮、斜齿轮、蜗杆齿轮、锥齿轮等多种类型。
其中，直齿轮是最常见的一种，其齿轮齿面与齿轮轴线平行。
二、齿轮传动机构的工作原理齿轮传动机构是利用齿轮啮合形成相对运动，使输入轴和输出轴实现动力传递的一种传动方式。
其工作原理可以概括为以下几点：1. 齿轮的啮合：两个齿轮之间通过齿轮齿面的啮合来传递动力。
当输入齿轮转动时，齿轮轴上的齿与另一个齿轮的齿面接触，形成啮合，从而使另一个齿轮转动。
2. 齿轮的转速和转矩计算：根据齿轮传动的特点，我们可以通过齿轮的齿数和模数来计算齿轮的转速和转矩。
一般来说，输入轴和输出轴的转速和转矩之间存在一定的关系。
3. 齿轮传动的速比和力矩变化：根据齿轮的齿数和齿轮的模数，我们可以计算出齿轮传动的速比，即输出轴转速与输入轴转速的比值。
同时，齿轮传动可以改变输入轴的转矩大小，通常输出轴的转矩会比输入轴的转矩大。
4. 齿轮传动的密封和润滑：为了保证齿轮传动的正常工作，我们需要对齿轮传动机构进行密封和润滑处理。
密封可以防止外界的灰尘和杂质进入齿轮箱，润滑则可以减小齿轮之间的摩擦，提高传动效率。
三、齿轮传动机构的应用领域齿轮传动机构广泛应用于各种机械设备中，包括汽车、列车、飞机、工程机械、电动机等领域。
具体应用包括：1. 传动行走装置：齿轮传动机构常用于工程机械、农机等设备的传动行走装置中，通过齿轮的运动实现设备的前进、后退、转弯等动作。
2. 传动变速箱：齿轮传动机构是汽车、摩托车等车辆中常见的传动方式。
通过不同齿轮的组合，可以实现车辆的不同速度和扭矩要求。
齿轮机构全解.pptx
因刀具不变，故变位齿轮的齿距.模数 和压力角均不变，分度圆和基圆也保持 不变。 变位→齿廓形状不相同。 刀具外移(正变位)→齿轮的齿根变宽，齿顶变窄。 刀具内移(负变位)→齿轮的齿根变窄，齿顶变宽。 ∵齿廓取同一渐开线的不同部位，不同部位的渐开线其曲率半径不相同
刀具中线
第16页/共25页
└tgαn=tgαt·cosβ
4,p.68) ┌d=mnZ/cosβ ( ha*=1 ,C*=0.25) │da=d+2ha=d+2mn │df=d－2hf=d－2.5mn └a=(d1+d2)/2=mn(Z1+Z2)/(2cosβ)
3. 斜齿的重合度:由于螺旋角的影响,斜齿传动的啮合弧增长了,故重合
装和强度。
第8页/共25页
n K
(P12)
C
2
(P23)O2 图4-2
§4-3渐开线齿廓
(二)渐开线齿廓满足定角速比要求
p.56
→i 瞬 =常数 (齿廓公法线通过节点P) 证明：渐开线齿廓E1和E2在任一点K接触，过K点作两齿廓的
公法线nn与两轮连心线交于P点。根据渐开线的性质，nn必同时 与两基圆相切 →两齿廓公法线nn即为两基圆内公切线，齿轮传 动时基圆位置变，同一方向的内公切线只有一条 → nn与连心线 O1O2交点P 为定点→故渐开线满足定角速比的条件。
和啮合角是两个齿轮啮合时才出现的。
第11页/共25页
三、重合度及连续传动条件
开始啮合点: 主动论齿根与从动轮齿顶接触点与N1N2交于A点。
退出啮合点：主动轮齿顶与从动轮齿顶根接触点与N1N2交于E点
ω1 da1
∴AE为实际啮合线段。 当两轮齿顶加大时，A和E驱
齿轮传动机构的装配要点
齿轮传动机构的装配要点1.齿轮的选择：在装配齿轮传动机构之前，首先要选择合适的齿轮。
要根据传动的要求和工作条件，选择合适的齿轮材料和齿轮参数。
齿轮的模数、齿数、压力角等参数都会直接影响到传动的性能。
2.清洗和润滑：在进行齿轮传动机构的装配之前，要先进行清洗和润滑。
清洗齿轮和轴承以去除表面的污垢和油脂，以保证装配的质量。
润滑齿轮和轴承可以减少磨损和摩擦，延长使用寿命。
选择合适的润滑剂，进行润滑。
3.配合间隙的控制：在装配齿轮传动机构时，要注意控制配合间隙的大小。
配合间隙是齿轮传动机构中齿轮与轴承、轴的配合间隙，过大会导致传动精度下降，过小会增大装配难度和摩擦损失。
可以通过调整轴承座的厚度、使用间隙承载传动等方式来控制配合间隙。
4.轴的安装：在装配齿轮传动机构时，要将齿轮和轴进行正确的配合。
轴的安装要保证轴承的精度和质量，避免轴的弯曲和偏斜。
可以使用专用的轴承安装工具来确保轴的正确安装。
5.调整传动间隙：在装配齿轮传动机构之后，要进行传动间隙的调整。
传动间隙是指齿轮传动机构中齿轮啮合时的间隙，需要根据传动的要求和工作条件进行调整。
通常可以通过调整轴承座的位置、调整齿轮的位置等方式来调整传动间隙。
6.检查和测试：在装配齿轮传动机构之后，要进行检查和测试。
检查齿轮和轴的配合是否良好，是否存在松动和变形等问题。
可以使用专用的测试设备进行齿轮传动的性能测试，检查传动的工作是否稳定、噪声是否正常等。
7.调试和调整：在装配齿轮传动机构之后，要进行调试和调整。
通过运行传动装置，检查传动的工作是否正常，有无异常声音和振动等。
根据实际情况进行调整，确保传动装置的性能和使用寿命。
综上所述，齿轮传动机构的装配要点包括齿轮的选择、清洗和润滑、配合间隙的控制、轴的安装、调整传动间隙、检查和测试、调试和调整等。
在进行装配时，要注意操作的规范和要求，确保装配的质量和性能。
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。
齿轮机构的工作原理特点
齿轮机构的工作原理特点
齿轮机构是一种常见的传动机构，它通过齿轮之间的啮合传递动力和运动。
其工作原理和特点如下：
工作原理：
1. 齿轮之间通过齿间啮合产生传动关系，其中一个齿轮称为驱动齿轮，另一个齿轮称为从动齿轮。
2. 当驱动齿轮转动时，齿轮的齿将从动齿轮的齿牙推动，使从动齿轮一起转动。
3. 齿轮大小不同会产生不同的转动速度和转矩比例。
特点：
1. 高传动效率：齿轮机构由于齿间啮合的特性，传动效率较高，通常可以达到95%以上。
2. 稳定的传动比：齿轮机构具有固定的传动比，可以准确地传递动力和运动。
3. 半径间隙传动：齿轮机构是通过齿间啮合进行传动，相对于其他摩擦传动方式，如皮带传动或链条传动，其传动性能更为稳定可靠。
4. 不可逆转性：常见的齿轮机构是通过大齿轮驱动小齿轮，所以在实际应用中很难出现从动齿轮推动驱动齿轮转动的情况，具有一定的不可逆性。
5. 较大的体积和重量：齿轮机构由于齿轮本身的特点，需要一定的空间和材料来实现传动，所以相对来说有一定的体积和重量。
总的来说，齿轮机构具有高效率、稳定的传动比和靠谱的传动性能，在机械传动
领域中得到广泛应用。
齿轮传动机构工作原理
齿轮传动机构工作原理齿轮传动机构是一种常见的传动装置，通过齿轮的啮合来实现动力的传递和转速的调节。
它是各种机械设备中不可或缺的关键部件，具有稳定性高、传动效率高等特点。
本文将详细介绍齿轮传动机构的工作原理及其应用。
一、工作原理齿轮传动机构的工作原理主要依赖于齿轮的啮合。
齿轮有两种基本类型：直齿轮和斜齿轮。
当两个齿轮啮合时，它们通过齿的形状和尺寸来传递动力。
1.齿轮的啮合在齿轮的啮合过程中，较大齿轮称为主动齿轮，较小齿轮称为从动齿轮。
主动齿轮通过旋转带动从动齿轮转动，实现动力的传递。
两个齿轮的啮合需要使它们的齿距和模数相等，以确保齿轮的牙齿能正确地啮合。
2.转速的调节通过改变齿轮的齿数比，可以实现转速的调节。
如果主动齿轮的齿数比从动齿轮多，那么从动齿轮的转速就会比主动齿轮的转速更低，这被称为减速传动。
相反，如果主动齿轮的齿数比从动齿轮少，那么从动齿轮的转速就会比主动齿轮的转速更高，这被称为增速传动。
二、应用案例1.汽车传动系统齿轮传动机构广泛应用于汽车传动系统中，主要用于变速器和驱动桥的传动装置。
通过合理配置不同齿数的齿轮，可以实现汽车转速的调节和扭矩的放大。
2.工业机械设备齿轮传动机构也广泛应用于各种工业机械设备中，如风力发电机、起重机、机床等。
这些机械设备需要通过齿轮传动来实现高效能量传递和运动控制。
3.家用电器在家用电器中，齿轮传动机构通常用于洗衣机、搅拌机等设备，用于实现旋转和搅拌动作。
齿轮传动机构可以提供较大的扭矩输出，使得这些设备能够正常运行。
三、总结齿轮传动机构是一种基本的动力传递装置，其工作原理简单而有效。
通过齿轮的啮合和齿数比的变化，可以实现转速的调节和扭矩的放大。
齿轮传动机构在汽车、工业设备和家用电器中都具有重要的应用价值，为各种机械设备的正常工作提供了有力支持。
通过本文的介绍，相信读者对齿轮传动机构的工作原理有了更加深入的了解。
这种传动机构的应用领域广泛，未来随着科技的进步和创新，齿轮传动机构将会有更多的应用场景。
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。
传动机构齿轮介绍
传动机构齿轮介绍齿轮是一种常见的传动机构，它由两个或多个互相啮合的齿轮组成。
齿轮传动广泛应用于机械设备中，是一种可靠的力量传递和转速变换机构。
本文将详细介绍齿轮的定义、分类、工作原理以及应用领域。
一、定义齿轮是一种带有不均匀加工齿形的圆盘，齿轮上的齿数相等，而且这些齿在相接触处彼此啮合。
两个齿轮相互啮合时，通过齿间的相对运动，实现力量的传递与转速的变换。
二、分类根据齿轮的结构形式可以将其分为以下几类：1.平行轴齿轮：两个齿轮的轴线平行，常见有直齿轮、斜齿轮、锥齿轮等。
2.交轴齿轮：两个齿轮的轴线相交于一点，常见有锥面齿轮、蜗杆齿轮等。
3.平面齿轮：两个齿轮的齿面是平面，一般用于变速器中。
4.曲面齿轮：齿面是曲面，常见有螺旋齿轮、圆弧齿轮等。
5.外啮合齿轮：齿轮的齿位在齿圈的外部，常见有外齿直齿轮。
6.内啮合齿轮：齿轮的齿位在齿圈的内部，常见有内齿轮。
三、工作原理齿轮传动的工作原理基于齿轮的啮合。
当齿轮1以一定的转速旋转时，其齿与齿轮2的齿相互接触，齿间的力矩传递到齿轮2上，使其旋转。
根据齿轮的参数，如齿数和模数等，可以计算出齿轮1与齿轮2之间的转速比。
同时，齿轮的啮合还能实现力矩的变换和转速的变化。
齿轮传动的优点包括高效率、传递力矩大、转速稳定等，但也存在一些缺点，如噪音较大、精度要求高等。
四、应用领域齿轮传动广泛应用于机械设备中，下面列举几个常见的应用领域：1.汽车行业：齿轮传动被广泛用于汽车发动机、变速器、差速器等部件上，实现驱动力传递、转速变换等功能。
2.机械制造：在各种机械设备中，齿轮传动被用于传动系统中，如机床、起重机、输送机等。
3.能源行业：齿轮传动被应用于风力发电机、水力发电机、火力发电机组等，实现能源转化和传递。
4.航空航天：航空航天领域对齿轮传动的要求更高，齿轮传动被应用于飞机起落架、飞轮、涡轮机等部件上。
总之，齿轮传动作为一种重要的传动机构，已经广泛应用于各个领域。
随着科技的不断进步，齿轮传动的性能也在不断提高，使得机械设备更加高效、稳定和可靠。
齿轮传动机构的主要失效形式
齿轮传动机构的主要失效形式包括以下几种：
1. 齿面磨损：由于齿轮之间的摩擦和滑动，齿面会发生磨损，导致齿轮的承载能力下降。
2. 齿面疲劳：齿轮在长期运行过程中，由于受到周期性载荷的作用，齿面上会出现裂纹和剥落现象，最终导致齿轮的失效。
3. 齿面塑性变形：当齿轮承受过大的负载时，齿面会发生塑性变形，从而导致齿轮的失效。
4. 齿面剥落：在齿轮传动中，由于齿面受到冲击载荷的作用，齿面会出现剥落现象，从而影响齿轮的承载能力。
5. 齿面断裂：当齿轮受到过大的冲击载荷或过大的负载时，齿面会发生断裂，从而导致齿轮的失效。
为了避免齿轮传动机构的失效，需要在设计和制造过程中采取相应的措施，如选择合适的材料、优化齿轮的几何形状和参数、加强齿轮的润滑和冷却等。
此外，在运行过程中，还需要定期进行检查和维护，及时发现和解决问题，以保证齿轮传动机构的正常运行。
齿轮传动机构
3
加工复杂，制造成本高
3、应用
齿轮传动机构是现代机械中应用最为广泛的 一种传动机构。
广泛应用于机床、汽车、船舶、仪表等各种 设备中。
3、应用
实例：内燃机
3、应用
实例：差速器
3、应用
实例：机械手表
齿轮传动机构
齿轮传动机构
传动机构：把动力从机器的一部分传递到另一部 分，使机器（或部件）运动的机构称 为传动机构。
齿轮传动机构：用于传递空间任意两轴之间的运 动和动力。
齿轮传动机构
1
类型 特点 应用
2
3
1、类型
1、类型
平面—直齿轮
外啮合齿轮传动 内啮合齿轮传动 齿轮齿条传动 两齿轮的转动方 两齿轮的转动方 可将圆周运动转 向相反 向相同 化为直线运动
齿轮系
定轴轮系
周转轮系
应用：实现分路传动，如钟表时分秒指针 运动分解，如汽车差速器
2、特点
1
传递运动可靠，瞬时传动比恒定
2
优点
适用，寿命长，结构紧凑，外尺寸小
可传递空间任意配置的两轴之间的运动
2、特点
1
与螺旋传动、带传动相比，振动 和噪声大，不可无级调速
缺点
2
传动轴之间距离不可过大
1、类型
平面—平行轴斜齿圆柱齿轮传动
轮齿与其轴线倾斜一个角度
1、类型
平面—人字齿轮传动
由两个螺旋角方向相反的斜齿轮组成
1、类型
空间—（圆）锥齿轮传动
用于两相交轴之间的传动
1、类型
空间—交错轴斜齿轮传动
用于传递两交错轴之间的运动
1、类型
空间—蜗杆涡轮传动
用于传递两交错轴之间的运动， 可以得到很大的传动比
第六章齿轮传动
第六章齿轮传动第六章齿轮传动§6.1齿轮机构的应⽤和分类齿轮机构是历史上应⽤最早的传动机构之⼀，被⼴泛地应⽤于传递空间任意两轴间的运动和动⼒。
它与其它机械传动相⽐，具有传递功率⼤、效率⾼、传动⽐准确、使⽤寿命长、⼯作安全可靠等特点。
但是要求有较⾼的制造和安装精度，成本较⾼；不宜在两轴中⼼距很⼤的场合使⽤。
⼀、齿轮传动类型按齿轮轴线位置分：平⾯齿轮机构（圆柱齿轮）；空间（⽤来传递两相交轴或交错轴）平⾯齿轮机构：1、直齿圆柱齿轮机构（直齿轮）——①外啮合；②内啮合；③齿轮齿条平⾏轴斜齿齿轮机构（斜⼀）：①外；②内；③齿轮齿条2、空间齿轮机构：圆锥齿轮机构——①直齿；②斜⼀；③曲线齿交错轴斜齿轮机构：⼆、基本要求对齿轮传动提出了以下的要求：1、传动平稳、可靠，能保证实现瞬时⾓速⽐（传动⽐）恒定；即对不同⽤途的齿轮，要求不同程度的⼯作平稳性指标，使齿轮传动中产⽣的振动、噪声在允许的范围内，保证机器的正常⼯作。
2、有⾜够的承载能⼒。
即要求齿轮尺⼨⼩、重量轻，能传递较⼤的⼒，有较长的使⽤寿命。
也就是在⼯作过程中不折齿、齿⾯不点蚀，不产⽣严重磨损⽽失效。
§6.2 齿廓啮合基本定理对齿轮传动的基本要求之⼀，是两齿轮的瞬时⾓速度之⽐必须恒定我们可以得到齿廓啮合基本定理：任意⼀瞬时相互啮合传动的⼀对齿轮，其传动⽐与两啮合齿轮齿廓接触点公法线分两轮连⼼线的两线段长成正⽐。
若要求两齿轮的传动⽐为常数，P点应为定点。
所以我们得到两齿轮作定传动⽐传动的齿廓啮合条件是：两齿廓在任⼀位置接触点处的公法线必须与两齿轮的连⼼线始终交于⼀固定点。
当两轮作定传动⽐传动时，节点P在两轮的运动平⾯上的轨迹是两个圆，我们分别称其为轮1和轮2的节圆，节圆半径分别为和。
由于两节圆在P点相切，并且P点处两轮的圆周速度相等，即：，故两齿轮啮合传动可视为两轮的节圆在作纯滚动。
⽬前常⽤的齿廓曲线有渐开线、摆线和变态摆线等，随着⽣产和科学的发展，新的齿廓曲线将会不断出现。
齿轮传动讲义
齿轮传动1．传动系统传递功率，传递运动。
变速传动系统的基本要求：1）满足传动比的要求2）满足传递功率的要求3）较高的传动效率4）具有足够的工作寿命5）满足振动、噪声的要求6）尺寸小，质量轻，结构简单，造价低7）便于维修回转运动传动机构：摩擦传动：皮带传动、摩擦轮传动——传动平稳，噪声小。
啮合传动：齿轮传动、蜗杆传动、链传动——传动比准确。
齿轮传动机构的特点：齿轮机构是现代机械中应用最广泛的传动机构，用于传递空间任意两轴或多轴之间的运动和动力。
齿轮传动主要优点：传动效率高，结构紧凑，工作可靠、寿命长，传动比准确。
齿轮机构主要缺点：制造及安装精度要求高，价格较贵，不宜用于两轴间距离较大的场合。
齿轮传动比选择一般取i≤4~8。
大于8时，用多级传动，可减小系统尺寸。
多级传动中传动比的分配：考虑传递的扭矩，可“快小慢大”，即靠高速端的速度改变较小，靠低速端的速度改变较大。
对于减速机构，其传动比就是“前小后大”。
这样可使中间传动构件转速较高而扭矩较小，所需尺寸小。
2．齿轮传动概述齿轮传动机构的分类：齿轮传动机构的分类按轴的相对位置平行轴齿轮传动机构——平面齿轮传动机构相交轴齿轮传动机构、交错轴齿轮传动机构——空间齿轮传动机构按齿线相对齿轮体母线相对位置直齿、斜齿、人字齿、曲线齿按齿廓曲线渐开线齿、摆线齿、圆弧齿按齿轮传动机构的工作条件闭式传动——齿轮封闭在箱体内，润滑良好；开式传动——齿轮是完全外露的，不能保证良好润滑；半开式传动——半开式传动的齿轮浸在油池内，装有防护罩，不封闭按齿面硬度软齿面（≤350HB）、硬齿面（>350HB）平行轴齿轮传动（圆柱齿轮传动）gear pairwithparallelaxes直齿Spur gears斜齿helical gear人字齿double-helical gear齿轮齿条rack and pinion内齿轮internal gear斜齿内齿轮传动helical internal gear相交轴齿轮传动(圆锥齿轮传动)gear pairwithintersectingaxles直齿straight bevel gear斜齿helical bevel gear曲线齿spiral bevel gear交错轴齿轮传动(螺旋齿轮传动)gear pairwithnon-parallel斜齿crossed helical gear蜗杆蜗轮worm and worm gear准双曲面齿轮hypoid gear齿轮传动的基本要求：在齿轮传动机构的研究、设计和生产中，一般要满足以下两个基本要求：1）传动平稳——在传动中保持瞬时传动比不变，冲击、振动及噪音尽量小。
齿轮机构
* 齿轮滚刀—属于齿条型刀具。
加工时，滚刀的轴线与轮坯的端面应有一个等于滚刀螺旋升 滚刀加工 角γ的夹角，以便切制出直齿轮。
实际加工过程
* 齿轮滚刀— 滚刀在轮坯端面内的投影相当于一个齿条，即 在轮坯端面内，滚刀和轮坯的运动相当于一对 齿轮齿条的啮合。
由于切削运动连续，因此生产率高 。 而且，只要m、α相同，无论被加工齿轮的齿数是多少， 珩齿加工 都可用同一把刀具加工。
磨齿加工
三、根切现象 1、定义; 用展成法加工齿轮时，有可能发生齿 根部分已加工好的渐开线齿廓又被切 掉一块的情况，称为“根切”。 这是展成法加工齿轮时，在特定条件 下产生的一种“过度切削”现象。
2、根切的后果： ①削弱轮齿的抗弯强度； ②使重合度ε下降。
3、“根切”的产生原因 从加工的角度来看，“根切”的产生是因为刀具 的 齿顶线过于靠近轮坯中心而越过了N1点。 O1
顺口溜： 弧长等于发生线， 基圆切线是法线， 曲线形状随基圆， 基圆内无渐开线。
3.3
渐开线齿形和渐开线齿轮传动的特点
3、 渐开线函数
①、 压力角ak
②、由渐开线性质导出渐开线的极坐标参数方程：
k 称为渐开线在K点的展角。
AB = BK
k = tg ak - ak
rb＝rk cosαk
k 就是压力角ak的渐开线函数，用 invak来表示。
所以 变位齿轮在各类机械中获得了广泛地应用。
3. 变位齿轮传动的类型及其应用 零传动 x1＋x2＝0
标准齿轮传动 x1＝x2＝0 x1＝-x2≠0 等变位齿轮传动 不等变位齿轮传动 或角度变位。
变位齿轮 传动类型
（1）零传动
正传动 x1＋x2>0
负传动 x1＋x2<0
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2
内啮合β 1=β
2
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
(2)连续传动条件
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
3. 斜齿圆柱齿轮的当量齿轮
与斜齿轮法面齿形相当的直齿圆柱齿轮称为斜 齿轮的当量齿轮 当量齿轮的齿数称为斜齿轮的当量齿数
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
4.5.3 连续传动条件
理论啮合线
实际啮合线 N1 N 2
B1 B2
连续传动条件？？
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
重合度计算：
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
4.1.3 齿轮传动机构的应用
现代机械中应用最为广泛的一种传动机构
例1：机械手
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
例2：汽车变速箱
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
例3：摄像机
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
例4：大型游乐设施
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
(2) 法面参数的意义 法面：加工时的进刀方向，为标准参数 端面：渐开线，与直齿轮相当
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
2. 平行轴斜齿轮机构的几何尺寸计算
(1) 正确啮合条件 两轮啮合处的轮齿倾斜方向必须一致
外啮合β 1=-β
由两个螺旋角方向相反的斜齿轮组成
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
空间—（圆）锥齿轮传动
用于两相交轴之间的传动
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
空间—交错轴斜齿轮传动
用于传递两交错轴之间的运动
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
空间—蜗杆传动
用于传递两交错 轴之间的运动，其两 轴的交错角一般为90º
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
第4章 齿轮传动机构
齿轮传动机构的类型 齿廓啮合基本定律 渐开线齿廓 渐开线标准直齿圆柱齿轮
渐开线标准齿轮的啮合
渐开线齿轮的加工 直齿圆锥齿轮传动机构 蜗杆传动机构 非圆齿轮传动机构简介
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
4.1 齿轮传动机构的类型、特点和应用 4.1.1齿轮传动机构的类型
的各种齿轮，切削连续，生产效率高。
缺点：不能加工内齿轮。
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
4.6.3 用标准齿条刀具加工齿轮
1.标准齿条刀具
顶部比普通齿条多出一段C*m，用于在被加工 齿轮的齿根部分切出齿顶间隙
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
2. 用标准齿条刀具加工齿轮
被加工齿轮的齿数取决于 v刀 和 ω 轮 的比值。
2.应用
z1 =18
凑中心距
z2 =36
z3 =38
z4 =40
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
修复旧齿轮；
减小齿轮尺寸；
提高齿轮弯曲疲劳强度等。
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
4.7 斜齿圆柱齿轮
4.7.1 渐开线斜齿圆柱齿轮
1. 斜齿圆柱齿轮齿面的形成
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
2.接触点的轨迹是直线─啮合线；
3.作用力的方向始终沿啮合线； 4.中心距变动，啮合线变化； 5.存在相对滑动，导致摩擦磨损。
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
4.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮
4.4.1 基本参数
1. 模数m，压力角
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
共轭齿廓
凡满足齿廓啮合基本定律而相互啮合的一对 齿廓
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
轭
两头牛背上的架子称为轭，轭使两头牛同步行
走。共轭即为按一定规律相配的一对。
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
4.2.3 齿廓曲线的选择
1.理论上满足基本定律的共轭齿廓曲线很多；
2.考虑因素：设计、制造、安装和使用；
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算式
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
4.5 渐开线标准齿轮的啮合
节点→节圆→啮合角
4.5.1标准中心距-无侧隙啮合
分度圆与节圆重合 渐开线齿廓具有可分离性
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
4.5.2 正确啮合条件
条件：齿对交替过程中不发生冲击
同向渐开线为法向等距曲线。
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
问题2：G1、G3为同一基圆上所生成的两条反向渐
开线，试问 K1 K 2 和 K ' K ' 有何关系？ 1 2
6. 同一基圆上所生成的两条
反向渐开线为法向等距曲线。
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
4.3.3 渐开线方程
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
3.渐开线的形状取决于基圆的大小 rb↑→∞,渐开线→直线；
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
4. 基圆内无渐开线
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
问题1：G1、G3为同一基圆上所生成的两条同向渐
开线，试问 K1 K 3 和 K1' K 3' 有何关系？
K1 K 3 K K
' 1
' 3
5. 同一基圆上所生成的两条
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
将C点的曲率半径ρ 作为当量齿轮的分度圆半径
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
4. 当量齿轮的用途
仿形法加工斜齿圆柱齿轮时，选择铣刀；
弯曲疲劳强度计算。
3.常用齿廓曲线：渐开线，摆线，变态摆线，圆弧
曲线和抛物线等。
本章重点研究渐开线齿廓的齿轮
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
4.3 渐开线齿廓
4.3.1 渐开线的形成
直 线 BK 沿 半 径 为 rb
的圆作纯滚动时 , 直线上
任意一点 K 的轨迹称为该 圆的渐开线。该圆称为 渐开线的基圆 rb—基圆半径； BK—渐开线发生线 θ K—渐开线上K点的展角
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
4.6.4 渐开线齿廓的根切
1. 根切的现象
根切位置
2.根切的危害 齿根强度削弱，重合度减小
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
3. 根切的原因
标准齿轮：
刀具的齿顶线超过 了极限啮合点N。
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
zmin 17
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
端面是渐开线，符合齿廓啮合基本定律
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
2. 斜齿圆柱齿轮的基本参数
（1）螺旋角
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
（2）齿距和模数
（3）压力角
（4）齿顶高系数和顶隙系数
（5）几何尺寸
3. 斜齿圆柱齿轮的啮合特性
接触线是斜直线
逐渐接触，逐渐脱开，
传动平稳，冲击和噪声小
优点：
提高轮齿的抗弯能力；
提高齿面的接触强度（曲率半径增大）；
配凑中心距；
减轻轮齿磨损程度。
缺点：
正变位齿轮齿顶易变尖，重合度下降。
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
角度变位
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
优缺点：与正传动相反。 配凑中心距；
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
平面—直齿轮
外啮合齿轮传动 内啮合齿轮传动 齿轮齿条传动 两齿轮的转动方 两齿轮的转动方 向相反 向相同
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
平面—平行轴斜齿圆柱齿轮传动
轮齿与其轴线倾斜一个角度
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
平面—人字齿轮传动
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
4.3.2 渐开线的性质
1.渐开线的发生线展直前后长度不变；
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
K
2. B 是渐开线K点处的曲率中心，BK 是曲率半径；
A 处的曲率半径为0 KB 为渐开线在K点的法线，并与基圆相切
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
2. 中心距与中心距变动系数
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
3. 齿高变动系数和齿顶圆直径
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
பைடு நூலகம்
cm
*
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
ym
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
4.6.7 变位齿轮及其应用
1. 类型
零传动 x1+x2 =0（包括标准齿轮）
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
产生轴向推力
β 角↑→轴向力↑，对轴承不利
β 角太小，斜齿轮的优点不易发挥
一般：β = 8―20°
重合度加大(后面分析) 人字齿轮：消除轴向推力 4.7.2 平行轴斜齿轮机构 1.平行轴斜齿轮机构的几何尺寸计算
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
(1) 法面参数与端面参数的关系
4.2 齿廓啮合基本定律-瞬时传动比恒定条件
4.2.1 基本定律-瞬时传动比恒定条件
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
C点：相对速度瞬心(三心定理)
C点：啮合节点，简称节点
精密仪器与机械学系 设计工程研究所