机械原理3D版课件-第8章 齿轮机构及其设计

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4. 齿顶高系数ha*和顶隙系数c*
齿顶高系数ha* :正常齿制ha*= 1,短齿制ha*= 0.8 。 顶隙系数c*:正常齿制c*= 0.25,短齿制c*= 0.3。
ha ham
hf (ha c )m
h ha hf (2ha c )m
§8-4 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸
三、几何尺寸 表8-4渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸公式
啮合终止点B1 —— 啮合线N1N2 与主动轮齿顶圆的交点。
线段B1B2 ——实际啮合线段。 啮合线N1N2 —— 理论啮合线段。 N1、N2 —— 啮合极限点。
图8-14齿轮重合度
§8-5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动
重合度——实际啮合线段与法向齿距的比值,用εa 表示。
a
B1B2 pb
连续传动条件—— 重合度大于或等于 1
重合度的计算
a
1 2π
z1tan a1
tan
z2 tan a2
tan
影响重合度的因素:
a) ε与模数m无关;
b) 齿数z越多,ε 越大; c) z趋于∞时,εmax=1.981; d) 啮合角α‘ 越小,ε越大;
e) 齿顶高系数ha*越大,ε越大。
图8-14齿轮重合度
图8-15 齿轮重合 度与齿轮啮合区段
图8-2渐开线的形成
二、 渐开线的特性
1. 发生线沿基圆滚过的长度,等于基圆上被 滚过的圆弧长。
2. 渐开线上任意点的法线恒与其基圆相切。发生 线与基圆的切点B就是渐开线在K 点的曲率中心,
线段KB是渐开线在K点的曲率半径。
3. 基圆内无渐开线。 4. 渐开线的形状取决于基圆的大小。
§8-3 渐开线齿廓及其啮合特性
= ω1 ω2
=
rr12′′=
rb2 rb1
= d2 d1
=
z2 z1
图8-10一对齿轮的正确啮合
二、齿轮传动的中心距
中心距应满足以下要求: 1) 保证两轮的顶隙c为标准值
顶隙 —— 一对啮合齿轮中,从一轮的齿顶至另一轮齿槽底之间的
径向间隙,用c表示。其标准值 c = c*m。
a ra1 c rf 2
避免根切 应满足:zmin 2ha sin2
图8-21根切现象及产生原因
§8-7 渐开线变位齿轮传动
一、变位齿轮的概念
1. 标准齿轮的局限性 (1) 齿数不能少于最少齿数z min ; (2) 不适用于中心距不等于标准中心距的场合; (3) 一对啮合齿轮中,小轮的强度较低。
2. 齿轮的变位 (1) 用改变刀具与轮坯相对位置切制齿轮的
齿顶高—— ha= ha*m 分度圆齿厚与齿槽宽
齿根高—— hf =(ha* + c*)m s = e = m/2
图8-19标准齿条形刀具
图8-20标准齿条形插刀切制标准齿轮
§8-6 渐开线齿廓的切制原理与根切现象
三、齿廓的根切
1. 根切——展成法加工齿轮时,刀具的顶部将齿廓根部 的渐开线切去一部分的现象。
(r1 ha*m) c*m (r2 ha*m c*m)
r1 r2
2) 保证两轮齿侧间隙为零
中心距等于两轮分度圆半径之和 ——标准中心距。
s1' e2' s2' e1'
两轮的节圆分别与其分度圆重合。 啮合角等于分度圆压力角。
§8-5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动
当一对标准齿轮的实际中心距a’不等于标准中心距a 时 (非标准安装)
§8-6 渐开线齿廓的切制原理与根切现象
一、切齿原理
2. 展成法
1. 仿形法 1) 刀具
1) 刀具 a) 齿轮插刀 b) 齿条插刀 c) 滚刀 2) 原理
a) 盘形铣刀; b) 指状铣刀; c) 拉刀。
3) 特点
2) 特点
a) 用一把刀具,可加工同样模数
a) 因刀具误差和分度误差使加工精度低。
和压力角而不同齿数的各种齿
三、 渐开线方程
1. 渐开线在K点的压力角
渐开线齿廓在K点所受正压力方向(即齿廓曲线在该点的法线) 与齿轮绕O点回转时点K的速度方向线之间所夹的锐角,用 K 表示。
2. 渐开线极坐标参数方程
cos k
rb rk
KN rb tank AB rb(k k )
rk
rb
cos k
渐开线函数
k tank k invk
方法——变位修正法。 变位修正法切制的齿轮——变位齿轮。
(2) 刀具沿轮坯径向移动的距离——变位量,用xm表示。 x——变位系数。
(3) 刀具远离轮坯中心——正变位, x为 正;加工出的齿轮——正变位齿轮。
(4) 刀具移近轮坯中心——负变位,x 为负;加工出的齿 轮——负变位齿轮。
3. 标准齿轮与变位齿轮齿形变化特点
§8-4 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸
四、渐开线直齿圆柱齿轮公法线长度及任意圆上的齿厚
1.任意圆上的齿厚
si
rii
s
ri r
2ri
invi
inv
2.公法线长度
Wk k 1 pb sb
Wk mcos πk 0.5 zinv
k z 0.5 180
图8-6齿轮任意圆上的齿厚
图8-7公法线长度
四、变位齿轮传动 1.无侧隙啮合方程
inv ' 2 tan (x1 x2 ) inv
(z1 z2 )
—— 无侧隙啮合方程
此时中心距
a'cos α '= a cos α 令 a' - a = y m
y —— 中心距变动系数。
a'
a
ym
m 2
(z1
z2
)
ym
2.变位齿轮的齿高变化
此时中心距
a" ra1 c rf 2 r1 (ha* x1)m c*m r2 (ha* c* x2 )m
a'=r1'+r2 ' a =r1 +r2
若a’>a, 两轮的节圆分别大于其分度圆。 啮合角大于分度圆压力角。
r '>r '
rb =r cos α =r'cos α' rb1 +rb1 =a cos α =a'cos α'
三、连续传动条件
啮合起始点B2 —— 啮合线N1N2 与从动轮齿顶圆的交点。
§8-4 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸
五、齿条和内齿轮的尺寸
1.内齿轮
特点: 1) 内齿轮的齿廓是内凹的。
2) 内齿轮的齿顶圆小于齿根圆。
3) 内齿轮的齿顶圆必须大于基圆, 以保证内齿轮齿顶部齿廓全部为 渐开线。
图8-8内齿轮
2.齿条
特点: 1) 齿条同侧齿廓为平行的直线,
齿廓上各点压力角处处相等。
正变位齿轮:齿根变厚、齿顶变尖、 渐开线平均曲率较大;
图8-22变位修正法
负变位齿轮:齿根变薄、齿顶变宽、 渐开线平均曲率较小。
图8-23变位齿轮和标 准齿轮渐开线齿廓
§8-7 渐开线变位齿轮传动
二、不根切的最小变位系数
当 ha*= 1, α= 20 时,z min= 17。
xm
in
17 17
z
§8-3 渐开线齿廓及其啮合特性
四、 渐开线齿廓啮合特性
1.能实现定传动比要求
过啮合点所作的两齿廓的公法线——两
基圆的一条内公切 线 N 1N2 ,它与连心线的交
点P为一定点。 故:传动比为一常数
i12
1 2
O2P O1P
rb2 rb1
2.中心距可分性
既使两齿轮实际中心距与设计中心距
略有变化,也不会影响两轮的传动比。 —— 传动的可分性
i12
1 2
O2C O1C
r2 ' r1 '
两节圆作纯滚动
O1O2 r1' r2'
外啮合齿轮传动中心距等于节圆半径之和
4.共轭齿廓曲线
如果两轮的传动能实现预定的传动比规律,则两轮相互接触传动的 一对齿廓称为共轭齿廓。
轭齿廓的绘制。
§8-3 渐开线齿廓及其啮合特性
一、渐开线的形成
当一直线BK沿一圆周作 纯滚动时,直线上任意点K 的轨迹AK就是该圆的渐开 线。这个圆称为渐开线的基 圆,它的半径用rb表示。直 线BK叫作渐开线的发生线 。
图8-5齿轮各部分的名称和符号
§8-4 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸
二、齿轮基本参数
1. 齿数 z 2. 模数 m
分度圆周长: zp=πd
d pz π
定义: m p π
模数,单位:mm
分度圆直径:d=mz
分度圆齿距:p=πm
3. 压力角α 渐开线齿廓在分度圆上的压力角——齿轮压力角,用 表示。 标准压力角α= 20 。 分度圆——具有标准模数和标准压力角的圆。
当 ha*=1 , α= 20 时,z min = 17 。 z min ——用展成法加工渐开线标准直齿轮时不根切的最少齿数。
2. 产生根切的原因——如果刀具的齿顶线超过了啮合线与 轮坯基圆的切点N1 ,则被切齿轮的齿廓必将发生根切。
避免根切 应满足: PN1 PN1
与什么有关? z! 3. 不产生根切的最少齿数
3变位齿轮传动类型
1) x1+x2 =0 且 x1 = -x2 ≠ 0 ——等变位齿轮传动(高度变位齿轮传动)
特征: α ‘ = α ,a’ = a, y = 0, △ y = 0 齿数条件: z1 + z2 ≥2 z min
3.啮合线为一直线 N 1N2线是渐开线齿廓接触点的轨迹 ——啮合线
4.啮合角恒等于节圆上的压力角 啮合线与节点P的圆周速度方向所夹的锐角——啮合角,用 '表示。 渐开线齿轮传动过程中,啮合齿廓间的正压力方向始终不变。
§8-4 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸
一、各部分的名称和符号
(1)齿顶圆 da、ra (2)齿根圆 df、rf (3)分度圆 d、r (4)基圆 db、rb (5)齿厚、齿槽宽 sK、eK (6)齿距 pK,pK=sK+eK (7)法向齿距 pn,pn=pb (8)齿顶高、齿根高 ha 、 hf (9)全齿高 h,h=ha+hf
传动比
2. 节点
过两齿廓接触点所作的齿廓公法 线与两轮连心线O1O2的交点P。
推论:保证齿轮定传动比传动的条件
不论两齿廓在何位置接触,过接触点所作 的两齿廓公法线必须与两轮连心线交于一定点。
图8-1齿廓啮合基本定律
§8-2 齿廓啮合基本定律
3. 节圆
分别以O1、O2为圆心, O1 P、O2 P为 半径的圆称为轮1与轮2的节圆。 其半径用r'表示。
2. 空间齿轮机构 1) 锥齿轮传动 2) 交错轴齿轮传动 3) 蜗杆传动
表8-1 齿轮机构的类型
§8-2 齿廓啮合基本定律
1.齿廓啮合基本定律:
互相啮合传动的一对齿轮, 在任一位置时的传动比都等于 齿轮连心线O1O2被其啮合齿廓 在接触点处的公法线所分成的 两线段的反比。
i 1 O2C 2 O1C
三、变位齿轮的几何尺寸 (1) 分度圆、基圆、齿距与标准齿轮相同 (2) 齿厚、齿槽宽、齿顶高、齿根高与标准齿轮不同
s πm 2xm tan
2
ha ha*m xm
e πm 2xm tan
2
hf ha*m c*m xm
图8-24 最小变位系数计算
图8-25变位齿轮尺寸变化
§8-7 渐开线变位齿轮传动
m 2
(
z1
z2
)
(x1
x2
)m
实际上 a‘’ > a‘ (x1+ x2 ≠ 0 时) 可按 a' 安装,且将两轮齿顶降低
ym a a ( x1 x 2 )m ym
即 y ( x1 x 2 ) y 0
—— 齿顶高变动系数。
位齿轮传动
§8-5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动
§8-10 蜗杆传动
§8-1 齿轮机构的特点和类型
一、齿轮机构的特点
传动效率高、传动比准确、功率范围大、使用寿命长、工作安全可靠。
二、齿轮机构的分类
1. 平面齿轮机构 1)直齿圆柱齿轮传动 ① 外啮合齿轮传动 ② 内啮合齿轮传动 ③ 齿轮齿条传动 2)斜齿圆柱齿轮传动 3)人字齿轮传动
普通高等教育3D版机械类规划教材
机 械 原 理(3D版)
第八章 机构的结构分析
§8-1 齿轮机构的特点和类型
§8-6 渐开线齿廓的切制原理与根切现象
§8-2 齿廓啮合基本定律
§8-7 渐开线变位齿轮传动
§8-3 渐开线齿廓及其啮合特性
§8-8 斜齿圆柱齿轮传动
§8-4 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸 §8-9 直齿锥齿轮传动
b) 加工不连续,生产率低。
轮,且 加工精度较高。
c) 可在普通铣床上加工,常用于修配和小批量生产。 b) 生产率较高。
c) 需用专用设备。
图8-17用齿条插刀加工齿轮
§8-6 渐开线齿廓的切制原理与根切现象
二、标准齿轮的加工 1. 标准齿条型刀具
2. 用标准齿条型刀具加工标准齿轮
刀具分度线与轮坯分度圆相切时,所切制齿轮:
2) 与齿顶线平行的任一直线具有 相同的齿距 p=πm。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。
图8-9标准齿条
§8-5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动
一、 正确啮合条件
m1 = m2 = m 1 = 2 = ——渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件
i12
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