齿轮传动经典课件

三、变位齿轮的概念
1. 变位齿轮 标准齿轮的局限性
•受根切限制，齿数不得少于17，使传动结构不够紧凑；
•不适用于安装中心距a'不等于标准中心距a的场合。
•一对标准齿轮传动时，小齿轮的齿根厚度小而啮合次数又 较多，故小齿轮的强度较低，齿根部分磨损也较严重，因此 小齿轮容易损坏，同时也限制了大齿轮的承载能力。
标准的齿顶高和齿根高，且分度圆齿厚等于齿槽宽的齿轮。
一个齿轮：
d=mz
da=d+2ha=(z+2 ha*)m df=d-2hf=(z-2 ha*-2 c*)m db=dcosα
ha= ha*m hf=( ha*+ c*)m h=ha+hf=(2 ha*+ c*)m
P=πm
S e 1 m
2
汽车机械基础 第十一章
a r1'
r'
rb1
cos
' 1
rb2
cos
' 2
(r1
r2
)
cos cos '
a cos cos '
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3、传动比
i12
1 2
r2 r1
rb2 rb1
r2 r1
z2 z1
常数
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4. 齿轮齿条啮合 齿轮齿条啮合时，相当于齿轮的分度圆与齿条的节圆作纯
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二. 齿轮传动的类型
内啮合
直齿圆柱齿轮传动 外啮合
平面齿轮传动
齿轮齿条 内啮合
斜齿圆柱齿轮传动 外啮合
齿
齿轮齿条
轮 传
人字齿齿轮运动
动
直齿
传递相交运动 斜齿
曲线齿
空间齿轮传动
交错轴斜齿轮传动
传递交错轴运动 蜗杆涡轮
准双曲面齿轮
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第二节 渐开线直齿圆柱齿轮
一 . 正确啮合条件 两齿轮的正确啮合条件为
m1 m2 m
1 2
即啮合条件为：两轮的 模数和压力角必须分别 相等。
动画
图11-9 一对渐开线齿轮的传动过程
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第三节 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动
二. 渐开线齿轮传动的条件 齿轮传动是依靠两轮的轮 齿依次啮合而实现的。 要求重合度大于等于１
P
齿廓曲线：工业上通常采用渐开线、
n
摆线、变态摆线
2
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二、渐开线齿廓的形成及其啮合特性
1. 渐开线的形成
如图，当一直线n-n沿一个半径为
rb的圆的圆周作纯滚动时，该直线 上任一点K的轨迹AK称为该圆的渐 开线。这个圆称为基圆，该直线称 为渐开线的发生线。渐开线上任一 点K的向径与起始点A的向径的夹角 <AOK（ < AOK＝ θk）称为渐开线 (AK段)的展角。
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(二) 齿轮的常用材料及许用应力
2. 齿轮常用材料及其热处理 钢：许多钢材经适当的热处理或表面处理，可以成为常用的
齿轮材料；
常用材料
铸铁：常作为低速、轻载、不太重要场合的齿轮材料；
非金属材料：适用于高速、轻载、且要求降低噪声的场合。
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滚动。标准安装时，齿条的节线与齿轮的分度圆相切。
此时， ' 当齿条圆离或靠近齿轮时，啮合线位置不
变，啮合角不变，节点位置不变，齿轮与齿条啮合时齿轮的分 度圆永远与节圆重合，啮合角等于压力角。但只有标准安装时， 齿条的分度线才与节线重合。
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第三节 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动
选择齿轮材料的注意事项：
•在确定大、小齿轮硬度时应注意： •小齿轮的齿面硬度—大齿轮的齿面硬度= 30~50HBS； •原因：小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根 较薄．为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面 要比大齿轮的齿面硬一些。
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齿轮的常用材料
锻钢：强度高、韧性好、便于制造、便于热处理等，大多数 齿轮都用锻钢制造。 软齿面齿轮:齿面硬度≤350HBS，常用中碳钢和中碳合金 钢，如45钢．40Cr，35SiMn等材料，进行调质或正火处理。 硬齿面齿轮 齿面硬度≥350HBS，常用的材料为中碳钢或中碳合金钢经 表面淬火处理。
一. 齿廓啮合基本定律：(传动比：ｉ12=常数)
1.齿廓啮合基本定律
要使传动比：ｉ12=常数，那么其齿廓的形状必须是：不论两齿廓 在哪一点啮合，过啮合点所作的齿廓公法线都与连心线交与 一定点P——（轮齿齿廓正确啮合的条件 ）
节点:定点P
节圆:O1P 、O２P为半径的圆。）
n
ｉ12 =ω1/ω2== O2N2 / O1N1= O2C/ O1C
观看渐开线生成
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2. 渐开线的性质
（1） BC=BK
（2）BK为渐开线在K点的法线，B为曲率中心，BK为曲率 半径，渐开线上任一点的法线与基圆相切。
（3）渐开线离基圆愈远，曲半半径愈大，渐开线愈平 直
（4）渐开线的形状决定于基圆的大小。
θK相同时，rb越大，曲半半径越大 rb→∞，渐开线→⊥N3K的直线
➢原理 利用一对齿轮无侧隙啮合时两轮的齿廓互为包络线的原理
加工齿轮
➢常用的刀具
齿轮插刀
齿条插刀
齿轮滚刀
➢展成法加工的基本要求 用展成法加工齿轮时，只要刀具与被加工齿轮的模数和压力
角相同，不管被加工齿轮的齿数是多少，都可以用同一把刀具 来加工。
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2. 渐开线齿轮的加工方法
3) 根切现象
用展成法加工齿轮时，若刀具的齿顶线（或齿顶圆）超过理 论啮合线极限点N1时，被加工齿轮齿根附近的渐开线齿廓将被切 去一部分，这种现象称为根切。
轮齿的根切大大削弱了轮齿 的弯曲强度，降低齿轮传动的 平稳性和重合度，因此应力求 避免
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标准外齿轮的最少齿数
要使被切齿轮不产生根切，刀具的齿项线不得超过N点，即
蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力，即要求：齿面硬、芯部韧、 加工工艺性能及热处理性能良好。
齿轮材料选用的基本原则 齿轮材料必须满足工作条件的要求，如强度、寿命、可靠性、经济性等； 应考虑齿轮尺寸大小，毛坯成型方法及热处理和制造工艺； 钢制软齿面齿轮，其配对两轮齿面的硬度差应保持在30~50HBS或更多。
NM ha*m
由图中可看出 NM PN sin OPsin 2 mz sin 2
2
带入上式得
NE PN sin OPsin 2 mz sin 2
2
整理后得
z
2ha*
sin 2
即
z m in
2ha*
sin 2
当 20、ha* 1 时
zmin 17
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我国规定 ha 1，c 0.25
任意圆齿厚
s K
s rK r
2rK (invK
inv )
基圆齿sb 厚smrrbcos2rb((invzbinvin)v )
公法线长度
2
Wk (k 1) pb sb 汽车机械基础 第十一章
三、标准直齿轮的几何尺寸
标准齿轮：标准齿轮是指m、α、ha*、c* 均取标准值，具有
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变位齿轮的概念
切削变位齿轮
b)标准齿轮与变位齿 轮齿形比较
正变位齿轮的齿根部齿厚增大，可提高齿轮的强度和使用寿命。
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四、直齿圆柱齿轮强度校核
（一）齿轮常见的失效形式 1.轮齿折断 ：
疲劳拆断； 突然过载拆断 ； 严重磨损及安装制造误 差等造成轮齿折断；
问题：如何提高齿轮的 抗折断能力？
P
r1' r2'
动画
n
i12
ω1 ω2
O2P O1P
r2 r1
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2
一. 齿廓啮合基本定律：
2、共轭齿廓，共轭曲线
凡满足齿廓啮合基本定律的一对齿轮的齿廓称共轭齿廓， 共轭齿廓的齿廓曲线称为共轭曲线
r1' r2'
3、齿廓曲线的选择
n
1)满足定传动比的要求；2)考虑设计、制造
等方面。
模数m
p Z p = d 则d= z = m z
模数单位为mm，标准模数见表。 它是确定齿轮尺寸的重要参数。 压力角: 渐开线齿廓在分度圆处
的压力角。用 表示。
C o s k =r b/r k C o s =rb/r
我国规定标准压力角为20 汽车机械基础 第十一章
２. 基本参数及几何尺寸运算
基本参数 z、m、、ha、c
B1B2/ Pb 1
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3. 渐开线齿轮的加工方法
1) 仿型法
仿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。铣完一个齿槽后，分度头将齿 坯转过360°/z，再铣下一个齿槽，直到铣出所有的齿槽。
➢仿形法加工方便易行，但精度难以保证。在生产中通常用同一号 铣刀切制同模数、不同齿数的齿轮，故仿形法通常是近似的。
抗胶合能力的准则进行设计。
由实践得知：闭式软齿面齿轮（≤350HBS）传动，以保证齿面接触疲劳强度 为主。
闭式硬齿面（>350HBS）或开式齿轮传动，以保证齿根弯曲疲劳 强度为主。
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(二) 齿轮的常用材料及许用应力
1.齿轮材料的基本要求 齿轮的齿体应有较高的抗折断能力，齿面应有较强的抗点
第十一章 齿轮传动
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第十一章 齿轮传动
本章的教学目标：