不完全齿轮机构

机械原理论文
jixieyuanlilunwen
题目：不完全齿轮机构
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系别：
2013年6月6日
不完全齿轮机构
摘要：生活中我们所见到的插秧机的秧箱移动机构和获取国家实用新型国家专利的高效节能的内燃机齿轮传动机构等许多机构都运用了不完全齿轮与齿条的啮合原理。

本文将对不完全齿轮与齿条的啮合特点进行简单的分析。

关键词：不完全齿轮; 齿条; 啮合
一．运动分析
本机构是一个内燃机齿轮传动机构，该机构传动时，运用凸轮易调节的运动特点，在活塞运动方向改变即齿轮啮合时，通过类似凸轮的结构着力，使齿轮运动带动齿条的左右移动，齿轮啮合双方速度相等、定位准确，保证了运动的可行性。

二．齿轮齿条的传动计算
齿轮作回转运动，齿条作直线运动，齿条可以看作一个齿数无穷多的齿轮的一部分，这时齿轮的各圆均变为直线，作为齿廓曲线的渐开线也变为直线。

齿条直线的速度v与齿轮分度圆直径d、转速n之间的关系为
v=
(/)
60
dn
mm s π
式中 d ——齿轮分度圆直径，mm ；
n ——齿轮转速，min r 。

其啮合线12N N 与齿轮的基圆相切1N ，由于齿条的基圆为无穷大，所以啮合线与齿条基圆的切点2N 在无穷远处。

齿轮与齿条啮合时，不论是否标准安装（齿轮与齿条标准安装即为齿轮的分度圆与齿条的分度圆相切），其啮合角'
α恒等于齿轮分度圆压力角α，也等于齿条的齿形角；齿轮的节圆也恒与分度圆重合。

只是在非标准安装时，齿条的节线与分度线不再重合。

齿轮与齿条正确啮合条件是基圆齿距相等，齿条的基圆齿距是其两相邻齿廓同侧直线的垂直距离，即cos cos b P P m απα==。

齿轮与齿条的实际啮合线为12B B ，即齿条顶线及齿轮齿顶圆与啮合线12N N 的交点2B 及1B 之间的长度。

齿轮与齿条传动的尺寸计算见下表：
项目名称
计算公式及代号 转90︒
齿轮齿条转180︒
齿轮齿条
数值数值
齿轮齿数
1
z48 32
模数m
2mm2mm
螺旋角β0︒0︒
基本齿廓压力
角
α
20︒20︒齿顶
高系
数
*
a
h 1 1
顶隙
系数
*
C0.25 0.25
齿轮变位系数
1
x0.418 0.418
尺宽齿轮
1
b10mm10mm
齿条
2
b30mm30mm 齿条长度L75mm300mm 主要几何参数计算
项目名称计算公式及代号转齿轮齿条数
值转齿轮齿条数值
齿轮分度圆直径
11
cos
d mzβ
=96mm64mm
齿顶高齿轮()
*
111
a a
h h x m
=+ 2.836mm 2.836mm
齿条*
21
a a
h h m
=2mm2mm
齿根高 齿轮 **112()f a h h c x m =+- 1.664 1.664mm 齿条 **21()f a h h c m =+
2.5mm 2.5mm 齿高
齿轮 a f
h h h =+
4.5mm
4.5mm
齿条
齿轮中心到齿条中心距 1
12d H x m =+
4.5mm 4.5mm
齿距 n p m π=
6.238mm 6.238mm 齿条齿数 20.5n
L
z p =
+
12
32
三．此不完全齿轮机构的特点
1.优点：该传动机构利用齿轮传动具有效率高、稳定性好、寿命长等的特点，替代曲柄连杆机构，将活塞的直线运动与曲轴的旋转运动相互转换。

按照公认的数据估算，该传动机构比曲柄连杆机构传动效率提高３０％，节约燃料３３％。

2.缺点：该机构用不完全齿轮替代曲柄连杆进行传动，从动轮在每次运动始末，速度均有突变，冲击较大，存在刚性冲击。

不完全齿轮机构在啮合传动中，当首齿进入啮合及末齿退出啮合过程中，轮齿并非在实际啮合线上啮合，因而在此期间不能保证定传动比传动，会有一定的传动误差。

这种以不完全齿轮替代曲柄连杆进行传动的设计机构，要特别考虑强度的问题，机构在布置、润滑等方面还面临着考验，在实际应用中，还要考虑这种机构的装机等问题。

四．不完全齿轮机构在生活中的应用
如右图所示为插秧机的秧箱移动机构：
齿条机构为秧箱，齿轮为一具有180度齿不完全齿轮，齿轮为主动件，实现了齿条即秧箱的间歇运动。

五．总结
不完全齿轮机构是由普通渐开线齿轮机构演化而成的一种间歇
运动机构，与其它间隙机构相比,其动停时间比不受机构结构的限制。

经过加工处理过的齿条不仅运行平稳且可以承受很大的载荷及重复
载荷。

本文通过介绍不完全齿轮与直齿条的啮合，让我们不仅清晰的了解了不完全齿轮机构的运动原理以及它在生活中的重要应用。

也让我们深刻感受到学习一门知识要精确，熟练的掌握，才能学以致用。

六．参考文献
1 赖雅琳，张金顺. 间歇机构—不完全齿轮机构设计及应用，2002。

2 胡青春，莫海军. 实现多种传动比的不完全齿轮机构设计，2003。

3 郑文伟，吴克坚.机械原理，高等教育出版社。