【正文】 第 5章 齒輪傳動(dòng) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 51 齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) (重點(diǎn) ) 52 齒廓嚙合基本定律 (重點(diǎn) ) 53 漸開(kāi)線及漸開(kāi)線齒輪 (重點(diǎn) ) 54 漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本尺寸 (重點(diǎn) ) 55 直齒輪的嚙合傳動(dòng) 56 輪齒切削加工原理 57 根切、最小齒數(shù)和變位齒輪 58 齒輪的材料 59 輪齒的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則 (重點(diǎn) ) 510 輪齒表面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 511 輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 (重點(diǎn) ) 512 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 513 斜齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算 514 圓錐齒輪傳動(dòng) 515 直齒 圓錐齒輪傳動(dòng) 強(qiáng)度計(jì)算 516 齒輪的構(gòu)造 基本要求 : ? 了解齒輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及功用、齒廓嚙合基本定律 ? 掌握漸開(kāi)線的性質(zhì)及漸開(kāi)線齒廓的特點(diǎn) ? 掌握漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算 ? 理解直齒輪正確嚙合條件、重合度 ? 了解范成法切齒的基本原理和根切現(xiàn)象 ? 掌握齒輪失效形式 ? 掌握直齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法 ? 掌握斜齒輪與直齒輪的異同，理解當(dāng)量齒數(shù) ? 了解斜齒輪、圓錐齒輪傳動(dòng)（齒廓曲面的形成和嚙合特點(diǎn)、基本參數(shù)、幾何尺寸計(jì)算和當(dāng)量齒數(shù)、強(qiáng)度計(jì)算） 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 51 齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 一、 應(yīng)用 二、 特點(diǎn) 三、 分類(lèi) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 一、應(yīng)用 ? 齒輪機(jī)構(gòu)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ? 用來(lái)傳遞空間任意兩軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 應(yīng)用實(shí)例： ? 機(jī)械手 ? 汽車(chē)變速箱 ? 攝像機(jī) ? 游樂(lè)設(shè)施 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 二、特點(diǎn) ? 可用來(lái)傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 ? 傳動(dòng)比準(zhǔn)確 、 平穩(wěn) ? 結(jié)構(gòu)緊湊 ， 適用圓周速度和功率范圍廣 ? 機(jī)械效率高 ? 使用壽命長(zhǎng) ， 工作安全可靠 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 三、分類(lèi) 按齒輪傳動(dòng)的工作情況分： ? 開(kāi)式齒輪傳動(dòng) —— 低速 、 易磨損 ? 閉式齒輪傳動(dòng) —— 重要的傳動(dòng) 按傳動(dòng)時(shí)兩輪軸的相對(duì)位置分： ? 平面齒輪機(jī)構(gòu)： （ 平行軸間傳動(dòng) ） ? 直齒輪 、 斜齒輪 、 人字齒 ? 外嚙合 、 內(nèi)嚙合 、 齒輪與齒條傳動(dòng) ? 空間齒輪傳動(dòng)： ? (相交軸間傳動(dòng) ): 圓錐齒輪 、 ? (交錯(cuò)軸間傳動(dòng) ) :交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu) 、 蝸桿傳動(dòng) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 一般分類(lèi) 平面 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 直齒輪 平行軸斜齒輪傳動(dòng) 人字齒 外嚙合齒輪傳動(dòng) 內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng) 齒輪與齒條傳動(dòng) 圓錐齒輪傳動(dòng) 交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng) 蝸輪蝸桿傳動(dòng) 齒輪機(jī)構(gòu) 空間 1 平面齒輪機(jī)構(gòu) ( 二軸平行 ) ? 直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu) ? 外嚙合傳動(dòng) ? 內(nèi)嚙合傳動(dòng) ? 齒輪齒條傳動(dòng) 外嚙合傳動(dòng) 二輪轉(zhuǎn)向相反 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 外齒輪 內(nèi)嚙合傳動(dòng) 二輪轉(zhuǎn)向相同 齒輪齒條傳動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng) ?移動(dòng) 內(nèi)齒輪 外齒輪 齒條 外齒輪 斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu) ? 外嚙合傳動(dòng) ? 內(nèi)嚙合傳動(dòng) ? 齒輪齒條傳動(dòng) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 人字齒輪傳動(dòng) ? 外嚙合傳動(dòng) ? 內(nèi)嚙合傳動(dòng) ? 齒輪齒條傳動(dòng) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 2 空間齒輪機(jī)構(gòu) ? 圓錐齒輪傳動(dòng) ? 二軸相交 ? 外嚙合傳動(dòng) ? 二輪轉(zhuǎn)向相反 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 斜齒圓錐齒輪傳動(dòng) 直齒圓錐齒輪傳動(dòng) 交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)（螺旋齒輪傳動(dòng)） ? 二軸交錯(cuò) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng) ? 二軸交錯(cuò)，通常交 90186。 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng) 52 齒廓嚙合基本定律 一、 齒廓嚙合基本定律 二、 節(jié)點(diǎn)、節(jié)圓 三、 齒廓曲線的確定 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 一、齒廓嚙合基本定律 對(duì)齒廓曲線的要求： ? 直觀上 —— 不卡不離 ? 幾何學(xué)上 —— 處處相切接觸 ? 運(yùn)動(dòng)學(xué)上 —— 法線上沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng) 根據(jù)三心定理，二齒輪嚙合之速度瞬心Ｐ 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 齒廓嚙合基本定律： ? 互相嚙合的一對(duì)齒輪，在任一位置時(shí)的傳動(dòng)比，都與其連心線被其嚙合點(diǎn)的公法線所分兩線段成反比 1 2 O1 O2 C2 1?2?C1 n n P vK1 vK2 K vK2K1 POPOi122112 ?? ??二、節(jié)點(diǎn)、節(jié)圓 定傳動(dòng)比條件： 若兩輪作定傳動(dòng)比傳動(dòng) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 則 P點(diǎn)為定點(diǎn)，即不論兩齒輪輪廓在何位置接觸，過(guò)接觸點(diǎn)所作的兩齒廓公法線與連心線相交于定點(diǎn) P 定點(diǎn) P—— 節(jié)點(diǎn) 節(jié)圓 (d1’,d2’): 過(guò)節(jié)點(diǎn)所作的兩圓 1 2 O1 O2 C2 1?2?C1 n n P vK1 vK2 K vK2K1 .c on s tPO POi ???122112??節(jié)圓 節(jié)圓 三、齒廓曲線的確定 ? 能滿足定傳動(dòng)比 (或某種變傳動(dòng)比規(guī)律 )要求的齒廓曲線，理論上有 無(wú)窮多 個(gè) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) ?理論上 無(wú)窮多共軛曲線 ：能滿足定傳動(dòng)比 (或某種變傳動(dòng)比規(guī)律 )要求的齒廓曲線 ?實(shí)際選用 , 須考慮設(shè)計(jì)、 制造 、安裝、 使用 等 因素 ?常用 : 漸開(kāi)線、擺線、圓弧線 、拋物線等 ?本章主要研究 漸開(kāi)線 齒廓的齒輪 1 2 O1 O2 C2 1?2?C1 n n P vK1 vK2 K vK2K1 節(jié)圓 節(jié)圓 53 漸開(kāi)線及漸開(kāi)線齒輪 一、 漸開(kāi)線的形成 二、 漸開(kāi)線的性質(zhì) 三、 漸開(kāi)線齒輪的嚙合特性 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 一、漸開(kāi)線的形成 ? 當(dāng)一直線在一圓周上作純滾動(dòng)時(shí)，此直線上任一點(diǎn)的軌跡 該圓的 漸開(kāi)線 ? 該圓稱(chēng) 基圓 (rb)；該直線稱(chēng)為 發(fā)生線 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 漸開(kāi) 線 發(fā)生線 基圓 F 向徑 壓力角 aK aK ?K K 基圓半徑 rb vK rK rb 展角 基圓 二、漸開(kāi)線的性質(zhì) 1) 發(fā)生線沿基圓滾過(guò)的長(zhǎng)度等于基圓上被滾過(guò)的弧長(zhǎng) , 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 2) 漸開(kāi)線上任一點(diǎn)法線恒切于基圓 3) 切點(diǎn)是漸開(kāi)線上 K點(diǎn)的曲率中心，KB為曲率半徑 。 越接近基圓，曲率半徑越小，反之越大 4) 基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線 B K A O krbrkakaABKB ?kbk rrOKOB ??ac os壓力角 ak為受力方向與速度方向的所夾的銳角 漸開(kāi)線的性質(zhì) (續(xù) ) 5) 漸開(kāi)線的形狀決于基圓半徑 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) ?圓半徑越大，漸開(kāi)線越平展（綜合曲率半徑越大） ?直線也是漸開(kāi)線 C1 A1 B1 ?iC2 A2 ?iO2 rb2 B2 O 3 8 C3 O1 rb1 K 推論 ? 同一基圓上漸開(kāi)線形狀相同 ? 同一基圓所生成的同向漸開(kāi)線為法向等距曲線 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) ?兩 反向漸開(kāi)線公法線處處相等 ?(等于兩漸開(kāi)線間的基圓弧長(zhǎng) ) O C1 B C3 A1 B1 A2 B2 N1 N2 K1 K2 2211 KBKB ?？ 2211 BABA ?？ 三、漸開(kāi)線齒輪的嚙合特性 漸開(kāi)線齒輪符合齒廓嚙合基本定律，即能保證定傳動(dòng)比傳動(dòng) ?由齒廓嚙合基本定律知 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) rb2 O2 ?1 ?2 N2 C２ C１ O1 rb1 K P K’ .39。39。1212122112 c on s trrrrPOPOibb ???????N1 ? 由漸開(kāi)線性質(zhì)知， ? 嚙合點(diǎn)公法線與二基圓內(nèi)公切線重合 ? 二基圓為定圓， N1N2為定直線，則節(jié)點(diǎn) P為定點(diǎn) POPOi122112 ????三、漸開(kāi)線齒輪的嚙合特性 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 54 漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本尺寸 一、 外齒輪 二、 內(nèi)齒輪 三、 齒條 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 一、外齒輪 1 各部分名稱(chēng)和符號(hào) 2 基本參數(shù) 3 幾何尺寸 4 例題 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) 1 各部分名稱(chēng)和符號(hào) ?基 圓 (db, rb) : 產(chǎn)生漸開(kāi)線的圓 ?齒頂圓 da(ra)： 連接齒輪各齒頂?shù)膱A ?齒根圓 df(rf): 齒槽底部連接的圓 ?齒厚 si: 在 di圓周上 , 一個(gè)輪齒左右兩側(cè)齒廓間的弧線長(zhǎng) ?齒槽寬 ei: 在 di圓周上 , 齒間的弧線長(zhǎng) ?齒距 pi: pi=si+ei 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) —— 齒輪傳動(dòng) ?分度圓 d (r): 設(shè)計(jì)齒輪的基準(zhǔn)圓 分度圓上， p=s+e ?齒頂高 ha： ?齒根高 hf： ?齒全高 h=ha+hf O 齒間 (齒槽 ) 齒 z si ei e s p B pi 2