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1、第第6 6章章 齿轮传动齿轮传动 齿轮的切齿原理及变位齿轮简介齿轮传动的损伤形式及计算准则直齿圆柱齿轮传动的受力分析与计算载荷直齿圆柱齿轮传动的强度计算斜齿圆柱齿轮传动的设计特点概述齿廓啮合基本定律渐开线及渐开线齿廓标准直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸计算渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动6-1 6-1 概述概述 一、齿轮机构的特点:齿轮机构是应用最广的机构之一。齿轮机构的主要优点是：1）适用的圆周速度和功率范围广；2）效率较高；3）传动比稳定；4）寿命较长；5）可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。齿轮机构的主要缺点是：1）要求较高的制造和安装精度，成本较高；2）不适宜于远距离两
2、轴之间的传动。二、齿轮机构的类型二、齿轮机构的类型按照两轴的相对位置和齿向，齿轮机构可分以下基本类型：按照两轴的相对位置和齿向，齿轮机构可分以下基本类型：按齿轮轴线分按齿轮轴线分n齿轮两轴平行n齿轮两轴相交n齿轮两轴交错按齿轮的齿向分按齿轮的齿向分n直齿n斜齿n人字齿按啮合方式分按啮合方式分n外啮合n内啮合n齿条其他分类方法其他分类方法n按齿轮齿廓曲线分：按齿轮齿廓曲线分：渐开线渐开线 摆线摆线 圆弧圆弧 点线点线n按齿轮材料分：按齿轮材料分：软齿面软齿面 硬齿面硬齿面n按齿轮安装形式分：按齿轮安装形式分：闭式闭式 开式开式齿廓齿廓齿轮传动的基本要求齿轮传动的基本要求n传动准确、平稳传动准确、
3、平稳n承载能力强承载能力强6-2 齿廓廓啮合合基本定律基本定律传动平稳传动平稳瞬时传动比为常数瞬时传动比为常数线线速度速度vk1=1O1K,vk2=2O2K vk1，vk2在公法在公法线线nn方向上的分速度相方向上的分速度相等，即：等，即：vk1cosK1=vkn2 cosK2（若（若vk1vk2齿齿廓廓压压入，若入，若vk1a:节圆半径节圆半径r分度圆半径分度圆半径r 啮合角啮合角分度圆压力角分度圆压力角课堂练习课堂练习 今今有有一一对对外外啮啮合合的的标标准准直直齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮，已已知知m=4mm，z1=25,传传动动比比i12=3。试试计计算算：中中心心距距a，分度圆直径分度圆直径
4、d1、d2，齿顶圆直径，齿顶圆直径da1、da2。解：解：z2=z1i12=75作业作业P147 65题题6-66-6齿轮的切齿原理及齿轮的变位原理齿轮的切齿原理及齿轮的变位原理一、一、齿轮的切齿原理齿轮的切齿原理1.仿形法仿形法仿形法是用渐开线齿形的成形铣刀直接切出齿仿形法是用渐开线齿形的成形铣刀直接切出齿形。常用的刀具有盘形铣刀形。常用的刀具有盘形铣刀(图图a)和指状铣刀和指状铣刀(图图b)两种。加工时，铣刀绕本身轴线旋转，同时轮坯沿两种。加工时，铣刀绕本身轴线旋转，同时轮坯沿齿轮轴线方向直线移动。齿轮轴线方向直线移动。仿形法加工齿轮仿形法加工齿轮铣铣齿齿盘状铣刀盘状铣刀盘盘状状铣铣刀刀指
5、指状状铣铣刀刀特点：特点：精度较低；精度较低；加工效率低；加工效率低；适用于修配或单间小批量适用于修配或单间小批量生产。生产。2.范成法范成法 一对齿轮一对齿轮(或齿轮与或齿轮与齿条齿条)啮合啮合时其齿廓时其齿廓互为包络互为包络线。线。如果把其如果把其中一个齿中一个齿轮轮(或齿条或齿条)做成刀具，做成刀具，就可以切就可以切出与它共出与它共轭的渐开轭的渐开线齿廓。线齿廓。n 齿轮滚刀齿轮滚刀 滚直齿轮滚斜齿轮齿轮插刀齿轮插刀齿条插刀齿条插刀二、根切现象与最少齿数二、根切现象与最少齿数二、根切现象与最少齿数二、根切现象与最少齿数 若刀具齿顶线超过若刀具齿顶线超过N N1 1点，则会将点，则会将根部
6、已加工出的渐开线切去一根部已加工出的渐开线切去一部分，称为部分，称为根切根切。根切使齿根削弱，还会使重合根切使齿根削弱，还会使重合度减小。度减小。标准齿轮是否发生根切取决于标准齿轮是否发生根切取决于其齿数的多少其齿数的多少。当齿数增多时，。当齿数增多时，分度圆半径增大，轮坯中心上分度圆半径增大，轮坯中心上移至移至O1 处，理论啮合点也随之处，理论啮合点也随之上移至上移至N1 处，从而避免根切；处，从而避免根切；反之，齿数越少，根切越严重。反之，齿数越少，根切越严重。对于对于=20和和ha*=1的正常齿制的正常齿制标准渐开线齿轮，其最少齿数标准渐开线齿轮，其最少齿数zmin=17。标准齿轮传动的
7、缺点标准齿轮传动的缺点 标准齿轮的齿数必须标准齿轮的齿数必须最少齿数最少齿数，否则会产生根，否则会产生根切。切。标准齿轮不适用于实际中心距标准齿轮不适用于实际中心距a不等于标准中心不等于标准中心距距a的场合。当的场合。当aa时，采用标准齿轮虽能保持定时，采用标准齿轮虽能保持定传动比，但会出现过大的齿侧间隙，重合度也减传动比，但会出现过大的齿侧间隙，重合度也减小；当小；当aa时，则根本无法安装。时，则根本无法安装。一对互相啮合的标准齿轮，小齿一对互相啮合的标准齿轮，小齿轮齿根厚度小于大齿轮齿根厚度，轮齿根厚度小于大齿轮齿根厚度，抗弯能力有明显差别。抗弯能力有明显差别。采用变位齿轮可以弥补标准齿轮
8、的采用变位齿轮可以弥补标准齿轮的上述不足。上述不足。齿条特点：齿条特点：（1 1）同侧齿廓为互相平行的直线。（2 2）齿条齿廓上各点的压力角均相等，且数值上等 于齿条齿形角。（3）齿廓上任一点的齿距都等于分度线上的齿距。pnnhahf齿顶线分度线齿根线三、齿轮变位原理三、齿轮变位原理以切削标准齿轮时的位置为基准，刀具的移动距离xm称为变位量，x 称为变位系数;并规定刀具远离轮坯中心时 x为正值，称正变位；反之，刀具趋近轮坯中心时x为负值，称负变位。分度圆分度圆(分度线)节线节线分度线分度线节线xmxmn齿距、模数和压力角？齿距、模数和压力角？因齿条刀具上各处的齿距因齿条刀具上各处的齿距 p、模
9、数、模数m和压力和压力角角均相等，故变位齿轮的齿距、模数、压均相等，故变位齿轮的齿距、模数、压力角和标准齿轮完全一样。力角和标准齿轮完全一样。分度圆直径、基圆直径、传动比都不变。分度圆直径、基圆直径、传动比都不变。n齿厚和齿槽宽？齿根高和齿顶高？齿厚和齿槽宽？齿根高和齿顶高？变化了。变化了。变位后哪些参数没有变化？变位后哪些参数没有变化？表表1标准模数系列标准模数系列 mm第一系列11.251.522.5345681012162025324050第二系列1.752.252.75(3.25)3.5(3.75)4.55.5(6.5)79(11)141822283645 注：1、本表摘自GB1357-87。2、本表适用于渐开线圆柱齿轮，对斜齿轮是指法向模数。3、优先采用第一系列，括号内的模数尽可能不用。返回返回表表2渐开线圆柱齿轮的齿顶高系数渐开线圆柱齿轮的齿顶高系数和顶隙系数和顶隙系数正常齿制短齿制ha*1.00.8c*0.250.3返回返回