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1、第8章 空间齿轮机构及其设计第1页，本讲稿共14页881 1 交错轴斜齿轮机构交错轴斜齿轮机构一、一、交错轴斜齿轮交错轴斜齿轮简介简介交错轴斜齿轮机构有两个斜齿轮组成，但两齿轮的轴线不相平行交错轴斜齿轮机构有两个斜齿轮组成，但两齿轮的轴线不相平行第2页，本讲稿共14页882 2 蜗杆蜗轮机构蜗杆蜗轮机构在在=12=90的螺旋齿轮机构，将轮的螺旋齿轮机构，将轮1的螺旋角的螺旋角1设计得远比设计得远比轮轮2的螺旋角的螺旋角2大，轮大，轮1的分度圆直径的分度圆直径d1远比轮远比轮2的分度圆直径的分度圆直径d2小，而且轮小，而且轮1的轴向长度又较大时，则轮的轴向长度又较大时，则轮1上的牙齿在其上的牙齿
2、在其分度圆柱面上将形成完整的螺旋线，使得分度圆柱面上将形成完整的螺旋线，使得其外形如一螺旋，我们将其称为蜗杆。其外形如一螺旋，我们将其称为蜗杆。11 1这样形成的蜗轮蜗杆传动仍和螺旋齿这样形成的蜗轮蜗杆传动仍和螺旋齿轮传动一样，相啮合的轮齿仍为点接轮传动一样，相啮合的轮齿仍为点接触。为了改善它们的啮合状况，可将触。为了改善它们的啮合状况，可将蜗轮的圆柱表面的直母线作成弧形，蜗轮的圆柱表面的直母线作成弧形，部分地包住蜗杆，这样螺旋齿轮机构部分地包住蜗杆，这样螺旋齿轮机构的点接触就变成了蜗轮蜗杆机构的线的点接触就变成了蜗轮蜗杆机构的线接触。降低了接触应力，减少了磨损，接触。降低了接触应力，减少了磨
3、损，改善了啮合情况。改善了啮合情况。tt22 221一、蜗杆蜗轮的形成一、蜗杆蜗轮的形成第3页，本讲稿共14页第4页，本讲稿共14页三、三、蜗杆蜗轮正确啮合条件蜗杆蜗轮正确啮合条件中间平面-垂直于蜗轮轴线并包含蜗杆轴线的剖面中间平面内蜗杆于蜗轮的啮合相当于齿条与齿轮的啮合正确啮合条件是中间平面内模数与压力角分别相等：正确啮合条件是中间平面内模数与压力角分别相等：mt2t2=mx1x1=m，t2=x1=一般=12=90，还应满足且蜗杆与蜗轮螺旋线的旋向相同tt2 21 1中间平面蜗杆与蜗轮的压力角标准值为=20 标准模数标准模数二、二、蜗杆传动类型简介蜗杆传动类型简介第5页，本讲稿共14页四、蜗
4、杆蜗轮的传动比及蜗轮的转向四、蜗杆蜗轮的传动比及蜗轮的转向z1：蜗杆头数；蜗杆头数；z2:蜗轮齿数蜗轮齿数传动比传动比 :z1z2 =-n2n1i=-蜗轮的转向蜗轮的转向-1 11 112p12p右旋蜗杆右旋蜗杆：伸出左手，四指顺蜗杆转向，则蜗轮的切向速伸出左手，四指顺蜗杆转向，则蜗轮的切向速 度方向与拇度方向与拇 指指向相同。指指向相同。用手势确定蜗轮的转向：用手势确定蜗轮的转向：左旋蜗杆左旋蜗杆：用右手判断，方法一样。用右手判断，方法一样。2 22 2v2v2右旋蜗杆右旋蜗杆左旋蜗杆左旋蜗杆第6页，本讲稿共14页五、几何尺寸和变位蜗杆传动五、几何尺寸和变位蜗杆传动1.蜗杆的导程角将分度圆柱
5、展开得：将分度圆柱展开得：=z=z1 1 p px1x1/d/d1 1=mz=mz1 1/d/d1 1 tgtg=pz/d/d1 1 dd1 1pzp px xd d1 1第7页，本讲稿共14页2.蜗杆的分度圆直径蜗杆的分度圆直径d1和直径系数和直径系数q为了减少加工蜗轮滚刀的数量，规定为了减少加工蜗轮滚刀的数量，规定d d1 1只能取标准值。只能取标准值。q=d=d1 1/m/m表8-2 分度圆直径d1第一系列第二系列10 11.2 12.5 14 16 18 20 22.4 25 28 31.5 35.5 40 45 50 56 63 71 80 90 100 112 125 140 16
6、0 180 200 224 250 280 315 355 400 17 21.2 26.5 30 33.5 38 42.5 48 53 60 67 75 85 95 106 118 132 144 170 190 212 300 340 第一系列第二系列10 11.2 12.5 14 16 18 20 22.4 25 28 31.5 35.5 40 45 50 56 63 71 80 90 100 112 125 140 160 180 200 224 250 280 315 355 400 17 21.2 26.5 30 33.5 38 42.5 48 53 60 67 75 85 95
7、106 118 132 144 170 190 212 300 340 定义：直径系数q=z1/qtgtg=mz1/d1则q=z1/tg3.蜗轮的分度圆直径蜗轮的分度圆直径d2和中心距和中心距ad2=mz2a=0.5(d1+d2)=0.5m(q+z2)第8页，本讲稿共14页六、蜗杆传动主要优缺点六、蜗杆传动主要优缺点优点：优点：传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。蜗杆导程角小于传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。蜗杆导程角小于 当量摩擦角时有自锁性当量摩擦角时有自锁性缺点：缺点：传动效率低、磨损大。为减少磨损，蜗轮齿圈常用青铜传动效率低、磨损大。为减少磨损，蜗轮齿圈常用青铜制造，成本较高。
8、制造，成本较高。第9页，本讲稿共14页883 3 直齿圆锥齿轮机构直齿圆锥齿轮机构一、直齿圆锥齿轮齿廓的特点和类型一、直齿圆锥齿轮齿廓的特点和类型 轮齿分布在圆锥体上，直齿圆轮齿分布在圆锥体上，直齿圆锥齿轮有分度圆锥、齿顶圆锥、齿锥齿轮有分度圆锥、齿顶圆锥、齿根圆锥、基圆锥、节圆锥。根圆锥、基圆锥、节圆锥。直齿圆锥齿轮传动用于传递相直齿圆锥齿轮传动用于传递相交轴间的回转运动，用轴交角交轴间的回转运动，用轴交角 来表来表示两回转轴线间的位置关系。示两回转轴线间的位置关系。轮齿从大端到小端逐渐收缩。轮齿从大端到小端逐渐收缩。1.特点特点2.类型类型圆锥齿轮轮齿圆锥齿轮轮齿直齿斜齿曲齿圆弧齿螺旋齿第
9、10页，本讲稿共14页齿廓曲面二、直齿圆锥齿轮齿廓曲面的形成二、直齿圆锥齿轮齿廓曲面的形成 与基圆锥相切于与基圆锥相切于NO，且半径，且半径R等于基圆锥的锥距的扇形平面沿基圆锥作等于基圆锥的锥距的扇形平面沿基圆锥作相切纯滚动时，该平面上一点相切纯滚动时，该平面上一点K在空间形成一条球面渐开线，半径逐渐减小在空间形成一条球面渐开线，半径逐渐减小的一系列球面渐开线的集合，就组成了的一系列球面渐开线的集合，就组成了齿廓曲面齿廓曲面，称为，称为球面渐开曲面球面渐开曲面。NNok0O基圆锥球面渐开线kk0kR发生面第11页，本讲稿共14页三、三、背锥及当量齿数背锥及当量齿数 直齿圆锥齿轮的齿廓曲面由球面
10、直齿圆锥齿轮的齿廓曲面由球面渐开线组成，无法展开成平面，需渐开线组成，无法展开成平面，需用一个与球面上渐开线非常接近的用一个与球面上渐开线非常接近的圆锥面上的渐开线来代替之。我们圆锥面上的渐开线来代替之。我们可以用可以用背锥齿廓背锥齿廓代替代替圆锥齿轮球面圆锥齿轮球面齿廓齿廓。与球面相切于大端节与球面相切于大端节圆处的圆锥，称为大端的圆处的圆锥，称为大端的背锥，背锥展开成背锥，背锥展开成扇形齿扇形齿轮轮，假想将扇形齿轮补全，假想将扇形齿轮补全为完整的圆形齿轮，此即为完整的圆形齿轮，此即为为当量齿轮当量齿轮，其齿数称为，其齿数称为当量齿数当量齿数。其齿形与锥齿其齿形与锥齿轮大端的球面齿形相当，轮
11、大端的球面齿形相当，两者两者m和和相同。相同。rrvrvAO1aboReab第12页，本讲稿共14页当量齿轮的分度圆半径为当量齿轮的分度圆半径为rvrv=AO/cos=r/cos 设圆锥齿轮的齿数为设圆锥齿轮的齿数为z，模数为，模数为m，则：，则：r=mz/2又又rv=mzv/2则则mzv/2=r/cos 故故zv=z/cos为圆锥齿轮的分度圆锥角为圆锥齿轮的分度圆锥角四、正确啮合条件和传动比四、正确啮合条件和传动比1.1.正确啮合条件正确啮合条件两齿轮大端的模数、压力角分别相等两齿轮大端的模数、压力角分别相等第13页，本讲稿共14页r10102r2 2 1OR2.传动比当轴交角 时五、五、直齿圆锥齿轮的几何尺寸直齿圆锥齿轮的几何尺寸 圆锥齿轮的参数以大端出为标准值，其几何参数也以大端为基准圆锥齿轮的参数以大端出为标准值，其几何参数也以大端为基准第14页，本讲稿共14页