齿轮机构

广西水电职院教案用纸 章节名称： 第五章齿轮机构 §5-1齿轮机构的齿廓啮合基本规律、特点和类型 §5-2 渐开线的齿廓 §5-3渐开线标准齿轮各部分名称、参数和几何尺寸 §5-4 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 目的要求：了解齿轮传动的特点及应用、齿轮传动的类型、齿轮传动的基本要求； 了解渐开线的形成及其特性、渐开线齿廓的啮合特性； 熟悉渐开线齿轮各部分名称、齿轮的基本参数、渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何 尺寸； 了解标准直齿圆柱齿轮公法线长度的测量方法。 教学重点： 重点：1．渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的确定 2．渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸 难点：渐开线直齿圆柱齿轮的形成和啮合特性 教学难点及突破难点的办法：课堂讲授，实物模型演示，多媒体教学 讲授法 课外作业：5-4 教学过程 §5-1 齿轮机构的齿廓啮合基本规律、特点和类型 一、根据其传动比是否恒定分 二、在定传动比中两啮合齿轮的相对运动是平面运动还是空间运动分 时间 分配 4 学时 三、 齿轮啮合的基本规律 §5-2 渐开线的齿廓 一、渐开线的形成 二、渐开线的特性 三、渐开线齿廓啮合特性 §5-3渐开线标准齿轮各部分名称、参数和几何尺寸 §5-4 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 第四章第四章 齿轮传动齿轮传动 第一节第一节 齿轮机构的齿廓啮合基本规律、特点和类型齿轮机构的齿廓啮合基本规律、特点和类型 一、齿轮传动的特点及应用一、齿轮传动的特点及应用 特点：传动平稳、适用范围广、效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长。但 其制造安装精度要求高、制造费用大，不适宜于远距离两轴间的传动。 应用：齿轮传动是用来传递任意轴间的运动和动力 示例（见课件） 二、齿轮传动的类型二、齿轮传动的类型 1．按一对齿轮传递的相对运动分：平面齿轮传动，空间齿轮传动。 平面齿轮传动又分为：直齿圆柱齿轮传动（外啮合，内啮合，齿轮齿条） ， 斜齿圆柱齿轮传动，人字齿轮传动。 （图形见课件） 2．按齿轮工作条件不同分：开式传动，半开式传动，闭式传动。 空间齿轮传动又分为：相交轴齿轮传动（圆锥齿轮传动） ，相错轴齿轮传动 （交错轴斜齿轮传动，蜗杆传动） 三、齿轮传动的基本要求三、齿轮传动的基本要求 1．传动准确、平稳 要求齿轮在传动过程中的瞬时角速度比（或称瞬时传动比）恒定不变，免于 发生噪声、振动和冲击。这与齿轮的齿廓形状、制造和安装精度有关。 2．承载能力强 要求齿轮在传动过程中，有足够的强度、刚度，能传递较大的动力，并在预 定的使用期限内正常工作不失效。这与齿轮的尺寸、材料和热处理工艺有关。 第二节第二节 渐开线齿廓渐开线齿廓 一、渐开线齿廓一、渐开线齿廓 1．渐开线的形成及其特性 ―条直线在圆上作纯滚动时，直线上任一点的轨迹即为渐开线。 BK——发生线； 基圆—— rb； θ k—— AK段的展角。 渐开线的特性： ①ABBK； ② 渐开线上任意点的法线切于基圆； ③ B 点为曲率中心，BK 为曲率半径。 渐开线起始点 A 处曲率半径为 0。 定义：啮合时 K 点正压力方向与速度方向所夹锐角为渐开线上该点之压力 角α k。 cos k  OB  OK r r b k 对于同一条渐开线：rk ↓ → α k↓ ④ 渐开线形状取决于基圆，当 rb→∞，变成直线。 ⑤ 基圆无渐开线。 2．渐开线齿廓的啮合特性 （1）渐开线齿廓满足定传动比要求 两齿廓在任意点 K 啮合时，过 K 作两齿廓的 法线 N1N2，是基圆的切线，为定直线。 两轮中心连线也为定直线，故交点 P 必为定点。 i12=ω 1/ω 2=O2P/ O1P=const 工程意义：i12 为常数可减少因速度变化所产生 的附加动载荷、振动和噪音，延长齿轮的使用寿命， 提高机器的工作精度。 （2）传力的平稳性 齿廓间正压力方向不变，N1N2 是啮合点的轨迹，称为啮合线。 啮合线与节圆公切线之间的夹角α ’ ，称为啮合角。实际上α ’ 就是节圆上 的压力角。 由渐开线的性质可知：啮合线又是接触点的法线，正压力总是沿法线方向， 故正压力方向不变。该特性对传动的平稳性有利。 （3）中心距的可分性 △O1N1P ∽ △O2N2P 故传动比又可写成： i12=ω 1/ω 2= O2P/ O1P=rb2/rb1 ——基圆半径之反比。 实际安装中心距略有变化时，不影响 i12，这一特性称为运动可分性，对加 工和装配很有利。 由于上述特性，工程上广泛采用渐开线齿廓曲线。 齿廓间的相对滑动： 两齿廓在啮合传动时， 齿廓之间将产生相对滑动。齿廓间的相对滑动将引起 齿廓的摩擦和磨损，但也利于润滑油膜的形成 。 节点 C 处啮合时，因两齿廓接触点的速度相等，故该点齿廓间没有相对滑 动，其运动关系为纯滚动。 第三节第三节渐开线标准齿轮各部分名称、参数和几何尺寸渐开线标准齿轮各部分名称、参数和几何尺寸 1．齿轮各部分名称（外齿轮） 名称与符号： 齿顶圆—— da、ra 齿根圆—— df、Rf 齿厚—— sk 齿槽宽—— ek 齿距（周节）—— pk=sk+ek 法向齿距 （周节） —— pn= pb 分度圆——人为规定的计算基准圆 表示符号： d、r、s、e，p= s+e 齿顶高 ha，齿根高 hf，齿全高 h= ha+hf 。 2．基本参数 （1）齿数—— z （2）模数—— m 分度圆周长：π d=zp, d=zp/π→ d=zp/π 人为规定： m=p/π 只能取某些简单值，称为模数 m 。 于是有：d=mz，r = mz/2 模数的单位：mm，它是决定齿轮尺寸的一个基本参数。齿数相同的齿轮， 模数大，尺寸也大。 （图形见课件） 为了便于制造、 检验和互换使用， 国标 GB1357-87 规定了标准模数系列。（见 课件中标准模数系列表） （3）分度圆压力角 由 rb＝ri cosα i 得：α i＝arccos(rb/ri) 对于同一条渐开线：ri ↓ → α i ↓α b＝0 定义分度圆压力角为齿轮的压力角： α ＝arccos(rb/r) 或rb＝rcosα ，db＝dcosα α 是决定渐开线齿廓形状的一个重要参数。规定标准值：α ＝20° 由 d=mz 知：m 和 z 一定时，分度圆是一个大小唯一确定的圆。 由 db＝dcosα 可知，基圆也是一个大小唯一确定的圆。称 m、z、α 为渐开 线齿轮的三个基本参数。 3．渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸 （1）标准齿轮 m、α 、ha*、c* 均为标准值，且在分度圆上的齿厚 s 等于齿槽宽 e 的齿轮 称为标准齿轮 。 标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算公式列于表 9-2。 （2）内齿轮（图形见课件） 结构特点：轮齿分布在空心圆柱体内表面上。 不同点： ① 轮齿与齿槽正好与外齿轮相反； ② dfdda，da＝d-2ha,df＝d+2hf ； ③ 为保证齿廓全部为渐开线，要求 dadb。 （3）齿条（图形见课件） z → ∞的特例。齿廓曲线（渐开线）→ 直线 特点： ① 压力角处处相等，且等于齿形角，α 为常数 ② 齿距处处相等：p=π mpn=pcosα 其它参数的计算与外齿轮相同，如： s=π m/2e=π m/2 ha=ha*mhf=(ha* +c*)m 以模数为基本参