1、LOGO齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng) 第三章第三章知識(shí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo) 掌握標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)、主要幾何尺寸的計(jì)算及正確嚙合條件。掌握齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算方法。了解齒輪加工方法及根切現(xiàn)象。掌握齒輪輪齒的失效形式及齒輪材料的選用。掌握斜齒輪、錐齒輪、齒輪齒條傳動(dòng)的應(yīng)用特點(diǎn)及其正確嚙合條件。了解齒輪傳動(dòng)的類型、應(yīng)用特點(diǎn)及其基本要求。技能目標(biāo)技能目標(biāo) 正確選用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。掌握齒輪的加工方法。掌握預(yù)防齒輪失效方法及其材料選用。正確選用斜齒輪、錐齒輪、齒輪齒條傳動(dòng)。正確選用其他齒輪傳動(dòng)。本章內(nèi)容本章內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 1漸開線齒輪的加工方法及根切現(xiàn)象漸開線齒輪的加工方法及根切現(xiàn)象

2、2齒輪輪齒的失效形式與材料選擇齒輪輪齒的失效形式與材料選擇3其他常用齒輪及其傳動(dòng)其他常用齒輪及其傳動(dòng) 4齒輪傳動(dòng)的類型、應(yīng)用特點(diǎn)及基本要求齒輪傳動(dòng)的類型、應(yīng)用特點(diǎn)及基本要求 33.1 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)3.1.1直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸的計(jì)算直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸的計(jì)算幾何要素有：幾何要素有：齒頂圓直徑 、齒根圓直徑 、分度圓直徑 、基圓直徑 、齒寬 、齒距 、齒厚 、齒槽寬 、齒頂高 、齒根高 、全齒高 等。v 直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù) 直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)有：齒數(shù)、模數(shù)、齒形角、齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)五個(gè)。 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列（標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)

3、系列（GB13571987） mm第一系列0.1 0.12 0.15 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50第二系列0.35 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 （3.25） 3.5 （3.75） 4.5 5.5 （6.5）7 9 （11） 14 18 22 28 （30） 36 45注：本表適用于漸開線圓柱齒輪，對(duì)于斜齒圓柱齒輪是指法向模數(shù)。 優(yōu)先選用第一系列，括號(hào)內(nèi)的數(shù)值盡可能不用。v 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計(jì)算 名稱代號(hào)定義計(jì)

4、算公式模數(shù)m齒距除以圓周率所得的商m =p / = d / z，取標(biāo)準(zhǔn)值齒形角基本齒條的法向壓力角=20齒數(shù)z齒輪輪齒的總數(shù)由傳動(dòng)比計(jì)算確定，一般z1約為20分度圓直徑d分度圓柱面和分度圓的直徑d = m z齒頂圓直徑da齒頂圓柱面和齒頂圓的直徑da = d + 2 ha = m (z+2)齒根圓直徑df齒根圓柱面和齒根圓的直徑df = d - 2 hf = m (z-2.5.)基圓直徑db基圓柱面和基圓的直徑db = d cos= m z cos齒距p兩個(gè)相鄰而同側(cè)的端面齒廓之間的分度圓弧長(zhǎng)P = m齒厚s一個(gè)齒的兩側(cè)端面齒廓之間的分度圓弧長(zhǎng)s = p / 2 = m / 2槽寬e一個(gè)齒槽的

5、兩側(cè)端面齒廓之間的分度圓弧長(zhǎng)e= p / 2 = m / 2=s齒頂高h(yuǎn)a齒頂圓與分度圓之間的徑向距離ha = ha* m = m齒根高h(yuǎn)f齒根圓與分度圓之間的徑向距離hf =( ha* + c* ) m=1.25 m齒高h(yuǎn)齒頂圓與齒根圓之間的徑向距離h = ha + hf =2.25 m齒寬b齒輪的有齒部位沿分度圓柱面直母線方向量度的寬度b = (610) m中心距a齒輪副的兩軸線之間的最短距離a =d1 / 2+ d2 / 2 = m (z1+z2 ) / 23.1.2齒輪副的正確嚙合條件和連續(xù)傳齒輪副的正確嚙合條件和連續(xù)傳動(dòng)條件動(dòng)條件v正確嚙合條件正確嚙合條件 coscosbppm112

6、2coscosmm1122coscosmm12mm12由 得 則必須： 由于模數(shù)m和齒形角均已標(biāo)準(zhǔn)化，所以齒輪副的正確嚙合條件為：（1）兩齒輪的模數(shù)必須相等， （2）兩齒輪分度圓上的齒形角必須相等，v連續(xù)傳動(dòng)條件連續(xù)傳動(dòng)條件 當(dāng)前一對(duì)齒輪嚙合終止的瞬間，后繼的一對(duì)齒輪正好開始嚙合，齒輪副即能連續(xù)傳動(dòng)，我們稱之為重合度，用表示，此時(shí)=1。但由于制造、安裝誤差的影響，實(shí)際上必須使1，才能可靠的保證傳動(dòng)的連續(xù)性，重合度越大，傳動(dòng)越平穩(wěn)。 對(duì)于一般齒輪傳動(dòng)，連續(xù)傳動(dòng)的條件是。對(duì)直齒圓柱齒輪（）來說，12。標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)均能滿足上述條件。應(yīng)注意，中心距分離時(shí)，重合度會(huì)降低。3.1.3齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算齒輪傳

7、動(dòng)比的計(jì)算主動(dòng)輪與從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速（或角速度）之比，稱為齒輪傳動(dòng)比，用 表示。計(jì)算公式如下：85齒輪副的傳動(dòng)比不宜過大，否則會(huì)使結(jié)構(gòu)尺寸過大，不利于制造和安裝。通常，圓柱齒輪副的傳動(dòng)比 ，圓錐齒輪副的傳動(dòng)比3.2漸開線齒輪的加工方法及根切現(xiàn)象漸開線齒輪的加工方法及根切現(xiàn)象鑄造法熱軋法沖壓法模鍛法粉末冶金法切制法展成法仿形法銑削拉削插齒滾齒剃齒磨齒加工加工方法方法進(jìn)給進(jìn)給切削切削 利用與被切齒輪齒槽輪廓相同的成形刀具，由分度機(jī)構(gòu)將工件分齒逐齒切出，常用的有銑齒、拉齒等。 例1 如圖所示為用盤形銑刀加工的情況。切制時(shí)，銑刀轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)毛坯沿自身的軸線方向移動(dòng)，待切出一個(gè)齒槽，也就是切出一個(gè)齒槽的兩側(cè)齒廓后

8、，將毛坯退回到原來的位置，并用分度頭將毛坯轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，再繼續(xù)切削第2個(gè)齒槽。仿形法分度分度v齒輪輪齒的加工方法齒輪輪齒的加工方法分度切削進(jìn)給例2 如圖所示為用指狀齒輪銑刀加工的情況，加工方法與用盤形銑刀相似。銑削法加工特點(diǎn)：銑削法加工特點(diǎn)： 產(chǎn)生齒形誤差和分度誤差，產(chǎn)生齒形誤差和分度誤差，精度較低，加工不連續(xù)，生產(chǎn)效精度較低，加工不連續(xù)，生產(chǎn)效率低。適于單件生產(chǎn)。率低。適于單件生產(chǎn)。 由于不同模數(shù)或齒數(shù)的齒輪齒形不同,在理論上,一把成形齒輪銑刀只適用于加工一種模數(shù)和齒數(shù)的齒輪。但在實(shí)際生產(chǎn)中,為了減少銑刀數(shù)量,通常用一把齒輪銑刀加工同一模數(shù)而齒數(shù)在一段范圍 內(nèi)的齒輪，因此銑齒所得齒形常有較大誤

9、差。 利用輪廓與被切齒輪輪廓相共軛的刀具（或磨具），并通過輪坯與刀具間的展成運(yùn)動(dòng)將齒切出。展成法切齒能用一把刀具（或磨具）加工同一模數(shù)中不同齒數(shù)的齒輪，在齒輪加工中應(yīng)用最廣，常用的有插齒、滾齒、剃齒、珩齒、磨齒。展成法1插齒插齒 利用齒輪形插齒刀或齒條形齒刀切齒。用插齒刀切齒時(shí)，刀具隨插齒機(jī)主軸作軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)插齒刀與工件按一定速比相互旋轉(zhuǎn)保證插齒刀轉(zhuǎn)一齒時(shí)工件也轉(zhuǎn)一齒，形成展成運(yùn)動(dòng)。插齒能適應(yīng)較小的空刀距離，適于加工帶凸肩的齒輪或空刀槽窄的多聯(lián)齒輪，同時(shí)也便于加工扇形齒輪、內(nèi)齒輪和非圓齒輪。齒輪插刀插齒齒輪插刀插內(nèi)齒 不論用齒輪插刀還是齒條插刀加工齒輪，其切削都是不連續(xù)的，這就影響了生產(chǎn)

10、率的提高。因此在生產(chǎn)中廣泛的采用齒輪滾刀來加工齒輪。2滾齒滾齒 利用蝸桿形的齒輪滾刀在滾齒機(jī)上加工外嚙合的直齒、斜齒圓柱齒輪 滾刀的形狀如滾刀的形狀如一開有刀口的螺旋一開有刀口的螺旋 加工直齒輪時(shí)，滾刀每轉(zhuǎn)一周，工件齒輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)等于滾刀的頭數(shù)，形成展成運(yùn)動(dòng)并包絡(luò)切出齒形。為了切出全部齒寬，滾刀還沿工件軸向進(jìn)給。 加工斜齒輪時(shí)，隨著滾刀沿工件的軸向進(jìn)給，工件還應(yīng)附加一個(gè)與斜齒輪的螺旋角相適應(yīng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 加工加工方法方法 滾齒是連續(xù)切削，無退刀和空程,故生產(chǎn)率高。但滾齒不能加工內(nèi)齒輪和空刀槽較窄的多聯(lián)齒輪。 滾刀在輪坯斷面的投影相當(dāng)于一個(gè)齒條，所以用滾刀切制齒輪的原理與齒條插刀的切制齒輪的原理

11、基本相同。不過齒條的切削運(yùn)動(dòng)和范成運(yùn)動(dòng)，已為滾刀刀刃的螺旋運(yùn)動(dòng)所代替。原理原理v漸開線齒廓的根切現(xiàn)象與最少齒數(shù)漸開線齒廓的根切現(xiàn)象與最少齒數(shù) 用展成法加工齒輪時(shí)，有可能發(fā)生齒根部分已加工好的漸開線齒廓又被切掉一塊的情況，稱為“根切”。這是展成法加工齒輪時(shí)，在特定條件下產(chǎn)生的一種“過度切削”現(xiàn)象?？梢詮臐u開線齒廓的形成過程來分析“根切”的成因。根切的后果： 削弱輪齒的抗彎強(qiáng)度； 使重合度下降。根切現(xiàn)象是在展成法加工齒輪時(shí)發(fā)生的，使用齒條型刀具比用齒輪型刀具更易產(chǎn)生根切。由刀具齒頂線過N1點(diǎn)（即N1與B2重合）是不發(fā)生根切的臨界情況出發(fā)，推導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)公式 Z min = 2h

12、*a / sin2采用正常齒制時(shí)，Z min = 17；采用短齒制時(shí)， Z min = 14 。對(duì)=20。的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，v變位齒輪簡(jiǎn)介變位齒輪簡(jiǎn)介 標(biāo)準(zhǔn)齒輪的局限性 （1）在一對(duì)嚙合傳動(dòng)的齒輪中，小齒輪強(qiáng)度較弱。 （2）不能滿足實(shí)際中心距不等于標(biāo)準(zhǔn)中心距的場(chǎng)合。 （3）受 “根切現(xiàn)象”的限制，齒數(shù)不能小于最小齒數(shù)。 為了克服標(biāo)準(zhǔn)齒輪使用的局限性，工程實(shí)際中廣泛采用了變位齒輪。* 通過改變刀具和輪坯的相對(duì)位置切制齒輪的方法稱為變位修正法，切制出的齒輪稱為變位齒輪。 * 刀具遠(yuǎn)離輪坯中心為正變位，刀具趨近輪坯中心為負(fù)變位。* 刀具的移動(dòng)量用x m來表示， 稱x為變位系數(shù)。* 規(guī)定：正變位時(shí)，x 為正

13、值； 負(fù)變位時(shí)，x 為負(fù)值。3.3 齒輪輪齒的失效形式與材料選擇齒輪輪齒的失效形式與材料選擇3.3.1齒輪輪齒的失效形式齒輪輪齒的失效形式失效形式輪齒折斷齒面點(diǎn)蝕齒面磨損齒面膠合齒面塑性變形簡(jiǎn)圖v 對(duì)齒輪材料的基本要求對(duì)齒輪材料的基本要求 為了保證齒輪工作的可靠性，提高其使用壽命，齒輪的材料應(yīng)具有：（1）應(yīng)有足夠的硬度，以抵抗齒面磨損、點(diǎn)蝕、膠合以及塑性變形等；（2）齒芯應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和較好的韌性，以抵抗齒根折斷和沖擊載荷：（3） 應(yīng)有良好的加工工藝性能及熱處理性能使之便于加工且便于提高其力學(xué)性能。最常用的齒輪材料是鋼此外還有鑄鐵及一些非金屬材料等。3.3.2齒輪材料的選用齒輪材料的選用v齒輪

14、的常用材料及熱處理齒輪的常用材料及熱處理 v 齒輪材料選用的基本原則齒輪材料選用的基本原則（1）齒輪材料必須滿足工作條件的要求，如強(qiáng)度、壽命、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等； （2）應(yīng)考慮齒輪的尺寸大小，毛坯成型方法及熱處理和制造工藝； （3）鋼制軟齒面齒輪，小輪的齒面硬度應(yīng)比大齒輪高2050HBS 。 （4）硬齒面齒輪傳動(dòng)，兩輪的齒面硬度可大致相同，或小輪硬度略高。3.4 其他常用齒輪及其傳動(dòng)其他常用齒輪及其傳動(dòng)v 齒輪傳動(dòng)的類型齒輪傳動(dòng)的類型 按照輪齒齒廓曲線的形狀：漸開線齒輪、圓弧齒輪、擺線齒輪等本章主要討論了制造、安裝方便、應(yīng)用最廣的漸開線齒輪。 按照工作條件分為： 開式齒輪傳動(dòng)和閉式齒輪傳動(dòng)前者輪齒外露，灰塵易于落在齒面，后者輪齒封閉在箱體內(nèi)。 3.5齒輪傳動(dòng)的類型、應(yīng)用特點(diǎn)及基本要求齒輪傳動(dòng)的類型、應(yīng)用特點(diǎn)及基本要求 按照兩輪軸線的相對(duì)位置分類為 v 齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用特點(diǎn)齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)是：（1）結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠、壽命較長(zhǎng)；（2）傳動(dòng)比穩(wěn)定、傳動(dòng)效率高；（3）可實(shí)現(xiàn)平行軸、任意角相交軸、任意角交錯(cuò)軸之間的傳動(dòng)；（4）適用的功率和速度范圍廣。 缺點(diǎn)是：（1）加工和安裝精度要求較高，制造成本也較高；（2）不適宜于遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動(dòng)；（3）齒輪的齒數(shù)為整數(shù)，能獲得的傳動(dòng)比受到一定的限制，不能實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。v 齒輪傳動(dòng)的基本要求齒輪傳動(dòng)的基本要求 （1）傳動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)