機(jī)械基礎(chǔ)機(jī)械基礎(chǔ)第四章齒輪傳動(dòng)

§4－1齒輪傳動(dòng)的類型及應(yīng)用§4－2漸開線齒廓§4－3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算§4－4其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介§4－5漸開線齒輪失效形式第四章齒輪傳動(dòng)§4－1齒輪傳動(dòng)的類型及應(yīng)用第四章齒輪傳動(dòng)

第四章齒輪傳動(dòng)一、齒輪傳動(dòng)的常用類型二、齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用§4－1齒輪傳動(dòng)的類型及應(yīng)用

齒輪傳動(dòng)——利用齒輪副來傳遞運(yùn)動(dòng)和（或）動(dòng)力的一種機(jī)械傳動(dòng)。一、齒輪傳動(dòng)的常用類型§4－1齒輪傳動(dòng)的類型及應(yīng)用§4－1齒輪傳動(dòng)的類型及應(yīng)用齒輪傳動(dòng)的類型很多，用途各異，但是從傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的要求出發(fā)，各種齒輪傳動(dòng)都必須解決兩個(gè)基本問題：1、傳動(dòng)平穩(wěn)就是要保證瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，盡可能減小齒輪嚙合中的沖擊、振動(dòng)和噪聲。2、足夠的承載能力

就是在尺寸和質(zhì)量一定的前提下，保證正常使用所需的強(qiáng)度、耐磨性等方面的要求。在預(yù)定的使用期限內(nèi)不發(fā)生失效?！?－1齒輪傳動(dòng)的類型及應(yīng)用齒輪傳動(dòng)的類型很多一、齒輪傳動(dòng)常用類型兩軸平行兩軸不平行按輪齒方向按嚙合情況直齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)人字齒圓柱齒輪傳動(dòng)

外嚙合齒輪傳動(dòng)內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)齒輪齒條傳動(dòng)相交軸齒輪傳動(dòng)交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)錐齒輪傳動(dòng)交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)蝸輪蝸桿傳動(dòng)§4－1齒輪傳動(dòng)的類型及應(yīng)用一、齒輪傳動(dòng)常用類型兩軸平行按輪齒方向直齒圓柱齒輪傳動(dòng)外嚙§4－1齒輪傳動(dòng)的類型及應(yīng)用一、齒輪傳動(dòng)常用類型按工作條件分按齒面硬度分閉式齒輪傳動(dòng)

開式齒輪傳動(dòng)

軟齒面（HBS≤350）齒輪傳動(dòng)

硬齒面（≥350）齒輪傳動(dòng)§4－1齒輪傳動(dòng)的類型及應(yīng)用一、齒輪傳動(dòng)常用類型按工二、齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用1．傳動(dòng)比n1、n2——主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，r/minz1、z2——主、從動(dòng)輪齒數(shù)

齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比是主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速與從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速之比，也等于兩齒輪齒數(shù)之反比?！?－1齒輪傳動(dòng)的類型及應(yīng)用二、齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用1．傳動(dòng)比n1、n2——主、從動(dòng)輪2．應(yīng)用特點(diǎn)能保證瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，工作可靠性高，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠傳遞的功率和圓周速度范圍較寬結(jié)構(gòu)緊湊、可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比傳動(dòng)效率高，使用壽命長(zhǎng)維護(hù)簡(jiǎn)便（1）優(yōu)點(diǎn)§4－1齒輪傳動(dòng)的類型及應(yīng)用2．應(yīng)用特點(diǎn)能保證瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，工作可靠性高，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中有振動(dòng)、沖擊和噪聲齒輪安裝要求較高不能實(shí)現(xiàn)無極變速不適宜用在中心距較大的場(chǎng)合（2）缺點(diǎn)§4－1齒輪傳動(dòng)的類型及應(yīng)用運(yùn)轉(zhuǎn)過程中有振動(dòng)、沖擊和噪聲（2）缺點(diǎn)§4－1齒輪傳動(dòng)一、齒輪傳動(dòng)對(duì)齒廓曲線的基本要求二、漸開線的形成及性質(zhì)三、漸開線齒輪嚙合特性§4－2漸開線齒廓一、齒輪傳動(dòng)對(duì)齒廓曲線的基本要求§4－2漸開線齒廓一、齒輪傳動(dòng)對(duì)齒廓曲線的基本要求

傳動(dòng)平穩(wěn)承載能力強(qiáng)§4－2漸開線齒廓一、齒輪傳動(dòng)對(duì)齒廓曲線的基本要求傳動(dòng)平穩(wěn)§4－2二、漸開線的形成及性質(zhì)

動(dòng)直線沿著一固定的圓作純滾動(dòng)時(shí)，此動(dòng)直線上任一點(diǎn)K的運(yùn)動(dòng)軌跡CK稱為漸開線，該圓稱為漸開線的基圓，其半徑以rb表示，直線稱為漸開線的發(fā)生線?！?－2漸開線齒廓二、漸開線的形成及性質(zhì)動(dòng)直線沿著一固定的圓

漸開線齒輪——以同一個(gè)基圓上產(chǎn)生的兩條反向漸開線為齒廓的齒輪。§4－2漸開線齒廓漸開線齒輪——以同一個(gè)基圓上產(chǎn)生的兩條反向漸漸開線齒廓的性質(zhì)：發(fā)生線在基圓上滾過的線段長(zhǎng)等于基圓上被滾過的弧長(zhǎng)漸開線上任意一點(diǎn)的法線必切于基圓漸開線的形狀取決于基圓的大小漸開線上各點(diǎn)的曲率半徑不相等漸開線上各點(diǎn)的齒形角（壓力角）不等漸開線的起始點(diǎn)在基圓上，基圓內(nèi)無漸開線§4－2漸開線齒廓漸開線齒廓的性質(zhì)：發(fā)生線在基圓上滾過的線段長(zhǎng)等于基圓上被滾三、漸開線齒廓嚙合特性

能保持瞬時(shí)傳動(dòng)比的恒定具有傳動(dòng)的可分離性§4－2漸開線齒廓三、漸開線齒廓嚙合特性能保持瞬時(shí)傳動(dòng)比的恒定§4－2齒輪傳動(dòng)的類型及應(yīng)用漸開線齒廓練習(xí)題齒輪傳動(dòng)的類型及應(yīng)用漸開線齒廓練習(xí)題一、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分的名稱二、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)三、外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算四、直齒圓柱內(nèi)齒輪簡(jiǎn)介§4－3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算

一、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分的名稱§4－3漸開線標(biāo)一、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分的名稱齒輪上各部分名稱§4－3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算

一、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分的名稱齒輪上各部分名稱§4－二、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒形角α

齒數(shù)z

模數(shù)m

齒頂高系數(shù)ha*

頂隙系數(shù)c*

§4－3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算

二、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒形角α1．標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒形角α

§4－3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算

1．標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒形角α§4－3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的

齒形角——在端平面上，過端面齒廓上任意點(diǎn)K的徑向直線與齒廓在該點(diǎn)處的切線所夾的銳角，用α表示。K點(diǎn)的齒形角為αK。漸開線齒廓上各點(diǎn)的齒形角不相等，K點(diǎn)離基圓越遠(yuǎn)，齒形角越大，基圓上的齒形角α=0°。

分度圓壓力角——齒廓曲線在分度圓上的某點(diǎn)處的速度方向與曲線在該點(diǎn)處的法線方向（即力的作用線方向）之間所夾銳角，也用α表示?！?－3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算

齒形角——在端平面上，過端面齒廓上任意點(diǎn)K的2．齒數(shù)z

一個(gè)齒輪的輪齒總數(shù)。3．模數(shù)m

齒距p除以圓周率π所得的商，即m＝p/π。

模數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。齒數(shù)相等的齒輪，模數(shù)越大，齒輪尺寸就越大，輪齒也越大，承載能力越大?！?－3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算

2．齒數(shù)z一個(gè)齒輪的輪齒總數(shù)。3．模數(shù)m齒距p除以圓周4．齒頂高系數(shù)ha*

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，規(guī)定ha=ha*m。ha*稱為齒頂高系數(shù)。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：正常齒ha*＝1。5．頂隙系數(shù)c*

當(dāng)一對(duì)齒輪嚙合時(shí)，為使一個(gè)齒輪的齒頂面不與另一個(gè)齒輪的齒槽底面相抵觸，輪齒的齒根高應(yīng)大于齒頂高，即應(yīng)留有一定的徑向間隙，稱為頂隙，用c表示。

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，規(guī)定c＝c*m。c*稱為頂隙系數(shù)。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：正常齒c*＝0.25?！?－3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算

4．齒頂高系數(shù)ha*對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，規(guī)定ha三、外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算名稱代號(hào)計(jì)算公式齒形角α標(biāo)準(zhǔn)齒輪為20°齒數(shù)z通過傳動(dòng)比計(jì)算確定模數(shù)m通過計(jì)算或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定齒厚ss=p/2=πm/2齒槽寬e

e=p/2=πm/2齒距pp=πm基圓齒距pbpb=pcosα=πmcosα齒頂高h(yuǎn)aha=ha*m=m§4－3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算

三、外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算名稱代號(hào)計(jì)算公式齒名稱代號(hào)計(jì)算公式齒根高h(yuǎn)fhf=(ha*+c*)m=1.25m齒高h(yuǎn)h=ha+hf=2.25m分度圓直徑dd=mz齒頂圓直徑dada=d+2ha=m(z+2)齒根圓直徑df

df=d-hf=m(z-2.5)基圓直徑

dbdb=dcosα標(biāo)準(zhǔn)中心距

aa=(d1+d2)/2=m(z1+z2)/2§4－3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算

名稱代號(hào)計(jì)算公式齒根高h(yuǎn)fhf=(ha*+c*)m=1.2四、直齒圓柱內(nèi)齒輪簡(jiǎn)介直齒圓柱內(nèi)齒輪直齒圓柱內(nèi)齒輪傳動(dòng)§4－3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算

四、直齒圓柱內(nèi)齒輪簡(jiǎn)介直齒圓柱內(nèi)齒輪直齒圓柱內(nèi)齒輪傳動(dòng)內(nèi)齒輪的齒頂圓小于分度圓，齒根圓大于分度圓內(nèi)齒輪的齒廓是內(nèi)凹的，其齒厚和齒槽寬分別對(duì)應(yīng)于外齒輪的齒槽和齒厚為了使內(nèi)齒輪齒頂?shù)凝X廓全部為漸開線，其齒頂圓必須大于基圓§4－3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算

內(nèi)齒輪的齒頂圓小于分度圓，齒根圓大于分度圓§4－3漸開線*五、漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件和連續(xù)傳動(dòng)條件1．正確嚙合條件pb1=pb2

模數(shù)相等分度圓上的齒形角相等§4－3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算

*五、漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條1．正確嚙合條件p2．連續(xù)傳動(dòng)條件

前一對(duì)輪齒尚未結(jié)束嚙合，后繼的一對(duì)輪齒已進(jìn)入嚙合狀態(tài)?！?－3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算

2．連續(xù)傳動(dòng)條件前一對(duì)輪齒尚未結(jié)束嚙合，后漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算-練習(xí)題

漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算-練習(xí)題一、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)二、直齒圓錐齒輪傳動(dòng)三、齒輪齒條傳動(dòng)§4－4其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介

一、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)§4－4其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介一、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)1．斜齒圓柱齒輪的形成直齒輪齒廓的形成§4－4其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介

一、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)1．斜齒圓柱齒輪的形成直齒輪齒廓的形成

當(dāng)發(fā)生面沿基圓柱作純滾動(dòng)時(shí)，直線BB形成的一個(gè)螺旋形的漸開線曲面，稱為漸開線螺旋面。

βb稱為基圓柱上的螺旋角?！?－4其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介

當(dāng)發(fā)生面沿基圓柱作純滾動(dòng)時(shí)，直線BB形成的一2．斜齒輪傳動(dòng)的嚙合性能齒的接觸線先由短變長(zhǎng)，再由長(zhǎng)變短，承載能力大，可用于大功率傳動(dòng)輪齒上的載荷逐漸增加，逐漸卸掉，承載和卸載平穩(wěn)、沖擊、振動(dòng)和噪聲小，使用壽命長(zhǎng)傳動(dòng)平穩(wěn)、沖擊、振動(dòng)和噪音較小適用于高速重載的場(chǎng)合§4－4其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介

2．斜齒輪傳動(dòng)的嚙合性能齒的接觸線先由短變長(zhǎng)，再由長(zhǎng)變短，3．斜齒圓柱齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸端面：垂直于齒輪軸線的平面，用t作標(biāo)記法面：與輪齒齒線垂直的平面，用n作標(biāo)記。β：斜齒圓柱齒輪螺旋角§4－4其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介

3．斜齒圓柱齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸端面：垂直于齒輪軸線的平

判別方法：將齒輪軸線垂直放置，輪齒自左至右上升者為右旋，反之為左旋?！?－4其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介

判別方法：將齒輪軸線垂直放置，輪齒自左至右上4．斜齒圓柱齒輪正確嚙合條件法面模數(shù)（法向齒距除以圓周率π所得的商）相等，即m

n1=m

n2=m法面齒形角（法平面內(nèi)，端面齒廓與分度圓交點(diǎn)處的齒形角）相等，即αn1=αn2=α螺旋角相等、旋向相反，即β1=-β2§4－4其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介

4．斜齒圓柱齒輪正確嚙合條件法面模數(shù)（法向齒距除以圓周率π二、直齒圓錐齒輪傳動(dòng)以大端的參數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。應(yīng)滿足的條件：

大端端面模數(shù)相等大端齒形角相等§4－4其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介

二、直齒圓錐齒輪傳動(dòng)以大端的參數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。應(yīng)滿足的條三、齒輪齒條傳動(dòng)斜齒條直齒條§4－4其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介

三、齒輪齒條傳動(dòng)斜齒條直齒條§4－4其他齒輪傳1．齒條

齒輪的齒數(shù)增加到無窮多時(shí)，其圓心位于無窮遠(yuǎn)處，齒輪上的基圓、分度圓、齒頂圓等各圓成為基線、分度線、齒頂線等互相平行的直線，漸開線齒廓也變成直線齒廓，齒輪即演化成為齒條?！?－4其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介

1．齒條齒輪的齒數(shù)增加到無窮多時(shí)，其圓心位齒條的主要特點(diǎn)：齒廓上各點(diǎn)的法線相互平行。傳動(dòng)時(shí)，齒條作直線運(yùn)動(dòng)，且速度大小和方向均一致。齒條齒廓上各點(diǎn)的齒形角均相等，且等于齒廓直線的傾斜角，標(biāo)準(zhǔn)值α為20o不論在分度線上、齒頂線上，還是在與分度線平行的其他直線上，齒距均相等，模數(shù)為同一標(biāo)準(zhǔn)值?！?－4其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介

齒條的主要特點(diǎn)：齒廓上各點(diǎn)的法線相互平行。傳動(dòng)時(shí)，齒條作直2．齒輪齒條傳動(dòng)v=n1πd1=n1πmz1

L=πd1=πmz1

v—齒條的移動(dòng)速度，mm/minn1—齒輪的轉(zhuǎn)速，r/mind1——齒輪分度圓直徑，mmm——齒輪的模數(shù)，mmz1——齒輪的齒數(shù)L—齒輪每回轉(zhuǎn)一周齒條的移動(dòng)距離§4－4其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介

2．齒輪齒條傳動(dòng)v=n1πd1=n1πmz1L=πd1§4－4其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介-練習(xí)題

§4－4其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介-練習(xí)題一、齒面點(diǎn)蝕二、齒面磨損三、齒面膠合四、齒面塑變五、輪齒折斷§4－5漸開線齒輪失效形式

失效——齒輪傳動(dòng)過程中，若輪齒發(fā)生折斷、齒面損壞等現(xiàn)象，齒輪失去了正常的工作能力。一、齒面點(diǎn)蝕§4－5漸開線齒輪失效形式一、齒面點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕多發(fā)生在靠近節(jié)線的齒根面上。常發(fā)生于閉式軟齒面（HBS≤350）傳動(dòng)中?！?－5漸開線齒輪失效形式

產(chǎn)生機(jī)理齒面受交變的接觸應(yīng)力→產(chǎn)生初始疲勞裂紋→潤(rùn)滑油進(jìn)入裂紋并產(chǎn)生擠壓→表層金屬剝落→麻點(diǎn)狀凹坑一、齒面點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕多發(fā)生在靠近節(jié)線的齒根面上。§4－5二、齒面磨損齒面磨損是開式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式?！?－5漸開線齒輪失效形式

現(xiàn)象：齒面磨損后，齒廓形狀破壞，齒厚減薄。后果：傳動(dòng)不平穩(wěn)，產(chǎn)生沖擊，過載易折斷。二、齒面磨損齒面磨損是開式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式?！?－三、