第4章 圆柱齿轮机构.docVIP

第章 圆柱齿轮机构 本章主要讲授齿轮机构组成、特点、分类和应用、渐开线齿轮参数、几何尺寸计算、啮合传动及齿轮设计和加工等问题。 1.1 齿轮机构的特点、类型及应用实例 齿轮机构用于传递两轴之间的运动和动力，是应用最广的传动机构。它是通过轮齿的啮合来实现传动要求的，因此同摩擦轮、皮带轮等机械传动相比较，其显著特点是：传动比稳定、工作可靠、效率高、寿命较长，适用的直径、圆周速度和功率范围广。 根据齿轮机构所传递运动两轴线的相对位置、运动形式及齿轮的几何形状，齿轮机构分以下几种基本类型： 直齿（a） 转向相反—外啮合圆柱齿轮 斜齿（b） 平行轴 人字齿（c） 转向相同—内啮合圆柱齿轮（d） 直齿（e） 回转 回转 相交轴—锥齿轮 运动 运动 斜齿（f） 螺旋齿轮（g） 齿轮传动 空间交错轴 蜗轮蜗杆（h） 回转 直线 齿轮齿条（i） 运动 运动 其中最基本的型式是传递平行轴间运动的圆柱直齿轮机构和圆柱斜齿轮机构。 按齿轮齿廓曲线不同，又可分为渐开线齿轮、摆线齿轮和圆弧齿轮等，其中渐开线齿轮应用最广。 图1-1 齿轮机构的基本类型 齿轮机构应用范围广泛，以下是几个应用实例。 图1-2 百分表 图1-3 机械手手部机构 图1-4 双孔钻具 图1-5 齿轮变速机构 以上各类齿轮机构均是具有恒定传动比的机构，齿轮的基本几何形状均为圆形。与之相应的有能实现传动比按一定规律变化的非圆形齿轮机构，仅在少数特殊机械中使用。 本章以渐开线直齿圆柱齿轮为主要分析对象，在此基础上对斜齿圆柱齿轮作简要介绍。 1.2 渐开线齿廓及其啮合特性 齿轮机构靠齿轮轮齿的齿廓相互推动，在传递动力和运动时，如何保证瞬时传动比恒定以减小惯性力，得到平稳传动，其齿廓形状是关键因素。渐开线齿廓能满足瞬时传动比恒定，且制造方便，安装要求低，而应用最普遍。 1.2.1 渐开线的形成原理及基本性质 如图1-6所示，一条直线（称为发生线）沿着半径为rb的圆周（称为基圆）作纯滚动时，直线上任意点K的轨迹称为该圆的渐开线。由渐开线的形成过程可知它具有以下特性： （1）相应的发生线和基圆上滚过的长度相等，即： （2）渐开线上任意一点的法线必切于基圆。 （3）渐开线上各点压力角不等，离圆心越远处的压力角越大。基圆上压力角为零。渐开线上任意点K处的压力角是力的作用方向（法线方向）与运动速度方向（垂直向径方向）的夹角(K（图1-6），由几何关系可推出 （1-1） 式中rb—基圆半径，rK—K点向径 （4）.渐开线的形状取决于基圆半径的大小。基圆半径越大，渐开线越趋平直（图1-7）。 （5）.基圆以内无渐开线。 图1-6 渐开线的形成及压力角 图1-7 渐开线形状与基圆大小的关系 渐开线齿廓的啮合特性 1．齿廓啮合基本定理 两相互啮合的齿廓E1和E2在K点接触（如图1-8），过K点作两齿廓的公法线nn，它与连心线O1O2的交点C称为节点。以O1、O2为圆心，以O1C（r1）、O2C（r2）为半径所作的圆称为节圆，因两齿轮的节圆在C点处作相对纯滚动，由此可推得 （1-2） 一对传动齿轮的瞬时角速度与其连心线被齿廓接触点的公法线所分割的两线段