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机械原理——机械的平衡 第九章 齿轮传动 §9－1 概述 §9－2 齿轮齿廓曲线设计 §9－3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算 §9－4 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 §9－5 渐开线圆柱齿轮的加工方法 §9－6 齿轮的失效形式及设计准则 §9－7 齿轮常用材料及热处理 §9－8 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 §9－9 斜齿圆柱齿轮传动 §9－10 直齿圆锥齿轮传动 基本要求: 了解齿轮机构的类型及功用、齿廓啮合基本定律 掌握渐开线齿廓的特点 熟练掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算 理解直齿轮正确啮合条件、重合度概念 掌握轮齿失效形式及其设计准则 理解直齿圆柱齿轮传动的受力分析和强度计算 掌握斜齿轮与直齿轮的异同，理解当量齿数 了解斜齿轮（齿廓曲面的形成和啮合特点、基本参数、几何尺寸计算和当量齿数） 了解齿轮的基本结构 §9－1 概 述 一、应用 二、特点 三、分类 一、应用 齿轮机构是现代机械中应用最广泛的一种传动机构 用来传递空间任意两轴的运动和动力 应用实例： 机械手 汽车变速箱 摄像机 游乐设施 二、特点 可用来传递空间任意两轴之间的运动和动力 传动比准确、平稳 结构紧凑，适用圆周速度和功率范围广 机械效率高 使用寿命长，工作安全可靠 三、分类 1、按齿轮传动的工作情况分： 开式齿轮传动——润滑差，易磨损，常用于低精度、低速传动。 闭式齿轮传动——齿轮置于封闭严密的箱体内，精度高，润滑及防护条件好。重要的传动 一般分类 平面 直齿轮 1 平面齿轮机构 ( 二轴平行) 直齿圆柱齿轮机构 外啮合传动 内啮合传动 齿轮齿条传动 外啮合传动 二轮转向相反 斜齿圆柱齿轮机构 外啮合传动 内啮合传动 齿轮齿条传动 人字齿轮传动 2 空间齿轮机构 圆锥齿轮传动 二轴相交 外啮合传动 交错轴斜齿轮传动（螺旋齿轮传动） 二轴交错 交错轴斜齿轮传动 蜗杆传动 二轴交错，通常交90o 蜗杆传动 §9－2 齿轮齿廓曲线设计 一、齿廓啮合基本定律 二、渐开线的形成及特性 三、渐开线齿廓的特点 一、齿廓啮合基本定律 对齿廓曲线的要求： 直观上—— 不卡不离 几何学上—— 处处相切接触 运动学上—— 法线上没有相对运动 齿廓啮合基本定律： 互相啮合的一对齿轮，在任一位置时的传动比，都与其连心线被其啮合点的公法线所分两线段成反比 二、节点、节圆 定传动比条件： 若两轮作定传动比传动 则P点为定点，即不论两齿轮轮廓在何位置接触，过接触点所作的两齿廓公法线与连心线相交于定点P 定点P——节点 节圆(d1’,d2’): 过节点所作的两圆 三、齿廓曲线的确定 能满足定传动比(或某种变传动比规律)要求的齿廓曲线，理论上有无穷多个 理论上无穷多共轭曲线：能满足定传动比(或某种变传动比规律)要求的齿廓曲线 实际选用, 须考虑设计、制造、安装、使用等因素 常用: 渐开线、摆线、圆弧线、抛物线等 本章主要研究渐开线齿廓的齿轮 四、渐开线的形成 当一直线在一圆周上作纯滚动时，此直线上任一点的轨迹---该圆的渐开线 该圆称基圆(rb)；该直线称为发生线 渐开线 五、渐开线的性质 1) 发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长, 2) 渐开线上任一点法线恒切于基圆 3) 切点是渐开线上K点的曲率中心，KB为曲率半径; 越接近基圆，曲率半径越小，反之越大 4) 基圆内无渐开线 渐开线的性质 5) 渐开线的形状决于基圆半径 基圆半径越大，渐开线越平展（综合曲率半径越大） 直线也是渐开线 推论 同一基圆上渐开线形状相同 同一基圆所生成的同向渐开线为法向等距曲线 两反向渐开线公法线处处相等 (等于两渐开线间的基圆弧长) 1、啮合线为一条直线 啮合线: 啮合点的轨迹 N1N2 啮合点的公法线：N1N2 二基圆内公切线： N1N2 接触点正压力方向：N1N2 基圆的内公切线N1N2为(理论)啮合线 啮合点均在啮合线N1N2上 啮合角α’ N1N2 线与VP 之间的夹角， 即节圆压力角。 §9－3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算 一、外齿轮 1 各部分名称和符号 2 基本参数 3 几何尺寸 4 例题 1 各部分名称和符号 基 圆 (db, rb) : 产生渐开线的圆 齿顶圆da(ra)： 连接齿轮各齿顶的圆 齿根圆df(rf): 齿槽底部连接的圆 齿厚 si: 在di圆周上, 一个轮齿左右两侧齿廓间的弧线长 齿槽宽ei: 在di圆周上, 齿间的弧线长 齿距pi: pi=si+ei 分度圆d (r): 设计齿轮的基准圆 分度圆上，p=s+e 齿顶高 ha： 齿根高hf： 齿全高h=ha+hf 2 基本参数 齿数：z 模数：m ?d=zp d=