第5章 齿轮机构及其设计--内容提要.docVIP

第5章 齿轮机构及其设计 内容提要 一、本章重点 本章重点是渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动的基本理论和设计计算。变位齿轮、斜齿轮、蜗轮蜗杆及圆锥齿轮传动的重点则是与直齿圆柱齿轮传动及设计计算的特殊点和不同点。 齿轮的齿廓曲线与齿廓啮合基本定律 （1）齿轮的齿廓曲线首先应满足齿廓啮合基本定律，即相互啮合传动的一对齿廓，在任意位置啮合时的传动比与其连心线被啮合接触点处的公法线分成的两段长度成反比。这个规律称为齿廓啮合基本定律。它反映齿廓曲线与传动比的关系。 （2）齿廓接触点公法线与两齿轮连心线的交点称为啮合节点。节点在分别与两齿轮固连的平面上的运动轨迹称为两齿轮的节线。如果要使两齿轮作定传动比，则其齿廓必须满足的条件是：无论两齿廓在何位置接触，过接触点所作的齿廓共法线与两齿轮的连心线相交于固定点。这时过节点所作的两圆称为节圆，两齿轮的传动可看成两齿轮节线作纯滚动。如果要使两齿轮作变传动比传动，则节点应按相应的规律在连心线上移动。因而两轮的节线是非圆形的，故称为非圆齿轮。 渐开线齿廓的啮合特性 可保证定传动比传动。两齿廓在任意点啮合时，其啮合点的公法线均内切于两基圆而位置不变。因而节点位置不变，传动比恒定。 正压力方向不变，传动平稳。两渐开线齿廓啮合时，啮合线、两基圆内公切线、正压力作用线为同一条直线，故正压力方位始终不变，传动平稳。 具有传动的可分性。只要保证两齿廓接触，中心距略有变化，传动比不变。 单个渐开线齿轮 渐开线标准圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算： 渐开线标准直齿圆柱齿轮有五个基本参数：齿数、模数、压力角、齿顶高系数、及顶隙系数。其中模数是决定齿轮及其轮齿大小和承载能力的重要参数，按照标准系列选取，单位为mm；压力角是决定齿轮齿廓形状和齿轮啮合性能的重要参数，一般取；而=1.0、=0.25。这五个基本参数决定了标准直齿圆柱齿轮的各部分基本尺寸。分度圆上齿厚和齿槽宽相等的齿轮称为标准齿轮。 标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸是以分度圆为基准计算的。应牢牢掌握分度圆直径,齿顶圆直径，齿根圆直径，基圆直径，齿距，齿厚及齿槽宽等的计算公式。 齿条几何尺寸的特点是：对应齿轮的分度圆、齿顶圆、齿根圆分别变为分度线、齿顶线及齿根线；其齿廓变为直线，压力角等于齿形角；其同侧齿廓平行，齿距处处相等。 内齿轮几何尺寸的特点是：对应于外齿轮的齿廓变为内齿轮的轮齿，其齿廓是内凹的其齿根圆大于齿顶圆，而齿顶圆又必须大于基圆。 标准斜齿圆柱齿轮 由于轮齿的倾斜而引入螺旋角（一般取）的基本参数，并且模数、压力角、齿顶高系数及顶隙系数有法面和端面之分，其中法面基本参数及为标准值，取值与直齿轮相同。 斜齿圆柱齿轮的几何尺寸是按端面参数及来计算的。法面参数与端面参数的关系为：，,,。还应注意斜齿圆柱齿轮中当量齿轮及当量齿数的概念。 蜗轮及蜗杆 蜗轮和蜗杆在其中间面内就相当于齿轮和齿条，蜗杆又相似于螺杆形状，故它们的基本参数有：模数、压力角、齿顶高系数（取1），顶隙系数（取0.2）,蜗杆头数，蜗轮齿数，蜗杆的直径系数及导程角。其中模数和压力角是指蜗杆的轴面模数和压力角，也即蜗轮的端面模数和压力角，且均为标准值。但模数系列不同于齿轮系列。压力角一般取；蜗杆的直径系数为蜗杆分度圆直径与其模数的比值。 圆锥齿轮 圆锥齿轮是用来传递相交轴之间的运动及动力的，轮齿分布在圆锥体上，所以相当于把圆柱齿轮的“圆柱”变成“圆锥”，如齿顶圆锥、分度圆锥、齿根圆锥、基圆锥等。还应注意圆锥齿轮中的“背锥”、当量齿轮及当量齿数的概念。 变位齿轮的变位系数及几何尺寸 加工变位齿轮时，刀具分度线与被切齿轮分度圆不相切，二者分离的距离称为变位量，称为变位系数。其中刀具分度线与被切齿轮分度圆分离的称为正变位，为正值，被加工齿轮称为正变位齿轮；而刀具分度线与被切齿轮分度圆相交的称为负变位，为负值，被加工齿轮称为负变位齿轮。 变位齿轮中及同标准齿轮一样保持不变。由于齿轮齿顶圆是齿轮刀具切出来的，因而有：()，()；齿顶圆是车削出来的，为保证齿全高不变，故()，=()；而(),()。 注意分清下面一些容易混淆的概念 分度圆与节圆 分度圆是指单个齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆。其位置为标准安装时两分度圆相切，非标准安装时相交或分离。节圆是一对齿轮在啮合传动时两个相切作纯滚动的圆。单个齿轮没有节圆。根据渐开线方程式节圆的大小分别为=，=。一般情况下，节圆半径与分度圆半径不相等，节圆与分度圆不重合。只有当啮合角等于渐开线齿廓在分度圆处的压力角时，两个节圆半径才分别与两个齿轮的分度圆半径相等，两个节圆才分别与两个齿轮的分度圆重合。这种情况下只有两个齿轮的实际中心距等于标准中心距时才会出现。 压力角与啮合角 压力角是指单个齿轮渐开线齿廓上某一点的线速度方向与该点法线方向所夹的锐角。渐开线齿廓