电子课件-《机械基础(第六版)》-A02-3658-4第四章--齿轮传动

第四章齿轮传动机械基础第四章齿轮传动§4—2外啮合直齿圆柱齿轮传动§4—1齿轮传动概述§4—3其他齿轮传动简介§4—4齿轮的结构、材料、润滑与失效第四章齿轮传动齿轮传动是利用齿轮副来传递运动和（或）动力的一种机械传动，可以用来传递空间任意两轴间的运动，而且传动准确可靠，效率高第四章齿轮传动§4—1齿轮传动概述一、齿轮传动的常用类型1．两轴平行§4—1齿轮传动概述2．两轴不平行§4—1齿轮传动概述§4—1齿轮传动概述二、齿轮传动的传动比n1z1=n2z2齿轮传动的传动比：n1、n2——主、从动齿轮的转速，r/minz1、z2——主、从动齿轮的齿数§4—1齿轮传动概述三、齿轮传动的应用特点（1）能保证瞬时传动比恒定，工作可靠性高，传递运动准确（2）传递功率和圆周速度范围较宽，传递功率可高达5×104kW，圆周速度可达300m/s（3）结构紧凑，可实现较大的传动比（4）传动效率高，使用寿命长，维护简便1．优点§4—1齿轮传动概述（1）运转过程中有振动、冲击和噪声（2）对齿轮的安装要求较高（3）不能实现无级变速（4）不适用于中心距较大的场合2．缺点第四章齿轮传动一、渐开线齿廓1．齿轮传动对齿廓曲线的基本要求（1）传动要平稳（2）承载能力要强2．渐开线的形成动直线AB沿一固定圆作纯滚动，此动直线AB上任意一点K的运动轨迹CD称为该圆的渐开线3．渐开线齿廓的啮合特性（1）能保证瞬时传动比的恒定，保证了传动的平稳性，减小了振动和冲击（2）即使两轮的实际中心距与设计的中心距稍有改变，其瞬时传动比仍能保持不变二、渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称三、渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数1．压力角压力角：齿廓上某点所受正压力方向（即齿廓上该点法向）与速度方向线之间所夹的锐角分度圆上的压力角α=20°分度圆上压力角大小对轮齿形状的影响α20°α=20°α20°2．齿数z齿数z：一个齿轮的轮齿总数3．模数mm＝p/π模数：齿距p除以圆周率π所得的商m的单位为mm模数越大，轮齿厚度也越大，承载能力越强齿数相同模数不同分度圆直径相同四、外啮合标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算例一对标准直齿圆柱齿轮，z1=20，z2=32，m=10。试计算d、da、df、s、db和a解五、渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件1．两齿轮的模数必须相等，即m1=m22．两齿轮分度圆上的压力角必须相等，即α1=α2知识链接标准齿轮§4—3其他齿轮传动简介第四章齿轮传动一、内啮合直齿圆柱齿轮传动内啮合直齿圆柱齿轮§4—3其他齿轮传动简介内啮合直齿圆柱齿轮的特点：1．齿顶圆＜分度圆，齿根圆＞分度圆2．齿廓是内凹的，齿厚和齿槽宽分别对应于外啮合齿轮的齿槽宽和齿厚3．齿顶圆必须大于基圆§4—3其他齿轮传动简介当要求齿轮传动轴平行，回转方向一致，且传动结构紧凑时，可采用内啮合直齿圆柱齿轮传动§4—3其他齿轮传动简介二、齿轮齿条传动齿轮齿条传动可以将齿轮的回转运动转换为齿条的往复直线运动，或将齿条的往复直线运动转换为齿轮的回转运动齿条就像一个直径无限大的齿轮§4—3其他齿轮传动简介1．齿条（1）齿条的齿廓是直线，压力角为20°（2）齿条上各齿的同侧齿廓互相平行§4—3其他齿轮传动简介2．齿条移动速度计算v=n1πd1=n1πmz1齿条的移动速度：v——齿条的移动速度，mm/minn1——齿轮的转速，r/mind1——齿轮分度圆直径，mmm——齿轮的模数，mmz1——齿轮的齿数齿轮回转一周，齿条移动距离：L=πd1=πmz1§4—3其他齿轮传动简介三、斜齿圆柱齿轮传动1．斜齿圆柱齿轮的形成渐开线直齿圆柱齿轮的齿廓是发生面在基圆柱上作纯滚动时，面上任意一条与基圆柱母线NN′平行的直线KK′的运动轨迹§4—3其他齿轮传动简介斜齿圆柱齿轮的齿廓发生面上的直线KK′不是与基圆柱母线NN′平行，而是成一个夹角βb直线KK′所形成的一个螺旋形的渐开线曲面称为渐开线螺旋面。βb称为基圆柱上的螺旋角§4—3其他齿轮传动简介2．斜齿圆柱齿轮的主要参数（1）斜齿圆柱齿轮的螺旋角斜齿圆柱齿轮的螺旋角：分度圆柱面与齿廓相交的螺旋线的螺旋角，用β表示β越大，轮齿倾斜程度越大，因而传动平稳性越好，但轴向力也越大§4—3其他齿轮传动简介（2）模数Pn＝Ptcosβmn＝mtcosβ斜齿圆柱齿轮的法向模数为标准值（3）压力角压力角取标准值，即αn=20°§4—3其他齿轮传动简介（4）旋向将齿轮轴线垂直放置，轮齿自左至右上升者为右旋，反之为左旋§4—3其他齿轮传动简介3．斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件（1）两齿轮法向模数相等，即：mn1=mn2=m（2）两齿轮法向压力角相等，即：αn1=αn2=α（3）两齿轮螺旋角相等、旋向相反，即：β1=－β2§4—3其他齿轮传动简介4．斜齿圆柱齿轮传动的啮合性能（1）同时啮合的轮齿数量多，重合度大，承载能力高（2）轮齿上的载荷逐渐增加，又逐渐卸掉。承载和卸载平稳，冲击、振动和噪声小（3）产生轴向力，增大了摩擦损失§4—3其他齿轮传动简介四、直齿锥齿轮传动直齿锥齿轮用于两轴相交时的传动，大端参数为标准值直齿锥齿轮传动正确啮合的条件：（1）两齿轮的大端模数相等，m1=m2=m（2）两齿轮的压力角相等，α1=α2=α一、齿轮的结构1．齿轮轴圆柱齿轮锥齿轮第四章齿轮传动2．实体式齿轮圆柱齿轮锥齿轮３．腹板式齿轮圆柱齿轮锥齿轮4．轮辐式齿轮二、齿轮常用材料及热处理（1）齿面具有足够的硬度和耐磨性（2）齿心具有足够的韧性（3）具有良好的冷、热加工的工艺性1．对齿轮材料的基本要求（1）常用材料为优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢、铸铁和非金属材料（2）齿轮结构尺寸较大时用铸钢（3）开式低速传动齿轮用灰铸铁或球墨铸铁（4）低速重载齿轮选用综合性能较好的钢材（5）高速齿轮选用齿面硬度高的材料（6）受冲击载荷的齿轮选用韧性好的材料（7）高速、轻载而又要求低噪声的齿轮传动，用非金属材料、如夹布胶木、尼龙2．常用的齿轮材料主要有表面淬火、渗碳淬火、渗氮、调质、正火等3．钢制齿轮的热处理方法三、齿轮传动的润滑1．开式齿轮传动的润滑采用人工定期润滑，可采用油润滑或脂润滑油池润滑喷油润滑2．闭式齿轮传动的润滑（1）v＜12m/s时，多采用油池润滑（2）v＞12m/s时，应采用喷油润滑四、齿轮传动的失效1．齿面点蚀表层上小块金属脱落，形成麻点和斑坑2．齿面磨损齿面磨损严重时，渐开线齿面就会损坏3．齿面胶合齿面直接接触，产生局部高温，使两齿面发生粘连4．齿面塑性变形齿面较软时，在重载情况下出现塑性变形5．轮齿折断（1）受到严重冲击、短期过载而突然折断（2）轮齿长期工作后经过多次反复的弯曲，使齿根发生疲劳折断制作：王希波第四章齿轮传动