机械设计基础 第 5 章 齿轮机构
116页1、第 5 章 齿轮机构,桑塔纳轿车的主传动系统,3,一、 齿轮机构的特点 优点:1、适用的圆周速度和功率范围广; 300m/s 100 000r/m 100 000kw 2、效率较高; 3、传动比稳定; 4、寿命较长; 5、工作可靠性较高; 6、空间任意轴间传递运动和动力 缺点: 1、要求较高的制造和安装精度,成本较高; 2、不适用于远距离两轴之间的传动。, 5-1 概述 - - 齿轮机构的特点和类型,二 齿轮机构的分类 动画,(1)平行轴间的传动,(2)相交轴间的传动,(3)交错轴间的传动,5,二、齿轮机构的分 类,6,直齿圆柱齿轮,内啮合,齿条,外啮合,(1)平行轴间的传动,动画,动画,动画,8,人字齿圆柱齿轮,8,斜齿圆柱齿轮,(1)平行轴间的传动,动画,动画,直齿,斜齿:加工困难,曲齿:高速重载,圆 锥 齿 轮,(2)相交轴间的传动,动画,动画,10,点接触 滑动速度大 传递运动,轻载,蜗轮蜗杆,交错轴斜齿轮,(3)交错轴间的传动,动画,动画,11,5-2 齿廓啮合基本定律,一对传动齿轮的瞬时传动比与 其连心线被齿廓接触点公法线 所分割的两线段长度成反比,一、齿廓啮合的基本定律,
2、节点 节圆,节点,节圆,12,变传动比 非圆齿轮机构,定传动比 圆形齿轮机构,13,满足齿廓啮合基本定律的齿廓 常用齿廓: 渐开线齿廓 involute profile 摆线齿廓 圆弧齿廓 考虑强度、制造、安装、运动、寿命等要求,渐开线齿廓应用最广,二、共轭齿廓,一、渐开线的形成和性质 1、渐开线形成 动画,发生线,基圆,向径,展角,压力角,基圆半径 rb,rK,渐开线 : 直线在圆周上纯滚动, 直线上任意一点的轨迹。, 5-3 渐开线的形成和性质,15,、发生线沿基圆滚过长度 等于 基圆上被滚过的弧长。 、渐开线上任意一点的法线必与基圆相切; 基圆的切线必为渐开线上某一点的法线。 、渐开线上各点的曲率半径不同。 离基圆愈远,曲率半径愈大,渐开线愈平直。基圆上曲率半径为 0。,2、渐 开 线 的 性 质,16,、基圆的大小 决定 渐开线的形状。 基圆半径越大,渐开线越平直。 渐开线齿条齿廓:直线,2、渐 开 线 的 性 质,17,、基圆以内无渐开线。,2、渐 开 线 的 性 质,18,G1、G3 为同一基圆上生成的两条同向渐开线,同一基圆上生成的两条同向渐开线为法向等距曲线。,K1K3
3、 = K1K3,20,压力角:渐开线齿廓上一点所受到的力的方向与该点的 绝对速度之间所夹的锐角。,渐开线齿廓 各点 压力角不等。 越靠近基圆,压力角越小,基圆上压力角为0。,二、 渐开线方程,渐 开 线 方 程,1.,2. qK = NOA - aK,= tg aK - aK,令: inv aK = tg aK - aK . .,inv aK 称渐开线函数.,渐开线方程:,qK = inv aK = tg aK - aK .,N,A,22,三、渐开线齿廓的啮合特性 重点,公法线,内公切线,思路: 定传动比,满足齿廓啮合基本定律,节点为定点,定直线,传动比,1、满足 定传动比 要求,O1,O2,O1,O2,2. 可 分 性,i12 = i12,若中心距略有误差,传动比不变,实际意义: 由于制造、安装误差或轴承磨损,常常导致中心距的微小变化,但由于渐开线齿轮传动具有可分性,故仍能保持良好的传动性能。,24,啮合线 : 两齿廓接触点的轨迹,理论啮合线: 直线 N1N2,啮合角: 啮合线 与 节点速度 方向所夹锐角,3、渐开线齿廓之间的正压力方向不变 传力平稳,四线合一,一齿轮各部分的名称和符
4、号,齿顶圆,ra,da,齿根圆,rf,df,齿 厚,任意圆齿厚 si,分度圆齿厚 s,齿槽宽,任意圆齿槽宽ei,分度圆齿槽宽 e,齿 距,任意圆齿距 pi= si+ ei,分度圆齿距 p = s +e e,分度圆,r,d,齿顶,,齿顶高,ha,齿根,,齿根高,hf,齿全高,h = ha +hf,基圆,rb, db,标准直齿圆柱外齿轮,基圆齿距,Pb,两条反向渐开线组成轮齿,仅研究一个平面, 5-4 渐开线圆柱齿轮各部分名称 及标准齿轮的尺寸计算,齿宽,pn,基圆齿距 Pb = 法向齿距 Pn,27,二、基本参数,、齿数,、分度圆模数 module,制造、设计、检测不方便,模数 m,单位 mm,28,模数 m, mm,29,3、分度圆压力角,基圆大小 决定 渐开线的形状,k点在分度圆上,基圆大小与分度圆压力角有关,标准=20,压力角越小, 传力性能越好,但强度会降低。,29,二、基本参数,30,分度圆: 具有 标准模数 和 标准压力角 的圆,31,4、齿顶高 ha 、齿顶高系数 ha*,ha = ha*m,32,5、齿根高 hf 和 顶隙系数 c*,hf =(ha*+c*)m,顶隙:齿轮
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