齿轮课件[1].ppt

甄雯晶• 齿轮简称齿，是齿轮上 每一个用于啮合的凸起 部分，这些凸起部分一般呈辐射状排列，配对齿 轮上的轮齿互相接触，可使齿轮持续啮合运转； 齿槽是齿轮上两相邻轮齿之间的空间； • 端面是圆柱齿轮或圆柱蜗杆上 ，垂直于齿轮或蜗 杆轴线的平面 • 法面指的是垂直于轮齿齿线的平面 • 齿顶圆是指齿顶端所在的圆 • 齿根圆是指槽底所在的圆 • 基圆形成渐开线的发生线作纯滚动的圆 • 分度圆是在端面内计算齿轮几何尺寸的基准圆 • • 齿轮可按齿形、齿轮外 形、齿线形状、轮齿所在 的表面和制造方法等分类 • 齿轮的齿形包括齿廓 曲线、压力角、齿高和变 位渐开线齿轮比较容易 制造，因此现代使用的齿 轮中 ，渐开线齿轮占绝对 多数，而摆线齿轮和圆弧 齿轮应用较少 • 在压力角方面，小压 力角齿轮的承载能力较小 ；而大压力角齿轮，虽然 承载能力较高，但在传递 转矩相同的情况下轴承的 负荷增大， • 因此仅用于特殊情况 而齿轮的齿高已标准化， 一般均采用标准齿高变 位齿轮的优点较多，已遍 及各类机械设备中 • 另外，齿轮还可按其外形 分为圆柱齿轮、锥齿轮、 非圆齿轮、齿条、蜗杆蜗 轮 ；按齿线形状分为直齿 轮、斜齿轮、人字齿轮、 曲线齿轮；按轮齿所在的 表面分为外齿轮、内齿轮 ；按制造方法可分为铸造 齿轮、切制齿轮、轧制齿 轮、烧结齿轮等。

• 齿轮的制造材料和热处理过程对齿轮的承载能力和尺寸 重量有很大的影响20世纪50年代前，齿轮多用碳钢， 60年代改用合金钢，而70年代多用表面硬化钢按硬度 ，齿面可区分为软齿面和硬齿面两种 • 软齿面的齿轮承载能力较低，但制造比较容易，跑合 性好， 多用于传动尺寸和重量无严格限制，以及小量生 产的一般机械中因为配对的齿轮中，小轮负担较重，因 此为使大小齿轮工作寿命大致相等，小轮齿面硬度一般要 比大轮的高 • 硬齿面齿轮的承载能力高，它是在齿轮精切之后 ， 再进行淬火、表面淬火或渗碳淬火处理，以提高硬度但 在热处理中，齿轮不可避免地会产生变形，因此在热处理 之后须进行磨削、研磨或精切 ，以消除因变形产生的误 差，提高齿轮的精度 • 制造齿轮常用的钢有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢铸钢 的强度比锻钢稍低，常用于尺寸较大的齿轮；灰铸铁的机械性能较差 ，可用于轻载的开式齿轮传动中；球墨铸铁可部分地代替钢制造齿轮 ；塑料齿轮多用于轻载和要求噪声低的地方，与其配对的齿轮一般用 导热性好的钢齿轮 • 未来齿轮正向重载、高速、高精度和高效率等方向发展，并力求 尺寸小、重量轻、寿命长和经济可靠。

• 而齿轮理论和制造工艺的发展将是进一步研究轮齿损伤的机理， 这是建立可靠的强度计算方法的依据，是提高齿轮承载能力，延长齿 轮寿命的理论基础；发展以圆弧齿廓为代表的新齿形；研究新型的齿 轮材料和制造齿轮的新工艺； 研究齿轮的弹性变形、制造和安装误差 以及温度场的分布，进行轮齿修形，以改善齿轮运转的平稳性，并在 满载时增大轮齿的接触面积，从而提高齿轮的承载能力 • 摩擦、润滑理论和润滑技术是 齿轮研究中的基础性工作，研究弹 性流体动压润滑理论，推广采用合成润滑油和在油中适当地加入极压 添加剂，不仅可提高齿面的承载能力，而且也能提高传动效率 • 可用来传递空间任意两轴间的运动和动力；• 适用的速度和传递的功率范围大• 传动效率高、使用寿命长、工作安全可靠、传动比准确、机构紧凑；优点：缺点：• 制造精度要求高，成本高；• 精度底时躁声大；• 不宜用于轴间距离大的传动1、按传动轴线的相对位置分： 二、齿轮传动的主要类型1）平行轴齿轮机构(Gears with Parallel Axes)直齿圆柱齿轮传动 spur gear斜齿 圆柱 齿轮 传动 helical gear 人字齿圆柱齿轮传动 double-helical gear1）平行轴齿轮机构(Gears with Parallel Axes)直齿齿轮齿条传动斜齿齿轮齿条传动二、齿轮传动的主要类型二、齿轮传动的主要类型1）平行轴齿轮机构(Gears with Parallel Axes)直齿内齿轮传动 internal gear斜齿内齿轮传动 helical internal gear2、相交轴齿轮机构(Gears with Intersecting Axes)直齿圆 锥齿轮 传动 straigh t bevel gear斜齿 圆锥 齿轮 传动 skew bevel gear曲线 齿圆 锥齿 轮传 动 spiral bevel gear二、齿轮传动的主要类型二、齿轮传动的主要类型3、交错轴齿轮机构(Gears with Skew Axes)交错轴斜齿轮传动 crossed helical gear蜗杆蜗轮传动 worm drive3、交错轴齿轮机构(Gears with Skew Axes)蜗轮蜗杆蜗杆下置蜗杆上置二、齿轮传动的主要类型齿轮机构分类用于平行轴间传 动的齿轮机构螺旋齿轮传动蜗轮蜗杆传动外啮合齿轮传动内啮合齿轮传动齿轮齿条传动用于相交轴间传 动的齿轮机构用于交错轴间传 动的齿轮机构直齿轮传动斜齿轮传动人字齿轮传动圆锥齿轮传动——直齿斜齿曲齿二、齿轮传动的主要类型二、齿轮传动的主要类型2、按齿廓曲线的形状分：渐开线齿轮摆线齿轮 圆弧齿轮3、按齿轮传动是否封闭分：开式齿轮传动封闭式齿轮传动定传动比传动的齿轮机构(圆形齿轮机构) （circular Gear) 。

变传动比传动的齿轮机构(非圆形齿轮机构) (Non-circular Gear) 二、齿轮传动的主要类型椭圆齿轮机构对数螺线非圆齿轮机构二、齿轮传动的主要类型变传动比传动的齿轮机构(非圆形齿轮机构) (Non-circular Gear) 一、齿廓啮合基本定律k1ω2ω1pnnkP13P23(P12)o1o23121、要使两齿轮的瞬时传动比为一常数，则不论两齿廓在任何位置接触，过接触点所作的两齿廓公法线都必须与连心线交于一定点p（节点）—— 平面齿廓啮合基本定律齿轮齿廓设计一、齿廓啮合基本定律中心距k1ω2ω1pnnkP13P23(P12)o1o23122、定点p称为节点，以o1和o2为圆心，过节点p作的两相切圆称为节圆，其半径用、r1‘和r2’表示两圆心之间距离称为中心距，用a表示齿轮齿廓设计一、齿廓啮合基本定律中心距k1ω2ω1pnnkP13P23(P12)o1o23123、凡能满足齿廓啮合基本定律的一对齿廓称为共轭（e）齿 廓，理论上有无穷多对共轭齿廓，其中以渐开线齿廓应用最广齿轮齿廓设计渐开线性质二、渐开线及渐开线齿廓KO1Σ2rb1o1α1α2rb2 o2Σ3KN2N1KO1Σ1渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆越大，渐开线越平直，当基圆半径趋于无穷大时，渐开线成为斜直线，它就是齿条的齿廓。

一对渐开线直齿圆柱齿轮齿廓啮合特性一般用作功率传动的齿轮机构，若i=c，则可以减少因速度变化而产生的附加动载荷、振动和躁声，延长其使用寿命，提高其工作精度这一特性在工程上具有重大意义。