齿轮传动(第10章)讲解
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第10章轮系前面我们己经讨论了一对齿轮传动及蜗杆传动的应用和设计问题,然而实际的现代机械传动,运动形式往往很复杂。
由于主动轴与从动轴的距离较远,或要求较大传动比,或要求在传动过程中实现变速和变向等原因,仅用一对齿轮传动或蜗杆传动往往是不够的, 而是需要采用一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统将主动轴的运动传给从动轴。
这种由一系列相互啮合的齿轮(包括蜗杆、蜗轮)组成的传动系统称为齿轮系,简称轮系。
本章重点讨论各种类型齿轮系传动比的计算方法,并简要分析各齿轮系的功能和应用。
10.1 轮系的分类组成轮系的齿轮可以是圆柱齿轮、圆锥齿轮或蜗杆蜗轮。
如果全部齿轮的轴线都互相平行,这样的轮系称为平面轮系;如果轮系中各轮的轴线并不都是相互平行的,则称为空间轮系。
再者,通常根据轮系运动时各个齿轮的轴线在空间的位置是否都是固定的,而将轮系分为两大类:定轴轮系和周转轮系。
10.1.1定轴轮系在传动时所有齿轮的回转轴线固定不变的轮系,称为定轴轮系。
定轴轮系是最基本的轮系,应用很广。
由轴线互相平行的圆柱齿轮组成的定轴齿轮系,称为平面定轴轮系,如图10.1所示。
a)b)图10.1 平面定轴齿轮系包含有圆锥齿轮、螺旋齿轮、蜗杆蜗轮等空间齿轮的定轴轮系,称为空间定轴轮系,如图10.2所示。
图10.2 空间定轴轮系10.1.2 周转轮系轮系在运动过程中,若有一个或一个以上的齿轮除绕自身轴线自转外,其轴线又绕另一个齿轮的固定轴线转动,则称为周转轮系,也叫动轴轮系。
如图10.3所示。
a) 周转轮系结构图b)差动轮系c)行星轮系图10.3周转轮系其中齿轮2的轴线不固定,它一方面绕着自身的几何轴线O2旋转,同时O2轴线,又随构件H绕轴线O H公转。
分析周转轮系的结构组成,可知它由下列几种构件所组成:1.行星轮:当轮系运转时,一方面绕着自己的轴线回转(称自转),另一方面其轴线又绕着另一齿轮的固定轴线回转(称公转)的齿轮称行星轮,如图10.3中的齿轮2。
北航机械原理及设计PPT第10章齿轮传动一、齿轮传动的概念齿轮传动是一种常用的机械传动方式,它利用齿轮的啮合传递动力和运动,广泛应用于机械设备中,例如汽车、工程机械、机床等。
齿轮传动的特点是传动平稳、传动效率高、传动比准确等,因此在工程设计中应用广泛。
二、齿轮传动的工作原理齿轮传动通过齿轮的啮合来实现动力和运动的传递。
啮合的齿轮被称为驱动齿轮,被驱动的齿轮被称为从动齿轮。
当驱动齿轮运动时,通过齿轮齿面的啮合,驱动力矩和转速传递给从动齿轮。
齿轮啮合的过程中,齿轮齿面之间产生的接触力和摩擦力使得齿轮产生转动,从而将动力和运动传递给被驱动的机构。
齿轮传动的主要参数有模数、压力角、齿数等,这些参数决定了齿轮的啮合性能和传动特性。
合理选择和设计齿轮传动的参数能够提高传动效率和可靠性。
三、齿轮传动的分类齿轮传动根据齿轮的传动方式和布置形式可以分为多种类型,常见的有直齿轮传动、斜齿轮传动、锥齿轮传动、蜗杆传动等。
1.直齿轮传动:直齿轮传动是指齿轮齿面与齿轮轴线平行的传动方式,适用于传递大功率和高速运动的场合。
直齿轮传动具有结构简单、制造成本低等优点,在工程中得到广泛应用。
2.斜齿轮传动:斜齿轮传动是指齿轮齿面与齿轮轴线呈一定角度的传动方式,适用于传递大功率和高速运动的场合,能够提供更大的传动比。
3.锥齿轮传动:锥齿轮传动是指齿轮齿面呈锥面的传动方式,适用于传递轴线不平行和交叉传动的场合,能够实现变速和反向传动。
4.蜗杆传动:蜗杆传动是指蜗轮和蜗杆的啮合传动方式,适用于传递大功率和大速比的场合。
四、齿轮传动的计算与设计在齿轮传动的计算与设计过程中,需要确定齿轮的模数、齿数、啮合角、齿轮轴距等参数。
这些参数的选择需要考虑传动的功率、转速、速比、传动效率等因素。
常用的计算和设计方法包括基本气体动力学计算方法、齿轮强度计算方法、齿轮啮合性能计算方法等。
齿轮传动的设计还需要考虑齿轮的制造工艺和加工精度。
合理的制造工艺可以保证齿轮的精度和传动性能,提高齿轮传动的可靠性和寿命。
第10章齿轮传动(一)教学要求了解齿轮机构的类型和应用,掌握齿廓啮合基本定理、渐开线性质、啮合特性、标准直齿圆柱齿轮的主要参数和尺寸计算,熟悉齿轮正确啮合条件和连续传动条件,能够计算斜齿轮、锥齿轮的几何尺寸,能正确分析齿轮失效原因,确定设计准则、进行强度校核。
(二)教学的重点与难点重点:直齿圆柱齿轮基本参数的确定与几何尺寸、正确啮合条件、连续传动条件的计算、失效形式和计算准则、受力分析和强度计算。
难点:斜齿圆柱齿轮、锥齿轮的当量齿轮概念、受力分析和强度计算。
(三)教学内容10.1 齿轮传动的特点和基本类型10.2 渐开线齿轮的齿廓及传动比10.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸计算10.4 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动10.5 渐开线齿轮的加工方法10.6 渐开线齿廓的根切现象与标准外齿轮的最少齿数10.7 变位齿轮传动10.8 齿轮常见的失效形式与设计准则10.9 齿轮的常用材料及许用应力10.10 渐开线直齿圆柱齿轮传动的强度计算10.11 斜齿圆柱齿轮传动10.12 直齿圆锥齿轮传动10.13 齿轮的结构设计及齿轮传动的润滑和效率【学习内容】本章将介绍渐开线圆柱直齿、斜齿轮以及直齿圆锥齿轮传动的设计计算,内容包括齿轮原理和齿轮强度两个方面,其中将着重讨论圆柱直齿轮的设计计算方法。
齿轮原理部分将介绍渐开线特性、啮合特性、啮合传动等,关于变位齿轮仅介绍传动计算的内容。
齿轮强度部分将介绍齿轮材料的选择、失效形式、设计准则等,从而得出具体的设计计算方法。
10.1 齿轮传动的特点和基本类型10.1.1齿轮传动的特点齿轮传动用来传递任意两轴间的运动和动力,其圆周速度可达到300m/s,传递功率可达105KW,齿轮直径可从不到1mm到150m以上,是现代机械中应用最广的一种机械传动。
齿轮传动与带传动相比主要有以下优点:(1)传递动力大、效率高;(2)寿命长,工作平稳,可靠性高;(3)能保证恒定的传动比,能传递任意夹角两轴间的运动。
第10章齿轮传动一、填空1.渐开线齿廓上K点的压力角应是所夹的锐角,齿廓上各点的压力角都不相等,在基圆上的压力角等于。
2.一对渐开线直齿圆柱齿轮无齿侧间隙的条件是。
3.渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是。
4.为了使一对渐开线直齿圆柱齿轮能连续定传动比工作,应使实际啮合线段大于或等于。
5.一对渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动时,两轮的圆总是相切并相互作纯滚动的,而两轮的中心距不一定总等于两轮的圆半径之和。
6.当一对外啮合渐开线直齿圆柱标准齿轮传动的啮合角在数值上与分度圆的压力角相等时,这对齿轮的中心距为。
7.一对渐开线直齿圆柱齿轮传动,其啮合角的数值与圆上的压力角总是相等。
8.按标准中心距安装的渐开线直齿圆柱标准齿轮,节圆与重合,啮合角在数值上等于上的压力角。
9.相啮合的一对直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓,其接触点的轨迹是一条线。
10.齿轮分度圆是指的圆;节圆是指的圆。
11.标准齿轮除模数和压力角为标准值外,还应当满足的条件是。
12.决定渐开线标准直齿圆柱齿轮尺寸的参数有;写出用参数表示的齿轮尺寸公式:r= ;rb = ;ra= ;rf= 。
13.渐开线齿廓上任一点的法线必定切于圆,渐开线外齿轮齿廓曲线在齿轮的圆上的压力角为最大值。
14.用范成法加工渐开线直齿圆柱齿轮,发生根切的原因是。
15.标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数为。
16.当直齿圆柱齿轮的齿数少于zmin时,可采用变位的办法来避免根切。
17.一对渐开线直齿圆柱标准齿轮传动,当齿轮的模数m增大一倍时,其重合度,各齿轮的齿顶圆上的压力角αa,各齿轮的分度圆齿厚s 。
18.一对渐开线标准直齿圆柱齿轮非正确安装时,节圆与分度圆不,分度圆的大小取决于,而节圆的大小取决于。
二、判断题1.一对外啮合的直齿圆柱标准齿轮,小轮的齿根厚度比大轮的齿根厚度大。
( )2.一对渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是pb1=pb2。
--------( )3.一对能正确啮合传动的渐开线直齿圆柱齿轮,其啮合角一定为20 。