第七章齿轮传动

（4）啮合角不变
啮合线与两节圆公 切线所夹的锐角称为啮 合角，用α’表示 。 显然，齿轮传动啮合角 不变，正压力的方向也 不变。因此，传动过程 比较平稳。
C
五、直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸
齿数—Z，齿槽
1、齿顶圆da 2、齿根圆df 3、在任意圆周上 ①齿槽宽ek
②齿厚SK
③齿距PK=eK+SK
根切的危害： ①切掉部分齿廓； ②削弱了齿根强度；
③严重时，切掉部分渐开
线齿廓，降低重合度。
产生根切的原因：
当刀具齿顶线与啮合线的交点超过啮合极限点N，
刀具由位置Ⅱ继续移动时，便将根部已切制出的渐开
线齿廓再切去一部分。
七、斜齿圆柱齿轮传动
1、曲面的形成
当斜齿轮发生面与基圆柱相切，发生线与轴线成βb 。 当角βb＝0时，即形成直齿圆柱齿轮的齿廓曲面。
措施：提高齿面硬度，采用油性好的润滑油。
2、齿轮材料及其热处理
1）齿轮材料
45号钢 中碳合金钢 最常用，经济、货源充足 35SiMn、40MnB、40Cr等 20Cr、20CrMnTi等
金属材料
低碳合金钢
铸钢
铸铁
ZG310-570、ZG340-640等
HT350、QT600-3等
非金属材料
尼龙、夹木胶布等
v k 1 = w 1 o1 k
k2 = w 2 o2k
即 k 1 cos k 1 = k 2 cos k 2
w1 O2 N 2 O2 C = = i12 = w 2 O1 N1 O1 C
要保证传动比为定值，点C应为连心线上定点，称为节点。
O1、O2为圆心， 过节点C所作的两个相 切的圆称为节圆 。
6
5
K
4 3 2 1
A
O
基圆
2、渐开线的性质
（1）发生线沿基圆滚过 的线段长度等于基圆上被 滚过的相应弧长。 （2）渐开线上任意一点 法线必然与基圆相切。当 发生线在基圆上作纯滚动 时，B点为渐开线上K点 的曲率中心，BK为其曲 率半径和K点的法线。
V k
（3）渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向 所夹锐角称为该点的压力角。齿廓上各点压 力角是变化的。 （4）渐开线的形状只取决于基圆大小。基圆越大， 渐开线愈平直，否则相反。 （5）基圆内无渐开线。
h
ha hf
全齿高：h= ha+hf =(2ha* +c*)m 齿顶圆直径： da=d+2ha =(z+2ha*)m 齿根圆直径： df=d-2hf =(z-2ha*-2c*)m
rf r
ra
六、渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合传动
1）啮合过程
起始啮合点A：
从动轮齿顶点与主动 轮齿根处某点接触，在啮 合线上为从动轮齿顶圆与 啮合线N1N2交点A。
/
/
O1
c
w1 O2 N 2 O2C r2 ' = = = i12 = w2 O1 N1 O1C r1 '
r’2
O2
三、渐开线的形成及性质
1、渐开线的形成
一条直线在圆周上 作纯滚动时，该直线上 任意一点的轨迹称该圆 的渐开线。 轮齿上左右两侧齿 廓即从同一基圆上展开 的两条对称的渐开线。
B rb 发生线
选材时考虑：工作条件、载荷性质、经济性、制造方法等 齿轮毛坯锻造—选可锻材料；铸造—选可铸材料
2）热处理
调 正 质 火
软齿面。改善机械性能，增大强度和韧性 齿面硬度HBS≤350 硬齿面。接触强度高、耐磨性好、可抗冲击 齿面硬度HBS350
整体淬火
表面淬火 渗碳淬火
小齿轮受载次数多，故材料应选好些，热处理硬 度稍高于大齿轮（约30~40HBS）
终止啮合点E：
主动轮齿顶点与从动 轮齿根处某点接触，在啮 合线上为主动轮齿顶圆与 啮合线N1N2交点E。
2）正确啮合条件
为使前后两对齿轮能在啮
合线上同时接触而又不产生干 涉，则须使两轮的相邻两齿同 侧齿廓沿啮合线上距离相等。 由渐开线性质可知，法向齿距 与基圆齿距相等，即Pb1=Pb2。
由此可得两齿轮正确啮合的 条件为：即：m1=m2。
2、按工作条件分类
开式——适于低速及不重要的场合 半开式——农业机械、建筑机械及简单机械设备 （只有简单防护罩） 闭式——润滑、密封良好，汽车、机床及航空 发动机等的齿轮传动中 3、按齿面硬度分类 软齿面齿轮— 齿面硬度≤350 HBS，制造简单、 成本低，多用一般传动。
硬齿面齿轮— 齿面硬度≥350 HBS，制造复杂， 使用于高速、重载等场合。
因存在曲面对称关 系，人字齿轮能抵消轴 向力，故其倾斜角β可 适当取大点，一般为 27°~ 45°。
2）模数和压力角
p n = p t cos
m n = m t cos
tan n = tan t cos
因p=πm，故法面模数 mn和端面模数 mt之间的关系为
m n= m t cos
第七章
机械传动
——齿轮传动
§1
概述
齿轮传动是近代机器中用于传递空间任意 两轴或多轴之间的运动和动力。在金属切削机 床、工程技术、冶金机械，以及人们常见的汽 车、机械式钟表中都有齿轮传动。
减速机
钟表
一、齿轮传动主要类型
1、按传动轴相对位置
平行轴齿轮传动
相交轴齿轮传动
交错轴齿轮传动
平行轴
相交轴
交错轴
十、齿轮传动的润滑
1. 齿轮传动润滑主要特点： 1）齿面接触应力高； 2）齿面存在滑动大；
3）润滑是断续的，每次啮合都要重新建立油膜。
2. 润滑剂的选择： 润滑油是齿轮传动润滑中最常用的润滑剂，有 时开式齿轮传动也采用润滑脂进行润滑。
3、润滑方式的选择
半开式及开式齿轮传动或速度较低闭式齿轮传 动，可采用人工定期添加润滑油或润滑脂进行润滑。 闭式齿轮传动通常采用油润滑，其润滑方式根据齿 轮的圆周速度v而定。
≤12m/s
＞12m/s
多级齿轮传动中，当几个大齿轮直径不相等 时，可采用隋轮的油浴润滑。
本章结束
课后作业：
7-6；7-12；7-13
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二、齿轮的轮廓曲线
齿轮传基本动要求：
承载能力高 要求传递较大的动力，且使用寿命长，由齿轮 尺寸、材料和工艺决定。 传动准确平衡 瞬时传动比恒定不变，以避免冲击、振动和噪声 传动比：
i 12 =
w w
1 2
由齿轮轮廓和制造精度决定
1、齿轮啮合基本定律
两齿廓在公法线n-n方向不 发生分离或嵌入，接触点k的线 速度在公法线上的投影应相等。
m=4 z=16
m=2 z=16
设计：潘存云
m=1 z=16 不同模数齿轮大小的比较
2、压力角α
一对互相啮合齿轮，模数和压力角必须都相等。 分度圆上的压力角简称为压 力角，是决定齿形的重要参数。 对于标准中心距安装，因节 圆与分度圆重合，故啮合角也等 于分度圆压力角。
GB1356-88规定标准压力角：α=20° 某些场合：α=14.5°、15°、22.5°、25°。
措施：
提高齿面硬度、齿面质 量和增大直径等。
3）齿面磨损
因灰砂、污物的落入而造成，是开式传动的 主要失效形式。
措施：改善润滑和密封条件、提高齿面硬度等。
4）齿面胶合
高速重载传动，产生高温造成粘焊现象。
措施：采用异种金属、降低齿高、提高齿面硬度等。
5）齿面塑性变形
齿轮较软，重载时因摩擦作用，齿面产生塑性变形。
一对相互啮合的标准齿轮， 其模数相等，故两轮分度圆上 的齿厚和齿槽宽相等，因此， 当分度圆与节圆重合时，可满 足无齿侧间隙的条件。这种安 装称为标准安装。 标准安装时的中心距称为 标准中心距。a = m (z1+z2 ) / 2
顶隙C = c* m
根切现象：
当用范成法（展成法）切制标准齿轮，如果轮 齿的齿数小于17，则轮齿根部基圆外的渐开线将被 刀具的齿顶切去一部分,这种现象称为根切。
B2 B1
重合度：两轮齿的实际啮合线与齿轮的基节的比值。
重合度的意义
重合度不仅是齿轮传动的连续性条件，而且是
衡量齿轮承载能力和传动平稳性的重要指标。 在一般机械制造中常使e≥1.1～1.4。对于标准齿 轮传动，一般都能满足这一条件。重合度愈大，表示
两对齿同时啮合的数和标准压力角的圆。
标准齿轮的基本参数
决定齿轮尺寸和齿形基本参数有5个：齿轮的 模数 m、压力角a、齿数z、齿顶高系数ha*及顶隙 系数c*。以上5个参数，除齿数z 外均已标准化。
1、模数m
人为规定分度圆上周节p对p 的比值等于整数 或简单的有理数，这个比值称为模数。 p z =mz 任一直径dK 圆周上：p d = zp 则d= 模数单位为mm，它是确定齿轮尺寸大小重要参数。
节点C 即齿轮在点K 接触时相对速度瞬心。
i12 =
w1 w2
=
O2C O1C
=
r2 r 1
齿廓啮合基本定律：相互啮合传动的一对齿廓，
在任意瞬时传动比，必等于该瞬时两轮连心线被齿 廓接触点公法线所分割两线段长度的反比。 一对齿轮传动，可视为上述两节圆作纯滚动的 摩擦轮传动。
r’1
C为节点，半径分别为 r1 、 r2
四、渐开线齿廓的啮合特性
（1）传动比恒定： 渐开线齿廓能保证 恒定的传动比。 （2）三线合一：
C
啮合线、过啮合点 的公法线、基圆公切线 三线合一。
（3）中心距可分性
O2N2
=
O1N1
=
rb2 rb1
上式表明：渐开线齿轮的传动比等于两轮基圆 半径的反比，为一常数。安装时若中心距略有变化 不会改变传动比大小，此特性称为中心距可分性。