第4章齿轮机构

格式：ppt
大小：4.05 MB
文档页数：66

下载文档原格式

第4章齿轮机构(第二版)

m=1 z=16
标准模数系列表（GB1357－87） 0.1 0.12 0.15 0.2 0.25 0.5 0.4 0.5 0.6 0.8 第一系列 1 10 1.25 12 1.5 16 2 20 2.5 25 3 32 4 40 5 50 6 8
0.35 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 (3.25) 3.5 (3.75) 第二系列 4.5 5.5 (6.5) 7 45 9 (11) 14 18 22
ω1
O1
F N1 K

t
t
N2
K’
P
C2 C1
rb2
ω2
O2
四线合一:齿廓公法线，基圆内公切线，啮合线，力作用线
3．可分性
问题:齿轮中心距略有变化时，传动比如何变化?
渐开线齿轮中心距略有变化而传动比保持不变的特性称为渐开线齿轮传动可分性。
r
' 1
O1 rb1
ω1
N1
P
N2
' 2
1 rb 2 i 2 rb1
摆线齿轮 (1650年) 圆弧齿轮 (1950年) 按照齿面硬度：软齿面传动与硬齿面传动按齿轮工作条件：开式齿轮传动、闭式齿轮传动。
直齿平面圆柱齿轮传动（轴线平行）斜齿人字齿
外齿轮传动
内齿轮传动
按相对运动分
齿轮齿条传动直齿
圆锥齿轮
斜齿
曲线齿空间齿轮传动蜗杆蜗轮（轴线不平行）交错轴斜齿轮
第四章齿轮机构
第一节
一、齿轮机构特点
概
述
齿轮机构是由主动齿轮、从动齿轮和机架组成的高副机构，通过成对的轮齿依次啮合传递两轴之间的运动和力。

机械设计基础第4章齿轮机构(4-56)讲解

（常来加工大模数m>20的齿轮和人字齿轮）。铣刀轴向剖面形状——与齿轮齿槽的齿廓形状完全相同；
刀具刀号的选择——按被加工齿轮的m、α、z 。
这种切齿方法简单，不需要专用机床，但生产率低、精度差，故仅适用于单件生产及精度要求不高的场合。
2、拉刀(broaching tool)拉齿
拉刀拉齿主要用来拉削内齿轮，拉刀的形状与齿轮齿槽形状相同。因拉刀的制造成本高，故它适用于批量生产的情况。
2、切削过程中的运动（以插齿为例） 1）范成运动
齿条插刀：刀具的节线与被加工齿轮齿坯的分度圆相切并作纯滚动的运动——刀具移动v =ωr = ωm z / 2。
齿轮插刀：刀具的节圆与齿坯节圆相切并作纯滚动的运动—— i =ω0 /ω= z /z0）
2）切削运动（↑↓）：刀具沿齿轮毛坯轴向的切齿运动。 3）让刀运动（←→）：插齿刀具返回时，为避免擦伤已
∵ 分度圆与中线作纯滚动，且刀具分度线上s=e=πm/2；
∴ 切出的齿轮： s=e=πm/2；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1
ω1
∴ 被切的齿轮
是标准齿轮。 ra1r1'==r1
rb1
h a* m
N1
α '=α
P V2
N 2∞
2 ）切制非标准齿轮时，刀具的加工节线与被加工齿轮的分度圆相切，刀具的加工节线与中线不重合。
∵ 刀具的加工节线上s≠e； ∴ 被切的齿轮是非标准齿轮。
§4—5 渐开线标准齿轮的啮合传动
一、正确啮合条件如图4-7所示，当前一对齿
在K点接触时，后一对齿在另一点K′点接触，则点K和K′点应在啮合线N1N2上，这样才能保证各对轮齿都能正确地进入啮合。为此，两齿轮的相邻两齿同侧齿廓间的法向齿距（即基圆齿距）应相等。即：

第4章行星齿轮机构(9)

（1）复合行星齿轮结构
1）辛普森式齿轮机构 • 组成：前后齿圈组件、前后太阳轮组件、前后行星架组件 • 特征：双排行星齿轮机构，它由两个内啮合式单排行星齿轮机构组合而成，能提供三个前进挡和一个倒挡。
2）辛普森式3挡行星齿轮变速器
上图结构组成下图换挡执行元件的布置形式
C1一倒挡及直接挡离合器、 C2一前进离合器、 B1一2挡制动器、 B2一低挡及倒挡制动器，F1 低挡单向超越离合器（2）D位1挡前进离合器C2结合，前排齿圈成为输入元件，单向离合器F1使后行星架无法逆时针旋转。动力传递路线是第一轴、前排齿圈、太阳轮、后排齿圈、第二轴。
D位2挡
前进离合器C2结合，使前排齿圈成为输入元件；二挡制动器B1将太阳轮固定；动力经第一轴、前排齿圈和行星架输出给第二轴。
3）辛普森式4挡行星齿轮变速器
• 辛普森式4挡行星齿轮变速器，它的最高挡4挡是传动比小于1的超速挡。 • 这种自动变速器燃油经济性好，发动机可以经常处于较低转速范围运转，因而运转噪声小，可以延长发动机的使用寿命。 • 因此带超速挡的这种自动变速器被许多品牌高挡轿车所采用。 • 辛普森式行星齿轮变速器从20世纪70年代开始被通用、福特、克莱斯勒、丰田、日产等多家公司用于汽车自动变速器上。一直广泛为世界各国所采用；我国的CA774、通用公司的THM 25C、日产3N71B等均是这种结构。
（2）各档传动
D位3挡前进离合器C2和直接挡离合器C1工作；此时，前排太阳轮和齿圈均与第一轴相连，因此，行星架也与它们同速转动，形成直接挡；将第一轴的动力直接传给第二轴。 R位直接挡离合器C1结合，前排太阳轮成为输入元件，低、倒挡制动器B2固定后排行星架。动力经第一轴、太阳轮、后排行星齿轮和后排齿圈传至第二轴。由于行星架是固定元件，使第二轴的旋转方向与第一轴相反，变速器得到倒挡。

机械设计基础第4章齿轮机构

b. 模数的意义 ◆ 模数的量纲 mm m=
p ，确定模数 m 实际上就是确定周节 p ，也就是确
p
定齿厚和齿槽宽e。模数m越大，周节p越大，齿厚s和齿槽宽e也越大。模数越大，轮齿的抗弯强度越大。
c. 确定模数的依据根据轮齿的抗弯强度选择齿轮的模数
一组齿数相同，模数不同的齿轮。
（3）分度圆压力角(齿形角)
p 0.5p 0.5p ha=m m c
上各点具有相同的
压力角，即为其齿形角，它等于齿轮

F V
分度圆压力角。
b. 与齿顶线平行的任一直线上具有相同的齿距p= p m。
c. 与齿顶线平行且齿厚s等于齿槽宽e的直线称为分度线，
它是计算齿条尺寸的基准线。
三、参数间的关系
表5-5渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸公式表名称
式
齿根圆直径
周节齿厚基圆周节中心距
df
p s pb a
P= p m s= p m/2
Pb= p m cosa
a=m(z1 ±z2)/2
注：上面符号用于外齿轮或外啮合传动，下面符号用于内齿轮或内啮合传动。
一对标准齿轮：
1 1 a ( d 2 d 1 ) m ( z 2 z1 ) 2 2 ①m、z决定了分度圆的大小，而齿轮的大小主要
取决于分度圆，因此m、z是决定齿轮大小的主要
参数 * ha ， ②轮齿的尺寸与 m，
c*
有关与z无关

③至于齿形， rb r cos
mz cos ，与m，z， 2
有关
可见，m影响到齿轮的各部分尺寸， ∴又把这种以模数为基础进行尺寸计算的齿轮称m制齿轮。欧美：径节制 P

第四章齿轮机构

1、齿轮各部分名称和尺寸齿数—Z (1)、基圆 db(rb) (2)、齿顶圆da(ra) (3)、齿根圆df(rf) (4)、分度圆 d(r) 测量基准
(5)、在任意圆上dk 齿槽宽ek 齿厚SK 齿距PK= ek+SK
基节 Pb
基节—基圆上的齿距
周节 P
周节—分度圆上的齿距
P=s+e=2s=2e
总之，齿轮与齿条啮合时，不论是否标准安装，齿轮分度圆与节圆总是重合的，啮合角恒等于分度圆压力角。只是在非标准安装时，齿条的节线与其分度线不再重合。
§4-6 渐开线齿轮的加工方法及根切现象
齿轮加工方法
铸造法热轧法
冲压法粉末冶金法模锻法成形法
铣削拉削
切制法（最常用）
插齿
范成法滚齿 (展成法共轭法剃齿包络法)
轮齿廓上由齿顶向齿根移动;
终止啮合点：主动轮的齿顶点与从动轮的齿根处某点
接触，在啮合线N1N2上为主动轮的齿顶圆与啮合线N1N2的交点B1。
——实际啮合线齿廓工作段，齿廓非工作段
——理论啮合线
2、连续传动条件
要求：前一对轮齿脱离啮合时，后一对轮齿必须已经进入啮合或刚刚进入啮合

B1B2 Pb 或
磨齿
一、齿轮轮齿的加工方法 1.成形法(仿形法)
成形法是在普通铣床上用轴向剖面形状与被切齿轮齿槽形状完全相同的铣刀切制齿轮的方法，如图所示。铣完一个齿槽后，分度头将齿坯转过3600/z，再铣下一个齿槽，直到铣出所有的齿槽。
成形法加工方便易行，但精度难以保证。由于渐开线齿廓形状取决于基圆的大小，而基圆半径rb=(mzcosα)/2，故齿廓形状与m、z 、α有关。欲加工精确齿廓，对模数和压力角相同的、齿数不同的齿轮，应采用不同的刀具，而这在实际中是不可能的。生产中通常用同一号铣刀切制同模数、不同齿数的齿轮，故齿形通常是近似的。表中列出了1-8号圆盘铣刀加工齿轮的齿数范围。

机械设计基础试题库_齿轮机构

第4章齿轮机构习题与参考答案一、复习思考题1．要使一对齿轮的瞬时传动比保持不变，其齿廓应符合什么条件2．渐开线是怎样形成的它有哪些重要性质试根据渐开线性质来解释以下结论：（1）渐开线齿轮传动的啮合线是一条直线；（2）渐开线齿廓传动时，其瞬时传动比保持不变；（3）渐开线齿条的齿廓是直线；（4）齿条刀具超过N1点的直线刀刃不能范成渐开线齿廓；（5）一对互相啮合的标准齿轮，小齿轮齿根齿厚比大齿轮齿根厚度小。

3．节圆和分度圆有何区别压力角和啮合角有何区别，在什么条件下节圆与分度圆重合以及啮合角与分度圆压力角相等。

4．什么是渐开线齿轮传动的可分性如令一对标准齿轮的中心距略大于标准中心距，能不能传动有什么不良影响5．渐开线齿轮正确啮合的条件是什么满足正确啮合条件的一对齿轮是否一定能连续传动6．何谓理论啮合线段和实际啮合线段何谓重合度重合度等于1和小于1各会出现什么情况重合度等于2表示什么意义7．何谓根切想象什么条件下会发生根切现象根切的齿轮有什么缺点根切与齿数有什么关系正常齿渐开线标准直齿圆柱齿轮不根切的最少齿数是多少8．何谓变位齿轮为什么要使用变位齿轮移距系数的正负是怎样规定的正移距的变位齿轮其分度圆齿厚是增大还是减小9．试述一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件与直齿轮比较，斜齿轮传动有哪些优缺点10．斜齿轮和圆锥齿轮的当量齿数各有何用处当量齿数是否一定是整数11．什么叫标准齿轮什么叫标准安装什么叫标准中心距12．渐开线齿轮的齿廓形状与什么因素有关一对互相啮合的渐开线齿轮，若其齿数不同，齿轮渐开线形状有什么不同若模数不同，但分度圆及压力角相同，齿廓的渐开线形状是否相同若模数、齿数不变，而改变压力角，则齿廓渐开线的形状是否相同13．斜齿圆柱齿轮的重合度大小与螺旋角有什么关系14．有两对标准安装的标准直齿圆柱齿轮传动，其中一对的有关参数为：m=5mm ，*a =1，α=20°，Z 1=24，Z 2=45；另一对的有关参数为：m=2mm ，*a =1，α=20°，Z 1=24， Z 2=45，试问这两对齿轮传动的重合度哪一对大15．若一对渐开线齿轮传动的重合度εα=，它是否表示在一对齿轮的啮合过程中，有40%的时间在啮合区内有两对齿啮合，而其余的60%的时间只有一对齿啮合16．一个标准齿轮可以和一个变位齿轮正确啮合吗17．用α=20°的滚刀加工一个β=12°，Z=14的标准斜齿轮，是否会产生根切18．斜齿轮的实际齿数Z 和当量齿数Z V 之间有什么关系在计算传动比、分度圆直径和中心距、选择齿轮铣刀号应分别选何种齿数19．渐开线齿轮的几何尺寸中共有几个圆哪些圆可直接测量哪些圆不能直接测量二、填空题1．以齿轮中心为圆心，过节点所作的圆称为圆。

《机械设计基础》试题库_齿轮机构

第4章齿轮机构习题与参考答案一、复习思考题1．要使一对齿轮的瞬时传动比保持不变，其齿廓应符合什么条件？2．渐开线是怎样形成的？它有哪些重要性质？试根据渐开线性质来解释以下结论：（1）渐开线齿轮传动的啮合线是一条直线；（2）渐开线齿廓传动时，其瞬时传动比保持不变；（3）渐开线齿条的齿廓是直线；（4）齿条刀具超过N1点的直线刀刃不能范成渐开线齿廓；（5）一对互相啮合的标准齿轮，小齿轮齿根齿厚比大齿轮齿根厚度小。

3．节圆和分度圆有何区别？压力角和啮合角有何区别，在什么条件下节圆与分度圆重合以及啮合角与分度圆压力角相等。

4．什么是渐开线齿轮传动的可分性？如令一对标准齿轮的中心距略大于标准中心距，能不能传动？有什么不良影响？5．渐开线齿轮正确啮合的条件是什么？满足正确啮合条件的一对齿轮是否一定能连续传动？6．何谓理论啮合线段和实际啮合线段？何谓重合度？重合度等于1和小于1各会出现什么情况？重合度等于2表示什么意义？7．何谓根切想象？什么条件下会发生根切现象？根切的齿轮有什么缺点？根切与齿数有什么关系？正常齿渐开线标准直齿圆柱齿轮不根切的最少齿数是多少？8．何谓变位齿轮？为什么要使用变位齿轮？移距系数的正负是怎样规定的？正移距的变位齿轮其分度圆齿厚是增大还是减小？9．试述一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件？与直齿轮比较，斜齿轮传动有哪些优缺点？10．斜齿轮和圆锥齿轮的当量齿数各有何用处？当量齿数是否一定是整数？11．什么叫标准齿轮？什么叫标准安装？什么叫标准中心距？12．渐开线齿轮的齿廓形状与什么因素有关？一对互相啮合的渐开线齿轮，若其齿数不同，齿轮渐开线形状有什么不同？若模数不同，但分度圆及压力角相同，齿廓的渐开线形状是否相同？若模数、齿数不变，而改变压力角，则齿廓渐开线的形状是否相同？13．斜齿圆柱齿轮的重合度大小与螺旋角有什么关系？14．有两对标准安装的标准直齿圆柱齿轮传动，其中一对的有关参数为：m=5mm ， *a =1，α=20°，Z 1=24，Z 2=45；另一对的有关参数为：m=2mm ，*a =1，α=20°，Z 1=24，Z 2=45，试问这两对齿轮传动的重合度哪一对大？15．若一对渐开线齿轮传动的重合度εα=1.4，它是否表示在一对齿轮的啮合过程中，有40%的时间在啮合区内有两对齿啮合，而其余的60%的时间只有一对齿啮合？16．一个标准齿轮可以和一个变位齿轮正确啮合吗？17．用α=20°的滚刀加工一个β=12°，Z=14的标准斜齿轮，是否会产生根切？18．斜齿轮的实际齿数Z 和当量齿数Z V 之间有什么关系？在计算传动比、分度圆直径和中心距、选择齿轮铣刀号应分别选何种齿数？19．渐开线齿轮的几何尺寸中共有几个圆？哪些圆可直接测量？哪些圆不能直接测量？二、填空题1．以齿轮中心为圆心，过节点所作的圆称为圆。

第四章齿轮机构

rf
rb ra
2）齿根圆：过各轮齿的齿槽底部所作的圆。直径、半径分别用df、rf表示。
O
图4-6
21/48
3）齿厚：
沿任意圆周所量得的
轮齿的弧线厚度，称为该
sk
ek
圆周的齿厚sk 。
4）齿槽宽：沿任意圆周所量得的相邻两齿之间的齿槽的弧长，称为该圆周的齿槽宽
rf
rb
ra
ek 。
O
22/48
32/48
三、标准直齿轮各部分尺寸的计算公式（应熟记）
d=mz
ha= ha*m p =πm s = e = p / 2=πm /2
hf =（ha*+ c*）m
h = ha+ hf da= d +2 ha=（z+2ha*）m
pb=πdb/z=πm cosα= p cosα
a = m ( z1+z2 ) /2—标准中心距 d′=d—当中心距为标准中心距时
∴πm1 cosα1=πm2 cosα2 ∴m1 cosα1= m2 cosα2 （式中m1 、m2 和α1、α2分别为两轮的模数和压力角）
34/48
m1 cosα1= m2 cosα2 ∵ 模数和压力角都是标准值 ∴必须使： m1 = m2 = m，α1=α2=α
∴ 渐开线齿轮正确啮合的条件是：两轮的模数和压力角应分别相等传动比： i12=ω1 /ω2= r2′/r1′= rb2/ rb1 = r2 cosα2 / r1 cosα1 = r2 / r1= m2z2 / m1z1 = z2/z1
b
A
θk
rk
O 基圆
渐开线的切线，故BK为法线。
图4-3
15/48

机械设计基础复习精要：第4章齿轮机构

第4章齿轮机构4.1考点提要4.1.1 重要的基本术语及概念齿廓啮合基本定律、共轭齿廓、渐开线性质和方程、渐开线齿轮啮合的可分性、齿轮的基本参数（模数，压力角，齿顶高系数，顶隙系数，齿数）、啮合线、啮合角、压力角、齿轮各部分名称及相互关系、标准齿轮的定义、齿轮的正确啮合条件，齿轮的连续平稳传动条件、重合度、根切、变位齿轮、标准安装、非标准安装、正确安装、当量齿轮。

4.1.2 标准直齿轮标准齿轮是指分度圆上有标准压力角和标准模数，齿顶高和齿根高符合标准且分度圆上齿厚等于齿槽宽的齿轮。

不同时具备这三个条件就不是标准齿轮。

要熟悉四个圆即齿顶圆，分度圆，齿根圆，基圆；三个弧长即齿距，齿厚，齿槽宽和三高即齿顶高，齿根高和全齿高。

熟悉相关的运算，牢记相应的算式。

对标准齿轮而言，我们定义齿厚和齿间相等的圆为定义标准参数的圆，即分度圆。

如果分度圆上齿距p ，齿数Z ，直径d ，则有：d pZ π= 或 Z p d π=可见：p/π是无理数。

以这样的数作为计算参数很不方便。

我们规定p/π的值为标准值（采用整数和有理数）并称之为模数。

从而使之成为齿轮的基本参数。

齿轮的另一个标准参数是分度圆上的压力角α，国家标准是20o ，从渐开线方程算式αcos r r b =可知：若压力角太小，虽能使传动省力，但分度圆和基圆就半径相差较小，齿形太直，齿根强度往往不够，若压力角太大，对传动不利，分度圆和基圆就半径相差较大，齿形太弯曲肥厚。

除上述参数外，齿顶高系数和齿顶隙系数也是不可少的。

前者规定了齿轮齿顶高与模数的关系h*a m ；后者使齿根高比齿顶高多一个与模数相关的值C*m ，从而使齿顶高和齿根高也成为标准值。

此外，齿数也是基本参数。

齿数变化则分度圆等四个圆的大小都变化。

但三个高和三个弧长都只和模数有关，不会随齿数而变化。

4.1.3内齿轮和齿条的特点（1）内齿轮的齿槽和轮齿分别相当于外齿轮的轮齿和齿槽（2）齿顶圆半径小于齿根圆半径（3）内齿轮的齿顶圆大于基圆4.1.4 齿条有以下特点：（1）齿条齿廓为直线，齿廓上各点的压力角均为标准值，且等于齿条齿廓的倾斜角(齿形角)。

齿轮机构4

o1 s e p / 2 m / 2 * * h f (ha c* ) m ha ha m
•标准安装：其分度圆与节圆重合， ( s1=e1,s2=e2 , s1=e2 ,s2=e1) 啮合角等于分度圆压力角标准中心距（标准齿轮无侧隙传动中心距）
' r1 ' ' r2
m a ( z1 z2 ) 2
齿距（周节）（pk）
显然，pk＝sk＋ek
5、分度圆（r，d）：在齿顶圆和齿根圆之间规定一个尺寸计算的基准圆该圆上，齿厚s，齿槽宽e，齿距（周节）p d = (p /π)z 模数m：将p/π人为地规定为一些简单的有理数 p/π＝m，d=m z, p= πm 分度圆压力角：规定为标准值
=20°
齿槽宽e
分度圆
齿顶圆基圆
齿顶高ha
齿根圆
齿根高hf
rb
rf o
ra
r
h f (h c )m h ha h f
5个基本参数：m、z、 ha*、 c*、
a

二、内齿轮
特点
1、牙齿分布在空心圆柱体内表面上； 2、与外齿轮相反内齿轮外齿轮齿厚齿间齿间齿厚
尺寸
齿顶圆（da）——
两轮的模数相等，两轮的压力角相等。
m1 m2 m
1 2
二、标准中心距（一）标准安装的条件 1、无侧隙啮合条件
' r1
齿轮的啮合过程
a
b
P
a'
b'
• 无侧隙啮合传动 • 无侧隙啮合传动条件 ' r2 一个齿轮齿厚的两侧齿廓与一齿轮轮齿的节圆齿厚必其相啮合的另一个齿轮的齿槽两须等于另一齿轮节圆齿槽宽。侧齿廓在两条啮合线上均紧密相 e s1 s 2 2 e1 切接触。 •实际有侧隙：靠公差保证

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

对标准齿轮，确定中心距a时，应满足两个要求：
1)理论上齿侧间隙为零
O1
s’1-e’2=0
2)顶隙c为标准值。储油用
ra1
r1
ω1 rb1 N1
ra1
c=c*m
N2
P
c
此时有：
a
a=ra1+ c +rf2
rb2
r2 rf2
=r1+ha*m +c*m + r2-(ha*m+c*m)
rf2
=r1+ r2 =m(z1+z2)/2
3) 为保证齿廓全部为渐开线，
要求 da > db。
se p
B
hhfha
N
pn
rb
α
ra r rf
O
§4－5 渐开线标准齿轮的啮合
渐开线齿廓能满足齿廓啮合基本定律，那么，是否任意两个渐开线齿轮都能组成一对齿轮传动呢？
一对齿轮传动时，所有啮合点都在啮合线N1N2上。
pb1
O1
rb1
ω1
r1
N1
B2
B1 P
定直线。两轮中心连线也为定直线，故交
rb2 ω2
点P必为定点。在位置K’时同样有此结论。
O2
i12=ω1/ω2=O2P/ O1P=const
要使两齿轮作定传动比
传动，则两轮的齿廓无
工程意义所作公法线必须
产生的附加动载荷、振动和噪音，延长齿
故正压力方向不变。该特性对传动的
平稳性有利。
3.运动可分性 △ O1N1P≌△O2N2P 故传动比又可写成：
i12=ω1/ω2= O2P/ O1P = rb2 /rb1
－－基圆半径之反比。基圆半径是定值
实际安装中心距略有变化时，不影响i12，这一特性称为运动可分性，对加工和装配很有利。
N2 rb2
与两轮的连心线交于一个定点。
轮的使用寿命，提高机器的工作精度。
2.齿廓间正压力方向不变
O1 ω1
N1N2是啮合点的轨迹，称为啮合线
啮合线与节圆公切线之间
N1 α’
K K’ P C2 C1 N2
的夹角α’ ，称为啮合角
rb2
实际上α’ 就是节圆上的压力角
ω2
由渐开线的性质可知：啮合线又是接
O2
触点的法线，正压力总是沿法线方向，
法向齿距（周节）－ pn = pb 分度圆－－人为规定的计算基准圆
sk
ek pn pb
rb
rf
r ra
表示符号： d、r、s、e，p= s+e
齿顶高ha 齿根高 hf 齿全高 h= ha+hf O 齿宽－ B
2.基本参数 ①齿数－z
②模数－m 分度圆周长：πd=zp,
出现无理数,不方便为了计算、制造和检验的方便
ω2
a =r1+ r2 标准中心距
O2
标准安装
两轮节圆总相切： a=r’1+ r’2 =r1+ r2
两轮的传动比： i12 = r’2 / r’1 = r2 / r1 在标准安装时节圆与分度圆重合。
因此有：α’=α
必须指出：
r’1 =r1
1.分度圆和压力角是单个齿轮就有的；而节圆和啮合角 N2
是两个齿轮啮合后才出现的。
正常齿： c*＝0.25
短齿制： c*＝0.3
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
基圆直径：
db= dcosα= mzcosα
法向齿距： pn = pb
ha h hf
注：本表适用于渐开线直齿和斜齿圆柱齿轮。对斜齿轮是指法向模数，选用时应避免采用第Ⅱ系列中的法向模数6.5。
③分度圆压力角由 rb＝ri cosαi 得:αi＝arccos(rb/ri) 对于同一条渐开线：ri ↓→αi ↓αb＝0
定义分度圆压力角为齿轮的压力角：
N
rb
α
rf r
ra
Ki αi
B1 Bi αi
AB = AN1 + N1B = A1N1 + N1B1 = A1B1
AB = AN2 + N2B = A2N2 + N2B2 = A2B2
∴ A1B1 = A2B2 两条同向渐开线：
A1E1 = A2E2 B1E1 = A1E1－A1B1
B1E1 = B2E2
C
C’ C”
A2
A1 A
B1 E1
N1 N2
渐开线齿廓的提出已有近两百多年的历史，目前还没有其它曲线可以替代。主要在于它具有很好的传动性能，而且便于制造、安装、测量和互换使用等优点。本章只研究渐开线齿轮。
§4－3 渐开线齿廓
一、渐开线的形成和特性 ―条直线在圆上作纯滚动时，直线上任一点的轨迹－渐开线
BK－发生线，基圆－rb θk－AK段的展角
§4－1 齿轮机构的特点和类型
结构特点：圆柱体外（或内）均匀分布有大小一样的轮齿。
作用：传递空间任意两轴（平行、相交、交错）的旋转运动，或将转动转换为移动。
优点： ①传动比准确、传动平稳。
②圆周速度大，高达300 m/s。
③传动功率范围大，从几瓦到10万千瓦。
④效率高(η→0.99)、使用寿命长、工作安全可靠。 ⑤可实现平行轴、相交轴和交错轴之间的传动。
标准模数系列（ GB/T 1357-2008 ）
1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 第Ⅰ系列 10 12 16 20 25 32 40 50
1.125 1.375 1.75 2.25 2.75 3.5 4.5 5.5 第Ⅱ系列 (6.5) 7 9 11 14 18 22 28
35 45
缺点：要求较高的制造和安装精度，加工成本高、不适宜远距离传动(如单车)。
分类：
按相对运动分
齿
平面齿轮传动（轴线平行）
外齿轮传动
直齿内齿轮传动
圆柱齿轮非圆柱齿轮
斜齿人字齿
齿轮齿条直齿
圆锥齿轮空间齿轮传动两轴相交球齿轮
斜齿曲线齿
（轴线不平行）
蜗轮蜗杆传动
轮
两轴交错交错轴斜齿轮
O1 ω1 rb1
N1 K P C2 C1
ω2
O2
由于上述特性，工程上广泛采用渐开线齿廓曲线。
§4－4 齿轮各部分名称及标准齿轮的基本尺寸
一、外齿轮
B
1.名称与符号
p
齿顶圆－ da、ra 齿根圆－ df、rf
se ha
齿厚－ sk 任意圆上的弧长 h
hf
齿槽宽－ ek 弧长
齿距（周节）－ pk= sk +ek 同侧齿廓弧长
1.正确啮合条件
要使进入啮合区内的各对齿轮都能正确地进入啮合，
两齿轮的相邻两齿同侧齿廓间的法向距离应相等：
pb1= pb2
pb1
将pb=πmcosα代入得： m1cosα1=m2cosα2
rb1 r1
因m和α都取标准值，使上式成立的条 B1
件为： m1=m2 ， α1=α2
N2
O1
ω1
N1
B2 P
N2
pb1
rb1 r1
B1
N2
O1 ω1
N1
B2 P
pb1
rb1 r1
B1
N2
O1 ω1
N1
B2 P
从外观看齿 1比齿2小
r2 rb2
pb1< pb2
ω2
m1<m2
O2
不能正确啮合!
r2 rb2
pb1= pb2
ω2
O2
能正确啮合!
外观齿1 比齿2大
r2 rb2
pb1>pb2
ω2
m1 >m2
O2
不能正确啮合!
=πdb/z
=πmcosα
=pcosα 统一用pb表示
p
s
e
N
α
pn pb rb rf r ra
标准齿轮：
O
一个标准齿轮的基本参数和参数的值确定之后，其主要尺寸和齿廓形状就完全确定了。
二、齿条 z→∞的特例。齿廓曲线（渐开线）→直线
特点：齿廓是直线，各点法线和速度方向线平行 1)压力角处处相等，且等于齿形角， α 为常数。
2)齿距处处相等: p=πm pn=pcosα
其它参数的计算与外齿轮相同, 如：
s=πm/2 e=πm/2
ha=ha*m
hf=(ha* +c*)m
pn
α
es p
α α
ha hf
B
三、内齿轮
结构特点：轮齿分布在空心圆柱体内表面上。
不同点：
1)轮齿与齿槽正好与外齿轮相反。
，da＝ d-2ha ,df＝ d+2hf
ω1
ω2
1 2
非圆齿轮
斜齿圆锥齿轮
曲线齿圆锥齿轮
准双曲面齿轮
§4－2 齿廓实现定角速度比的条件
共轭齿廓：一对能实现预定传动比(i12=ω1/ω2)规律
的啮合齿廓。
o1
1.齿廓啮合基本定律一对齿廓在任意点K接触时，作法线n-n 根据三心定律可知：
ω1 n
P点为相对瞬心。由： v12 ＝O1P ω1 ＝O2 P ω2
B2 E2
B 设计：潘存云
E
O
B2E2 = A2E2－A2B2
rb
顺口溜：
弧长等于发生线，基圆切线是法线，

第4章齿轮机构

合集下载