第三节渐开线齿廓的形成及特点

简述渐开线齿廓的啮合特点渐开线齿廓是一种常见的齿轮啮合方式，其特点是具有曲率变化的齿廓。

在渐开线齿轮啮合中，两个齿轮的齿廓曲线是相互匹配的，使得齿轮之间可以顺畅地啮合，并传递动力。

渐开线齿廓的啮合特点可以从以下几个方面来描述：1. 齿廓曲线的特殊性：渐开线齿廓是一种特殊的曲线，具有曲率变化的特点。

与其他齿轮啮合方式相比，渐开线齿廓的曲率变化更加平滑，使得齿轮在啮合过程中的运动更加稳定。

这种平滑的曲线使得渐开线齿廓具有较高的传动效率和较低的噪声。

2. 齿廓的中心扩展：渐开线齿廓的中心扩展是指齿廓曲线中心的轨迹不是一个点，而是一个曲线。

这种中心扩展使得齿轮在啮合过程中可以实现相对滑动，减小了啮合时的摩擦和磨损，提高了齿轮的寿命和可靠性。

同时，中心扩展还可以使得渐开线齿轮在高速运动时具有更好的动平衡性能。

3. 齿廓的变位特性：渐开线齿轮的齿廓变位是指齿廓曲线在垂直于齿轮轴线方向上的变化。

齿廓变位可以使得齿轮在啮合过程中实现平稳的传动，减小冲击和振动。

同时，齿廓变位还可以改变齿轮的传动特性，如变速、变转矩等，提高了齿轮传动的灵活性和适应性。

4. 齿廓的接触特性：渐开线齿轮的齿廓接触是指齿轮齿廓之间的接触区域。

由于渐开线齿廓的特殊曲线形状，齿轮在啮合过程中的接触区域相对较大，使得齿轮传递的载荷分布更加均匀，减小了齿轮的磨损和损伤。

同时，齿廓接触还可以改善齿轮的传动效率和承载能力，提高齿轮传动的可靠性。

总的来说，渐开线齿廓具有曲率变化、中心扩展、变位特性和接触特性等特点，在齿轮传动中具有重要的应用价值。

通过合理设计和制造渐开线齿轮，可以实现高效稳定的传动，提高齿轮传动的可靠性和使用寿命。

渐开线齿廓啮合的特点
渐开线齿廓是一种常见的齿轮啮合形式，在机械传动中具有重要
的作用。

渐开线齿廓啮合的特点在于，既能保持齿轮的高传动效率，
又能有效减少齿面接触应力和噪声，具有平稳、可靠的传动特性，被
广泛应用于各种机械传动装置中。

渐开线齿廓的设计和制造需要涉及到齿廓的数学计算、加工精度
等诸多方面。

一般而言，渐开线齿廓是利用曲线发生器（如伯努利曲线）来生成的，其曲率半径呈指数增长或递减的特点使得齿轮相对位
置的微小变化不会对啮合产生影响。

同时，渐开线齿廓还需要考虑齿
顶高度、齿宽、齿数等因素，以保证其在实际应用中能够满足传动要求。

在渐开线齿廓的啮合过程中，齿轮的动力学特性也有所改变。

在
轴向载荷和转矩作用下，齿轮会产生变形和扭曲，从而对齿面接触应
力和噪声产生影响。

为了减小这些负面影响，可以采用齿轮优化设计、表面处理、润滑和降噪等多种手段，使齿轮的运转更加平稳、可靠、
低噪声。

总之，渐开线齿廓啮合具有很多独特的特点和优点，但也需要充
分注意其设计和制造的细节问题。

只有在实际应用中能够兼顾传动效率、安全可靠和降噪等多个方面，才能够更好地满足各种机械传动装
置的需求。

渐开线齿廓的形成与啮合特点
形成原理：
渐开线齿廓是由齿轮齿侧面的直线（称为侧面线）和齿根圆的一部分（称为基圆）组成。

侧面线与基圆的交点构成了齿槽的啮合点。

渐开线齿
廓的形成主要是通过给定齿数、压力角和齿轮传动比等参数，利用特定的
公式计算而得。

啮合特点：
1.线接触。

渐开线齿廓的啮合面积较小，只有一个点或一小段线接触，这样能够实现对点接触的要求，减小了齿轮的摩擦和接触磨损，提高了传
动效率。

2.平稳传动。

渐开线齿廓具有相对平滑的啮合传动特性，能够减小振
动和冲击，使传动更加平稳。

3.轴向移动。

渐开线齿廓的特点使得齿轮在转动过程中能够自动沿轴
向方向进行微小的移动，可以自动适应齿轮间隙的变化。

这样能够保证齿
轮的啮合正常，并且减小了噪声和振动。

4.高承载能力。

渐开线齿廓的啮合传动是通过多点接触来实现的，使
得载荷能够均匀分布在齿面上，提高了齿轮的承载能力。

5.较小的齿根强度。

由于渐开线齿廓的齿根圆的一部分构成了齿轮的
齿槽，在齿根处可能出现较大的应力集中，降低了齿根的强度。

因此在设
计中需要合理选择齿廓参数，以确保齿轮的强度和可靠性。

6.减小中心距误差的影响。

由于渐开线齿轮通过自动的轴向移动来适应齿间隙变化，可以减小中心距误差对齿轮啮合性能的影响，提高传动的准确性。

总之，渐开线齿廓的形成和啮合特点使得其广泛应用于各种机械传动中，能够实现平稳、高效、可靠的传动效果。

4.2 渐开线齿轮一、渐开线的形成及其特性1、渐开线齿廓的形成上任一点K 的轨迹称为该圆的渐开线。

该圆称为渐开线的基圆。

r--- 基圆半径；bBK --- 渐开线发生线；A为渐开线的起始点，K为渐开线上任一点，其向径用r k表示。

渐开线齿轮的齿廓曲线是渐开线。

2、渐开线的特性1）发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的圆弧长度。

由于发生线BK在基圆上作纯滚动，故2）渐开线上任一点的法线恒与基圆相切。

发生线BK沿基圆作纯滚动，它与基圆的切点B即为其速度瞬心，所以发生线BK即为渐开线在K点的法线。

又由于发生线恒切于基圆，故渐开线上任一点的法线恒与基圆相切。

3）渐开线上离基圆愈远的部分，其曲率半径愈大，渐开线愈平直。

发生线BK与基圆的切点B是渐开线在点K的曲率中心，而线段KB是相应的曲率半径，故渐开线上离基圆愈远的部分，其曲率半径愈大，渐开线愈平直；渐开线初始点A处的曲率半径为零。

4）基圆内无渐开线。

5）渐开线的形状取决于基圆的大小。

基圆愈小，渐开线愈弯曲；基圆愈大，渐开线愈平直。

当基圆半径为无穷大时，其渐开线将成为一条直线。

二、渐开线齿廓的啮合特点一对齿轮传动，是依靠主动轮的齿廓依次推动从动轮的齿廓来实现的。

因此，要能实现预定的传动比，一个齿轮最关键的部位是轮齿的齿廓曲线。

图示为一对分别属于齿轮1和齿轮2的两条齿廓曲线G1、G2在点K 啮合接触的情况。

齿廓曲线G1绕O1点转动,G2绕O2 转动。

过K点所作的两齿廓的公法线nn与连心线O1O2 相交于点C。

由三心定理知，点C是两齿廓的相对速度瞬心,齿廓曲线G1和齿廓曲线G2在该点有相同的速度：由此可得我们称点C为两齿廓的啮合节点，简称节点。

齿廓啮合基本定律：两齿廓在任一位置啮合接触时，过接触点所作的两齿廓的公法线必通过节点C，它们的传动比等于连心线O1O2被节点C所分成的两条线段的反比。

如果要求两齿廓作定传动比传动，即要求为常数，则由式（5.1）可知，其齿廓曲线需满足的条件是：节点C为连心线上的一个定点。

教学设计
教学环节教师讲授、指导（主导）内容
学生学习、
操作（主体）活动
时间
分配
组织教学
导课新授起立、问好、报告出勤
我们通常所说的齿轮指的是渐开线齿轮，其齿廓为渐
开线，渐开线如何形成的？具有怎样的性质？
4、2渐开线齿廓
一、渐开线的形成、
性质
1、渐开线的形
成
当一条动直
线（发生线），沿
着一个固定的圆
（基圆）作纯滚动
时，动直线上任意
一点K的轨迹称为
该圆的渐开线。

2、渐开线的性质
由渐开线的形成可知：
（1）发生线在基圆上滚过的线段KB，等于基圆上被
滚过的圆弧长AB。

（2）渐开线上的任意一点K的法线必与基圆相切。

（3）渐开线上
的各点的
曲率半径
不相等。

点离基圆
越远，其
曲率半径
越大，渐
开线越
直。

反之
亦然。

（4）渐开线的
形状决定
着基圆的
调整学生情绪进入
上课状态
导入新课
了解渐开线的形成
分析渐开线的特性
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3
15
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图11。

渐开线齿轮解释
渐开线齿轮是一种特殊形状的齿轮，其齿形轮廓沿齿轮轴向逐渐开展。

渐开线齿轮的主要特点是在齿廓上不存在任何几何变化，这使得齿轮的齿面能够在齿轮啮合时平稳地传递运动。

以下是关于渐开线齿轮的一些重要特性和解释：
1.渐开线齿廓：渐开线齿轮的齿廓是一种特殊的曲线，称为渐开线。

渐开线的特点是在齿廓上的任何点，该点到齿轮轴的距离变化均匀，这确保了在齿轮啮合时齿轮的运动传递平稳，不会引起冲击和振动。

2.渐开线齿廓的优势：相对于其他齿轮齿廓，渐开线齿轮在运动传递过程中具有更低的噪音、更高的传动效率和更长的使用寿命。

这些优势使得渐开线齿轮在一些高性能和高精度的应用中得到广泛应用。

3.传动效率：渐开线齿轮的渐开线齿廓能够提高传动效率，减小齿轮啮合时的滑动摩擦和能量损失。

4.噪音和振动：渐开线齿轮的设计减少了啮合过程中的冲击和振动，从而降低了噪音水平，使得其在要求低噪音和平稳运动的应用中更为适用。

5.制造复杂度：由于渐开线齿轮的齿廓是复杂曲线，其制造相对较为复杂，需要更高的制造精度。

这也使得渐开线齿轮的制造成本较高。

总体而言，渐开线齿轮在一些高要求的工业和机械应用中得到了广泛应用，特别是在需要低噪音、高效率和平稳运动的场合。

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