齿轮齿条的基本知识与应用_图文-课件PP讲义T(演示稿)

在现今伊拉克凯特斯芬遗 迹中还保存着公元前的齿轮
齿轮在我国的历史也源 远流长。据史料记载，远在 公元前400~200年的中国古 代就已开始使用齿轮，在我 国山西出土的青铜齿轮是迄 今已发现的最古老齿轮，作 为反映古代科学技术成就的 指南车就是以齿轮机构为核 心的机械装置。
15世纪后半的意大利文艺复兴时期，著名的全才列奧 纳多.达芬奇[1452〜1519]，不仅在文化艺术方面，在齿轮 技术史上也留下了不可磨灭的功绩，经过了 500年以上， 现在的齿轮仍然保留着当时素描的原型。
弧齿锥齿轮 齿线为曲线，带有螺旋角 的锥齿轮。虽然与直齿锥齿轮 相比，制作难度较大，但是作 为高强度、低噪音的齿轮使用 也很广泛。
零度锥齿轮 螺旋角为零度的曲线齿锥 齿轮。因为同时具有直齿和曲 齿锥齿轮的特征，齿面的受力 情形与直齿锥齿轮相同。
交错轴齿轮
圆柱蜗杆副 圆柱蜗杆副是圆柱蜗杆和与 之啮合的蜗轮的总称。运转平静 及单对即可获得大传动比为其最 大的特征，但是有效率低的缺点。 交错轴斜齿齿轮 圆柱蜗杆副在交错轴间传动 时的名称。可在斜齿齿轮副或斜 齿齿轮与正齿轮副的情况下使用。 运转虽然平稳，但只适合于使用 在轻负荷的情况下。
国际上，动力传动齿轮装置正沿着小型化、高速化、标 准化方向发展。特殊齿轮的应用、行星齿轮装置的发展、低 振动、低噪声齿轮装置的研制是齿轮设计方面的一些特点。
齿轮一般分为三类，分别是平行轴、 相交轴及交错轴齿轮。
齿轮的种类繁多，其分类方法最通常的 是根据齿轮轴性。一般分为平行轴、相交轴 及交错轴三种类型。平行轴齿轮包括正齿轮、 斜齿轮、内齿轮、齿条及斜齿条等。相交轴 齿轮有直齿锥齿轮、弧齿锥齿轮、零度齿锥 齿轮等。交错轴齿轮有交错轴斜齿齿轮、蜗 杆蜗轮、准双曲面齿轮等。

热处理直接决定轮齿的内在质量
齿形加工和热处理后精加工是制造的关键，也反映齿轮 制造水平。
常用轮齿加工方法：铣齿、滚齿、刨齿、扦齿、剃齿、 珩齿、梳齿、挤齿、研齿、磨齿、刮齿等
常用切齿工艺
△圆柱中小ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ数齿轮：滚〔插〕齿——剃〔挤〕齿—— 热处理——珩齿
大中模数齿轮：调质处理——滚〔插〕齿
低速重载与高速：滚〔插〕齿——渗碳淬火——磨〔括〕 齿
1、 齿顶圆——过齿轮各轮顶端所作的圆，用 “d0〞
2、 齿根圆——与齿轮各轮齿的齿槽底部相切的圆 用“df〞
3、 齿厚——在任意圆上，一个轮齿的两侧齿廓间 的弧线长度，又称弧齿厚，用“S〞表示分度圆 上弧齿厚。
4、 齿槽宽——相邻两齿之间的间隙，用“e〞表 示分度圆的齿槽宽
5、 齿距——在任意圆周上，相邻两齿同一侧齿廓 间的弧线长度，“p〞
〔5〕 齿距误差 Δfpt
在分度圆上〔允许在齿高中部测量〕实际齿距与公称齿 距之差。
公称齿距是指所有实际齿距的平均值。
〔6〕 基节偏差 Δfpb
实际基节与公称基节之差。
公称基节是指基圆柱切平面所截两相邻同侧齿面的交线 之间的法向距离。
〔7〕 齿向误差 ΔFβ
在分度圆柱面上，齿宽有效局部范围内〔端面倒角局部 除外〕，包容实际齿线的两条设计齿线之间的端面距 离。
6、 分度圆——标准齿轮上齿厚与齿槽宽相等的圆， 用“d〞表示其直径
7、 齿顶高——位于齿顶圆与分度圆之间的轮齿局 部，用“ha〞
8、 齿根高——位于齿根圆与分度圆之间的轮齿局 部，用“hf〞表示
9、 全齿高——齿顶圆与齿根圆之间的径向距离， 用“h〞表示:h= ha+ hf
齿轮的根本参数
1、齿数——齿轮轮齿的数目，用“Z〞表示

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渐开线齿轮的啮合
两个标准的渐开线齿轮的分度圆在标准的中心距下 相切啮合。
两轮啮合时的模样，看上去就像是分度圆直径大小 为d1、d2两个摩擦轮（Friction wheels）在传动。但 是，实际上渐开线齿轮的啮合取决于基圆而不是分度 圆。
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渐开线齿轮的优点
即使中心距多少有些误差，也可以正确的啮合。 比较容易得到正确的齿形，加工也比较容易。 因为在曲线上滚动啮合，所以，可以圆滑地传递旋转运动。 只要轮齿的大小相同，一个刀具可以加工齿数不同的齿轮。 齿根粗壮，强度高。
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基圆和分度圆
基圆是形成渐开线齿形的基础圆。分度圆是 决定齿轮大小的基准圆。基圆与分度圆是齿轮 的重要几何尺寸。渐开线齿形是在基圆的外侧 形成的曲线。在基圆上压力角为零度。
分度圆直径 d=zm 齿顶圆直径 da=d+2m 齿根圆直径 df=d-2.5m
分度圆在实际的齿轮
中是无法直接看到的， 因为分度圆是为了决定 齿轮的大小而假设的圆 。
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中心距与齿隙
一对齿轮的分度圆相切啮合时，中心距是两个分度圆
直径的和的一半。
中心距 a=（d1+d2）/2
在齿轮的啮合中，要
现代齿轮技术已达到：齿轮模数0.004～100毫米；齿轮 直径由1毫米～150米；传递功率可达 十万千瓦；转速可达 十万转/分；最高的圆周速度达300米/秒。
国际上，动力传动齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准 化方向发展。特殊齿轮的应用、行星齿轮装置的发展、低振 动、低噪声齿轮装置的研制是齿轮设计方面的一些特点。
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见图11-21
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啮合特点
斜齿圆柱齿轮啮合时，斜齿轮的齿廓是 逐渐进入啮合、逐渐脱离啮合的。斜齿轮齿 廓接触线的长度由零逐渐增加，又逐渐缩短 直至脱离，载荷不是突然加上或卸下的，因 此工作较平稳。斜齿轮传动的重合度要比直 齿轮大，啮合性能好。主要缺点是运转时会 产生轴向力（可用人字齿克服）。
正确啮合条件
三、连续传动条件
B1B2 Pb
B1B2 1
pb
重合度
分析：1） =1 表示在啮合过程中，始终只有一对齿工作； 2） 1 2 表示在啮合过程中，有时是一对齿啮合，
啮合。因此， ε是衡量齿轮传动质量的指标之一。 重合度传动平稳性承载能力。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ有时是两对齿同时
第22页/共50页
B1B2 pb
见图11-22
斜齿轮的法面模数与刀具的模数一致， →法面上的模数和压力角为标准值 。
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二、斜齿轮的基本参数
计算斜齿轮端面参数与尺寸：
1.齿距： Pt mt Pn mn
在△DFE中
Pn Pt cos
见图11-22
2.模数 ： mn mt cos
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二、斜齿轮的基本参数
1. 节圆 d' 、啮合角 a'
2.具有标准顶隙的中心距
a' = r1' + r2'= rf1 +c+ ra2
rf1
= r1 –(h*+c*) m +c* m + r2 + h*m
a'
= r1 + r2 分度圆与节圆重合
标准中心距
a
3. 侧隙为零的中心距

常用齿轮刀具资料
一、刀具资料的性能 1、 高的硬度 2、 高的耐磨性 3、 足够的硬度和韧性 4、 高耐热性
常用齿轮刀具资料种类
1、 高速钢，又称锋钢 淬火后硬度为HRC62-70 允许切削 速度为25-30m/min
2、 硬质合金 常温硬度HRA74-93 允许切削 速度可达200m/min
直齿圆柱齿轮各部分称号根本参数尺寸 计算
匀性，齿厚偏向
〔7〕 齿厚极限偏向 对齿厚偏向的上下偏向用c~s共14个字母代号。
〔8〕 齿轮精度和齿厚极限偏向标注
1、 齿顶圆——过齿轮各轮顶端所作的圆，用 “d0〞
2、 齿根圆——与齿轮各轮齿的齿槽底部相切的圆 用“df〞
3、 齿厚——在恣意圆上，一个轮齿的两侧齿廓间 的弧线长度，又称弧齿厚，用“S〞表示分度圆 上弧齿厚。
4、 齿槽宽——相邻两齿之间的间隙，用“e〞表 示分度圆的齿槽宽
5、 齿距——在恣意圆周上，相邻两齿同一侧齿廓 间的弧线长度，“p〞
1、 适用范围：适用于符合GB6<渐开线圆柱齿轮根本齿 廓> 法向模数mn≥1mm的渐开线直齿〔或斜齿〕圆柱齿轮。
2、 误差定义和代号：定义22项误差 常用12种：
〔1〕 齿距累积误差：ΔFp 在分度圆上〔允许在齿高中部丈量〕恣意两个同
侧齿间的实践弧长与公称弧长之差的最大绝对值
GB10095—88<渐开线圆柱齿轮精 度>简介
5、 顶隙系数——规定： 规范齿轮 C* =0.25
短齿齿轮 C* =0.3 采用扦齿、剃齿法加工时： C* =0.35
齿轮的精度和检测
对齿轮精度的根本要求： 〔GB10095-88〕
传送运动准确、平稳、振动和噪声小 齿面接触良好，载荷分布均匀 有一定的齿侧间隙

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蜗杆蜗轮
用于传递大功率、低速、大转矩的运动，常见于减速装置。
齿轮齿条传动的优缺点
1 优点：高效传递力矩
齿轮齿条传动效率高，能够可靠地传递大转矩。
2 缺点：噪音和振动
齿轮啮合时会产生噪音和振动，需要采取减振措施。
3 优点：稳定传动
齿轮齿条传动结构稳定，传动平稳可靠，使用寿命较长。
齿轮齿条传动故障的检测和排除
《齿轮齿条传动原理》 PPT课件
本课程将深入介绍齿轮齿条传动的原理、组成、结构、类型以及应用案例， 帮助您全面了解这一重要的机械传动方式。
什么是齿轮齿条传动？
1 精密传动方式
齿轮与齿条通过啮合从而实现高精度传递转矩和运动。
2 变速调节功能
通过不同齿轮组合，可实现不同速度和转矩的传递，满足不同工况要求。
3 可靠稳定
齿轮齿条传动结构简单，无滑移现象，传动效率高，使用寿命长。
齿轮齿条的组成和结构
齿轮
由齿根、齿顶、齿侧等组成 的圆盘状机械零件，负责传 递转动运动。
齿条
具有直线排列的齿形的长方 体状机械零件，负责将齿轮 的转动转化为直线运动。
轴
支撑和定位齿轮和齿条的杆 状零件，实现传递和传动。
齿轮轴轴之间正确啮合，松 紧适当，防止滑动和磨损。
定期保养
对齐校准
清洁齿轮表面，润滑轴承，检查 并调整齿轮间隙，延长使用寿命。
确保齿轮和齿条的正确对齐，避 免不必要的摩擦和磨损。
齿轮齿条传动的类型和应用
1
直齿齿轮
常用于传递中小功率、高速、无冲击的运动。
2
斜齿齿轮
适用于传递大功率、高速、较高冲击负荷的运动。
通过离合器将发动机动力传递到 齿轮齿条传动系统，带动车辆行 驶。

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齿轮的齿数与形状
渐开线齿形曲线随齿数多少而不同。齿数越多，齿形曲 线越趋于直线。随齿数增加，齿根的齿形变厚，轮齿强度增 加。
由上图可以看到，齿数为10的齿轮，其轮齿的齿根处部 分渐开线齿形被挖去，发生根切现象。但是如果对齿数z=10 的齿轮采用正变位，增大齿顶圆直径、增加轮齿的齿厚的话， 可以得到与齿数200的齿轮同等程度的齿轮强度。
模数乘以圆周率即可得到齿距（p）。齿距是相邻两齿 间的长度。
用公式表示就是
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不同模数的轮齿大小对比
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压力角
压力角是决定齿轮齿形的参数。即轮齿齿面的倾斜 度。压力角（α）一般采用20°。以前，压力角为 14.5°的齿轮曾经很普及。
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压力角是在齿面的一点（一般是指节点）上，半径线与 齿形的切线间所成之角度。如图所示，α为压力角。因为 α’=α，所以α’也是压力角。
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15世纪后半的意大利文艺复兴时期，著名的全才列奧 纳多.达芬奇[1452〜1519]，不仅在文化艺术方面，在齿轮 技术史上也留下了不可磨灭的功绩，经过了 500年以上， 现在的齿轮仍然保留着当时素描的原型正确传递运动的轮 齿形状。18世纪，欧洲工业革命以后，齿轮传动的应用日 益广泛；先是发展摆线齿轮，而后是渐开线齿轮，一直到 20世纪初，渐开线齿轮已在应用中占了优势。其后又发展 了变位齿轮、圆弧齿轮、锥齿轮、斜齿轮等等。
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渐开线齿轮的优点
即使中心距多少有些误差，也可以正确的啮合。 比较容易得到正确的齿形，加工也比较容易。 因为在曲线上滚动啮合，所以，可以圆滑地传递旋转运动。 只要轮齿的大小相同，一个刀具可以加工齿数不同的齿轮。 齿根粗壮，强度高。

配状况下的传动效率。如果
出现安装不正确的情况，特
别是锥齿轮装配距离不正确
而导致同锥交点有误差时，
其效率会显著下降。
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8
平行轴的齿轮
正齿轮。 齿线与轴心线为平行方向的圆
柱齿轮。因为易于加工，因此在 动力传动上使用最为广泛。
齿条 与正齿轮啮合的直线齿条状齿
轮。可以看成是正齿轮的节圆直 径变成无限大时的特殊情况。
零度锥齿轮 螺旋角为零度的曲线齿锥齿
轮。因为同时具有直齿和曲齿 锥齿轮的特征，齿面的受力情 形与直齿锥齿轮相同。
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交错轴齿轮
圆柱蜗杆副 圆柱蜗杆副是圆柱蜗杆和与之
啮合的蜗轮的总称。运转平静及 单对即可获得大传动比为其最大 的特征，但是有效率低的缺点。
交错轴斜齿齿轮 圆柱蜗杆副在交错轴间传动时
的名称。可在斜齿齿轮副或斜齿 齿轮与正齿轮副的情况下使用。 运转虽然平稳，但只适合于使用 在轻负荷的情况下。
用公式表示就是
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不同模数的轮齿大小对比
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20
压力角
压力角是决定齿轮齿形的参数。即轮齿齿面的倾斜度。 压力角（α）一般采用20°。以前，压力角为14.5°的 齿轮曾经很普及。
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21
压力角是在齿面的一点（一般是指节点）上，半径线与齿 形的切线间所成之角度。如图所示，α为压力角。因为α’=α， 所以α’也是压力角。
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直到17世纪末，人们才开始研究能正确传递运动的轮齿 形状。18世纪，欧洲工业革命以后，齿轮传动的应用日益 广泛；先是发展摆线齿轮，而后是渐开线齿轮，一直到20 世纪初，渐开线齿轮已在应用中占了优势。其后又发展了 变位齿轮、圆弧齿轮、锥齿轮、斜齿轮等等。