第10章齿轮机构及其设计讲解
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第十章齿轮机构及其设计1.本章的教学目的及教学要求了解齿轮机构的类型和应用;了解齿廓啮合基本定律及有关共轭齿廓的基本知识; 了解渐开线性质,掌握渐开线直齿圆柱齿轮的啮合特点及渐开线齿轮传动的正确啮合条件、连续传动条件等;熟记渐开线齿轮各部分的名称、基本参数及各部分几何尺寸的计算;了解渐开线齿廓的范成法切削原理及根切成因;渐开线标准齿轮的最少齿数;了解渐开线齿轮的变位修正和变位齿轮传动的概念;熟悉斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成,啮合特点,并能计算标准斜齿圆柱齿轮的几何尺寸;了解直齿圆锥齿轮的传动特点及其基本尺寸的计算;对蜗杆蜗轮的传动特点有所了解。
2.本章教学内容的重点及难点渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动的基本理论和几何设计计算;对于其它类型的齿轮机构,着重介绍它们的特殊点。
3.本章教学工作的组织及学时分配本章的理论教学时数为12学时,实验2学时。
3.1第1讲(2学时)1)教学内容齿轮机构的类型和应用;齿轮的齿廓曲线;渐开线的形成及特性。
2)教学方法首先介绍齿轮机构的类型和应用。
这部分的内容可以利用各种类型齿轮机构的模型、CAI课件或现场教学等联系实际进行介绍,强调齿轮机构的类型虽然很多,但直齿圆柱齿轮机构是最简单,最基本,也是应用最广泛的一种。
为什么齿轮机构的应用会如此广泛,而类型又如此之多呢?主要由于齿轮机构有许多独特的优点,如结构紧凑,传动平稳可靠,传递功率大,机械效率高等。
最好联系当代工程成就,介绍齿轮机构所达到的新水准,这样更能激发学生对本部分内容的极大兴趣。
讲授齿轮的齿廓曲线时,应指出,齿轮传动中最重要的部位是轮齿廓线.因为一对齿轮是依靠主动轮的齿廓推动从动轮的齿廓来实现传动的。
共轭齿廓就是能实现预定传动比的一对齿廓。
这里可以提出一个问题,即齿轮的齿廓曲线与一对齿轮的传动比有什么关系?通过一对齿轮的运动分析,我们可以证明:互相啮合传动的一对齿轮,在任一位置时的传动比,都与其连心线被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两段线段的长度成反比,这一规律即齿廓啮合基本定律。
第十章 齿轮机构及其设计一、齿轮的齿廓曲线1.共轭齿廓:一对能实现预定传动比(i 12=ω1/ω2)规律的啮合齿廓。
2.齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律:互相啮合的一对齿轮在任一位置啮合时的传动比,都与连心线O 1O 2被其啮合齿廓在接触点的公法线所分成的两线段长成反比。
二、渐开线 1.特性:①发生线滚过基圆的长度等于基圆上被滚过的弧长。
②渐开线上任意点的法线切于基圆,渐开线上任意点的法线即渐开线的发生线。
③B 点为曲率中心,BK 为曲率半径。
渐开线起始点A 处曲率半径为0。
④渐开线形状取决于基圆,基圆越大,渐开线越平缓,当r b →∞,渐开线变成直线,齿轮变为齿条。
⑤基圆内无渐开线。
⑥同一基圆上任意两条渐开线公法线处处相等。
2.渐开线方程式压力角:啮合时K 点正压力方向与绝对速度方向所夹锐角为渐开线上该点之压力角αk 。
αk r b =r k cos αkcos αk= r b/ r k (渐开线离基圆愈远,其压力角越大)极坐标方程:tg αk = BK/r b =AB/r b = r b (θk +αk )/r bθk = tg αk -αk上式称为渐开线函数,用inv αk 表示:θk =inv αk =tg αk -αk由tg αk = BK/r b- ------得渐开线任一点的曲率半径 ρ=BK= r b tg αk ,则分度园上的曲率半径(*会计算)ρ=BK= r b tg α3、渐开线齿廓的啮合特性1)渐开线齿廓能保证定传动比传动两齿廓在任意点K 啮合时,过K 作两齿廓的法线N 1N 2,是基圆的切线,且为定直线;两轮中心连线也为定直线,故交点P 必为定点 i 12=ω1/ω2=O 2P/ O 1P=const2)齿廓间正压力方向不变N 1N 2是啮合点的轨迹,称为啮合线,该线又是接触点的法线,正压力总是沿法线方向,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7—14传动比写成:i 12=ω1/ω2=O 2P/ O 1P = r b2 /r b1= r 2’ /r 1’传动比为基圆半径之反比。