齿轮设计标准.ppt
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第九章第九章齿齿轮机构及其设计91齿轮机构的应用和分类齿轮机构的应用和分类92齿轮的齿廓曲线齿轮的齿廓曲线93渐开线的形成及其特性渐开线的形成及其特性94渐开线齿廓的啮合特性渐开线齿廓的啮合特性96渐开线直齿圆柱齿轮任意圆上的齿厚渐开线直齿圆柱齿轮任意圆上的齿厚95渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸97渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动98渐开线齿轮的切制渐开线齿轮的切制99变位齿轮概述变位齿轮概述911斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动912圆锥齿轮传动传动圆锥齿轮传动传动913其他曲线齿廓的齿轮传动简介其他曲线齿廓的齿轮传动简介910变位齿轮传动变位齿轮传动914齿轮传动设计齿轮传动设计安徽工程科技学院专用作者:
潘存云教授91齿轮机构齿轮机构的应用和分类的应用和分类作用:
作用:
传递空间任意两轴(传递空间任意两轴(平行平行、相交相交、交错交错)的旋的旋转运动,或将转运动,或将转动转换为移动转动转换为移动。
优点:
优点:
传动比准确、传动平稳。
传动比准确、传动平稳。
圆周速度大,高达圆周速度大,高达300m/s。
传动功率范围大,从几瓦到传动功率范围大,从几瓦到10万千瓦。
万千瓦。
效率高效率高(0.99)、使用寿命长、工作安全可靠。
使用寿命长、工作安全可靠。
可实现平行轴、相交轴和交错轴之间的传动。
可实现平行轴、相交轴和交错轴之间的传动。
缺点:
缺点:
要求较高的制造和安装精度,加工成本高、不适宜要求较高的制造和安装精度,加工成本高、不适宜远距离传动远距离传动(如单车如单车)。
安徽工程科技学院专用作者:
潘存云教授平面齿轮传动平面齿轮传动(轴线平行)(轴线平行)外齿轮外齿轮传动传动直齿直齿斜齿斜齿人字齿人字齿圆柱齿轮圆柱齿轮非圆柱齿轮非圆柱齿轮空间齿轮传动空间齿轮传动(轴线不平行)(轴线不平行)按相对按相对运动分运动分按齿廓曲线分按齿廓曲线分直齿直齿斜齿斜齿曲线齿曲线齿圆锥齿轮圆锥齿轮两轴相交两轴相交两轴交错两轴交错蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆传动传动交错轴斜齿轮交错轴斜齿轮准双曲面齿轮准双曲面齿轮渐开线齿轮渐开线齿轮(1765年年)摆线齿轮摆线齿轮(1650年年)圆弧齿轮圆弧齿轮(1950年年)按封闭形式分:
按封闭形式分:
齿齿轮轮传传动动的的类类型型开式齿轮传动、闭式齿轮传动开式齿轮传动、闭式齿轮传动。
球齿轮球齿轮抛物线齿轮抛物线齿轮(近年近年)分类分类:
内齿轮内齿轮传动传动齿轮齿条齿轮齿条安徽工程科技学院专用作者:
潘存云教授22作者:
潘存云教授11椭圆齿轮椭圆齿轮准双曲面齿轮准双曲面齿轮作者:
潘存云教授斜齿圆锥齿轮斜齿圆锥齿轮作者:
潘存云教授曲线齿圆锥齿轮曲线齿圆锥齿轮安徽工程科技学院专用作者:
潘存云教授作者:
潘存云教授o1192齿轮的齿轮的齿廓齿廓设计设计1.齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律得:
得:
i121/2O2P/O1P齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律:
互互相相啮啮合合的的一一对对齿齿轮轮在在任任一一位位置置时时的的传传动动比比,都都与与连连心心线线O1O2被被其其啮啮合合齿齿廓廓的的在在接接触触处处的的公公法法线所分成的两段成反比。
线所分成的两段成反比。
根据三心定律可知:
根据三心定律可知:
P点为相对瞬心。
点为相对瞬心。
nnPo22k由由:
v12O1P1v12O2P2安徽工程科技学院专用作者:
潘存云教授作者:
潘存云教授节圆节圆节圆:
节圆:
r1r2两两节节圆圆相相切切于于P点点,且且两两轮轮节节点点处处速度相同,故速度相同,故两节圆作纯滚动两节圆作纯滚动。
r1r2a=r1+r2中心距中心距:
o11nnPo22ka共轭齿廓:
共轭齿廓:
一对能实现预定传动一对能实现预定传动比比(i12=1/2)规规律律的的啮合齿廓。
啮合齿廓。
如果要求传动比为常数,则应使如果要求传动比为常数,则应使O2P/O1P为常数。
为常数。
由于由于O2、O1为定点,故为定点,故P必为一个定点。
必为一个定点。
安徽工程科技学院专用作者:
潘存云教授-应用最广应用最广渐开线渐开线2.齿廓曲线的选择齿廓曲线的选择理论上,满足齿廓啮合定律的曲线有无穷多,但考虑到便于制造和检测等因素,工程上只有极少数几种曲线可作为齿廓曲线,如渐开线、其中应用最广的是渐开线,其次是摆线(仅用于钟表)和变态摆线。
(摆线针轮减速器),近年来提出了圆弧和抛物线。
渐渐开开线线具具有有很很好好的的传传动动性性能能,而而且且便便于于制制造造、安安装装、测量测量和和互换互换使用等优点。
本章只研究渐开线齿轮。
使用等优点。
本章只研究渐开线齿轮。
摆线摆线变态摆线变态摆线圆弧圆弧抛物线抛物线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。
安徽工程科技学院专用作者:
潘存云教授作者:
潘存云教授93渐开线的形成及其特性渐开线的形成及其特性1、渐开线的渐开线的形成形成和特性和特性条直线在圆上作纯滚动时,直线条直线在圆上作纯滚动时,直线上任一点的轨迹上任一点的轨迹2、渐开线的特性、渐开线的特性渐开线上任意点的法线切于基圆渐开线上任意点的法线切于基圆,切切点点BB点点为曲率中心,为曲率中心,BKBK为曲率半径。
为曲率半径。
渐开线起始点渐开线起始点AA处曲率半径为处曲率半径为00BK发生线,发生线,AB=BK;tt发生线发生线Bk基圆基圆OArkk基圆基圆rbkAK段的展角段的展角渐开线渐开线渐开线渐开线rb安徽工程科技学院专用作者:
潘存云教授作者:
潘存云教授作者:
潘存云教授OABkkvkA1B1o1kK渐开线形状取决于基圆渐开线形状取决于基圆基圆内无渐开线。
基圆内无渐开线。
当当rb,变成直线。
变成直线。
rkkkkk离中心越远,渐开线上的压力角越大。
离中心越远,渐开线上的压力角越大。
rb定定义义:
啮啮合合时时KK点点正正压压力力方方向向与与速速度度方方向向所夹锐角为渐开线上该点之所夹锐角为渐开线上该点之压力角压力角kk。
coscoskrrb/b/rrkkB3o3kA2B2o2顺口溜:
顺口溜:
弧长等于发生线,弧长等于发生线,基圆切线是法线,基圆切线是法线,曲线形状随基圆,曲线形状随基圆,基圆内无渐开线。
基圆内无渐开线。
安徽工程科技学院专用作者:
潘存云教授作者:
潘存云教授为使用方便,已制成函数表待查。
为使用方便,已制成函数表待查。
3、渐开线函数、渐开线函数tgtgkk=BK/=BK/rrbbkk=tgtgkk-kk上式称为渐开线函数,用上式称为渐开线函数,用invinvkk表示:
表示:
kkinvinvkk44、渐开线渐开线方程方程(极坐标方程)(极坐标方程)=rrbb(kk+kk)/r)/rbbtgtgkk-kk=AB/=AB/rrbb)rkkkkkOABkkvkrbkkinvinvkktgtgkk-kkrrkk=rrbb/coskk安徽工程科技学院专用作者:
潘存云教授作者:
潘存云教授N2N12O2rb2O11要使两齿轮作定传动比传动,则两轮的齿廓无论在任何位置接触,过接触点所作公法线必须与两轮的连心线交于一个定点。
两两齿齿廓廓在在任任意意点点K啮啮合合时时,过过K作作两两齿齿廓廓的的法法线线N1N2,是是基基圆圆的的切切线线,为定直线。
为定直线。
i12=11/22=O=O22P/OP/O11P=P=constconst工工程程意意义义:
i12为为常常数数可可减减少少因因速速度度变变化化所所产产生生的的附附加加动动载载荷荷、振振动动和和噪噪音音,延延长长齿齿轮的使用寿命,提高机器的工作精度。
轮的使用寿命,提高机器的工作精度。
两两轮轮中中心心连连线线也也为为定定直直线线,故故交交点点P必为必为定点定点。
在位置K时同样有此结论。
C1C2KPK1.渐开线齿廓满足定传动比要求渐开线齿廓满足定传动比要求94渐开线齿廓的啮合特性渐开线齿廓的啮合特性安徽工程科技学院专用作者:
潘存云教授作者:
潘存云教授N2N12O2rb2O112.齿廓间正压力方向不变齿廓间正压力方向不变N1N2是啮合点的轨迹,是啮合点的轨迹,称为称为啮合线啮合线由由渐渐开开线线的的性性质质可可知知:
啮啮合合线线又又是是接接触触点点的的法法线线,正正压压力力总总是是沿沿法法线线方方向向,故故正正压压力力方方向向不不变变。
该该特特性性对对传传动动的的平稳性有利。
平稳性有利。
C1C2K啮啮合合线线与与节节圆圆公公切切线线之之间间的的夹夹角角,称称为为啮啮合合角角实实际际上上就就是是节节圆圆上上的的压压力力角角KP安徽工程科技学院专用作者:
潘存云教授作者:
潘存云教授rb12O2rb2O11N2N1PC1C2K3.运动可分性运动可分性O1N1PO2N2P由于上述特性,工程上广泛采用渐开线齿廓曲线。
由于上述特性,工程上广泛采用渐开线齿廓曲线。
实实际际安安装装中中心心距距略略有有变变化化时时,不不影影响响i12,这这一一特特性性称称为为运运动动可可分分性性,对加工和装配很有利。
对加工和装配很有利。
故传动比又可写成:
故传动比又可写成:
i12=11/22=O=O22P/OP/O11PP=r=rb2b2/r/rb1b1基圆半径之反比。
基圆半径之反比。
基圆半径是定值rb2rb1安徽工程科技学院专用作者:
潘存云教授作者:
潘存云教授rbO一、外齿轮一、外齿轮1.名称与符号名称与符号pn齿顶圆齿顶圆da、ra齿根圆齿根圆df、rf齿厚齿厚sk任意圆上的弧长齿槽宽齿槽宽ek弧长齿距齿距(周节)(周节)pk=sk+ek同侧齿廓弧长齿顶高齿顶高ha齿根高齿根高hf齿全高齿全高h=ha+hf齿宽齿宽BhahfhBpra分度圆分度圆人为规定的计算基准圆人为规定的计算基准圆表示符号:
表示符号:
d、r、s、e,p=s+e法向齿距法向齿距(周节)(周节)pnseskek=pbpbrfrpk95渐开线齿轮各部分的名称和尺寸渐开线齿轮各部分的名称和尺寸安徽工程科技学院专用作者:
潘存云教授作者:
潘存云教授m=4z=162.基本参数基本参数模数模数mm齿数齿数zz出现无理数,不方便为了计算、制造和检验的方便分度圆分度圆周长:
周长:
d=zp,d=zp/称为模数称为模数mm。
m=2z=16模模数数的的单单位位:
mm,它它是是决决定定齿齿轮轮尺尺寸寸的的一一个个基基本本参参数数。
齿齿数数相相同同的的齿齿轮轮,模模数数大大,尺寸也大。
尺寸也大。
于是有:
于是有:
d=mz,r=mz/2人为规定:
人为规定:
m=p/m=p/只能取某些简单值,只能取某些简单值,m=1z=16安徽工程科技学院专用作者:
潘存云教授0.350.70.91.752.252.75(3.25)3.5(3.75)第二系列第二系列4.55.5(6.5)79(11)14182228(30)3645标准模数系列表(标准模数系列表(GB135787)0.10.120.150.20.250.50.40.50.60.8第一系列第一系列11.251.522.5345681012162025324050为了便于制造为了便于制造、检验和互换使用,检验和互换使用,国标国标GB1357-87规定了规定了标准模数系列。
标准模数系列。
安徽工程科技学院专用作者:
潘存云教授作者:
潘存云教授作者:
潘存云教授OrbOrfrarrbbr速度方向速度方向正压力方向正压力方向N分度圆压力角分度圆压力角得得:
iiarccos(rarccos(rbb/r/rii)由由rrbbrriicoscosii定义分度圆压力角为齿轮的定义分度圆压力角为齿轮的压力角:
压力角:
对于同一条渐开线:
对于同一条渐开线:
rriiiibb001AB1K1r1iiiriBiKi安徽工程科技学院专用作者:
潘存云教授由由d=mz知知:
m和和z一一定定时时,分
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- 齿轮 设计 标准