第五章常用机械传动装置ppt__进入我的空间（ppt53）ppt课件

第五章 常用机械传动装置 5.1 齿轮传动 目的要求:了解常见齿轮传动的组成,特点和应用; 掌握渐开线的性质及啮合特性. 教学重点：渐开线的性质及啮合特性,齿廓啮合 基 本原理; 教学难点:齿廓啮合基本定理的推导,节点两个基 本概念的理解; 教学方法:多媒体教学 5.1.1 概述 1.齿轮传动的类型 1）平行轴齿轮传动 用来传递两平行轴之间转动的齿轮传动，亦称圆 柱齿轮传动。可分为三种； 直齿圆柱齿轮传动。 斜齿圆柱齿轮传动。 人字齿轮传动。 直齿圆柱齿轮传动 齿轮的轮齿方向与齿轮轴线相平行的齿轮；又称正齿轮或简 称直齿轮 。分为： 外啮合齿轮传动 外啮合齿轮传动 内啮合齿轮传动 齿轮齿条传动 内啮合齿轮传动 齿轮齿条传动 斜齿圆柱齿轮传动 齿轮的轮齿方向相对于齿轮轴线偏斜一定角度的圆 柱齿轮，简称斜齿轮 人字齿轮传动 可以看做是由轮齿偏斜方向相反的两个斜齿轮组成的，可制 成整体式和拼合式 2）空间齿轮传动 用来传递两不平行轴之间转动的齿轮传动 ,可分为 两类： 传递两相交轴之间的齿轮传动。也称圆锥齿轮。按 其轮齿的形状，可分为如下三种： 直齿圆锥齿轮 斜齿圆锥齿轮， 圆弧圆锥齿轮 直齿圆锥齿轮传动 传递两交错轴之间的齿轮传动 2. 齿轮传动的特点 优点: 1、机械效率高； 2、传动比恒定不变； 3、结构紧凑 ； 4、寿命长，工作可靠 性高 。 缺点: 1、要求较高的制造和安装精度，成 本较高； 2、不适宜于远距离两轴之间的传动 3、低精度齿轮在传动时会产生噪声 和振动 。 3. 齿轮传动的原理和速比 齿轮传动的原理 齿轮副是由两个相互啮合的齿轮组成的基 本机构，两齿轮轴线相对位置不变，并各 绕其自身的轴线转动。齿轮副是线接触的 高副。 齿轮传动如图 速比 表明，一对齿轮传动中，两轮的转速与它们的齿数成反 比。 通常圆柱齿轮传动的速比58 圆锥齿轮传动的速比35。 4. 齿轮的精度 四方面要求：（对齿轮制造精度） 传递运动的准确性 传动的平稳性， 载荷分布的均匀性 齿侧间隙要求 按国标GB/T10095.12001规定分为12级。 通常的精度等级为69级，具体选择时可参考下表 5.1.2 渐开线齿廓 1. 渐开线齿廓曲线 凡满足定传动比的一对齿轮的齿廓称共轭齿廓 满足共轭齿廓的曲线有渐开线，摆线，圆弧线，本章仅 讨论渐开线齿廓 (1)渐开线的形成 当直线沿一圆周作相切纯滚动时，直线上任一点在与 该圆固联的平面上的轨迹AK，称为该圆的渐开线。 A K 渐开线 B 发生线 渐开线AK 的展角 O 基圆 rb 2、渐开线的形成及其特性 N 发生线 渐开线k0k 的展角 K0 K O 基圆 渐开线 (2) 渐开线上任意一点的法线必 切于基圆，切于基圆的直线 必为渐开线上某点的法线。 与基圆的切点B为渐开线在 点的曲率中心，而线段BK 是渐开线在点处的曲率半径 。 Fn Vk (2)渐开线的性质 (1)BK = A B ） rb 渐开线上点的压力角 在不考虑摩擦力、重力和惯性 力的条件下，一对齿廓相互啮合时， 齿轮上接触点所受到的正压力方 向与受力点速度方向之间所夹的锐 角，称为齿轮齿廓在该点的压力角。 BOK= ()渐开线齿廓各点具有不同的 压力角，点离基圆中心 愈远，压力角愈大。基圆上的压 力角为零 rk N 发生线 渐开线k0k 的展角 K0 K O 基圆 渐开线 B 发生线 渐开线AK 的展角 A K O 基圆 渐开线 2 1 (4)渐开线的形状取决于基 圆的大小，基圆越大，渐开 线越平直，当基圆半径趋于 无穷大时，渐开线成为斜直 线。 rb2 o2 r b1 o1 (5)基圆内无渐开线。 3 K B1 B2 KO2 2 KO1 1 可以证明渐开线齿轮齿廓的啮合传 动满足齿廓啮合基本定律。 3、渐开线齿廓的啮合特性 1、传动比的恒定性 o1 o2 rb1 rb2 r2 r1 k1 k2 N2 N1 C 2 1 o1 o2 rb1 r1 k1 k2 N2 N1 1 节点 节圆 节圆 两轮齿廓在节点啮合时,相对速度为 零，即一对齿轮的啮合传动相当于它 们的节圆作纯滚动。 基圆 基圆 o1 a 渐开线齿廓啮合的中心距可 变性 当两齿轮制成后 ，基圆半径便已确定，以不同 的中心距(a或a)安装这对齿 轮，其传动比不会改变。 o2 N1 c 2 1 N2 a 2 o2 2、中心距的可分离性 N1 N2 c 啮合线、齿廓接触点的公法线 、正压力方向线都是两基圆的 一条内公切线。 3、传力的平稳性 o1 o2 rb1 rb2 r2 r1 k1 k2 N2 N1 C 2 1 o1 o2 rb1 r1 k1 k2 N2 N1 1 定转矩传动时，齿廓间的正压 力的大小和方向始终保持不变 ，故传力平稳 啮合线 两齿廓啮合点在 机架相固连的坐标系中的轨迹。 一、直齿圆柱齿轮的各部分名称及主要参数 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 5.1.3 直齿圆柱齿轮传动 分度圆：是齿轮上一个人为地约定的齿轮计算的基准圆，规 定分度圆上的模数和压力角为标准值。 2、齿轮的基本参数 国标压力角的标准值为=20 模数的标准系列见GB1357-87，参见表7-1。 1)、分度圆与模数 设一齿轮的齿数为 z，其任一圆的直径为dk ，该圆上 的齿距为pk，则 模数 人为地把 pk / 规定为一些简单的有理数 ，该比值称为模数 一个齿轮在不同直径的圆周上，其模数的大小是不同的。 分度圆上的参数分别用d、r、m、p、e及表示。m越大， P愈大,轮齿愈大，抗弯强度也愈高。 2)、基圆 前面已有公式 基圆直径为 基圆上的齿距 进而可得： 由此可见：齿数，模数，压力角是决定渐开线形状的三个基本 参数。 d = mz 齿顶高用ha 表示，齿根高用hf 表示，齿全高用h 表示： 齿顶圆直径 齿根圆直径 3)、齿顶高和齿根高 1)、标准齿轮 除模数和压力角为标准值外，分度圆上的 齿厚(S)等于齿槽宽(e)，以及齿顶高(ha)、齿根高(hf)分别与模数 （m）之比值均等于标准值的齿轮。 、c*分别称为齿顶高系数和顶隙系数，其标准值为： 即 且有 3、渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸 顶隙 一对相互啮合 的齿轮中，一个齿轮的齿根 圆与另一个齿轮的齿顶圆之 间在连心线上度量的距离， 用C 表示。 r2 r1 c a o1 o2 2）、顶隙（也称径向间隙） r1 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 (6). 齿顶高ha：d与da之间 ha=(da-d)/2 齿全高h：h=ha+hf 齿根高hf：d与df之间 hf=(d-df)/2 3）、标准齿轮传动的中心距 一对齿轮啮合传动时，中心 距等于两节圆半径之和。 标准中心距（标准齿轮无侧 隙传动中心距） r2 r1 c a o1 o2 r1 标准齿轮几何尺寸计算 见表72 2、标准齿轮的基本参数 定义模数 或 d=mz 单位：mm ； m标准化。 分度圆就是齿轮上 具有标准模数和标 准压力角的圆。 (1)、模数m 径节制： 径节（P）： (in-1) 模数表示轮齿的大小 (2)、分度圆压力角 （是决定渐开线齿廓形状的一个基本参数） 国家标准规定齿轮分度圆 =20为标准值 某些场合：=14.5、15、22.5、25。 分度圆和节圆区别 与联系 (3)、齿数z 表明：齿轮的大小和渐开线齿轮 形状都与齿数有关 (4)、齿顶高系数 和顶隙系数 标准值： =1， =0.25 非标准短齿： =0.8， =0.3 二、标准直齿轮的几何尺寸计算 标准齿轮：标准齿轮是指m、ha*、c* 均取标准值，具有 标准的齿顶高和齿根高，且分度圆齿厚等于齿槽宽的齿轮。 一个齿轮： d=mz da=d+2ha=(z+2 ha*)m df=d-2hf=(z-2 ha*-2 c*)m db=dcos ha= ha*m hf=( ha*+ c*)m h=ha+hf=(2 ha*+ c*)m P=m 一对标准齿轮： m、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 轮齿的尺寸与m， ha* ， c* 有关与z无关 至于齿形，与m，z，有关 m制齿轮 两齿轮的相邻两对轮齿分别a在和b同时接触，才能使两 个渐开线齿轮搭配起来并正确的传动。 k N2 N1 k2 o1 o2 (b) k1 a N2 N1 b o1 o2 (a) 一、正确啮合条件 欲使两齿轮正确啮合，两轮的法节必须相等。 4、渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 法节Pn：相邻 两齿同侧齿廓 沿公法线之间 的距离 pb1 pb2 即必须满足下列条件： 而 一对渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是：两轮的 模数相等，两轮的压力角相等。 正确啮合时两齿轮的基节 相等 (1）一对渐开线轮齿的啮合过程 二、连续传动的条件 5.1.4斜齿圆柱齿轮传动的特点及应用 与基圆柱母线成一夹角b的直线kk在空间的轨迹则为斜 齿圆柱齿轮的渐开螺旋面。 k0 0 k0 N b k k N 发生面 基圆柱 称为螺旋角 一、斜齿圆柱齿轮齿面的形成 1、传动平稳 一对直齿轮啮合时，沿整个齿宽同时进入啮合，并沿整个 齿宽同时脱离啮合。因此传动平稳性差，冲击噪声大，不适 于高速传动。 一对斜齿轮啮合时，齿面上的接触线由短变长，再由长变短 ，减少了传动时的冲击和噪音，提高了传动平稳性，故斜齿 轮适用于重载高速传动。 o o 二、斜齿圆柱齿轮传动的特点 斜齿圆柱齿轮传动：传递平行轴之间的运动（线接触） 交错轴斜齿轮传动：传递交错轴之间的运动（点接触） 2、承载能力强 3、会产生轴向力 4、不能做变速滑移齿轮 5.1.5直齿圆锥齿轮传动的特点及应用 一.特点： 圆锥齿轮机构是用来传递空间两相交轴之间运动和动力的 一种齿轮机构，其轮齿分布在截圆锥体上，齿形从大端到 小端逐渐变小。圆柱齿轮中的有关圆柱均变成了圆锥。为 计算和测量方便，通常取大端参数为标准值。 一对圆锥齿轮两轴线间的夹角称为轴角。其值可根据传动 需要任意选取，在一般机械中，多取90。 二.应用 圆锥齿轮 直齿圆锥齿轮： 斜齿圆锥齿轮： 曲齿圆锥齿轮： 由于设计、制造、安装方便，应用最广 介于两者之间，传动较平稳，设计较简单 传动平稳、承载能力强，用于高速，重载传动 直齿圆锥齿轮传动 运动演示 曲齿圆锥齿轮传动 运动演示 1、基本参数 2、正确啮合的条件 三、锥齿轮的参数和几何尺寸计算 取锥齿轮大端参数为标准值 作用： 用于传递交错轴之间的回转运动和动力。 蜗杆主动、蜗轮从动。 90 1.形成：若单个斜齿轮的齿数很少（如z1=1）而且1很