齿轮传动课件-2

1、一、齿轮传动的结构与特点 1、齿轮传动的结构 如图所示，齿轮传动由主动齿轮、从动齿轮和机架 组成。靠齿面直接啮合来传递运动。 一、齿轮的特点一、齿轮的特点 齿轮传动用来传递任意两轴间的运动和动力，其圆齿轮传动用来传递任意两轴间的运动和动力，其圆 周速度可达到周速度可达到300m/s300m/s，传递功率可达，传递功率可达10105 5KWKW，齿轮直径，齿轮直径 可从不到可从不到1mm1mm到到150m150m以上，是现代机械中应用最广的一以上，是现代机械中应用最广的一 种机械传动。种机械传动。 齿轮传动与带传动相比主要有以下优点：齿轮传动与带传动相比主要有以下优点： （1 1）传递动力大、效

2、率高；）传递动力大、效率高； （2 2）寿命长，工作平稳，可靠性高；）寿命长，工作平稳，可靠性高； （3 3）能保证恒定的传动比，能传递空间任意两轴间的）能保证恒定的传动比，能传递空间任意两轴间的 运动。运动。 齿轮传动与带传动相比主要缺点有：齿轮传动与带传动相比主要缺点有： (1)(1)制造、安装精度要求较高，因而成本也较高；制造、安装精度要求较高，因而成本也较高； (2)(2)不宜作远距离传动。不宜作远距离传动。 (3)(3)无过载保护无过载保护 (4)(4)需专门加工设备需专门加工设备 外啮合直齿轮外啮合直齿轮 内啮合直齿轮内啮合直齿轮 1 1、两轴线平行的圆柱齿轮机构、两轴线平行的圆柱

3、齿轮机构 二、齿轮机构的传动类型二、齿轮机构的传动类型 斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮人字齿圆柱齿轮人字齿圆柱齿轮 齿齿 轮轮 齿齿 条条 传传 动动 直直 齿齿 圆圆 锥锥 齿齿 轮轮 传传 动动 2 2、相交轴齿轮传动、相交轴齿轮传动 3 3、两轴相交错的齿轮、两轴相交错的齿轮 机构机构 交错轴斜齿轮传动交错轴斜齿轮传动 蜗蜗 轮轮 蜗蜗 杆杆 传传 动动 8avi 2 2、按工作条件、按工作条件 3 3、按齿形、按齿形 渐开线渐开线常用常用 摆线摆线计时仪器计时仪器 圆弧圆弧承载能力较强承载能力较强 开式开式适于低速及不重要的场合，农业机械，建筑机械及简单机适于低速及不重要的场合，农业机械，建

4、筑机械及简单机 械设备，只有简单防护罩械设备，只有简单防护罩 闭式闭式润滑、密封良好，汽车、机床及航空发动机等齿轮传动中润滑、密封良好，汽车、机床及航空发动机等齿轮传动中 4.4.按使用情况分：按使用情况分： 动力齿轮动力齿轮以动力传输为主，常为高速重载或低速重载传动。以动力传输为主，常为高速重载或低速重载传动。 传动齿轮传动齿轮以运动准确为主，一般为轻载高精度传动。以运动准确为主，一般为轻载高精度传动。 5.5.按齿面硬度分：软齿面齿轮（齿面硬度按齿面硬度分：软齿面齿轮（齿面硬度350HBS350HBS） 硬齿面齿轮（齿面硬度硬齿面齿轮（齿面硬度350HBS350HBS） 三三. .对齿轮传

5、动的基本要求：对齿轮传动的基本要求： 1. 1.传动准确平稳：传动准确平稳： 齿轮传动的最基本要求之一是瞬时传动比恒定不变。以避齿轮传动的最基本要求之一是瞬时传动比恒定不变。以避 免产生动载荷、冲击、震动和噪声。这于齿轮的齿廓免产生动载荷、冲击、震动和噪声。这于齿轮的齿廓 形状、制造和安装精度有关。形状、制造和安装精度有关。 2.2.承载能力强承载能力强 齿轮传动在具体的工作条件下，必须有足够的工作能力，齿轮传动在具体的工作条件下，必须有足够的工作能力， 以保证齿轮在整个工作过程中不致产生各种失效。这以保证齿轮在整个工作过程中不致产生各种失效。这 与齿轮的尺寸、材料、热处理工艺因素有关。与齿轮

6、的尺寸、材料、热处理工艺因素有关。 2.直齿圆柱齿轮的主要参数（5个）(重点) 齿数 z 模数模数 m m （5 5个参数中最重要的参数）个参数中最重要的参数） 定义：将分度圆上齿距p与无理数的比值，称为齿轮模数，用m表 示，单位是mm。 公式：m=p/ 或 p=m。 由于比值是无理数，现将模数m进行 标准化，即模数m是标准值，见表73 。 特点：（1）m越大，p越大，轮齿就越大，齿轮的承载能力就越强； 反之轮齿越小，齿轮的承载能力就越弱。 （2）由于d=pz，可得分度圆直径d=mz。m为一系列标准 值，即使分度圆的值成为一个比较整齐的数值。 问题：m越大，轮齿就越大，那么齿轮的几何尺寸必然大

7、吗？ 压力角 a = 20 齿顶高系数 ha*=1 不同的齿，其齿顶高不一样，标准齿轮齿顶高ha等于模 数m乘齿顶高系数ha*， ha=ha*m。 顶隙系数 c*=0.25 两个齿轮啮合时，齿顶与另一个齿根是有间隙的。 1.直齿齿轮的几何尺寸计算 如图。 3 3个圆个圆 分度圆（直径d） 齿顶圆（直径da） 齿根圆（直径df） 3 3个高个高 齿顶高ha 齿根高hf 全齿圆h 3 3个齿个齿 齿厚s 齿槽宽e 齿距p 1 1个顶隙个顶隙 顶隙顶隙c c 序号序号名称名称定义定义符号符号 1齿顶圆过齿轮各齿顶所做的圆称为齿顶圆da ra 2齿根圆过齿轮各齿槽底所做的圆称为齿根圆df rf 3分度

8、圆 在齿顶圆和齿根圆之间取一个圆，作为计算、制造、测量 齿轮尺寸的基准，该圆称为分度圆。 标准齿轮分度圆上的齿厚和齿槽宽相等。 d r 4齿厚分度圆上一个轮齿两侧齿廓之间的弧长称为该齿轮的齿厚s 5齿槽宽分度圆上一个齿槽两侧齿廓之间的弧长称为该齿轮的齿槽宽e 6齿距分度圆圆周上相邻两齿同侧齿廓之间的弧长称为齿轮的齿距 p p=s+e 7齿顶高分度圆与齿顶圆之间的径向距离ha 8齿根高分度圆与齿根圆之间的径向距离hf 9全齿高齿顶圆与齿根圆之间的径向距离h 10顶隙 一个齿轮的齿顶与另一个齿轮的齿根在连心线上的径向距离， 称为顶隙 c 3 3个高个高 名称名称符号符号计算公式计算公式 齿顶高ha

9、ha=ha* m=m 齿根高hfhf=ha+c=ha* m+c*m=(ha* +c*) m=1.25m 全齿高hh=ha+hf=ha* m+(ha* +c*) m=(2ha* +c*) m=2.25m 习题： 1.一个标准圆柱齿 轮的模数m=3mm， 求该齿轮的齿顶高 ha？ 2.一个标准圆柱齿 轮的全齿高 h=4.5mm,求模数m。 3 3个圆直径个圆直径 名称名称符号符号计算公式计算公式 分度圆直径dd=mz 齿顶圆直径dada=d+2ha=mz+2m=m(z+2) 齿根圆直径dfdf=d-2hf=mz-21.25m=m(z-2.5) 习题： 1.一个标准圆柱齿轮的模 数m=5mm，齿数为

10、z=24， 求该齿轮的分度圆直径d？ 2.已知某标准直齿圆柱齿 轮的齿顶圆直径 da=340mm，齿根圆直径 df=317.5mm，求模数、 齿数。 3 3个齿个齿 名称名称符号符号计算公式计算公式 齿厚ss=p/2=m/2 齿槽宽ee=p/2=m/2 齿距pp=m 习题： 1.一个标准圆柱齿轮 的模数m=5mm，求齿 距p。 1 1个顶隙、个顶隙、1 1个中心距个中心距 当一对标准直齿圆柱齿 轮的分度圆相切时，称 为标准安装。 标准安装的中心距，用a 表示。 图中a=O1O2=r1+r2=? 一、齿轮轮齿的加工方法一、齿轮轮齿的加工方法 1.1.仿形法仿形法 仿形法是在普通铣床上用轴向剖面形

11、状与被切齿轮齿槽形状完仿形法是在普通铣床上用轴向剖面形状与被切齿轮齿槽形状完 全相同的铣刀切制齿轮的方法，如图所示。铣完一个齿槽后，分度全相同的铣刀切制齿轮的方法，如图所示。铣完一个齿槽后，分度 头将齿坯转过头将齿坯转过3603600 0/z/z，再铣下一个齿槽，直到铣出所有的齿槽。，再铣下一个齿槽，直到铣出所有的齿槽。 渐开线齿轮的切齿原理渐开线齿轮的切齿原理 原理：用刀刃的轴剖面形状和被切制齿轮的齿槽形状相同原理：用刀刃的轴剖面形状和被切制齿轮的齿槽形状相同 的刀具进行切齿的。的刀具进行切齿的。 刀具：盘形铣刀、指状铣刀刀具：盘形铣刀、指状铣刀 用盘形铣刀加工齿轮 优点：方法简单。优点：方

12、法简单。 缺点：精度缺点：精度 差，生产效率低，操作间断差，生产效率低，操作间断。 仿形法加工方便易行，但精度难以保证。由于渐开线齿廓形状仿形法加工方便易行，但精度难以保证。由于渐开线齿廓形状 取决于基圆的大小，而基圆半径取决于基圆的大小，而基圆半径r rb b=(mzcos)/2=(mzcos)/2，故齿廓形状与，故齿廓形状与m m、 z z、有关。欲加工精确齿廓，对模数和压力角相同的、齿数不同的有关。欲加工精确齿廓，对模数和压力角相同的、齿数不同的 齿轮，应采用不同的刀具，而这在实际中是不可能的。生产中通常齿轮，应采用不同的刀具，而这在实际中是不可能的。生产中通常 用同一号铣刀切制同模数、

13、不同齿数的齿轮，故齿形通常是近似的用同一号铣刀切制同模数、不同齿数的齿轮，故齿形通常是近似的 。表中列出了。表中列出了1-81-8号圆盘铣刀加工齿轮的齿数范围。号圆盘铣刀加工齿轮的齿数范围。 圆盘铣刀加工齿数的范围圆盘铣刀加工齿数的范围 刀号12345678 加工 齿数 范围 12-1314-1617-2021-2526-3435-54 55- 134 135以 上 2.2.范成法范成法是是利用轮齿啮合时齿廓曲线互为包络线的原理来加工齿廓，利用轮齿啮合时齿廓曲线互为包络线的原理来加工齿廓， 其中一个齿轮（或齿条）作为刀具，另一个齿轮则为被切齿轮毛坯，其中一个齿轮（或齿条）作为刀具，另一个齿轮则

14、为被切齿轮毛坯， 刀具相对于被切齿轮毛坯运动时，刀具齿廓即可切出被加工齿轮的刀具相对于被切齿轮毛坯运动时，刀具齿廓即可切出被加工齿轮的 齿廓。齿廓。 原理：根据齿轮啮合时，其共轭齿廓互为包络的原理切制。原理：根据齿轮啮合时，其共轭齿廓互为包络的原理切制。 包络的原理 刀具：刀具：齿轮插刀、齿条插刀和齿轮滚刀齿轮插刀、齿条插刀和齿轮滚刀。 范成实验的平面图如图 1、齿轮插刀、齿轮插刀 刀具形状：象一个有刀刃的外齿轮，但其齿顶要高出刀具形状：象一个有刀刃的外齿轮，但其齿顶要高出c*m。 切制方法：轮坯与刀具按一定的传动比作啮合运动，切制方法：轮坯与刀具按一定的传动比作啮合运动，i=z/z。同时刀。

15、同时刀 具沿轴线上下运动以切出齿宽。具沿轴线上下运动以切出齿宽。 2、齿条插刀、齿条插刀 刀具形状：与标准齿条的齿形相同，只是齿顶高出刀具形状：与标准齿条的齿形相同，只是齿顶高出c*m部分，部分， 高出的高出的c*m部分齿顶为圆弧齿廓部分齿顶为圆弧齿廓。 标准齿条标准齿条 齿条插刀齿条插刀 加工方法：相当于齿轮与齿条的啮合，加工方法：相当于齿轮与齿条的啮合， 与齿轮插刀的加工方法相同与齿轮插刀的加工方法相同。 用齿条插刀加工齿轮 3、齿轮滚刀、齿轮滚刀 刀具形状：外形象螺旋，其轴剖面为一个齿条刀具刀具形状：外形象螺旋，其轴剖面为一个齿条刀具。 切制过程切制过程 为了切制出平行与齿坯轴线的直齿，

16、为了切制出平行与齿坯轴线的直齿， 应使刀具的轴线下转一个螺旋升角应使刀具的轴线下转一个螺旋升角。 滚刀形状滚刀形状 C C 齿轮滚刀像梯形螺纹的螺杆，轴向剖面齿廓为精确的直线齿廓，齿轮滚刀像梯形螺纹的螺杆，轴向剖面齿廓为精确的直线齿廓， 滚刀转动时相当于齿条在移动。可实现连续加工，生产率高。滚刀转动时相当于齿条在移动。可实现连续加工，生产率高。 用展成法加工齿轮时，只要刀具与被切齿轮的模数和压力用展成法加工齿轮时，只要刀具与被切齿轮的模数和压力 角相同，不论被加工齿轮的齿数是多少，都可以用同一把刀具角相同，不论被加工齿轮的齿数是多少，都可以用同一把刀具 来加工，这给生产带来了很大的方便，因此展

17、成法得到了广泛来加工，这给生产带来了很大的方便，因此展成法得到了广泛 的应用。的应用。 （2）根切现象与最少齿数 根切现象 如图736所示。 最少齿数 z 当齿数小于17时，需要变位。如图737 所示。 三齿轮的失效形式 失效的形式有5种，但以折断和齿面点蚀为常见。 1、轮齿折断 如图738所示。 2、齿面疲劳点蚀 如图739所示。 3、齿面胶合 如图740所示。 4、齿面磨损 如图741所示。 5、齿面塑性变形 如图742所示。 五齿轮的装配与检测 1.齿轮的装配 装配工序包括两步，先将齿轮装到轴上，再将齿轮 轴部件装入箱体。 2齿轮的检测 运动精度 百分表测径向和端面跳动。 接触精度 涂色

18、法，检测接触斑点的位置。 齿侧间隙 压铅法和打表法。 按齿轮的精度来检测，一般齿轮的检测按齿轮的精度来检测，一般齿轮的检测主要是主要是 接触斑点接触斑点和和侧隙侧隙。检测接触斑点用涂色法，检测侧。检测接触斑点用涂色法，检测侧 隙用压铅法。一般标准安装时，不必作检测。隙用压铅法。一般标准安装时，不必作检测。 接触斑点的检测与位置 六、齿轮传动的润滑 润滑是减少摩擦磨损的有效方法。 闭式传动的润滑方式由圆周速度v确定,夏天选用 L-CKB320润滑油，冬天选用L-CKB220润滑油。俗 称30号和20号机油。 开式传动常采用人工定期润滑,选用脂润滑，如 常用的钙钠基润滑脂，呈微黄色，俗称黄油。 油池润滑油池润滑采用惰轮的油池润滑采用惰轮的油池润滑喷油润滑喷油润滑 开式开式齿轮齿轮常采用人工定