机械原理读书报告(七)

1、机械原理读书报告专业 机械设计制造及其自动化 班级 15机 学号 201501 姓名 序号 目 录第十章 齿轮机构及其设计10-1齿轮机构的应用及分类····························· 310-2齿轮的齿廓轮线······&#

2、183;···························· 510-3渐开线齿轮的啮合特点··················

3、3;·········· 610-4标准齿轮的基本参数和几何尺寸····················· 710-5渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动············

4、········· 910-6渐开线齿轮的展成加工及根切现象···················1110-7渐开线齿轮的变位修正················

5、;·············1210-8平行轴斜齿圆柱齿轮机构···························1310-9蜗杆机构·····&#

6、183;···································1410-10圆锥齿轮传动············&

7、#183;·······················15第十一章 齿轮系及其设计11-1齿轮系及其分类······················

8、·············1611-2定轴轮系的传动比·································1711-3周转轮系

9、的传动比·································1811-4复合轮系的传动比··············

10、···················2011-5轮系的功用·····························&

11、#183;·········2111-6行星轮系的类型选择及设计的基础知识···············24第十章齿轮机构及其设计§10-1 齿轮机构的应用及分类平面直齿轮外啮合齿轮传动： 内啮合齿轮传动： 齿轮齿条传动两齿轮的转动方向相反 两齿轮的转动方向相同平面平行轴斜齿圆柱齿轮传动：轮齿与其轴线倾斜一个角度。同理，平行轴斜齿轮机构也有外啮合、

12、内啮合及齿轮与齿条啮合之分。平面人字齿轮传动：由两个螺旋角方向相反的斜齿轮组成。人字齿轮机构的齿型如人字，它相当于两个全等、但齿向倾斜方向相反的的斜齿轮拼接而成。平面曲线齿圆柱齿轮机构:曲线齿圆柱齿轮机构简称曲线齿轮或弧齿轮，其轮齿沿轴向成弯曲的弧面。空间（圆）锥齿轮传动：用于两相交轴之间的传动。轮齿沿圆锥母线排列于截锥表面，是相交轴齿轮传动的基本形式。制造较为简单。轮齿倾斜于圆锥母线，制造困难，应用较少。轮齿是曲线形，有圆弧齿、螺旋齿等，传动平稳，适用于高速、重载传动，但制造成本较高。汽车后桥采用这种齿轮。空间交错轴传动：用于传递两交错轴之间的运动,其两轴的交错角一般为90º两螺旋

13、角数值不等的斜齿轮啮合时，可组成两轴线任意交错传动，两轮齿为点接触，且滑动速度较大，主要用于传递运动或轻载传动。蜗杆蜗轮传动多用于两轴交错角为90°的传动，其传动比大，传动平稳，具有自锁性，但效率较低。准双曲面齿轮传动节曲面为单叶双曲线回转体的一部分。它能实现两轴线中心距较小的交错轴传动，但制造困难。齿轮传动机构的特点（1）直接接触的啮合传动；可传递空间任意两轴之间的运动和动力；（2）功率范围大，速比范围大，效率高，精度高；（3）传动比稳定，工作可靠，结构紧凑；（4）改变运动方向；（5）制造安装精度要求高，不适于大中心距，成本较高，且高速运转时噪声较大。§10-2 齿轮的齿

14、廓曲线 一对齿轮传动，是依靠主动轮轮齿的齿廓，推动从动轮轮齿的齿廓来实现的。若两轮的传动能实现预定的传动比(i12 = 1/2) 规律，则两轮相互接触传动的一对齿廓称为共轭齿廓。齿廓啮合基本定律P点：相对速度瞬心(三心定理)P点：啮合节点，简称节点相互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O1O2被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两段成反比。这个规律称为齿廓啮合基本定律。点P称为两轮的啮合节点(简称节点）。(1)实现定传动比传动时两轮齿廓应满足的条件无论两轮齿廓在任何位置接触，过接触点所作的两齿廓公法线必须与其连心线相交于一定点。故实现定传动比的齿轮传动必为圆形齿轮传动。(

15、2)实现变传动比传动对两齿轮齿廓的要求  要求两齿廓的节点按其传动比的变化规律在其连心线上移动。故实现变传动比的齿轮传动必为非圆齿轮传动。2 齿廓曲线的选择 满足齿廓啮合基本定律的一对齿廓称为共轭齿廓，共轭齿廓的齿廓曲线称为共轭曲线。1.理论上满足基本定律的共轭齿廓曲线很多；2.考虑因素：设计、制造、安装和使用； 3.常用齿廓曲线：渐开线，摆线，变态摆线，圆弧曲线和抛物线等。本章重点研究渐开线齿廓的齿轮§10-3 渐开线齿轮的啮合特点1 渐开线的形成 直线BK沿半径为r0的圆作纯滚动时,直线上任意一点K的轨迹称为该圆的渐开线。该圆称为渐开线的基圆。rb基圆半径； BK渐开线

16、发生线K渐开线上K点的展角2 渐开线的性质 1) 发生线沿基圆滚过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恒切于基圆；3) 渐开线愈靠近基圆部分，曲率半径愈小；4) 渐开线的形状取决于基圆大小；5) 基圆内无渐开线。3 渐开线齿廓的啮合特点（1）渐开线齿廓能保证定传动比传动i12 = 1/2=O2P/O1P=const（2）渐开线齿廓之间的正压力方向不变因渐开线齿廓之间的正压力方向沿其接触点的公法线方向，即为啮合线，且为一定直线N1N2。故在传动过程中，其正压力方向是始终不变的。（3）渐开线齿廓传动具有可分性一对渐开线齿轮传动，即使两齿轮的实际中心距与设计中心称为渐开线齿轮传动

17、的可分性。这对于齿轮的装配和使用都是十分有利的。结论：正是由于上述优点，故渐开线齿轮传动获得十分广泛应用。§10-4 标准齿轮的基本参数和几何尺寸1齿轮各部分的名称和符号齿顶圆 ra，da齿根圆 rf，df齿 厚 分度圆齿厚s齿槽宽 分度圆齿槽宽e齿 距 分度圆齿距 p= s+ e分度圆 r，d齿顶，齿顶高 ha齿根，齿根高 hf齿全高 h = ha +hf基圆 rb， db基圆齿距 Pb、Pn2齿轮的基本参数 齿数 z 模数 m由于齿轮的分度圆直径 d 可由其周长 zp 确定，即 d= zp/。为便于设计、计算、制造和检验，令 p/=m，m称为齿轮的模数。 压力角 ，即分度圆压力角

18、，并规定其标准值为 = 20°。它是决定齿轮齿廓形状的主要参数。 齿顶高系数 ha*，其标准值为 ha* = 1。 顶隙系数 c*，其标准值为 c* = 0.25。上述参数即为渐开线齿轮的五个基本参数。3标准齿轮及其几何尺寸计算（1）标准齿轮 是指m、ha*、 c*均为标准值，且e=s的齿轮。（2）标准齿轮的几何尺寸计算 一个标准齿轮的五个基本参数确定之后，其主要尺寸及齿廓形状就完全确定。1）标准直齿轮的几何尺寸计算 2）标准直齿轮的任意圆齿厚计算4齿条和内齿轮 （1）齿条：齿条的齿廓为直线；齿廓上各点压力角相同，等于齿形角。 （2）内齿轮：内齿轮的齿廓为内凹齿；齿根圆大于齿顶圆；齿

19、顶圆必须大于基圆。渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算式§10-5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动1.一对渐开线齿轮正确啮合的条件 一对渐开线齿轮在传动时，它们的齿廓啮合点都应位于其啮合线上。因此要两轮能正确啮合，应使处于啮合线上的多对轮齿能同时进入啮合。即应满足两齿轮的法向齿距相等。结论：一对渐开线齿轮正确啮合的条件是两轮的模数和压力角应分别相等。 2.齿轮传动中心距及啮合角 (1)中心距 1) 在确定其中心距时应满足的要求： a) 保证两轮的齿侧间隙为零，即 c= 0 b) 保证两轮的顶隙为标准值，即 c = c*m 2）标准中心距 aa = r1+r2 = m(z1+z2)/2 当

20、两轮按标准中心距安装时，两轮保证顶隙为标准值，且齿侧间隙为零，即 c = c*m, c= 0。（2）啮合角渐开线齿轮传动的啮合角就等于其节圆压力角。当两轮按标准中心距安装时，则 a=a；当两轮实际中心距 a与标准中心距不同时，则若 aa 时，r1r1，r2r2；c0，cc*m；。若 aa 时，两轮将无法安装。（3）齿轮传动的中心距与啮合角的关系 acos= a cos3一对轮齿的啮合过程及连续传动条件（1）一对轮齿的啮合过程实际啮合线段B1B2理论啮合线段N1N2（2）连续传动条件 为了两轮能够连续传动，必须保证在前一对轮齿尚未能脱离啮合时，后一对轮齿就要及时进入啮合。则实际啮合线段B1B2应

21、大于或至少等于齿轮的法向齿距 pb，即B1B2 pb。通常把B1B2与pb的比值称为齿轮的重合度，故齿轮连续传动的条件为 = B1B2/pb 1（3）重合度的计算及意义1）重合度 的计算=z1(tana1- tan) +z2(tana2- tan)/(2) 结论：重合度 与模数m无关，而随着齿数z的增多而增大，还随啮合角减少和齿顶高系数ha*的增大而加大，但max=1.981。2）重合度的意义a）用来衡量齿轮连续传动的条件；b）代表同时参与啮合的轮齿对数的平均值。增大重合度，同时参与啮合的轮齿对数增加，故这对于提高齿轮传动平稳性，提高承载能力都有重要意义。§10-6 渐开线齿轮的展成

22、加工及根切现象 近代齿轮加工方法很多，如：切制法、铸造法、热轧法、冲压法、电加工法等。但从加工原理的角度看，可分为两大类，即仿形法和范成法。 一、仿形法 仿形法是用与齿槽形状相同的成形刀具或模具将轮坯齿槽的材料去掉。但是，由于刀具的限制，这种加工方法在理 论上即存在误差。二、展成法 1.切制原理 在一对齿轮作无侧隙啮合传动时有四个基本要素：一对齿廓（几何要素）和两轮的角速度（运动要素）。已知两个运动要素和一个几何要素，求出（产生）另一个几何要素的方法即为展成法，也叫范成法或包络法。是利用“一对轮齿作无侧隙啮合传动时齿廓互为包络线。”的道理来工作的。根切现象 用展成法加工齿轮时，有可能发生齿根部

23、分已加工好的渐开线齿廓又被切掉一块的情况，称为“根切”。 这是展成法加工齿轮时，在特定条件下产生的一种“过度切削”现象。根切的后果： 弱轮齿的抗弯强度； 使重合度下降。不发生根切的最小齿数§10-7 渐开线齿轮的变位修正渐开线标准齿轮传动存在的不足之处： 1）一对相互啮合的标准齿轮中，小齿轮的强度较低，容易损坏，从而影响了整个齿轮传动的承载能力。2）标准齿轮不适用于中心距 aa = m(z1+z2)/2的场合。 因当a a时，无法安装；而当a a时，尚可安装,但齿侧间隙过大，重合度会降低，影响传动的平稳性。3）在切制齿数较少的标准齿轮时，其齿廓会发生根切现象。 根切使轮齿的抗弯强度降

24、低，重合度减小。 因此，为改善和解决标准齿轮存在的上述问题，就必须突破标准齿轮的限制对齿轮进行必要的修正。齿轮的变位修正法不产生根切的最小齿数公式 Z min = 2h*a / sin2 所谓变位修正法，就是用改变刀具与轮坯的相对位置，使刀具的齿顶线不超过N1点，来避免根切现象的加工方法。这样加工出来的 m、ha*、c*仍为标准值，而 se 的齿轮就称为变位齿轮。刀具远离轮坯中心为正变位，刀具趋近轮坯中心为负变位。刀具的移动量用x m来表示， 称x为变位系数。规定：正变位时，x 为正值；负变位时，x 为负值。§10-8 平行轴斜齿圆柱齿轮机构一、斜齿圆柱齿轮齿廓面的形成 与直齿圆柱齿

25、轮相比，斜齿圆柱齿轮的齿廓面是发生面沿基圆柱作纯滚动时，发生面上一条与基圆柱轴线倾斜成一个角度b的直线所展成的曲面，其称为渐开螺旋面。 二、斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算 端面参数和法面参数加工斜齿轮时，刀具是沿着螺旋线方向切制的，因此规定在垂直于螺旋线方向（法面）的参数为标准值，加下标n，如法向压力角n,法向模数mn等。 但齿轮的一般几何计算要用端面参数（加下标t），因为各圆是在端面上；因此要在法、端面参数之间进行换算，这是斜齿轮计算的特点。三、平行轴斜齿轮传动 1. 平行轴斜齿轮传动的正确啮合条件 一对斜齿轮的正确啮合的条件，首先两个轮的模数及压力角应分别相等，另外它们的螺旋角还必须

26、相匹配，以保证两轮在啮合处的齿廓螺旋角相切。因此，一对斜齿轮正确啮合的条件为：1)两轮的螺旋角： 对于外啮合，应大小相等，方向相反，即1=2 对于内啮合，应大小相等，方向相同，即1=2 2)两轮的法面模数及压力角应分别相等 即：mn1 = mn2，n1 = n2 又因相互啮合的两轮的螺旋角的绝对值相等，故其端面模数及压力角也分别相等，即mt1= mt2，t1=t2 2. 平行轴斜齿轮传动的啮合特点 在啮合过程中，齿面接触线始终在啮合面（两基圆的公切面）内平行移动。§10-9 蜗杆机构一、蜗杆和蜗轮的形成 蜗杆机构可以看成是由交错轴斜齿轮机构演变而来的。 若小齿轮的螺旋角很大，齿数很少

27、（一般z1=1-4），轴向尺寸足够长，则其轮齿就可能绕圆柱一周以上而形成螺旋，称其为蜗杆；而大齿轮的螺旋角很小，齿数较大，称其为蜗轮。 蜗杆机构的类型 应用最广的圆柱蜗杆是阿基米德蜗杆，其在过轴线平面内的齿形是标准齿条，在垂直于轴线平面内的齿形是阿基米德螺线。 阿基米德蜗杆是车削而成的。车削时，刀刃与蜗杆轴线位于同一平面内。 蜗杆传动的主要特点： 传动平稳，振动、冲击和噪声均很小。 能以单级传动获得较大的传动比，结构紧凑。减速动力传动：i12570，最常用i121550；减速运动传动： i121/51/15。 轮齿间的相对滑动速度大，传动效率低，需用减摩耐摩 的材料制造涡轮，成本高； 当蜗杆导

28、程角小于啮合当量摩擦角时，机构反行程具有自 锁性。§10-10 圆锥齿轮传动1圆锥齿轮传动及其类型（1）圆锥齿轮传动圆锥齿轮传动是用来传递两相交轴之间的运动和动力的，一般通常取圆锥齿轮大端的参数为标准值，即大端的模数为标准值，其压力角为20。（2）圆锥齿轮传动的类型2直齿圆锥齿轮的当量齿轮和当量齿数 （1）圆锥齿轮和冠轮的啮合传动在其背锥展开后，相当于渐开线齿轮与齿条的啮合传动。 （2）圆锥齿轮的当量齿轮是由圆锥齿轮的大端面模数和压力角 及z所确定的直齿轮。（3）当量齿数 zv= z/cos 第十一章齿轮系及其设计§11-1、轮系及其分类轮系：由多个齿轮组成的齿轮传动系统，

29、称为齿轮系或轮系。1轮系的分类根据轮系运转中齿轮轴线的空间位置是否固定，将轮系分为两大类。 (1) 定轴轮系轮系运转时，其中各齿轮轴线位置固定不动，则称之为定轴轮系。(2) 周转轮系轮系运转时，至少有一个齿轮轴线的位置不固定，而是绕某一固定轴线回转，称该轮系为周转轮系。 (3) 混合轮系由定轴轮系和周转轮系或者由两个以上的周转轮系所组成的轮系,称为混合轮系。2本章重点解决的问题：传动比的计算（齿数问题）§11-2、定轴轮系的传动比轮系传动比的计算包括两方面的任务，一是确定轮系中首、末两构件之间传动比的大小，另一则是确定首、末构件之间的转向关系。如图示为定轴轮系，其传动比大小的计算公式

30、可推导为：推广到一般情形，设A为输入轴，B为输出轴，m为外啮合的对数，则平面定轴轮系传动比大小的计算公式为： 平面定轴轮系的转向关系可用在上式右侧的分式前加注(-1)m来表示，或用画箭头的方法来表示。空间定轴轮系的转向关系则必须用画箭头的方法来表示用对于空间定轴轮系传动比大小仍可用上式计算，但方向则必须用画箭头方法来表示；如图示的圆锥齿轮传动，蜗杆蜗轮传动：注意事项1） 传动比计算应包括的大小和方向。2） 关于双联齿轮。3） 关于惰轮（中介轮、过轮）§11-3、周转轮系的传动比1 基本的周转轮系（2K-H型）1） 基本构件： 中心轮（太阳轮）3 行星轮2 中心轮（太阳轮）3 行星架H

31、（系杆）2） 自由度：F=3*4-2*4-2=2 基本周转轮系： 行星轮系 F=1（固定一个中心轮） 差动轮系F=2（中心轮均不固定）2 基本的周转轮系（2K-H型）的演化 演化途径：内啮合外啮合；单联齿轮双联齿轮多联齿轮；3基本的周转轮系传动比的计算周转轮系传动比计算基本原理：（反转法）试想将整个机构加上一个与系杆H 的转速大小相等、方向相反的公共转速(-H)，使其转化为假想的定轴轮系，转化前后各构件的转速如下表所示： 周转轮系的转化机构为一假想定轴轮系，其传动比关系可用下式确定：讨论：1）对于差动轮系，给定1、3、H 中的任意两个，便可求出第三个；需注意的是：带入1、3、H的数值时，必须同时带“±”号；2）若固定一个中心轮，则F=1（行星轮系）可由上式求出i1H或i3H；3）转化轮系的传动比计算应特别注意符号问题，它对最终结果影响极大；4）充分理解：iH13与i13：（两者代表的意义完全不同；大小方向可能也均不同；iH13的值为负也并不代表机构中，两轮实际转向相反）5）对于复杂的周转轮系，求解传动比的关键问题是：怎样从中分离出一系列基本的周转轮系（2K-H），然后分别列出转化轮系的传动比计算式，联立求