第四节 齿轮传动后

第四节

齿轮传动齿轮机构是现代机械中应用最为广泛的一种传动机构，可以用来传递空间任意两轴间的运动和动力。传动准确、平稳、机械效率高、寿命长、工作安全可靠。CNC机的零件处理设备自动化包装机器标签印刷机自动化生产线的组件自动化电子元件组合机一、概述各种车辆的驱动系统②变换运动方式。③变速。①传递空间任意两轴（平行、相交、交错）间的运动和动力。1.齿轮的功能2.齿轮机构的分类齿轮传动的类型按相对运动分

平面齿轮传动（轴线平行）空间齿轮传动（轴线不平行）直齿斜齿曲线齿按齿廓曲线分渐开线齿轮(1765年)摆线齿轮(1650年)圆弧齿轮(1950年)抛物线齿轮(近年)按传动比分:定传动比齿轮传动直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动人字齿轮传动外啮合内啮合齿轮齿条外啮合内啮合齿轮齿条圆锥齿轮传动(两轴相交)蜗轮蜗杆传动交错轴斜齿轮传动变传动比齿轮传动交错轴斜齿轮直齿圆柱齿轮：直齿圆柱齿轮：内啮合齿轮传动齿轮与齿条传动外啮合齿轮传动斜齿圆柱齿轮：外啮合齿轮传动齿轮与齿条传动内啮合齿轮传动人字齿圆锥齿轮传动Bevelgears圆锥齿轮传动用来传递两相交轴之间的运动和动力.斜齿圆锥齿轮曲齿圆锥齿轮直齿锥齿轮蜗轮蜗杆传动Wormgears蜗轮蜗杆传动用来传递空间交错轴之间的运动和动力。蜗杆蜗轮圆柱蜗杆机构环面蜗杆机构锥蜗杆机构蜗轮蜗杆传动交错轴斜齿轮传动蜗轮蜗杆优点：传动比准确、传动平稳；圆周速度大，可从0.1m/s～高达300m/s；传动功率范围大，从几瓦到10万千瓦；效率高(→0.99)、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。缺点：要求较高的制造和安装精度，所以加工成本高；不适宜远距离传动；传动中会产生冲击、振动和噪音；没有过载保护；需要专门的切齿机床、刀具和测量仪器。3.齿轮传动的特点当一直线BK

沿半径为rb的圆作纯滚动时，该直线上任一点K

的轨迹就是该圆的渐开线。基圆rb(basecircle)发生线BK(generatingline)展角K(generatingangle)向径rK——rK=OK曲率半径K——K=BK压力角KkkkttrkrbOKAB二、渐开线齿廓1.渐开线的形成2.渐开线的特性：1）发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的圆弧长度，即：AB=BK2）渐开线上任意点的法线必切于基圆。3）切点B是点K的曲率中心，而线段BK是渐开线在点K的曲率半径。4）渐开线距基圆越远的部分，曲率半径愈大，反之亦然。，rkkkttrbOKABrkK基圆上有：A=0;A=05）基圆内无渐开线。6）渐开线的形状取决于基圆大小。基圆半径愈大，渐开线越平缓。rb渐开线直线齿条7）同一基圆上的任意两条渐开线沿公法线方向的对应点之间的距离处处相等。（无论是同向的还是反向的）A1B1o1θkKB3o3θkA2B2o2三、渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸pnrhahfhBpseeirfrbO1.齿轮各部分的名称和代号rasipb齿顶圆(addendumcircle)

da、ra齿根圆(dedendumcircle)

df、rf齿厚(tooththickness)

si

齿槽宽(spacewidth)

ei

齿距(周节)(circularpitch)

pi=si+ei

法向齿距——pn=pb分度圆——规定的计算基准圆，e=s表示符号：d、r、s、e，p=s+e齿顶高(addendum)

ha齿根高(dedendum)

hf全齿高(wholedepth)

h=ha+hf齿宽(wholewidth)

B基圆

(basecircle)rbpnrhahfhBpseeirfrbOrasipb2.基本参数和尺寸计算模数(module)m

模数m人为规定：p/只能取某些简单值分度圆周长基本参数

Z、m、、ha*、c*模数(module)m模数的单位：mm为了便于制造、检验和互换使用，国标GB1357-87规定了标准模数系列。m=4z=16m=2z=16m=1z=16模数是决定齿轮尺寸的一个基本参数。齿数相同的齿轮，模数大，尺寸也大。2)压力角i速度方向正压力方向OrbriBiKi1AαiαiB1K1r1分度圆上的压力角或db＝dcos分度圆大小相同的齿轮，其齿廓渐开线的形状随压力角不同而不同。压力角是决定渐开线齿廓形状的一个重要参数。GB1536-88规定标准值：

＝203)齿数(teethnumber)

Z4)齿顶高ha齿根高hfC=c*m齿全高h齿顶高系数:ha*；顶隙系数:c*正常齿：ha*＝1，c*＝0.25短齿制：ha*＝0.8，c*＝0.3标准规定两种齿制：pnrhahfhBpseeirfrbOrasipb分度圆——齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆。任一齿轮都有一分度圆，且只有一个分度圆。基本参数

标准齿轮——齿数Z、模数m、压力角

、齿顶高系数ha*

、顶隙系数c*——m、、ha*

、c*均为标准值，且s=e的齿轮。重要概念四.标准渐开线直齿圆柱齿廓的啮合传动B1B2P渐开线直齿圆柱齿轮的啮合过程O11rb12O2rb2N2N1理论啮合线——N1N2，为两齿轮 啮合点的轨迹啮合起始点B2——主动轮齿根部 分推动从动轮齿顶部分。N1、N2——极限啮合点B2B1a2a1ra2ra1啮合终止点B1——主动轮齿顶部 分推动从动轮齿根部分。a1、a2——齿顶圆压力角。啮合角——节点处的压力角。a中心距a——两轮中心距离。实际啮合线——B1B2P1．一对轮齿的啮合过程O11rb12O2rb2N2N1P过K作两齿廓的公法线N1N2，为两齿轮啮合点的轨迹——理论啮合线理论啮合线N1N2必同时与两轮的基圆相切，且即为其内公切线，又为力作用线，在齿轮啮合过程中，其位置、方向均不变。C1C2KN1N2与O1O2的交点P(节点)为一定点。渐开线性质N1、N2——极限啮合点2．渐开线齿廓能保证定传动比传动O11rb12O2rb2N2N1C1C2K理论啮合线N1N2与O1O2的交点P(节点)为一定点。在齿轮啮合过程中，其位置、方向均不变。啮合角

：节圆压力角。3．渐开线齿廓间的正压力方向不变平稳性——在一对轮齿的整个啮合过程中，轮齿齿廓受到的正压力方向始终不变（与N1N2一致），传力性能良好。P4．渐开线齿廓传动具有可分性O11rb12O2rb2N2N1C1C2KP故

i12=1/2=rb2/rb1渐开线齿轮的传动比取决于两轮基圆半径比。实际安装中心距略有变化时，不影响i12，这一特性称为运动可分性，对加工和装配很有利。由于上述特性，工程上广泛采用渐开线齿廓曲线。齿对交替过程中不发生冲击5.正确啮合的条件正确啮合条件

为了保证前后两对齿轮能在啮合线上同时接触而又不产生干涉，则必须使两轮的相邻两齿同侧齿廓沿啮合线上距离（法向齿距）相等。由渐开线性质可知，法向齿距与基圆齿距相等。Pb1=Pb2Pb=πmCosαm1Cosα1=m2Cosα2

啮合条件要使进入啮合区内的各对齿轮都能正确地进入啮合，两齿轮的相邻两齿同侧齿廓间的法向距离（法节）应相等：pn1=pn2

pb1=pb2

pb1=p1cos1=m1cos1pb2=p2cos2=m2cos2m1cos1=m2cos2一对渐开线齿轮的正确啮合条件是——

两轮的模数和压力角应分别相等。m1=m2=[m]1=2=20结论：B1B2:实际啮合线段N1N2:理论啮合线段6.连续传动的条件

为了使齿轮传动不至中断，在轮齿相互交替工作时，必须保证前一对轮齿尚未脱离啮合时，后一对轮齿就应进入啮合。为了满足连续传动要求，前一对轮齿齿廓到达啮合终点B1时，尚未脱离啮合时，后一对轮齿至少必须开始在B2点啮合，此时线段B1B2恰好等于Pb。所以，连续传动的条件为：B1B2≥Pb为保证齿轮能连续传动，必须使得前一对轮齿尚未脱离啮合时，后一对轮齿进入啮合，即rb2r2O22O1rb1r11B1B2PN1N2B1B2pb令：称为一对齿轮的重合度(contactratio)

若要连续传动，必须[]的推荐值：使用场合一般机械制造业汽车拖拉机金属切削机床[]1.41.1~1.21.3重合度的物理意义实质上表明同时参与啮合的轮齿对数的多少。当

＝1：在齿轮传动的过程中，始终有一对轮齿参加啮合；rb2r2O22rb1r1O11PN1N2B1B2pb1pb2rb2r2O22O1rb1r11B1B2pbpb当

＝2：在齿轮传动的过程中，始终有两对齿啮合；PN1N2B1B2齿轮的失效发生在轮齿，其它部分很少失效。失效形式轮齿折断齿面损伤齿面接触疲劳磨损（齿面点蚀）齿面胶合齿面磨粒磨损齿面塑性流动1.轮齿折断现象：①局部折断②整体折断五、齿轮轮齿的失效形式

疲劳折断

过载折断2.齿面接触疲劳磨损（齿面点蚀）常出现在润滑良好的闭式软齿面传动中。现象：节线靠近齿根部位出现麻点状小坑。点蚀实例常发生于开式齿轮传动。原因：相对滑动+硬颗粒(灰尘、金属屑末等)

润滑不良+表面粗糙。后果：正确齿形被破坏、传动不平稳,齿厚减薄、抗弯能力↓→折断现象：金属表面材料不断减小3.齿面磨粒磨损4.齿面胶合——严重的粘着磨损原因：高速重载——v↑,Δt↑,油μ↓,油膜破坏,表面金属直接接