《机械设计基础》教案二十一

浙江工业职业技术学院日期：2009.11NO21§10.4渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动§10.5渐开线齿轮的加工方法1.正确理解渐开线齿轮传动的特性、正确啮合条件、连续传动条件、及正确安装条件等。2.了解渐开线齿轮的加工方法。渐开线齿轮传动的特性、正确啮合条件、连续传动条件、及正确安装条件是学习的重点，又由于内容抽象在学习上有一定的难度。1.渐开线齿轮传动的特性有哪些？2.渐开线齿轮的正确啮合条件是什么？3．何谓重合度？渐开线齿轮连续传动条件是什么？4．渐开线齿轮的正确安装条件是什么？5．展成法切削加工齿轮有何特点？教材、教案、教参等。老师讲解为主（举例、介绍经验），举一反三，课后小结，布置作业。P178：思考题10.6上课情况反映比较抽象,但作业情况良好。正确理解渐开线齿轮传动的特性、正确啮合条件、连续传动条件、及正确安装条件和齿轮加工方法，对掌握齿轮传动特点和加工方法有较大的实用意义，由于学生缺少感性认识又兼内容比较抽象，不一定要求学生弄清公式和结果的推导过程，但必须记住结果。复习提问：1、齿轮各部分名称及基本参数2、直齿圆柱齿轮的尺寸计算公式新课导入：渐开线齿廓能满足齿廓啮合基本定律，使其具有很多特性，本次课中我们学习渐开线齿轮传动的特性、正确啮合条件、连续传动条件、及正确安装条件等。§10.4渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动一、渐开线齿轮传动的特性图21-1外啮合齿轮传动1、传动比恒定图21-1外啮合齿轮传动B2是啮合起始点B1啮合终止点，N1N2是两基圆的内公切线。不管何处啮合，过啮合点所作的两齿廓的内公切线均为其与连心线的交于固定的节点C。故瞬时传动比不变。2、中心距的可分性上式说明一对齿轮的传动比为两基圆半径的反比，与中心距无关。即渐开线齿轮传动中的中心距略有改变时仍保持传动比不变的特性，称为中心距的可分性。3、齿廓间作用力方向不变两齿廓无论何处啮合，啮合点必定在内公切线N1N2上，N1N2渐开线传动的啮合线。齿廓间作用的压力方向是沿着法线方向，即啮合线方向。所以齿廓间的作用力方向不变，传动平衡。B2B1线段称为实际啮合线，若加大齿顶圆直径，则B2、B1将分别趋近于N1、N2，实际啮合线也随之增长。但因为基圆内无渐开线，所以N1、N2是B2、B1点的极限位置。线段N1N2称为理论啮合线。过节点C作两节圆的公切线t-t与啮合线所夹的锐角称为啮合角，以表示。由图可知，啮合角数值上等于节圆上的压力角。二、渐开线齿轮正确啮合条件当一对齿轮相邻两对轮齿啮合时，前一对轮齿啮合于K1点时，后一对轮齿应在啮合线N1N2上的另一点K点啮合。此时，齿轮1上相邻两齿同侧齿廓啮合点沿啮合线的距离KK1应等于齿轮2上相邻两齿同侧齿廓啮合点沿啮合线的距离KK2。否则将出现相邻两齿廓在啮全线上不接触或重叠现象，而无法正确啮合传动。图21-2渐开线齿轮正确啮合条件根据渐开线性质，因此两齿轮正确啮合条件是，因为，则。由于模数和压力角已标准化，故正确啮合的条件为两齿轮的模数和压力角分别相等。三、渐开线齿轮连续传动的条件齿轮传动是由两轮轮齿依次啮合来实现的。显然，要使齿轮传动连续，就必须做到在前一对轮齿尚未脱离啮合时，后一对轮齿就已进入啮合。即要求实际啮合线的长度必须大于或等于基圆齿距：此式称为连续传动条件。设为重合度则必须。重合度大表示同时啮合的轮齿对数多，多对啮合的时间长，从而可以提高承载能力重合度可以通过作图法在啮合线N1N2上确定B2、B1点的位置，量取，与值相比得到。图21-1连续传动条件图21-1连续传动条件四、齿轮传动的正确安装齿轮传动的正确安装条件是保证理论上无侧隙。要使，只有在节圆和分度圆重合时才满足无侧隙条件。当节圆和分度圆重合安装时的中心距称为标准中心距。齿轮外啮合传动时：齿轮内啮合传动时：在实际传动中，为保证润滑和避免摩擦发热膨胀，齿轮传动中留有很小的侧隙，此侧隙在制造时由齿厚负偏差予以保证。如果齿轮的安装中心距不等于标准中心距，则节圆与分度圆不重合，啮合角不等于压力角。。五、齿条与齿轮传动1、齿条及其特性图21-3齿条图21-3齿条齿条是基圆无穷大的渐开线齿轮，其齿廓为直线。用以确定齿条尺寸的直线称为中线，中线上齿厚等于齿宽。齿条与齿轮比较：1）齿条上各点的压力角相等，压力角又称齿形角。齿条运动为沿中线的平动。2）同侧齿廓相互平行，所以齿条不同高度上的齿距等。。2、齿条与齿轮的啮合特性图21-4齿轮齿条传动图21-4标准齿轮齿条传动不论齿条的中线是否与齿轮的节圆相切，啮合线为固定的直线；齿轮的节圆总是与分度圆重合；啮合角总等于分度圆上的压力角，齿条移动的速度。§10.5渐开线齿轮的加工方法一、渐开线齿轮的加工原理切削加工法按其加工原理来讲可以分成两种：仿形法和展成法。1、仿形法是用具有渐开线齿轮齿槽形状的成型铣刀直接在轮坯上切出齿形的方法。常用的刀具有盘状铣刀和指状铣刀。加工时，刀具旋转，齿轮坯沿自身轴线作直线移动。铣出一个齿槽后，将轮坯转过一个角度。成型刀具的选择取决于被加工齿轮的模数和齿数．因为渐开线齿廓形状决定于基圆大小：模数不同，齿形则不同；即使模数相同，如果齿数不同，齿形也不相同。因此，从理论上讲，要铣出准确的齿形，对同模数、不同齿数的齿轮均应有一把配对铣刀，显然，这是不经济、不现实的。实际上，为了减少刀具的数量，规定同一模数的铣刀只有八把，每一把刀具切制一定齿数范围内的齿轮。因此仿形法加工齿轮精度不高，效率也低。但由于其加工方法简单，不需专用设备，故常用于要求不高的单件或小批量生产。2、展成法它是利用一对齿轮(或齿轮与齿条)相互啮合时，其共轭齿廓互为包络线的原理来切制轮齿的方法。即把其中一个齿轮(或齿条)做成刀具，当刀具与被加工齿轮坯的节圆作纯滚动时，刀具齿廓即可包络出被加工齿轮的齿廓。常见的展成法加工形式有插齿、滚齿、剃齿和磨齿等，剃齿和磨齿，用来加工精度要求高的齿轮。（1）插齿齿轮插刀的形状和齿轮相似，其模数和压力角与被加工齿轮相同。切削过程如同一对齿轮相啮合，啮合关系由加工机床严格保证。刀具沿轮坯轴线作上下往复切削运动，轮齿的齿廓由刀刃在切削运动中的包络线组成。用齿轮插刀加工齿轮时，刀具与轮坯之间的主要相对运动有：1)展成运动。即插刀与轮坯以固定的传动比作回转运动。具体地，假设齿轮插刀齿数zc,被加工齿轮齿数为z，通过机床的传动系统使插刀与齿轮坯按固定的传动比i＝回转，如同一对齿轮啮合—样。加工相同模数、压力角而齿数不同的齿轮，一把插齿刀即可，传动比的调整由加工机床的传动系统严格保证。2)切削运动。即插刀沿着轮坯的齿宽方向作往复切削运动。3)径向进给运动。为了切出轮齿的高度，在切削过程中，插刀还需向轮坯的中心移动，直至达到规定的齿高为止。（2）滚齿滚刀形状似一个螺旋，其轴向剖面为一齿条。加工时，滚刀绕自身轴线的转动相当