中职机械基础课件-齿轮传动.ppt
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齿轮传动齿轮传动徐水区职教中心机械加工技术专业2016.12一、齿轮传动特点一、齿轮传动特点齿轮传动是应用最广泛的传动机构之一。
齿轮齿轮传动是应用最广泛的传动机构之一。
齿轮传动的优缺点如下：
传动的优缺点如下：
优点优点：
1、传递动力大，效率高。
、传递动力大，效率高。
2、寿命长，工作平稳，可靠性高。
、寿命长，工作平稳，可靠性高。
3、能保证恒定的传动比，能传递任意夹角、能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的运动。
两轴间的运动。
缺点缺点：
1、制造、安装精度要求高，因而成本也较高。
、制造、安装精度要求高，因而成本也较高。
2、不宜作轴间距离过大的传动。
、不宜作轴间距离过大的传动。
二、齿轮传动的类型二、齿轮传动的类型1、按两轮轴几何特性可分为：
、按两轮轴几何特性可分为：
圆柱圆柱齿轮传动齿轮传动:
两轴线相互平行。
两轴线相互平行。
圆锥圆锥齿轮传动齿轮传动:
两轴线相交。
两轴线相交。
螺旋螺旋齿轮传动齿轮传动:
两轴线交错在空间既不平行也两轴线交错在空间既不平行也不相交。
不相交。
二、齿轮传动的类型二、齿轮传动的类型2、按轮齿形状可分为、按轮齿形状可分为:
直齿圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动人字齿圆柱齿传动人字齿圆柱齿传动斜齿齿轮传动斜齿齿轮传动人字齿轮传动人字齿轮传动直齿齿轮传动直齿齿轮传动外啮合齿轮传动外啮合齿轮传动内啮合齿轮传动内啮合齿轮传动齿轮齿条传动齿轮齿条传动2、按齿轮啮合形式可分为、按齿轮啮合形式可分为:
外啮合齿轮传动外啮合齿轮传动内啮合齿轮传动内啮合齿轮传动齿轮齿条传动齿轮齿条传动齿齿轮轮传传动动平行轴间齿轮传动平行轴间齿轮传动相交轴间齿轮传动相交轴间齿轮传动交错轴间齿轮传动交错轴间齿轮传动直齿外啮合直齿外啮合内啮合内啮合齿轮齿条齿轮齿条斜齿斜齿人字齿人字齿直齿直齿斜齿斜齿曲齿曲齿弧齿轮传动弧齿轮传动准双曲面锥齿轮传动准双曲面锥齿轮传动多齿轮传动机构（一一）渐开线的形成与渐开线齿廓渐开线的形成与渐开线齿廓1、渐开线的形成、渐开线的形成当一条动直线（发生线），沿着一个固定的圆（基圆）作纯滚纯滚动动时，动直线上任意一点K的轨迹称为该圆的渐开线。
三、渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称和基本尺寸22、渐开线的性质渐开线的性质（11）发生线沿基圆滚过的线段长度等于基圆上被滚过的相应弧长。
）发生线沿基圆滚过的线段长度等于基圆上被滚过的相应弧长。
（22）渐开线上任意一点法线必然与基圆相切。
换言之，）渐开线上任意一点法线必然与基圆相切。
换言之，基圆的切线必为渐开线上某点的法线。
基圆的切线必为渐开线上某点的法线。
（33）渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向所夹的）渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向所夹的锐角称为该点的压力角。
锐角称为该点的压力角。
（44）渐开线的形状只取决于基圆大小。
）渐开线的形状只取决于基圆大小。
（55）基圆内无渐开线。
）基圆内无渐开线。
（二）直齿圆柱齿轮各部分的名称及符号
（二）直齿圆柱齿轮各部分的名称及符号齿顶圆：
齿顶圆：
过齿轮各过齿轮各轮齿顶端轮齿顶端的圆，其的圆，其直径用直径用da表示。
表示。
齿根圆：
齿根圆：
过齿轮各过齿轮各齿槽底部齿槽底部的圆，其的圆，其直径用直径用df表示。
表示。
齿厚：
齿厚：
在在任意圆周任意圆周上轮齿两上轮齿两侧间的弧侧间的弧长，用长，用s表示。
表示。
齿宽：
齿宽：
沿沿齿轮轴线齿轮轴线量得齿轮量得齿轮的宽度用的宽度用b表示。
表示。
齿槽宽：
齿槽宽：
在任意圆周上相邻两齿空间部分的弧长，用在任意圆周上相邻两齿空间部分的弧长，用e表示。
表示。
分度圆：
分度圆：
对标准齿轮来对标准齿轮来说，齿厚与齿说，齿厚与齿槽宽相等的那槽宽相等的那个圆称为分度个圆称为分度圆，直径用圆，直径用d表示。
分度圆表示。
分度圆上的齿厚和齿上的齿厚和齿槽宽分别用槽宽分别用s和和e表示，即表示，即se。
周节或齿距：
周节或齿距：
相邻两齿在分度圆上对应点间的弧长，相邻两齿在分度圆上对应点间的弧长，用用p表示，表示，pse。
（三）直齿圆柱齿轮的基本参数（三）直齿圆柱齿轮的基本参数决定齿轮尺寸和齿形的基本参数有决定齿轮尺寸和齿形的基本参数有5个：
个：
齿轮的模数齿轮的模数m压力角压力角aa齿数齿数z齿顶高系数齿顶高系数ha*顶隙系数顶隙系数c*以上以上5个参数，除齿数个参数，除齿数z外均已标准化了。
外均已标准化了。
1.模数模数m分度圆上的周节分度圆上的周节p对对pp的的值称为模数，用值称为模数，用m（mm）表示，即：
表示，即：
m=p/pp模数模数是齿轮几何尺寸计算是齿轮几何尺寸计算的基础。
显然，的基础。
显然，m越大，则越大，则p越大，轮齿就越大，轮齿越大，轮齿就越大，轮齿的抗弯曲能力也越高。
的抗弯曲能力也越高。
我国已规定了标准模数系列。
我国已规定了标准模数系列。
第一系列11.251.522.5345681012162025324050第二系列1.752.252.75（3.25）3.5（3.75）4.55.5（6.5）79（11）14182228（30）364522压力角压力角aa我国标准规定分度圆上齿廊的我国标准规定分度圆上齿廊的压力角压力角aa20。
以后凡。
以后凡是不加指明，压力角都是指分度圆上的标准压力角是不加指明，压力角都是指分度圆上的标准压力角aa。
渐开线上某点的法线渐开线上某点的法线（压力方向线）与该点（压力方向线）与该点速度方向所夹的锐角速度方向所夹的锐角aK称为该点的压力角。
称为该点的压力角。
当一根直线当一根直线BK在一圆在一圆周上作纯滚动时（如右周上作纯滚动时（如右图所示）此直线上任意图所示）此直线上任意一点一点K的轨迹的轨迹AK称为称为该圆的渐开线。
该圆的渐开线。
3齿顶高系数齿顶高系数ha*和顶隙系数和顶隙系数c*齿顶高：
分度圆到齿顶的距离。
齿顶高：
分度圆到齿顶的距离。
ha=haha=ha*mm式中：
式中：
haha*为齿顶高系数为齿顶高系数顶隙：
顶隙：
当齿轮啮合时，一个齿轮的当齿轮啮合时，一个齿轮的齿顶圆与配对齿轮的齿根圆的径向齿顶圆与配对齿轮的齿根圆的径向距离，用距离，用cc表示，表示，c=hf-hac=hf-ha。
cc的存在可避免一个轮的齿顶与另的存在可避免一个轮的齿顶与另一轮的齿底相碰并可储存润滑油。
一轮的齿底相碰并可储存润滑油。
如果用模数来表示，则齿顶高和齿如果用模数来表示，则齿顶高和齿根高可分别写为：
根高可分别写为：
标准值：
标准值：
ha*ha*=1=1，c*c*=0.25=0.25非标准短齿：
非标准短齿：
ha*ha*=0.8=0.8，c*c*=0.3=0.3（四）标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸关系（四）标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸关系模数、压力角、齿顶高系数模数、压力角、齿顶高系数及及顶隙系数顶隙系数均取标准值，均取标准值，分度圆上齿厚与齿槽宽相等的齿轮称为标准齿轮。
分度圆上齿厚与齿槽宽相等的齿轮称为标准齿轮。
因此，对于标准齿轮有：
因此，对于标准齿轮有：
sep/2=mpp/2分度圆直径分度圆直径dd、齿顶圆直径、齿顶圆直径ddaa和齿根圆直径和齿根圆直径ddff的计算的计算式为：
式为：
d=zmda=d+2ha=2ha*+zdf=d-2hf=（z-2ha*-2c*）m正确啮合正确啮合条件条件一对渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是：
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。
两轮的模数相等，两轮的压力角相等。
四、直齿圆柱齿轮的传动比四、直齿圆柱齿轮的传动比齿轮传动是由主动轮与从动轮组成的齿轮齿轮传动是由主动轮与从动轮组成的齿轮副来传递运动和动力的传动装置。
其传动比为：
副来传递运动和动力的传动装置。
其传动比为：
一对齿轮的传动比不宜过大，否则，会使齿一对齿轮的传动比不宜过大，否则，会使齿轮结构尺寸过大，不利于制造和安装。
通常一轮结构尺寸过大，不利于制造和安装。
通常一对圆柱齿轮的传动比对圆柱齿轮的传动比i12=58五、五、齿轮轮齿的加工方法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状与被切齿轮齿槽形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，分度头将齿坯转过槽后，分度头将齿坯转过36036000/z/z，再铣下一个齿槽，直到铣，再铣下一个齿槽，直到铣出所有的齿槽。
出所有的齿槽。
优点：
方法简单。
优点：
方法简单。
缺点：
精度差，生产效率低，操作间断缺点：
精度差，生产效率低，操作间断。
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，刀具相对于具，另一个齿轮则为被切齿轮毛坯，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。
齿轮的齿廓。
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。
（1）齿轮插刀齿轮插刀切制方法：
轮坯与刀具按一切制方法：
轮坯与刀具按一定的传动比作啮合运动，同定的传动比作啮合运动，同时刀具沿轴时刀具沿轴线上下运动以切线上下运动以切出齿宽。
出齿宽。
（2）齿条插刀齿条插刀加工方法：
相当于齿轮与齿条的加工方法：
相当于齿轮与齿条的啮合，啮合，与齿轮插刀的加工方法与齿轮插刀的加工方法相同相同。
（3）齿轮滚刀齿轮滚刀刀具形状：
外形象螺刀具形状：
外形象螺旋，其轴剖面为一个旋，其轴剖面为一个齿条刀具齿条刀具。
滚刀转动时相当于齿条滚刀转动时相当于齿条在移动。
可实现连续加在移动。
可实现连续加工，生产率高。
工，生产率高。
六、齿轮的失效形式失效的形式有5种：
轮齿折断、齿面疲劳点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形。
但以折断和齿面点蚀为常见。
1、轮齿折断如图2、齿面疲劳点蚀3、齿面胶合4、齿面磨损5、齿面塑性变形七、齿轮的材料七、齿轮的材料
（一）齿轮材料的基本要求
（一）齿轮材料的基本要求
（1）齿面应有足够的硬度，以抵抗齿面磨损、点蚀、胶合以及塑性变形等；
（2）齿芯应有足够的强度和较好的韧性，以抵抗齿根折断和冲击载荷：
（3）应有良好的加工工艺性能及热处理性能使之便于加工且便于提高其力学性能。
（二）齿轮的常用材料
（二）齿轮的常用材料1锻钢锻钢锻钢经锻造后，改善了内部纤维组织，提高了强度，韧性好，并通过热处理可改善其他机械性能。
大多数齿轮都用锻钢制造。
2铸钢铸钢当齿轮的尺寸较大（大于400一600mm）而不便于锻造时可用铸造方法制成铸钢齿坯，再进行正火处理以细化晶粒。
3铸铁铸铁低速、轻载场合的齿轮可以制成铸铁齿坯。
当尺寸大于500mmm时可制成大齿圈，或制成轮辐式齿轮。
4.非金属材料非金属材料适用于高速轻载、精度要求不高的场合。
蜗杆传动蜗杆传动是由蜗杆传动是由蜗杆蜗杆和和蜗轮蜗轮组成的，用于传递空间组成的，用于传递空间交错两轴之间的运动和动力。
交错角一般为交错两轴之间的运动和动力。
交错角一般为90。
传动。
传动中一般中一般蜗杆是主动件蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。
，蜗轮是从动件。
一、蜗杆传动的特点一、蜗杆传动的特点：
1传动比大，一般传动比大，一般i=1080，最大可达，最大可达1000；2重合度大，传动平稳，噪声低；重合度大，传动平稳，噪声低；3结构紧凑，可实现反行程自锁；结构紧凑，可实现反行程自锁；4蜗杆传动的主要缺点蜗杆传动的主要缺点齿面的相对滑动速度大，效率低；齿面的相对滑动速度大，效率低；5.蜗轮的造价较高。
蜗轮的造价较高。
主要用于中小功率，间断工作的场合。
主要用于中小功率，间断工作的场合。
广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。
广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。
二、蜗杆传动的类型圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动锥蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）蜗杆）渐开线蜗杆渐开线蜗杆（ZI
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