機(jī)械設(shè)計(jì) 第5章 齒輪機(jī)構(gòu)

1、56第五章第五章齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)案例導(dǎo)入：案例導(dǎo)入：通過(guò)機(jī)床、汽車、摩托車、手表等儀器設(shè)備中廣泛應(yīng)用的齒輪傳動(dòng)，引入齒輪傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)及基本要求、齒輪傳動(dòng)嚙合的特點(diǎn)。在所有眾多的齒輪機(jī)構(gòu)中，直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)是最基本、也是最常用的一種，本章以直齒圓柱齒輪為研究的重點(diǎn)。第一節(jié)第一節(jié)齒輪機(jī)構(gòu)的齒廓嚙合基本規(guī)律、特點(diǎn)和類型齒輪機(jī)構(gòu)的齒廓嚙合基本規(guī)律、特點(diǎn)和類型一、齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和類型齒輪傳動(dòng)是近代機(jī)械傳動(dòng)中用得最多的傳動(dòng)形式之一。它不僅可用于

2、傳遞運(yùn)動(dòng)，如各種儀表機(jī)構(gòu)；而且可用于傳遞動(dòng)力，如常見(jiàn)的各種減速裝置、機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)等。同其他傳動(dòng)形式比較，它具有下列優(yōu)點(diǎn)：①能保證傳動(dòng)比恒定不變；②適用的載荷與速度范圍很廣，傳遞的功率可由很小到幾萬(wàn)千瓦，圓周速度可達(dá)150ms；③結(jié)構(gòu)緊湊；④效率高，一般效率η＝0.94～0.99；⑤工作可靠且壽命長(zhǎng)。其主要缺點(diǎn)是：①對(duì)制造及安裝精度要求較高；②當(dāng)兩軸間距離較遠(yuǎn)時(shí)采用齒輪傳動(dòng)較笨重。齒輪的分類方法很多，按照兩軸線的相對(duì)位置，可分為兩類：平面

3、齒輪傳動(dòng)和空間齒輪傳動(dòng)。1.平面齒輪傳動(dòng)該傳動(dòng)的兩輪軸線相互平行，常見(jiàn)的有直齒圓柱齒輪傳動(dòng)（圖51a）斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)（圖51d），人字齒輪傳動(dòng)（圖51e）。此外，按嚙合方式區(qū)分，前兩種齒輪傳動(dòng)又可分為外嚙合傳動(dòng)（圖51a、d）內(nèi)嚙合傳動(dòng)（圖51b）和齒輪齒條傳動(dòng)（圖51c）。a)b)c)d)e)圖51平面齒輪傳動(dòng)58kokovvkakbkokzKK2211212?????經(jīng)整理有211???kokz又因?yàn)镹N∥O2Z，故△O1O2Z∽

4、△O1CK，得cocokokz121?故傳動(dòng)比可寫為（51）cocoi122112????上式表明：兩輪的角速度之比與連心線被齒廓接觸點(diǎn)的公法線分得的兩線段成反比。由此可見(jiàn)，要使兩輪的角速度比恒定不變，則應(yīng)使恒為常數(shù)。但因兩輪的coco12軸心為定點(diǎn)，即為定長(zhǎng)，故欲使齒輪傳動(dòng)得到定傳動(dòng)比，必須使C點(diǎn)成為連心線上21oo的一個(gè)固定點(diǎn)。此固定點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。因此，齒廓的形狀必須符合下述條件：不論輪齒齒廓在哪個(gè)位置接觸，過(guò)接觸點(diǎn)所作齒廓公法線均須

5、通過(guò)節(jié)點(diǎn)C這就是齒廓嚙合的基本定律。理論上，符合上述條件的齒廓曲線有無(wú)窮多，但齒廓曲線的選擇應(yīng)考慮制造、安裝和強(qiáng)度等要求。目前，工程上通常用的曲線為漸開(kāi)線、擺線和圓弧。由于漸開(kāi)線齒廓易于制造，故大多數(shù)的齒輪都是用漸開(kāi)線作為齒廓曲線。本章只討論漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)。如圖53所示分別以和為圓心，過(guò)節(jié)點(diǎn)C所作的圓稱為齒輪的節(jié)圓，其半徑1o2o和稱為節(jié)圓半徑，分別用和表示。由式（51）有co1co21r2rcoco2211???即通過(guò)節(jié)點(diǎn)的兩節(jié)圓具有

6、相同的圓周速度，它們之間作純滾動(dòng)。第二節(jié)第二節(jié)漸開(kāi)線齒廓漸開(kāi)線齒廓一、漸開(kāi)線的形成和性質(zhì)當(dāng)一條直線L沿一圓周作純滾動(dòng)時(shí)，此直線上任一點(diǎn)K的軌跡即稱為該圓的漸開(kāi)線如圖54所示。該圓稱為漸開(kāi)線的基圓，基圓半徑以表示，該直線L稱為漸開(kāi)線的發(fā)生線。br根據(jù)漸開(kāi)線形成過(guò)程可知它具有下列特性：(1)因發(fā)生線在基圓上作無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng)，故發(fā)生線所滾過(guò)的一段長(zhǎng)度必等于基圓上被滾過(guò)的圓弧的長(zhǎng)度。(2)當(dāng)發(fā)生線沿基圓作純滾動(dòng)時(shí)，N點(diǎn)為速度瞬心，K點(diǎn)的速度垂直