1、Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering第第 一一 講講Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical EngineeringNanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College

2、 of Mechanical and Electrical EngineeringNanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical EngineeringNanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical EngineeringNanjing University of Aeronautics and

3、 Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical EngineeringNanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering水閘傳動機構中Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineer

4、ing 9.1 齒輪傳動的特點和類型 9.2 齒輪嚙合基本定律 9.3 漸開線齒廓及其嚙合特性 9.4 標準直齒圓柱齒輪及其幾何尺寸計算 9.5 漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合 9.6 齒輪加工原理和齒輪精度 9.7 漸開線圓柱齒輪的根切現象及變位齒輪 9.8 輪齒的失效、齒輪傳動的設計準則和齒輪的材料 9.9 直齒圓柱齒輪的承載能力計算 9.10 斜齒圓柱齒輪傳動 9.11 直齒圓錐齒輪傳動（自學） 9.12 齒輪的結構設計 9.13 齒輪傳動潤滑和效率 9.14 各種齒輪傳動的對比分析本章主要內容本章主要內容Nanjing University of Aeronautics and Astron

5、autics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering典型的齒輪傳動9-1 齒輪機構的特點與類型齒輪機構的優點：傳動比準確、傳動平穩。圓周速度大，高達300 m/s。效率高(0.99)、使用壽命長、工作安全可靠。可實現平行軸、相交軸和交錯軸之間的傳動。缺點：要求較高的制造和安裝精度，加工成本高，不適宜遠距離傳動。傳動功率范圍大，從幾瓦到10萬千瓦。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical

6、and Electrical Engineering1、平行軸之間傳遞運動一、齒輪機構的類型與功能（1）直齒圓柱齒輪機構 輪齒分布在圓柱體外部且與其軸線平行; 嚙合的兩外齒輪轉向相反; 應用廣泛。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering（2）斜齒圓柱齒輪機構 輪齒與其軸線傾斜，兩輪轉向相反; 嚙合過程中，兩齒廓接觸線的長度是逐漸增加后又逐漸減小直至脫離。 減小了傳動中的沖擊、振動。傳動平穩，適合于高速傳動，但有軸向

7、力。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering（3）人字齒圓柱齒輪機構 由兩排旋向相反的斜齒輪對稱組成，其軸向力被相互抵消。 適合高速和重載傳動，但制造成本較高。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering（4）直齒內嚙合圓柱齒輪機構輪齒與其

8、軸線平行且分布在空心圓柱體的內部，它與外齒輪嚙合時兩輪的轉向相同。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering（5）斜齒內嚙合圓柱齒輪機構 輪齒與其軸線傾斜的內齒輪加工困難，它與斜齒外齒輪嚙合時兩輪轉向相同。有軸向力。應用較少。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electric

9、al Engineering（6）直齒齒輪齒條機構齒數趨于無窮多的外齒輪演變成齒條，它與外齒輪嚙合時，齒輪轉動，齒條直線移動。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering（7）斜齒齒輪齒條機構斜齒輪斜齒條嚙合傳動應用較少。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical

10、Engineering（8）非圓齒輪機構輪齒分布在非圓柱體上，可實現一對齒輪的變傳動比。需要專用機床加工，加工成本較高，設計難度較大。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering2、相交軸之間傳遞運動(1) 直齒圓錐齒輪機構輪齒沿圓錐母線排列于截錐表面，是相交軸齒輪傳動的基本形式。制造較為簡單。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院

11、College of Mechanical and Electrical Engineering（2）斜齒圓錐齒輪機構輪齒傾斜于圓錐母線，制造困難，應用較少。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering（3）曲齒圓錐齒輪機構輪齒是曲線形，有圓弧齒、螺旋齒等，傳動平穩，適用于高速、重載傳動，但制造成本較高。現在汽車后橋都采用這種齒輪。Nanjing University of Aeronautics and Astron

12、autics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering3、交錯軸之間傳遞運動（1）交錯軸斜齒圓柱齒輪機構兩螺旋角數值不等的斜齒輪嚙合時，可組成兩軸線任意交錯傳動，兩輪齒為點接觸，且滑動速度較大，主要用于傳遞運動或輕載傳動。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering（2）蝸桿蝸輪傳動蝸桿蝸輪傳動多用于兩軸交錯角為90的傳動，其傳動比大，傳動

13、平穩，具有自鎖性，但效率較低。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering（3）準雙曲線齒輪傳動其節曲面為單葉雙曲線回轉體的一部分。它能實現兩軸線中心距較小的交錯軸傳動，但制造困難。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering4、特種齒輪這是一

14、種同向傳動齒輪機構。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering齒輪用于傳遞（變換）運動和力（1）轉速大小的變換z1z2121212zz二、齒輪機構的功能齒數比12zz 決定轉速變換量Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering(2) 轉速方向

15、的變換平行軸外嚙合齒輪傳動改變齒輪的回轉方向。平行軸內嚙合齒輪傳動不改變齒輪的回轉方向Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering(3) 改變運動的傳遞方向相交軸外嚙合齒輪傳動不僅改變齒輪的回轉方向還改變運動的傳遞方向交錯軸外嚙合齒輪傳動不僅改變齒輪的回轉方向還改變運動的傳遞方向Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College

16、of Mechanical and Electrical Engineering(4) 改變運動特性齒輪齒條傳動可以把一個轉動變換為移動，或者把一個移動變換為轉動。非圓齒輪傳動可以把一個勻速轉動變換為非勻速轉動，或者把一個非勻速轉動變換為勻速轉動。齒齒輪輪機機構構兩軸平行齒輪機構兩軸平行齒輪機構（平面齒輪機構）（平面齒輪機構）兩軸不平行齒輪機兩軸不平行齒輪機構（空間齒輪機構）構（空間齒輪機構）直齒直齒直齒直齒斜齒斜齒人字齒人字齒外嚙合外嚙合內嚙合內嚙合齒輪齒條嚙合齒輪齒條嚙合外嚙合外嚙合內嚙合內嚙合齒輪齒條嚙合齒輪齒條嚙合曲齒曲齒交錯軸斜齒輪交錯軸斜齒輪（螺旋齒輪）（螺旋齒輪）蝸輪蝸桿蝸輪蝸桿

17、圓柱齒輪機構圓柱齒輪機構兩軸相交齒輪機構兩軸相交齒輪機構（圓錐齒輪機構）（圓錐齒輪機構）兩軸交錯齒輪機構兩軸交錯齒輪機構Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineeringo119 92 2 齒廓嚙合基本定律齒廓嚙合基本定律齒廓嚙合基本定律:互相嚙合的一對齒輪，在任一位置時的傳動比等于其連心線O1O2被嚙合齒廓在接觸處的公法線所分兩線段長度之反比。nnPo22k由由： v12 O1P 1v12O2 P 2 得：得： i12 1

18、/2O2 P /O1P傳動比：兩輪角速度之比傳動比：兩輪角速度之比根據三心定律可知：P點為相對瞬心。 主動輪齒廓依次推動從動輪齒廓。當主動輪以一定角速度轉動，從動輪的速度便與兩輪齒廓形狀有關。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering節圓節圓 節圓：節圓： r1 r2兩節圓相切于C點，且兩輪節點處速度相同，故兩節圓作純滾動。r1r2a=r1+r2中心距：中心距：o11nnCo22ka共軛齒廓：共軛齒廓： 一對相互嚙合

19、的齒廓，能按預定規律運動，既保持相切，又互不干涉稱為共軛齒廓。滿足嚙合基本定律而互相嚙合的一對齒廓即為共軛齒廓。如果要求兩輪傳動比為常數，則應使O2C /O1C為常數。由于O2 、O1為定點，故C必為一個定點。 節點：節點：C要兩輪作定傳動比，則要求齒廓不論在任何位置接觸，過接觸點做的齒廓公法線與兩輪連心線之交點C為定點。Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering-應用最廣應用最廣漸開線漸開線齒廓曲線的選擇齒廓曲線的

20、選擇 理論上，滿足齒廓嚙合定律的曲線有無窮多，但考慮到便于制造和檢測等因素，工程上只有極少數幾種曲線可作為齒廓曲線，如漸開線、其中應用最廣的是漸開線，其次是擺線(僅用于鐘表)和變態擺線。(擺線針輪減速器)，近年來提出了圓弧和拋物線。漸開線具有很好的傳動性能，而且便于制造、安裝、漸開線具有很好的傳動性能，而且便于制造、安裝、測量和互換使用等優點。本章只研究漸開線齒輪。測量和互換使用等優點。本章只研究漸開線齒輪。擺線擺線變態擺線變態擺線圓弧圓弧拋物線拋物線 漸開線齒廓的提出已有近兩百多年的歷史，目前還沒有其它曲線可以替代。 什么樣的曲線滿足齒廓嚙合定律？Nanjing University of

21、Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical EngineeringAK漸開線N發生線漸開線漸開線AK的展角的展角kO基圓基圓rbrk一、漸開線的形成及其特點一、漸開線的形成及其特點（一）漸開線的形成漸開線的形成當直線當直線NK沿半徑為沿半徑為rb的圓的圓周做純滾動時，直線上任周做純滾動時，直線上任一點一點K的軌跡稱為該圓的的軌跡稱為該圓的漸開線漸開線。9-3 9-3 漸開線和漸開線齒廓的嚙合特性漸開線和漸開線齒廓的嚙合特性Nanjing University of Aeronauti

22、cs and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical EngineeringNanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering 在不考慮摩擦力、重力和慣性在不考慮摩擦力、重力和慣性力的條件下，一對齒廓相互嚙合時，力的條件下，一對齒廓相互嚙合時，齒輪上接觸點受到的齒輪上接觸點受到的法向壓力法向壓力方方向線與向線與該點速度方向該點速度方向之間所夾

23、的銳之間所夾的銳角，稱為齒輪齒廓在角，稱為齒輪齒廓在該點的壓力角該點的壓力角。 (2) 漸開線上任意一點的法線必漸開線上任意一點的法線必切于基圓，與基圓的切點為漸切于基圓，與基圓的切點為漸開線在開線在K點的曲率中心，而線段點的曲率中心，而線段NK是漸開線在點是漸開線在點K處的曲率半徑。處的曲率半徑。漸開線上的點越接近基圓，曲率漸開線上的點越接近基圓，曲率半徑越小，即曲率越大。半徑越小，即曲率越大。FnVkkrb漸開線上點的壓力角？漸開線上點的壓力角？( () )漸開線齒廓各點具有不同的漸開線齒廓各點具有不同的 壓力角，點壓力角，點K離基圓中心離基圓中心O 愈遠，壓力角愈大。愈遠，壓力角愈大。N

24、OK=kkbkrrcos（二）漸開線的特點（二）漸開線的特點N發生線發生線漸開線漸開線KA的的展角展角AKO基圓基圓漸開線漸開線krk問：漸開線起點問：漸開線起點A A點的壓力角是多點的壓力角是多少？少？k漸開線某點的法線與該點速度方向所夾的銳角稱為該點的壓力角 (1) NK = N A）發生線沿基圓滾過的線段長度等于基圓被滾過的弧長Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering(4)(4)漸開線的形狀取決于漸開線的形狀

25、取決于基圓的大小，基圓越大，基圓的大小，基圓越大，漸開線越平直，當基圓漸開線越平直，當基圓半徑趨于無窮大時，漸半徑趨于無窮大時，漸開線成為斜直線。開線成為斜直線。A2n2rb1o112rb2o2(5)(5)基圓內無漸開線。基圓內無漸開線。niNi在在 KN2N1A1n1rb越大，它的漸開線在k點的曲率半徑越大，漸開線越平直半徑不等的基圓展開的漸開線，使其漸開線壓力角相等的點在K點相切Nanjing University of Aeronautics and Astronautics南京航空航天大學 機電學院College of Mechanical and Electrical Engineering順口溜：順口溜：弧長等于發生線，弧長等于發生線，基圓切線是法線