第5章齒輪機構《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第1頁!第5章齒輪機構5.1概述5.2齒廓嚙合基本定律與共軛齒廓5.3漸開線的形成和性質5.4漸開線圓柱齒輪各部分的名稱和標準齒輪尺寸計算5.5漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動5.6漸開線齒廓的切制5.7平行軸斜齒輪機構5.8圓錐齒輪機構《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第2頁!重點：1.齒廓嚙合基本定律；2.漸開線及漸開線齒廓3.漸開線標準直齒圓柱齒輪基本參數和幾何尺寸；4.一對漸開線齒輪正確嚙合及連續傳動條件（直齒、斜齒、錐齒）5.漸開線齒廓的切制及變位齒輪

《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第3頁!歷史：1、公元前三百多年亞里士多德《機械問題》青銅或鑄鐵齒輪傳遞旋轉運動的問題2、中國古代發明：木料制造或用金屬鑄成宋應星天工開物水車秦或西漢青銅棘齒輪40齒﹐直徑約25毫米青銅人字齒輪24齒直徑約15毫米

《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第4頁!圓柱齒輪減速器錐齒輪減速器《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第5頁!《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第6頁!機械手《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第7頁!2、齒輪機構分類

（1）平面齒輪機構斜齒圓柱齒輪傳動外嚙合齒輪傳動平面齒輪機構內嚙合齒輪傳動齒輪與齒條傳動直齒圓柱齒輪傳動人字齒輪傳動兩軸平行《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第8頁!《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第9頁!（２）空間齒輪機構兩軸交錯直齒空間齒輪機構斜齒曲線齒兩軸相交(錐齒輪傳動)兩軸不平行交錯軸斜齒輪傳動圓弧螺旋蝸桿傳動準雙曲面齒輪傳動相交軸、交錯軸齒輪傳動可改變運動的傳遞方向《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第10頁!螺旋錐齒輪等高弧齒錐齒輪《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第11頁!蝸輪蝸桿傳動《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第12頁!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。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需要專用機床加工，加工成本較高，設計難度較大。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第13頁!《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第14頁!利用非圓齒輪變傳動比工作原理設計的一種容積泵。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第15頁!齒輪機構的機構運動簡圖《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第16頁!《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第17頁!o1o2ω2ω1nnP

對齒輪傳動的基本要求是保證瞬時傳動比：i12=1/2=C

兩齒廓在任一瞬時（即任意點K接觸時）的傳動比：i12=1/2=？!2齒廓嚙合基本定律：相互嚙合傳動的一對齒輪，在任一位置嚙合時的傳動比等于連心線被其嚙合齒廓接觸處的公法線所分線段的反比。K1一、齒廓嚙合基本定律《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第18頁!o1o2ω2ω1nnP2K1K1

兩齒輪的瞬時傳動比與瞬時接觸點的公法線把連心線分成的兩段線段成反比。

要使兩齒輪的瞬時傳動比為一常數，齒廓曲線必須滿足：不論兩齒廓在任何位置接觸，過接觸點所作的兩齒廓公法線都必須與連心線交于一定點P(節點)。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第19頁!二、共軛齒廓概念：滿足齒廓嚙合基本定律的一對齒廓稱為

共軛齒廓。理論上滿足齒廓嚙合基本定律的共軛齒廓曲線很多基本要求實現預定傳動比；便于設計、制造和安裝；互換性好；強度高。常用漸開線(綜合性能最優)、外擺線、圓弧曲線等。本章重點研究漸開線齒廓的齒輪《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第20頁!K0K漸開線N發生線漸開線K0K的展角O基圓rb

5.3漸開線的形成與性質

當直線沿一圓周作相切純滾動時，直線上任一點的軌跡K0K，稱為該圓的漸開線。該圓稱為基圓直線稱為發生線1、漸開線的形成《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第21頁!(4)漸開線的形狀取決于基圓的大小，基圓越大，漸開線越平直，當基圓半徑趨于無窮大時，漸開線成為斜直線。KO1Σ1rb2o2rb1o1(5)基圓內無漸開線。Σ3KN1N2KO2Σ2《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第22頁!N發生線漸開線k0k的展角K0KO基圓漸開線PKVK3、漸開線方程和漸開線齒廓的壓力角rb壓力角：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，齒輪上接觸點Ｋ受力方向與受力點速度方向之間所夾的銳角，稱為齒輪齒廓在該點的壓力角。

NOK=rK漸開線齒廓各點具有不同的壓力角，點Ｋ離基圓中心Ｏ愈遠，壓力角愈大。基圓上的壓力角為零。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第23頁!問題1：G1、G3為同一基圓上所生成的兩條同向漸開線，試問和有何關系？同一基圓上所生成的兩條同向漸開線為法向等距曲線。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第24頁!

4、漸開線齒廓滿足定傳動比的齒廓嚙合基本定律一對由漸開線作齒廓的齒輪在任意點K嚙合時，N1N2為公法線(切于兩基圓)，在K’嚙合時，兩齒廓公法線仍然是N1N2。兩圓同向內公切線只有一條，則N1N2與連心線O1O2的交點P為定點漸開線作齒廓，滿足定傳動比的齒廓嚙合基本定律。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第25頁!《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第26頁!?漸開線的可分性：傳動比只與基圓半徑有關，而與實際安裝的中心距無關當兩齒輪制成后，基圓半徑便已確定，以不同的中心距(a或a’)安裝這對齒輪，其傳動比不會改變。優點：安裝精度要求較低。o1o2N1PЗ21N2o2З2N1N2ttttaap'''''

''

'《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第27頁!分度圓：在齒頂圓和齒根圓之間，定義一個計算齒輪幾何尺寸標準的圓，作為齒輪設計和計量的標準。d、r齒距pi：di的圓周上相鄰兩齒同側齒廓之間的弧長齒厚si、齒槽寬ei：pi=si+ei；分度圓上齒距p=s+e（周節）。法節pn：法線上齒距。基節pb：基圓上齒距。pn=pb《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第28頁!課程回顧概述齒輪嚙合基本定律實現定傳動比對兩輪齒廓的要求漸開線的形成漸開線的特性漸開線齒廓的嚙合特點《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第29頁!同一基圓所生成的兩條反向漸開線為法向等距曲線***同一基圓所生成的兩條同向漸開線為法向等距曲線《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第30頁!o5.4標準齒輪的基本參數和幾何尺寸1．齒輪各部分的名稱和符號齒頂圓ra，da齒根圓rf，df齒厚任意圓齒厚si分度圓齒厚s齒槽寬任意圓齒槽寬ei分度圓齒槽寬e齒距任意圓齒距pi=si+ei分度圓齒距p=s+e分度圓r，d齒頂，齒頂高ha齒根，齒根高hf全齒高h=ha+hf基圓rb，dbpnrhahfhrbBppbsesieirfpira標準直齒圓柱外齒輪基圓齒距Pb、Pn分度圓周長=zp分度圓直徑=zp/《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第31頁!作者：潘存云教授m=4z=16m=2z=16模數是決定齒輪尺寸的一個基本參數。齒數相同的齒輪，模數m大，p愈大,輪齒尺寸也大。抗彎強度也愈m=1z=16《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第32頁!

頂隙：一對相互嚙合的齒輪中，一個齒輪的齒根圓與另一個齒輪的齒頂圓之間在連心線上度量的距離，用C

表示。r2r1cao1o2'''徑向間隙C（也稱頂隙）《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第33頁!3．標準齒輪及其幾何尺寸計算（1）標準齒輪是指m、、ha*、c*均為標準值，且e=s的齒輪。（2）標準齒輪的幾何尺寸計算一個標準齒輪的五個基本參數確定之后，其主要尺寸及齒廓形狀就完全確定。標準直齒輪幾何尺寸的計算4．齒條和內齒輪（1）齒條：齒條的齒廓為直線；齒廓上各點壓力角相同，等于其齒形角。（2）內齒輪：內齒輪的齒廓為內凹齒；齒根圓大于齒頂圓；齒頂圓必須大于基圓。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第34頁!《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第35頁!

?為理論嚙合線嚙合線、齒廓接觸點的公法線、正壓力方向線都是兩基圓的一條內公切線。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第36頁!應滿足兩齒輪的法向齒距相等，即：pn1=pn2,

pb1=pb2pb=pcos=mcos

m1cos1=m2cos2因m和都取標準值，使上式成立的條件為：m1=m2=m，1=2=結論：一對漸開線齒輪的正確嚙合條件是它們模數和壓力角應分別相等。一對漸開線齒輪正確嚙合的條件《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第37頁!5.5.2．中心距及嚙合角確定傳動中心距時應滿足：①保證兩輪的頂隙為標準值，理論上齒輪1節圓上的齒厚等于齒輪2節圓上的齒槽寬。

s1’-e2’=0②保證兩輪的齒側間隙為零即c=c*m避免一輪的齒頂與另一輪的齒根過渡曲線相抵觸發生干涉；有間隙儲存潤滑油和抵消熱膨脹

齒輪的側向公差取負值以抵消側向熱膨脹。1、標準中心距

a分度圓和節圓重合

《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第38頁!當兩輪實際中心距a′與標準中心距a不同時：若a′＞a時，r1′＞r1，r2′＞r2；側隙＞0，c＞c*m；′＞。若a′＜a時，兩輪將無法安裝。2、嚙合角漸開線齒輪傳動的嚙合角′就等于其節圓壓力角。當兩輪按標準中心距安裝時，則實際中心距a′=a；′=嚙合線與節點的速度方向(節圓公切線)所夾的銳角《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第39頁!分度圓和節圓、壓力角和嚙合角的關系是什么？（不同，聯系）分度圓和壓力角是每個齒輪本身所具有的節圓和嚙合角是兩個齒輪相互嚙合時才出現標準齒輪傳動只有在分度圓與節圓重合時，壓力角與嚙合角才相等。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第40頁!故齒輪連續傳動的條件為為了兩輪能夠連續傳動，必須保證在前一對輪齒尚未能脫離嚙合時，后一對輪齒就要及時進入嚙合。則實際嚙合線段B1B2應大于或至少等于齒輪的法向齒距pb，即B1B2≥pb。

5.5.4漸開線齒輪連續傳動的條件（1）輪齒的嚙合過程實際嚙合線段B1B2理論嚙合線段N1N2（2）連續傳動條件通常把B1B2與pb的比值

α稱為齒輪的重合度，α=B1B2/pb≥1《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第41頁!實際嚙合線重合度《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第42頁!2）重合度的意義①用來衡量齒輪連續傳動的條件；②代表同時參與嚙合的輪齒對數的平均值。α的大小：表示同時參加嚙合的輪齒的對數所占時間比例α=1，始終一對齒嚙合α=1.4545%的時間兩對齒嚙合55%的時間一對齒嚙合增大重合度，同時參與嚙合的輪齒對數增加對于提高齒輪傳動平穩性，提高承載能力都有重要意義。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第43頁!5.6漸開線齒廓的切制5.6.1齒廓切制的基本原理近代齒輪加工方法：鑄造法、熱軋法、沖壓法、模鍛法、粉末冶金法、切制法等。①仿形法②范成法采用盤形銑刀在臥銑床上加工采用指狀銑刀在立銑床上加工采用齒輪(條)插刀在插齒機上加工采用齒輪滾刀在滾齒機上加工其中廣泛采用的是用齒輪滾刀來加工齒輪。常用切制法有：用與漸開線齒輪的齒槽形狀相同的成形銑刀直接切削出齒輪齒形的一種加工方法根據一對齒輪的嚙合原理進行切齒加工《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第44頁!仿形法：刀具做成齒間(槽)的形狀《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第45頁!拉刀拉齒主要用來拉削內齒輪，拉刀的最終形狀與齒輪的完整的齒槽空間相同，它是仿形法加工的一種，因拉刀的制造成本高，故它適用于批量生產的情況。拉齒加工齒輪《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第46頁!仿形法加工的特點：效率低，精度低，成本低，適應于單件小批生產。同一把刀具只能加工若干個齒數的齒輪。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第47頁!齒輪與齒輪或齒輪與齒條作無側隙嚙合時，其齒廓互為共軛的包絡線，利用此原理加工齒輪的方法稱為范成法，是一種最常用的齒輪加工方法。2、

范成法將其中一個齒輪（或齒條）作為刀具，另一個齒輪則為被切齒輪毛坯。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第48頁!

齒輪插刀插齒范成運動范成運動進給運動切削運動《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第49頁!齒輪插刀插齒：加工齒輪時，刀具的節圓與齒坯節圓相切并作純滾動，插刀與被加工齒輪應保持恒定傳動比的回轉運動。若改變插刀與毛坯的傳動比，用一把刀具可以加工出不同齒數的齒輪。

當齒輪插刀的齒數增加到無窮多時，齒輪插刀就變成齒條插刀了。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第50頁!

齒條插刀插齒：插刀的移動速度應與被加工齒輪分度圓的線速度相等。

由于齒條插刀的長度有限，在加工幾個齒之后，必須退回到原來的位置，這就造成機床結構復雜且難以保證分齒精度；為解決這個矛盾并克服插齒過程中切削不連續的缺點，生產中多用滾齒加工。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第51頁!《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第52頁!范成法加工的特點：

連續切削效率高，精度高，需專門的機器，成本高，適應于大批生產。同一把刀具可加工不同齒數的齒輪。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第53頁!2、用標準齒條刀具加工標準齒輪

用標準齒條刀具加工標準齒輪必須使刀具的分度線與被加工齒輪的分度圓相切并作純滾動。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第54頁!d=mz,db=dcos齒數越少，分度圓(O1P)半徑越小，輪坯中心越低，極限點N1越往下移齒條刀的齒頂超過齒輪的理論嚙合點N1根切切制漸開線齒廓的過程避免產生根切現象的方法1、增加齒數z提高N1點限制最少齒數rbN1點標準齒輪欲避免根切，其齒數必須大于或等于不根切的最少齒數《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第55頁!3、增大

4、變位修正法→變位齒輪２、減少h*a，短齒

ha*減小，將使重合度減小→使功率損耗增加；采用非標準刀具→非標準參數齒輪《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第56頁!這樣加工出來的m、、ha*、及c*仍為標準值、，而s≠e的齒輪就稱為變位齒輪。就是用改變刀具與輪坯的相對位置，使刀具的齒頂線不超過N1點，來避免根切現象的加工方法。變位修正法，x稱為徑向變位系數或變位系數。刀具的移距xm稱為徑向變位量。當x＞0時，稱為正變位，所加工的齒輪稱為正變位齒輪；當x＜0時，稱為負變位，所加工的齒輪稱為負變位齒輪。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第57頁!

齒條刀中線由切制標準齒輪的位置沿輪坯徑向遠離或靠近齒輪中心所移動的距離稱為徑向變位量xm（簡稱變位量），其中x稱為徑向變位系數（簡稱變位系數）。分度圓分度圓(中線)節線節線中線中線節線xmxm齒條刀中線相對于被切齒輪分度圓可能有三種情況《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第58頁!分度圓分度圓(中線)節線節線中線中線xmxm(1)齒條刀中線與輪坯分度圓相離加工出的齒輪為正變位齒輪，用x>

0表示正變位，切出的齒輪分度圓的齒厚s

大于齒槽寬e，齒根高hf<(ha+c*)m，齒頂高ha>ham。**《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第59頁!變位齒輪的幾何尺寸齒厚s＝(π/2＋2xtan

)m齒槽寬e＝(π/2－2xtan

)m齒頂高ha＝(ha*＋x)m齒根高hf＝(ha*＋c*－x)m變位齒輪標準齒輪分度圓、基圓直徑及齒距與標準齒輪相同正變位：齒厚增大，齒槽寬減小；負變位反之正變位：齒頂高增大、齒根高減小；負變位反之《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第60頁!正傳動

x1+x2>0中心距a↑，嚙合角’↑負傳動x1+x2<0中心距a↓，嚙合角’↓《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第61頁!修復舊齒輪；減小齒輪尺寸；提高齒輪彎曲疲勞強度。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第62頁!5.7平行軸斜齒輪機構斜齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第63頁!漸開線斜齒圓柱齒輪齒面的形成發生面沿基圓柱作純滾動時，其上與基圓柱母線成一夾角b的直線kk在空間的軌跡則為斜齒圓柱齒輪的漸開螺旋面。k0'0k0

Nbkk'N'發生面基圓柱o

一對斜齒輪嚙合時，是逐漸進入嚙合，逐漸退出嚙合，齒面上接觸線由短變長，再由長變短。減少了傳動時的沖擊和噪音，提高了傳動平穩性，故斜齒輪適用于重載高速傳動。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第64頁!斜齒圓柱齒輪傳動，用于傳遞平行軸之間的運動交錯軸斜齒輪傳動：用于傳遞兩相錯軸之間的運動。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第65頁!ptPn端面齒距和法面齒距.2、端面參數與法面參數的關系1)模數展開斜齒輪的分度圓柱《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第66頁!《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第67頁!

不論從法面或端面來看，斜齒輪的齒頂高和齒根高都是相等的，故有：

3)齒頂高系數和徑向間隙系數《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第68頁!

3、斜齒輪的幾何尺寸計算斜齒輪的幾何尺寸是按其端面參數來進行計算的。表5-6斜齒輪的幾何尺寸計算（1）將直齒圓柱齒輪基本尺寸計算公式中的標準參數換為

斜齒輪的端面參數。（2）將端面參數代換為法面參數斜齒輪傳動的標準中心距為a=(d1+d2)/2=mt(z1+z2)/2=mn(z1+z2)/(2cosβ)結論在設計斜齒輪傳動時，可用改變螺旋角的辦法來調整其中心距的大小。通常使其圓整，以便加工。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第69頁!一對漸開線外嚙合圓柱齒輪，已知z1=20,z2=40，模數m=8mm，求中心距標準直齒圓柱齒輪：標準斜齒圓柱齒輪：初取β=15要求中心距250mm是否可行？直齒：斜齒：《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第70頁!它們的螺旋角還必須相匹配。即的正確嚙合的條件，除兩個輪的模數及壓力角應分別相等外，5.7.3斜齒輪的嚙合傳動1、正確嚙合的條件一對斜齒輪2）n1=n2或t1=t21）mn1=mn2或mt1=mt23）β1=-β2

外嚙合旋向相反

β1=+β2內嚙合旋向相同《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第71頁!仿形法加工斜齒輪時，刀具沿螺旋形齒槽方向進刀，其刀具形狀應與齒輪的法面齒形相同。受力沿著法面方向法面齒形厚度最小（強度計算）由于斜齒輪的端面齒形為漸開線，而法面齒形復雜，一般用近似方法求法面齒形。3.斜齒圓柱齒輪的當量齒輪和當量齒數《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第72頁!

與斜齒輪法面齒形相當的直齒圓柱齒輪稱為斜齒輪的當量齒輪。相當于以橢圓(短軸為b，長軸為a)短軸處曲率半徑為分度圓半徑的直齒輪。即以斜齒輪的法面參數mn、n、han*及cn*為參數，以zv(=z/cos3)為齒數所構造的一假想直齒輪。該直齒輪的齒形就是相當此斜齒輪的法面齒形。當量齒輪的齒數稱為斜齒輪的當量齒數。

zv=z/cos3β，

zv一般不是整數《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第73頁!5.7.4斜齒輪傳動的優缺點優點：①嚙合性能好。

輪齒逐漸進入嚙合，逐漸退出嚙合，嚙合平穩；在齒寬方向上輪齒嚙合線與加工線不重合，通過磨合可提高嚙合精度。②承載能力大。重合度大，并隨齒寬和螺旋角的增大而增大。③結構緊湊。最少齒數小于直齒輪的zmin。④可以湊中心距。改變螺旋角數值，即可以調整中心距。⑤加工成本不高。

《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第74頁!5.8.1圓錐齒輪概述

用于傳遞兩相交軸之間的運動和動力。一般軸交角一般為∑=90o。圓錐齒輪傳動振動和噪聲都比較大，一般應用于速度較低的傳動中。5.8圓錐齒輪機構《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第75頁!球面漸開線的形成：與基圓錐相切于NO，且半徑R等于基圓錐的錐距的扇形平面沿基圓錐作相切純滾動時，該平面上一點K在空間形成一條球面漸開線(展成曲線k0k上的點到基圓錐頂O的距離不變)。1、齒廓的形成o'(b)5.8.2齒廓的形成和當量齒數o'(a)kk'k0'N'RNk0O球面漸開線形成半徑逐漸減小的一系列球面漸開線的集合，組成球面漸開面。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第76頁!２、背錐齒廓、當量齒輪

實際使用的圓錐齒輪齒廓不是球面漸開線，而是用背錐齒廓代替。

與球面相切于大端分度圓處的圓錐，稱為大端的背錐將球面上圓錐齒輪的齒形向背錐上投影，得到球面上齒形在背錐上的近似齒形，用該齒形作為圓錐齒輪的大端齒廓，可近似滿足齒廓嚙合基本定律。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第77頁!圓錐面可展開成平面

球面漸開線簡化成平面曲線將背錐O1CA和O2CB展開為兩個平面扇形。以O1C和O2C為分度圓半徑，以圓錐齒輪大端模數為模數，取標準壓力角，按圓柱齒輪作圖法畫出兩扇形齒輪的齒廓，該齒廓即為圓錐齒輪大端的近似齒廓

《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第78頁!３、傳動比與分度圓錐角一對圓錐齒輪的嚙合傳動相當于一對節圓錐進行純滾動。

圓錐齒輪傳動的傳動比

如果∑=90o，

。分度圓錐角：齒輪的分度圓錐母線與軸線所夾的角小、大錐齒輪的分度圓錐角分別用1和2表示。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第79頁!直齒圓錐齒輪幾何尺寸計算注意：圓錐齒輪的各個圓(分度圓、齒頂圓、齒根圓)都在大端的端面(垂直于回轉軸線的平面)內齒頂高ha、齒根高hf都是沿背錐母線方向度量式中(正常齒制)短齒：《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第80頁!

等頂隙圓錐齒輪齒根圓錐和分度圓錐共錐頂，但齒頂圓錐不與分度圓錐共錐頂，其母線與另一輪齒根圓錐母線平行增加小端頂隙，改善潤滑狀況；降低小端齒高，提高小端輪齒的彎曲強度國標規定采用等頂隙圓錐齒輪傳動

《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第81頁!重點：1.齒廓嚙合基本定律；2.漸開線及漸開線齒廓3.漸開線標準直齒圓柱齒輪基本參數和幾何尺寸；4.一對漸開線齒輪正確嚙合及連續傳動條件（直齒、斜齒、錐齒）5.漸開線齒廓的切制及變位齒輪作業：5.5、5.6、5.14(5.1-3、5.9、5.12-13、5.15-16)《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第82頁!5.1概述

1、齒輪機構及其特點靠齒與齒之間的嚙合傳遞動力和運動的高副機構應用最廣的傳動機構之一優點：1、可傳遞空間任意軸間的運動和動力；2、轉動平穩，傳動比為恒定；3、適應范圍廣(傳遞速度和功率范圍大)；4、壽命長；5、工作可靠性較高；6、效率高。缺點：制造安裝成本高;

不適宜傳遞遠距離的運動。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第83頁!3、古羅馬提水機械、制粉機、榨油機、制革機廣泛使用齒輪指南車1整套的輪系

明代茅元儀《武備志》齒輪齒條蘇頌水運儀象臺1《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第84頁!兩用動力鉗《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第85頁!光驅理光相機《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第86頁!全方位準橢球齒輪柔性關節《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第87頁!斜齒圓柱齒輪人字齒圓柱齒輪平行軸齒輪傳動改變轉速大小改變轉速方向《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第88頁!齒輪齒條傳動改變運動特性《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第89頁!相交軸齒輪傳動空間齒輪機構直齒圓錐齒輪傳動斜齒圓錐齒輪傳動《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第90頁!交錯軸斜齒輪機構《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第91頁!準雙曲面齒輪傳動《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第92頁!非圓齒輪

(變傳動比齒輪機構)《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第93頁!《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第94頁!特種齒輪一種同向傳動齒輪機構。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第95頁!《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第96頁!5.2齒廓嚙合基本定律與共軛齒廓引言摩擦輪==>齒輪矩形齒==>忽快忽慢慣性力：振動、噪音、壽命低齒輪傳動基本要求：瞬時傳動比恒定齒輪工作是齒廓接觸傳動分析齒廓滿足什么條件，才能實現定傳動比傳動《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第97頁!齒廓嚙合基本定律為保證兩輪連續和平穩的運動，v1與v2在nn上的分速度應相等作O2Z//nn，與O1K的延長線交于Z點，Kab與KO2Z相似(三邊互相垂直)O1O2Z中PK//O2Z《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第98頁!

以O1、O2為圓心，過節點P所作的兩個圓分別稱為齒輪1、2的節圓

o1o2ω2ω1nnp2k1k1節點節圓節圓

兩齒輪齒廓在節點嚙合時，相對速度為零，即一對齒輪的嚙合傳動相當于它們的節圓作純滾動。若傳動比不是常數，P點軌跡為非圓曲線，則齒輪為非圓齒輪，如橢圓齒輪等。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第99頁!

兩頭牛背上的架子稱為軛，軛使兩頭牛同步行走。共軛即為按一定規律相配的一對。軛《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第100頁!N發生線漸開線k0k的展角K0KO基圓漸開線(2)發生線是漸開線K點的法線，即漸開線上任意點的法線必然是基圓的切線。

2、漸開線的性質(1)NK=NK0）rbrK(3)漸開線上某點的法線與基圓的切點Ｎ為漸開線在K點的曲率中心，線段NK是漸開線在點K處的曲率半徑。

漸開線上各點曲率半徑不同，越靠近基圓，曲率半徑越小，在基圓上，曲率半徑為零。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第101頁!漸開線的形狀取決于基圓的大小rb↑→∞,漸開線→直線《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第102頁!以0為中心，以OK0為極軸的漸開線K點的極坐標方程：漸開線方程invk—漸開線函數k—參數(N發生線漸開線k0k的展角K0KO基圓漸開線PkVkrbrk《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第103頁!問題2：G1、G2為同一基圓上所生成的兩條反向漸開線，試問和有何關系？同一基圓上所生成的兩條反向漸開線為法向等距曲線。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第104頁!

其傳動比：《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第105頁!

嚙合線：一對漸開線齒廓，從開始嚙合到脫離嚙合，所有的嚙合點都在直線N1N2上。?為理論嚙合線N1N2：五線合一漸開線的發生線接觸點的公法線兩基圓的內公切線嚙合線正壓力的方向線（傳力的方向線）《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第106頁!5.4漸開線圓柱齒輪各部分名稱及標準齒輪尺寸計算

5.4.1齒輪各部分的名稱和符號基圓：產生漸開線的圓。db、rb齒頂圓：齒輪的齒頂在工作中留下的軌跡。da、ra齒根圓：齒槽底部在齒輪工作中留下的軌跡。df、rf《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第107頁!《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第108頁!N發生線漸開線k0k的展角K0KO基圓漸開線PKVK漸開線齒廓的壓力角rb壓力角：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，齒輪上接觸點Ｋ受力方向與受力點速度方向之間所夾的銳角，稱為齒輪齒廓在該點的壓力角。

NOK=rK漸開線齒廓各點具有不同的壓力角，點Ｋ離基圓中心Ｏ愈遠，壓力角愈大。基圓上的壓力角為零。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第109頁!《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第110頁!由于齒輪的分度圓直徑d可由其周長zp確定，即d=zp/π。為便于設計、計算、制造和檢驗，令p/π=m，m稱為齒輪的模數。2．齒輪的基本參數齒數

z

模數

m，單位為mm，且已標準化了（表5-1,標準模數）它是決定齒輪大小的主要參數，d=mz。它是決定齒輪齒廓形狀的主要參數。齒頂高系數

ha*，其標準值為ha*

=1(正常齒制)。頂隙系數

c*，其標準值為c*=0.25

(正常齒制)

。上述參數即為漸開線齒輪的五個基本參數。壓力角，即分度圓壓力角，并規定其標準值為

=20。。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第111頁!

0.350.70.91.752.252.75(3.25)3.5(3.75)第二系列4.55.5(6.5)79(11)14182228(30)3645標準模數系列表（GB1357－87）

0.10.120.150.20.250.50.40.50.60.8第一系列11.251.522.5345681012162025324050為了便于制造、檢驗和互換使用，國標GB1357-87規定了標準模數系列。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第112頁!N發生線漸開線k0k的展角K0KO基圓漸開線PKVKrbrK基圓上的齒距：基圓直徑為：由此可見：齒數，模數，壓力角是決定漸開線形狀的三個基本參數。***《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第113頁!《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第114頁!名稱符號計算公式分度圓直徑

基圓直徑

齒頂高

齒根高

全齒高齒頂圓直徑齒根圓直徑齒距(周節)

齒厚齒槽寬

基節（基圓齒距）標準中心距標準直齒輪幾何尺寸的計算《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第115頁!因此要兩輪能正確嚙合，應使處于嚙合線上的多對輪齒能同時進入嚙合。5.5漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動

5.5.1正確嚙合條件一對漸開線齒輪在傳動時，它們的齒廓嚙合點都應位于其嚙合線上。應滿足兩齒輪的法向齒距相等嚙合過程《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第116頁!該對齒輪傳動比：標準齒輪，只要滿足模數相等和壓力角相等，就能夠正確嚙合傳動。（互換性）

《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第117頁!5.5.2．中心距及嚙合角確定傳動中心距時應滿足：①保證兩輪的頂隙為標準值，②保證兩輪的齒側間隙為零即c=c*ms1’-e2’=01、標準中心距

aa=ra1+c+rf2=r1+ha*m+c*m+r2-(ha*m+c*m)=r1+r2標準安裝分度圓和節圓重合

標準中心距《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第118頁!3、齒輪傳動的中心距與嚙合角的關系按標準中心距安裝時：當兩輪實際中心距a′與標準中心距a不同時：acos

=a′cos′rb

=r′cos′rb1+rb2

=(r1+r2)cos=acosrb1+rb2

=(r1+

r2)cos

=acos《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第119頁!5.5.3漸開線直齒圓柱齒輪的工作過程

進入嚙合：主動輪齒根處從動輪齒頂與嚙合線的交點退出嚙合：從動輪齒根處主動輪齒頂與嚙合線的交點

齒廓工作段主動輪：齒根齒頂從動輪：齒頂齒根嚙合線——嚙合點的軌跡理論嚙合線段N1N2：理論上可能的最大嚙合線段（基圓以內無漸開線）實際嚙合線段B2B1《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第120頁!《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第121頁!εα≥[εα]式中[εα]為許用重合度，常用推薦值：一般制造業[εα]=1.4；汽車、拖拉機[εα]=1.1～1.2；金屬切削機床[εα]=1.3；（3）重合度的計算及意義1）重合度的計算εα=[z1(tanαa1－tanα′)+z2(tanαa2－tanα′)]/(2π)結論重合度εα與模數m無關，而隨著齒數z的增多而增大，還隨嚙合角α′減少和齒頂高系數ha*的增大而加大，但εαmax=1.981。而實際工程上，則要求《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第122頁!《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第123頁!齒廓切制基本原理1、

仿形法指狀銑刀加工盤狀銑刀加工盤形銑刀繞本身軸線旋轉，同時輪坯沿齒輪軸線方向直線移動。銑出一個齒槽以后，將輪坯轉過2/z再銑下一個齒槽《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第124頁!《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第125頁!112～13214～16317～20421～25526～34635～54755～1348≥135

刀號加工齒數對同一模數和壓力角的齒輪，一般只有8把或15把銑刀。各號銑刀的齒形是按它加工范圍內齒數最少的齒輪的齒形制作的。

仿形法加工齒輪精度較低，是由于存在分度誤差、對中誤差和齒形誤差。

漸開線的形狀取決于基圓直徑，當模數、壓力角一定時，漸開線齒廓形狀隨齒數的變化而變化。

《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第126頁!《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第127頁!《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第128頁!齒輪插刀插外齒齒輪插刀插內齒

《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第129頁!齒條插刀(梳齒刀)插齒齒條插刀加工齒輪時，刀具的節線與被加工齒輪齒坯的節圓相切并作純滾動，《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第130頁!

齒輪滾刀滾齒加工齒輪《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第131頁!滾刀加工齒輪

滾刀相當于直線齒形的螺桿，滾刀旋轉時，相當于直線齒廓的齒條沿其軸線方向連續不斷移動，從而可以加工任意齒數的齒輪。滾齒法既可以加工直齒輪，又能很方便地加工出斜齒輪，它是齒輪加工中普遍應用的方法。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第132頁!5.6.2標準齒條刀具和標準齒輪加工1、標準齒條形刀標準齒條標準齒條形刀具刀頂線齒頂線中線標準齒條特點：各節線上的齒距相等，壓力角相等，模數相等。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第133頁!

5.6.3齒廓的根切1、根切現象給定m和i：z1越小，z2及(z1＋z2)也越小，齒輪機構的中心距、尺寸和重量也減小。設計時z1盡可能取小。根切現象：用范成法加工齒輪時，有時刀具的頂部過多地切入了輪齒的根部，因而將齒輪根部已加工出的的漸開線齒廓切去一部分。根切使齒根削弱，根切嚴重時還會使重合度減小原因：在用范成法切齒時，如果刀具的齒頂線超過了嚙合線與輪坯基圓的切點(理論嚙合點N1)，則被切齒輪必將發生根切現象。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第134頁!

漸開線標準齒輪不產生根切時的最少齒數不產生根切的最少齒數為：《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第135頁!《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第136頁!標準齒輪主要缺點：1）標準齒輪齒數最少齒數zmin，否則會根切。2）標準齒輪不適用于實際中心距a不等于標準中心距a的場合。當a>a時，仍保持定角速比，但齒側間隙過大，重合度也減小；當a<a時，標準齒輪無法安裝。3）一對互相嚙合的標準齒輪，小齒輪齒根厚度小于大齒輪齒根厚度，抗彎能力有明顯差別，而嚙合次數較多，易損壞。變位齒輪優點尺寸小：z<zmin而無根切；均載：正變位可增大齒輪根部厚度，負變位可減小齒輪根部厚度，使大小齒輪抗彎能力比較接近；可湊中心距：實現非標準中心距的無側隙傳動。變位齒輪正確安裝時，分度圓與節圓不重合，其無側隙嚙合的條件也與標準齒輪不同，需要建立新的嚙合方程和尺寸計算理論，有關知識請參考齒輪方面的專著。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第137頁!(ha*+c)m(ha+c)m(ha+c*)mhamsp2m分度圓中線m***刀頂線齒頂線中線刀根線C*mC*mhamham**齒條刀中線與齒輪坯分度圓相切，并使它們之間保持純滾動。這樣切出的齒輪必為標準齒輪：

S=eha=hamhf=(ha+c*)m

****《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第138頁!分度圓分度圓(中線)節線節線中線中線xmxm（2）齒條刀中線與輪坯分度圓相割，加工出的齒輪為負

變位，x<0，S<e,ha<ham,hf>(ha+c*)m。

**《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第139頁!變位齒輪傳動的類型1）標準齒輪傳動x1＝x2＝02）等變位齒輪傳動

x1＝－x2≠03）不等變位齒輪傳動x1+x2≠0當x1+x2>0時，為正傳動；當x1+x2<0時，為負傳動。小輪分度圓齒厚的增量等于大輪分度圓齒槽寬的增量，兩輪分度圓相切(分度圓與節圓重合)，仍可實現無側隙嚙合。中心距仍為標準中心距a，其嚙合角也與標準齒輪傳動相同，==20。齒頂高和齒根高不同于標準齒輪。小輪分度圓齒厚不等于大輪分度圓齒槽寬。兩輪分度圓不相切(分度圓與節圓不重合)。無側隙中心距a＝aym。采用不同變位系數可使變位齒輪傳動實現任意非標準中心距。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第140頁!2.應用湊中心距《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第141頁!《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第142頁!一對直齒輪嚙合時，沿整個齒寬同時進入嚙合，并沿整個齒寬同時脫離嚙合。因此傳動平穩性差，沖擊噪聲大，不適于高速傳動。k0'0k0

Nkk'N'發生面基圓柱

發生面沿基圓柱作純滾動時，其上平行于齒輪的軸線的直線kk'在空間的軌跡為直齒圓柱齒輪的齒面。5.7.1齒廓的形成漸開線直齒圓柱齒輪齒面的形成o《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第143頁!在任意與軸線垂直的平面內，斜齒輪齒廓曲線為漸開線，因此，斜齒輪的齒廓，滿足齒廓嚙合基本定律。《齒輪機構F》課件共162頁，您現在瀏覽的是第144頁!5.7.2斜齒圓柱齒輪的基本參數1、螺旋角斜齒輪分度圓柱的螺旋角，有左右旋之分。斜齒圓柱齒輪有法面和端面之分法面參數mn、n、han