机械原理第四章:齿轮传动机构

第四章:齿轮传动机构

一、齿轮机构的组成和类型

  1. 齿轮机构的组成和类型
    啮合:两条齿廓曲线的相互接触;传动比: 两轮的瞬时角速度之比。
    n_1z_1=n_2z_2i_{12}=\frac{n_1}{n_2}=\frac{z_2}{z_1}
  2. 齿轮传动机构的类型
    平面——直齿轮
  • 外啮合齿轮传动:两齿轮的转动方向相反
  • 内啮合齿轮传动:两齿轮的转动方向相同
  • 齿轮齿条传动
    平面——平行轴斜齿圆柱齿轮传动、人字齿轮传动
    空间—(圆)锥齿轮传动、交错轴斜齿轮传动、蜗杆传动

二、齿廓啮合基本定律

  1. 基本定律-瞬时传动比恒定条件
    齿轮啮合

    C为瞬心,\omega _1\cdot O_1C=\omega _2\cdot O_2C,即i_{12}=\frac{\omega_1}{\omega_2}=\frac{O_2C}{O_1C}
    节圆:由节点决定的圆。
  2. 渐开线齿廓
  • 渐开线的形成:直线BK沿半径为r_b的圆作纯滚动时,直线上任意一点K的轨迹称为该圆的渐开线。圆称为基圆。
    r_b—基圆半径;
    BK—渐开线发生线;
    θ_K—渐开线上K点的展角。
    渐开线
  • 渐开线的性质
    (1)渐开线的发生线展直前后长度不变;
    (2)基圆内无渐开线;
    (3)渐开线上任意点的法线恒与基圆相切,KB是渐开线在K点的法线;
    (4)B点是渐开线在K点的曲率中心,BK为曲率半径。
    (5)渐开线的形状取决于基圆的大小。基圆越小,渐开线越弯曲;基圆越大,渐开线越平直。
    (6)同一基圆所生成的两条同向渐开线是法向等距曲线。同一基圆所生成的两条反向渐开线是法向等距曲线。


    image.png
  • 渐开线方程式
    渐开线方程

    压力角\cos \alpha_k=\frac{r_b}{r_k},则
    \tan \alpha _k=\frac{KB}{OB}=\frac{\widehat{AB}}{r_b}=\alpha_k+\theta_k,故有
    \theta_k=\tan \alpha_k-\alpha_k=inv \alpha
  • 渐开线齿廓的啮合特性
    无论齿廓在什么位置啮合,啮合点K都在两个基圆的公切线N_1N_2上,此线称为啮合线。
    (1)啮合线为一定直线;
    (2)可以实现定传动比i_{12}=\frac{r_{b2}}{r_{b1}}
    (3)中心距的可分离性;
    (4)啮合角恒等于节圆压力角;
    (啮合角:啮合线N_1N_2 与两个节圆公切线所夹锐角。节圆压力角:一对渐开线齿廓啮合点K与节点C重合时,对应的压力角。)
    (5)中心距和啮合角余弦乘积恒等于两个基圆半径之和。
    (6)共轭点。

三、渐开线标准直齿圆柱齿轮

  1. 外齿轮
    image.png

    齿数z,分度圆d(标准),齿顶圆d_a,齿根圆d_f,全齿高h,基圆r_b,齿厚s,槽宽e,齿距p,法向齿距p_n
  • 齿数zd_k=\frac{zP_k}{\pi}
  • 模数m
  • 分度圆压力角
  • 齿顶高系数
  • 顶隙系数
    标准齿轮的特征:
  • 分度圆上m、α为标准值
  • 齿厚s=齿槽宽e
  • 具有标准的齿顶高与齿根高

四、渐开线标准齿轮的啮合

  1. 正确啮合的条件:齿对交替过程中不发生冲击
    P_{n_1}=P_{n_2}
    m_1\cos \alpha_1=m_2\cos \alpha_2
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