文档介绍：第10章齿轮传动
(一)教学要求
了解齿轮机构的类型和应用,掌握齿廓啮合基本定理、渐开线性质、啮合特性、标准直齿圆柱齿轮的主要参数和尺寸计算,熟悉齿轮正确啮合条件和连续传动条件,能够计算斜齿轮、锥齿轮的几何尺寸,能正确分析齿轮失效原因,确定设计准则、进行强度校核。
(二)教学的重点与难点
重点:直齿圆柱齿轮基本参数的确定与几何尺寸、正确啮合条件、连续传
动条件的计算、失效形式和计算准则、受力分析和强度计算。
难点:斜齿圆柱齿轮、锥齿轮的当量齿轮概念、受力分析和强度计算。
(三)教学内容
齿轮传动的特点和基本类型
渐开线齿轮的齿廓及传动比
渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸计算
渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动
渐开线齿轮的加工方法
渐开线齿廓的根切现象与标准外齿轮的最少齿数
变位齿轮传动
齿轮常见的失效形式与设计准则
齿轮的常用材料及许用应力
渐开线直齿圆柱齿轮传动的强度计算
斜齿圆柱齿轮传动
直齿圆锥齿轮传动
齿轮的结构设计及齿轮传动的润滑和效率
【学习内容】
    本章将介绍渐开线圆柱直齿、斜齿轮以及直齿圆锥齿轮传动的设计计算,内容包括齿轮原理和齿轮强度两个方面,其中将着重讨论圆柱直齿轮的设计计算方法。
    齿轮原理部分将介绍渐开线特性、啮合特性、啮合传动等,关于变位齿轮仅介绍传动计算的内容。齿轮强度部分将介绍齿轮材料的选择、失效形式、设计准则等,从而得出具体的设计计算方法。
齿轮传动的特点和基本类型
    齿轮传动用来传递任意两轴间的运动和动力,其圆周速度可达到300m/s,传递功率可达105KW,齿轮直径可从不到1mm到150m以上,是现代机械中应用最广的一种机械传动。
    齿轮传动与带传动相比主要有以下优点:
(1)传递动力大、效率高;
(2)寿命长,工作平稳,可靠性高;
(3)能保证恒定的传动比,能传递任意夹角两轴间的运动。
     齿轮传动与带传动相比主要缺点有:
(1)制造、安装精度要求较高,因而成本也较高;
(2)不宜作远距离传动。                           
渐开线齿轮的齿廓及传动比
渐开线的形成
直线BK沿半径为rb的圆作纯滚动时,直线上任一点K 的轨迹称为该圆的渐开线。该圆称为渐开线的基圆。
rb --- 基圆半径;BK --- 渐开线发生线 ; --- 渐开线上K点的展角
渐开线的形成
渐开线的性质
(1)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。
由于发生线BK在基圆上作纯滚动,故
(2)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。
因为当发生线在基圆上作纯滚动时,它与基圆的切点B是发生线上各点在这一瞬时的速度瞬心,渐开线上K点的轨迹可视为以B点为圆心,BK为半径所作的极小圆弧,故B点为渐开线上K点的曲率中心,BK为其曲率半径和K点的法线,而发生线始终相切于基圆,所以渐开线上任意一点法线必然与基圆相切。
(3)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。
 
(4)渐开线的形状只取决于基圆大小。
基圆愈小,渐开线愈弯曲;基圆愈大,渐开线愈平直。当基圆半径为无穷大,其渐开线将成为一条直线。
(5)基圆内无渐开线。
问题1:
    G1、G3 为同一基圆上所生成的两条同向渐开线,试问K1K3与K1'K3'之间有何关系?
问题2:
    G1、G2为同一基圆上所生成的两条反向渐开线,试问K1K2与K1'K2´之间有何关系?  
渐开线方程
建立渐开线方程式前,我们先了解一下渐开线压力角的概念:    
    当以渐开线作为齿轮齿廓曲线并与其共轭的齿廓在K点啮合时,该齿廓在K点所受正压力的方向线为KB,齿轮绕O点转动时,K点速度方向线为Kv,两者之间所夹的锐角称为渐开线在K点的压力角,用表示,其大小等于∠KOB。
以O为极点,OA为极轴,建立渐开线的极坐标方程。
    由△OBK可知:
向径:
极角:
称为压力角的渐开线函数,工程上用表示。
渐开线的极坐标方程式:      
                          
为使用方便,在工程中已把不同压力角的渐开线函数值列成渐开线函数表(详表可查阅参考书)。
【学习指导】
 渐开线的性质和方程式是研究渐开线齿轮机构的基础