机械原理第7章复习课件.ppt
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- 机械 原理 复习 课件
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1、现代工业的标志现代工业的标志特点:特点:传递空间任意两轴间的运动和动力,功率大效率传递空间任意两轴间的运动和动力,功率大效率高、传动比准确,使用寿命长、工作安全可靠,但制高、传动比准确,使用寿命长、工作安全可靠,但制造安装精度,成本较高造安装精度,成本较高分类:分类:1 1)传动比是否恒定:)传动比是否恒定:定传动比传动齿轮机构定传动比传动齿轮机构(圆形齿轮机构);变传动比传动齿轮机构(非圆齿(圆形齿轮机构);变传动比传动齿轮机构(非圆齿轮机构)轮机构)2 2)主、从动齿轮回转轴线是否平行:)主、从动齿轮回转轴线是否平行:平面和平面和空间齿轮机构。空间齿轮机构。7-1 齿轮机构的应用和分类 一
2、、共轭齿廓,共轭曲线两齿轮相互接触并能实现预定传动比规律进行连续传动的一对齿廓(凡满足齿廓啮合基本定律的凡满足齿廓啮合基本定律的一对齿轮的齿廓一对齿轮的齿廓)称共轭齿廓共轭齿廓,共轭齿廓的齿廓曲线称为共轭曲线共轭曲线72 齿轮的共轭齿廓曲线 设节圆半径 21,rr12122112rrPOPOi二、齿廓啮合基本定律 任一瞬时相互啮合传动的一对齿轮,其传动比都与两啮任一瞬时相互啮合传动的一对齿轮,其传动比都与两啮合齿廓接触点公法线分两轮连心线的两线段成反比。合齿廓接触点公法线分两轮连心线的两线段成反比。要使一对齿轮的传动比为常数,那么其齿廓的形状必须是:不论两齿廓在哪一点啮合,过啮合点所作的齿廓公
3、法线都与连心线交与一定点P节圆:节点P在两个齿轮运动平面上的轨迹是两个圆。(轮1的节圆是以O1为圆心,O1P为半径的圆。)通常采用渐开线、摆线、变态摆线 三、齿廓曲线的选择1.1.满足定传动比的要求;满足定传动比的要求;2.2.考虑设计、制造等方面。考虑设计、制造等方面。AK渐开线基圆,rbK-B:发生线K:渐开线AK段的展角7-3 渐开线及齿廓啮合特性一、渐开线的形成及性质1、形成当一直线当一直线n-n沿一个圆的圆周作纯滚动时,直线沿一个圆的圆周作纯滚动时,直线上任一点上任一点K的轨迹的轨迹(5 5)基圆内无渐开线)基圆内无渐开线2、性质(2 2)渐开线上任意点得法线必切于基圆,反之,切于基
4、圆)渐开线上任意点得法线必切于基圆,反之,切于基圆得直线必为渐开线上一点得法线。得直线必为渐开线上一点得法线。(3 3)渐开线离基圆愈远,曲率半径愈大,渐开线愈平)渐开线离基圆愈远,曲率半径愈大,渐开线愈平 直,直,反之,曲率半径越小,渐开线再基圆上点的曲率半径为反之,曲率半径越小,渐开线再基圆上点的曲率半径为0 0。(4 4)渐开线的形状决定于基圆的大小。)渐开线的形状决定于基圆的大小。K K相同时,相同时,r rb b越大,越大,曲半半径越大曲半半径越大 r rb b,渐开线成直线,渐开线成直线(1 1)发生线沿基圆滚过得长度等于基圆上被滚过得弧长。)发生线沿基圆滚过得长度等于基圆上被滚过
5、得弧长。(6 6)同一基圆上任意两条渐开线之间各处得公法线长相等。)同一基圆上任意两条渐开线之间各处得公法线长相等。3、渐开线方程渐开线方程 KKKKKbKtginvrrcos渐开线函数 4、渐开线齿廓啮合的定传动比性1212122112bbrrrrPOPOi常数 5、渐开线齿廓传动的可分性和平稳性由上面传动比可知,渐开线齿轮的传动比与两轮基圆半径成反比。渐开线轮廓在加工完成后,其基圆大小不变,所以当两轮的实际中心距与设计中心距发生变化时,两轮传动比不变,这一特性称为传动的可分性。由于一对渐开线轮廓在任意啮合点处的公法线都是同一直线,因此两轮廓上所有啮合点均在N1N2线上,或者说两轮廓只能在N
6、1N2 线上啮合。因此,线N1N2 是两齿廓啮合点的轨迹,故将N1N2 称为啮合线。而在齿轮传动中啮合轮廓间的正压力方向是啮合点公法线方向,故在传动过程中,两啮合齿廓间的正压力方向始终不变,这一特性称为渐开线齿轮传动的受力平稳性。74 渐开线标准齿轮的参数和尺寸齿数z1、齿顶圆ra,da2、齿根圆rf,df3、基圆4、在任意圆上ri齿槽宽ei齿厚si齿距pi=ei+si法向齿距 pn=pb一、齿轮各部分名称和基本参数5、分度圆,r,d,s,e,p6、齿顶高ha:d与da之间7、基圆齿距(法向齿距)cosPPbp=s+e齿全高h:h=ha+hf齿根高hf:d与df之间基圆齿距基圆上的齿距Pb二、
7、标准齿轮的基本参数zpd zpdpm 定义模数 或 mpd=mz 单位:mm ;m标准化。2、分度圆压力角KbKrrcoscos2cosmzrrb(是决定渐开线齿廓形状的一个基本参数)GB1356-88规定标准值=20某些场合:=14.5、15、22.5、25。分度圆就是齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆。分度圆和节圆区别 与联系1、模数m3、齿数zcos2mzrmzdb表明:齿轮的大小和渐开线齿轮形状都与齿数有关 4、齿顶高系数 和顶隙系数*ah*cmhhaa*mchhaf)(*标准值:=1,=0.25非标准短齿:=0.8,=0.3*ah*c*c*ahm、z决定了分度圆的大小,而齿轮的大小主
8、要取决于分度圆,因此m、z是决定齿轮大小的主要参数三、标准直齿轮的几何尺寸标准齿轮:标准齿轮是指m、ha*、c*均取标准值,具有标准的齿顶高和齿根高,且分度圆齿厚等于齿槽宽的齿轮。一个齿轮:d=mz da=d+2ha=(z+2 ha*)mdf=d-2hf=(z-2 ha*-2 c*)mdb=dcosha=ha*mhf=(ha*+c*)mh=ha+hf=(2 ha*+c*)mp=mmeS21一对标准齿轮:轮齿的尺寸与m,ha*,c*有关与z无关至于齿形,与m,z,有关rb2r2O2rb1r1O112PN1N2B2B1要使进入啮合区内的各对齿轮都能正确地进入啮合,要使进入啮合区内的各对齿轮都能正确
9、地进入啮合,两齿轮的相邻两齿同侧齿廓间的法向距离应相等:两齿轮的相邻两齿同侧齿廓间的法向距离应相等:7.5.1 正确啮合条件正确啮合条件 pb1=pb2将将pb=mcos代入得:代入得:m1cos1=m2cos2因因m和和都取标准值,使上式成立的条都取标准值,使上式成立的条件为:件为:m1=m2,1=2重要结论:重要结论:一对渐开线齿轮的正确啮合条件是:一对渐开线齿轮的正确啮合条件是:它们模数和压力角应分别相等。它们模数和压力角应分别相等。pb2i12=-12此时传动比:此时传动比:=-db2db1=-d2d1=-d2d1=-Z2Z1pb1一对标准齿轮,确定中心距一对标准齿轮,确定中心距a 时
10、,应满足两个要求:时,应满足两个要求:1)理论上齿侧间隙为零理论上齿侧间隙为零rb2r2O2r1O112PN1N2rb12)顶隙顶隙c为标准值。为标准值。储油用此时有:此时有:a=ra1+c+rf2=r1+ha*m=r1+r2ra1ra1rf2rf2acs 1-e2=0,(当分度圆相切时当分度圆相切时)c=c*m+c*m+r2-(ha*m+c*m)=m(z1+z2)/27.5.4 中心距中心距a及啮合角及啮合角(1)中心距中心距a节圆始终相切:节圆始终相切:a=r1+r2 =r1+r2传动比:传动比:i12=r2/r1r1=r1r2=r2=r2/r1标准安装时节圆与分度圆重合。标准安装时节圆与
11、分度圆重合。a=r1+r2标准中心距标准中心距因此有:因此有:=arb2O2O112PN1N2rb1非标准装时,两分度圆将分非标准装时,两分度圆将分离,此时有:离,此时有:a a r rr2=r2r1=r1定义:定义:N1N2 线与线与vP 之间的夹角,称为啮合角之间的夹角,称为啮合角,即等于节圆压力角。即等于节圆压力角。基圆不变:基圆不变:且:且:rb1rb2=a cosr2 r2r1 r1(2)啮合角啮合角arb2O2O112PN1N2rb1r2 r2r1 r1rb1rb2=(r1+r2)cos=acos重要结论:重要结论:acos=a cos特别注意:特别注意:分度圆分度圆和和压力角压力
12、角是单个齿轮就有的;是单个齿轮就有的;节圆节圆和啮合角是两个齿轮啮合后才出现的和啮合角是两个齿轮啮合后才出现的.提问:提问:对于标准齿轮,有可能对于标准齿轮,有可能 20 的齿轮和人字的齿轮和人字齿轮。齿轮。由由db=mzcos可知,渐开可知,渐开线形状随齿数变化。要线形状随齿数变化。要想获得精确的齿廓,加想获得精确的齿廓,加工一种齿数的齿轮,就工一种齿数的齿轮,就需要一把刀具。这在工需要一把刀具。这在工程上是不现实的。程上是不现实的。进给进给分度分度分度分度切削切削切削切削进给进给成形法加工的特点:成形法加工的特点:产生齿形误差和分度误差,精度较低,加工不产生齿形误差和分度误差,精度较低,加
13、工不连续,生产效率低。适于单件生产。连续,生产效率低。适于单件生产。铣刀铣刀号数号数 所切所切齿轮齿轮 1213 1416 1720 2125 2634 3554 55134 135齿数齿数一组各号铣刀切制齿轮的齿数范围一组各号铣刀切制齿轮的齿数范围1 2 3 4 5 6 7 8 0 00 0齿轮插刀加工齿轮插刀加工i=0/=z/z02)2)范成法范成法(利用一对齿轮相互啮合传动时,两轮的齿廓互为包络线的原理来加工利用一对齿轮相互啮合传动时,两轮的齿廓互为包络线的原理来加工)v 齿轮插刀齿轮插刀共轭齿廓互为包络线共轭齿廓互为包络线切切削削运运动动0 0展成运动展成运动进给、让刀运动进给、让刀运
14、动进给进给切削切削让刀让刀v范成范成vrmz/2v 齿条插刀齿条插刀插齿加工过程为断续切削,生产效率低。插齿加工过程为断续切削,生产效率低。齿条插刀加工时齿条插刀加工时齿廓包络过程齿廓包络过程作者:潘存云教授滚刀滚刀进给进给进给进给0v0范成运动范成运动vrmz/2滚刀倾斜滚刀倾斜tt滚刀轴剖面滚刀轴剖面相当于齿条相当于齿条相当于齿轮齿相当于齿轮齿条啮合传动条啮合传动0切削切削v 齿轮滚刀齿轮滚刀被加工齿轮被加工齿轮为什么滚刀要倾斜一个角度呢?设计:潘存云范成法加工的特点:范成法加工的特点:一种模数只需要一把刀具连续切削,生一种模数只需要一把刀具连续切削,生产效率高,精度高,用于批量生产。产效
15、率高,精度高,用于批量生产。tttthf=(h*a+c*)m7.6.2 用标准齿条型刀具加工标准齿轮用标准齿条型刀具加工标准齿轮标准齿条型刀具比基准齿形高出标准齿条型刀具比基准齿形高出c*m一段切出齿根一段切出齿根过渡曲线过渡曲线。非渐开线讨论切制原理时不考虑此部分。GB1356-88 规定了标准齿条规定了标准齿条型刀具的基准齿形。型刀具的基准齿形。标准齿条型刀具标准齿条型刀具用标准齿条型刀具加工标准齿轮用标准齿条型刀具加工标准齿轮h*am分度线分度线分度圆分度圆ha=h*am加工标准齿轮:加工标准齿轮:刀具分度线刚好与轮坯刀具分度线刚好与轮坯的分度圆作纯滚动。的分度圆作纯滚动。加工结果:加工
16、结果:sem/2esha=h*amhf=(h*a+c*)mh*amc*mc*m顶线顶线=20m/2m/2PrbrraN1O1分度圆分度圆基圆基圆 根切现象根切现象(展成法加工,齿轮根部的展成法加工,齿轮根部的渐开线齿廓被刀具顶部切去一部分渐开线齿廓被刀具顶部切去一部分)图示现象称为轮齿的根切。图示现象称为轮齿的根切。根切的后果:根切的后果:削弱轮齿的抗弯强度;削弱轮齿的抗弯强度;根切的原因根切的原因使重合度使重合度下降。下降。7.6.3 渐开线齿廓的根切及其成因渐开线齿廓的根切及其成因23B1PB2PN1 不根切不根切1刀具在位置刀具在位置1开始切削齿间;开始切削齿间;在位置在位置2开始切削渐
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