齿轮传动(下).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章 齿轮传动,齿轮传动(下),一、轮系的用途和分类,轮系的用途,可获得较大的传动比,，,并且结构紧凑,；,可做相距较远两轴之间传动；,可实现多种传动比传动,；,可改变从动轴转向,；,第十三节,轮系,可将两个独立的转动合成为一个转动,；,或将一个转动分解为两个独立的转动,。,图,8-58,图,8-57,二、轮系传动比计算,定轴轮系传动比计算,轮系传动比,：轮系主动轮与从动轮（即轮系中首轮与末轮）角速度（或转速）之比。,若首轮以,1,、末轮以,k,表示，圆柱齿轮外啮合的次数用,m,表示，则轮系传动比：,（,8-72,）,含有空间轮系时，采用箭头法标识各轴转向（图,8-62,）,第十三节,轮系,图,8-61,惰轮,例题,8-3,时钟上的轮系如右图所示。已知,:,求：秒针与分针、分针与时针的传动比。,解,：秒针与分针的传动比,(2),分针与时针的传动比,第十三节,轮系,图,8-63,3.,反转原理：给周转轮系施以附加的公共转动,-,H,后，不改变轮系中各构件之间的相对运动，但原轮系将转化成为一新的定轴轮系，可按定轴轮系的公式计算该新轮系的传动比。,周转轮系传动比计算,1.,基本构件：太阳轮,-,轴线固定,;,行星架（系杆或转臂）,-,支承行星轮的构件。,2.,其它构件：行星轮,-,具有自传和公转两种运动。,-“,转化轮系,”,1,3,1,3,2,H,2,H,2K-H,型,H,H,1,3,2,第十三节,轮系,1,3,2,H,1 ,1,转化轮系中各构件的角速度的变化如下,:,2 ,2,3 ,3,H ,H,转化后，系杆变成了机架，周转轮系演变成定轴轮系，,可直接套用定轴轮系传动比的计算公式。,构件 原角速度 转化后的角速度,2,H,1,3,H,1,1,H,H,2,2,H,H,3,3,H,H,H,H,H,0,第十三节,轮系,上式“”说明在转化轮系中,H,1,与,H,3,方向相反。,特别注意,：,1.,齿轮,m,、,n,的轴线必须平行。,2.,计算公式中的,不能去掉，它不仅表明转化轮系中两个太阳轮,m,、,n,之间的转向关系，而且影响到,m,、,n,、,H,的计算结果。,通用表达式：,=f(z),第十三节,轮系,如果是行星轮系，则,m,、,n,中必有一个为,0,（不妨设,n,0,）,则上述通式改写如下：,以上公式中的,i,可用转速,n,i,代替,:,用转速表示有：,=f(z),n,i,=(,i,/2,)60,=,i,30,rpm,第十三节,轮系,例,1,2K,H,轮系中，,z,1,=z,2,=20,z,3,=60,1),轮,3,固定。求,i,1H,。,2),n,1,=1,n,3,=-1,求,n,H,及,i,1H,的值。,3),n,1,=1,n,3,=1,求,n,H,及,i,1H,的值。,2,H,1,3,i,1H,=,4,齿轮,1,和系杆转向相同,3,得：,i,1H,=n,1,/n,H,=,2,两者转向相反。,第十三节,轮系,结论,：,1),轮,1,转,4,圈，系杆,H,同向转,1,圈。,2),轮,1,逆时针转,1,圈，轮,3,顺时针转,1,圈，则系杆顺时针转,2,圈。,3),轮,1,轮,3,各逆时针转,1,圈，则系杆逆时针转,1,圈。,特别强调：,i,13,i,H,13,i,13,-,z,3,/,z,1,=,3,得：,i,1H,=n,1,/,n,H,=,1,两者转向相同。,n,1,=1,n,3,=1,三个基本构件无相对运动！,第十三节,轮系,例,2,已知图示轮系中,z,1,44,，,z,2,40,z,2,42,z,3,42,，求,i,H1,解,：,i,H,13,(,1,-,H,)/(0-,H,),4042/4442,i,1H,1-i,H,13,结论：系杆转,11,圈时，轮,1,同向转,1,圈。,若,Z,1,=100,z,2,=101,z,2,=100,z,3,=99,。,i,1H,1-i,H,13,1-10199/100100,结论：系杆转,10000,圈时，轮,1,同向转,1,圈。,又若,Z,1,=100,z,2,=101,z,2,=100,z,3,100,，,结论：系杆转,100,圈时，轮,1,反向转,1,圈。,=1-i,1H,=z,2,z,3,/z,1,z,2,=10/11,i,H1,1/i,1H,=11,i,H1,10000,i,1H,1-i,H,1H,1-101/100,i,H1,-100,Z,2,Z,2,H,Z,1,Z,3,1-10/11,=1/11,=1/10000,=,1/100,第十三节,轮系,v,1,v,3,=,1,图示汽车差速器中：,Z,1,=Z,3,，,n,H,=n,4,n,1,=n,3,当汽车走直线时，若不打滑：,2,2,H,4,5,差速器,汽车转弯时，车体将以,绕,P,点旋转：,2L,v,1,v,3,P,V,1,=(r-L),V,3,=(r+L),n,1,/n,3,=V,1,/V,3,r,转弯半径，,该轮系根据转弯半径,r,大小自动分解,n,H,使,n,1,、,n,3,符合转弯的要求,=(r-L)/(r+L),2L,轮距,1,3,r,式中行星架的转速,n,H,由发动机提供,，,走直线,转弯,第十三节,轮系,若,z,1,=100,z,2,=101,z,2,=100,z,3,=99,。,i,1H,1-,i,H,13,1-10199/100100,=1/10000,结论：系杆转,10000,圈时，轮,1,同向转,1,圈。,Z,2,Z,2,H,Z,1,Z,3,第十三节,轮系,车床走刀丝杠三星轮换向机构,转向相反,转向相同,第十三节,轮系,一、齿轮传动的精度要求,四种基本要求,传递运动的准确性,。要求齿轮在一转范围内最大转角误差不超过一定范围。,传动的平稳性,。要求齿轮每转过一齿的最大转角误差不超过一定范围。,载荷分布的均匀性。控制齿轮啮合时齿面接触状态。,齿侧间隙,。控制齿轮啮合时，非工作表面一侧的间隙大小。,第十四节,齿轮传动精度,决定齿轮设计精度的主要因素,读数与分度齿轮,。传递运动的准确性和齿侧间隙要求高，传动平稳性和载荷分布均匀性要求不高。,高速齿轮,。传动平稳性要求较高。（速度很高时，传递运动的准确性精度也应注意）,动力齿轮。载荷分布均匀性要求高。,第十四节 齿轮传动精度,二、渐开线圆周齿轮精度的评定参数,新国家标准简介,类别,标准编号,备注,渐开,线齿,轮精,度,第,1,部分：轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值,GB/T 10095.1-2001,已发布,第,2,部分：径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值,GB/T 10095.2-2001,已发布,圆柱,齿轮,检验,实施,规范,第,1,部分：轮齿同侧齿面的检验,GB/Z 18620.1-2002,已发布,第,2,部分：径向综合偏差、径向跳动、齿厚和侧隙的检验,GB/Z 18620.2-2002,已发布,第,3,部分：齿轮坯、轴中心距和轴线平行度,GB/Z 18620.3-2002,已发布,第,4,部分：表面结构和轮齿接触斑点的检验,GB/Z 18620.4-2002,已发布,第十四节 齿轮传动精度,1,、渐开线圆周齿轮轮齿同侧齿面偏差,单个齿距极限偏差,（,f,pt,）,:,在端平面上接近齿高中部与齿轮轴线同心的圆上，实际齿距与理论齿距的代数差。,第十四节 齿轮传动精度,齿距累积偏差,切向综合总公差,（,F,i,）,:,被测齿轮与理想精确测量齿轮单面啮合时，在被测齿轮一转内，齿轮分度园上实际圆周位移与理论圆周位移的最大差值，以分度圆弧长计值。,第十四节 齿轮传动精度,1,、渐开线圆周齿轮轮齿同侧齿面偏差,一齿切向综合偏差,f,i,2,、渐开线圆柱齿轮径向综合偏差与径向跳动,综合公差,（,f”,i,）,:,被测齿轮与测量齿轮,双面啮合,时，在被测齿轮一转内，啮合中心距的最大变动量。,第十四节 齿轮传动精度,径向综合总偏差,径向跳动（,F,r,）：,用一个适当的测头在齿轮旋转时逐齿地放置于每一个齿槽中，相对于齿轮的基准轴线的最大和最小径向位置之差。,2,、渐开线圆柱齿轮径向综合偏差与径向跳动,第十四节 齿轮传动精度,三、渐开线圆柱齿轮精度标准,该标准体系由一个标准（,GB/T 10095.12-2001,）和一个技术报告（,GB/Z18620.14-2002,）组成。,1,、精度等级,1,）齿轮同侧齿面偏差的精度等级,GB/T10095.12001,规定了,0,、,1,、,2,、,、,12,共,13,个精度等级。,0,级最高，,12,级最低。,2,）径向综合偏差的精度等级,GB/T10095.22001,规定了,4,、,5,、,、,12,共,9,个精度等级。,4,级最高，,12,级最低。,3,）径向跳动的精度等级,GB/T10095.22001,在附录,B,中推荐了,0,、,1,、,2,、,、,12,共,13,个精度等级。,0,级最高，,12,级最低。,第十四节 齿轮传动精度,2,、渐开线圆柱齿轮精度设计,1,）,精度等级的确定,依据：齿轮的用途、使用要求、传动功率和圆周速度以及其它技术条件。,方法：计算法、,类比法,。,产品或机构,精度,等级,产品或机构,精度,等级,精密仪器、测量齿轮,2,5,一般通用减速器,6,9,汽轮机、透平齿轮,3,6,拖拉机、载重汽车,6,9,金属切削机床,3,8,轧钢机,6,10,轻型汽车,5,8,起重机械,7,10,内燃机车,6,7,农业机械,8,11,部分产品或机构应用齿轮精度等级的情况,第十四节 齿轮传动精度,2,）,最小法向侧隙和齿厚极限偏差的确定,当一个齿轮的齿以最大允许实效齿厚与一个也具有最大允许实效齿厚的相配齿在最紧的允许中心距相啮合时，在静态条件下存在的最小允许间隙。,齿轮最小侧隙一般由齿厚上偏差和法向齿厚公差来保证。有关齿厚上偏差和法向齿厚公差的设计计算可参考有关专业书籍。,第十四节 齿轮传动精度,第十四节 齿轮传动精度,m,n,最小中心距,a,i,50,100,200,400,800,1600,1.5,0.09,0.11,2,0.10,0.12,0.15,3,0.12,0.14,0.17,0.24,5,0.18,0.21,0.28,8,0.24,0.27,0.34,0.47,12,0.35,0.42,0.55,18,0.54,0.67,0.94,GB/Z18620.22002,给出了齿轮最小侧隙,的推荐值,3,）齿轮精度等级在图样上的标注,若齿轮的检验项目同为某一精度等级和标准号，如齿轮检验项目同为,7,级，则标注为：,7GB/T10095.12001,或,7GB/T10095.22001,若齿轮检验项目的精度等级不同时，如齿廓总偏差为,6,级，而齿距累积总偏差和螺旋线总偏差均为,7,级时，则标注为：,6,（,F,）、,7,（,F,p,、,F,）,GB/T10095.12001,第十四节 齿轮传动精度,第十四节 齿轮传动精度,一张实际工程图纸旧标准,第十四节 齿轮传动精度,第十四节 齿轮传动精度,第十四节 齿轮传动精度,第十四节 齿轮传动精度,第十四节 齿轮传动精度,第十四节 齿轮传动精度,注意：双面啮合与刀具切削齿轮时的状态相似。,第十四节 齿轮传动精度,一、空回和产生空回的因素,空回：当主动轮反向转动时从动轮滞后的一种现象。,原因：齿轮传动时存在侧隙。,第十五节,齿轮传动的空回,第十五节,齿轮传动的空回,产生空回的主要因素：,齿轮中心距变大、齿厚偏差、基圆偏心和齿形误差等。,其它齿轮装在轴上时的偏心、滚动轴承转动座圈的径向偏摆和固定座圈与壳体的配合间隙等。,1,弹簧力双片齿轮,图,8-79,二、消除和减小空回的方法控制或消除侧隙,第十五节,齿轮传动的空回,2,固定双片齿轮,3,调整中心距法,第十五节,齿轮传动的空回,图,8-80,图,8-82,4,利用接触游丝,第十五节,齿轮传动的空回,1),接触游丝应安装于传动链最后一环。,2),传动链的转数受到限制。,3),结构简单、工作可靠。,图,8-81,百分表结构,第十五节,齿轮传动的空回,齿轮传动链设计的基本步骤,根据传动要求和工作特点、正确选择传动形式；,决定传动级数，分配各级传动比；,确定齿数、模数，计算齿轮几何尺寸；,对于精密传动链，进行误差分析和估算；,结构设计。包括齿轮、齿轮与轴的连接、轴承形式等；,必要时交叉进行。,第十六节 齿轮传动链设计,一、齿轮传动形式的选择,结构条件的要求与限制,；,传动链的设计也可反过来对机械结构提出要求。,齿轮传动精度要求；,齿轮传动的工作速度与平稳性、无噪声要求；,齿轮传动的工艺性因素；,需考虑具体的生产设备条件及生产批量。,传动效率与润滑条件。,第十六节 齿轮传动链设计,二、传动比的分配,一般说来，齿轮传动链的传动级数少些较好，不但可以使结构简化，还有利于提高传动效率，减小传动误差和提高工作精度。,第十六节 齿轮传动链设计,图,8,85,传动级数对平面布局的影响,二、传动比的分配（续）,应根据齿轮传动链的具体工作要求，合理地确定其传动级数，再进行各级传动比的分配。,“先小后大”原则，可获得较高的传动精度；,“最小体积”原则；,“最小转动惯量”原则，运转灵活，启动、制动及时。,图,8,86,第十六节 齿轮传动链设计,三、齿数、模数的确定,齿数的确定,标准齿轮，,z,min,=17,。斜齿时，,z,min,可以更小。,要求较低时，,z,min,12,。,中心距不受限，精度较高时，,z,25,。,采用大模数时，小齿轮齿数减少，采用变位齿轮。,(,5,),示数传动的精密蜗杆，一般采用单头蜗杆。,（二）模数的确定,一般由中心距和传动比,按下式求出，按标准圆整。,第十六节 齿轮传动链设计,四、结构设计,单级齿轮及其支承（轴、轴承等）整体,齿轮的结构主要因素：,结构的工艺性，齿轮工作的可靠性，,经济性，热处理。,圆柱齿轮典型结构,圆锥齿轮典型结构,蜗轮蜗杆典型结构,第十六节 齿轮传动链设计,四、结构设计,齿轮与轴的连接,基本要求：,联结牢固，满足传递转矩要求。,保证轴与齿轮的同轴度和垂直度。,销钉联结,螺钉联结,键联结,（,1,2,3,4,5,6,）,压合联结,弹簧压紧联结,夹紧联结,花键联结（,7,）,第十六节 齿轮传动链设计,图,8,91,图,8,92,第十六节 齿轮传动链设计,第十六节 齿轮传动链设计,图,8,94,图,8,93,图,8,96,图,8,95,第十六节 齿轮传动链设计,图,8,100,第十六节 齿轮传动链设计,第十六节 齿轮传动链设计,图,8,99,图,8,98,图,8,97,