齿轮传动

这是一篇关于齿轮传动的思维导图，齿轮传动是指由齿轮副传递运动和动力的装置，它是现代各种设备中应用最广泛的一种机械传动方式。它的传动比较准确，效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长。

齿轮传动

• 齿轮传动的类型、特点
  • 特点
    • 优点
      • 传递动力大(可达 105KW)、效率高(可达 98%-99.5%)
      • 寿命长，工作平稳，可靠性高
      • 能保证恒定的传动比，能传递成任意夹角两轴间的运动
    • 缺点
      • 要求制造和安装精度高，对冲击敏感
      • 不适宜远距离传动
  • 分类
    • 轮齿齿廓曲线
      • 渐开线齿轮
      • 圆弧齿轮
      • 摆线齿轮
    • 工作条件
      • 开式齿轮传动
        • 齿轮外露，灰尘易落于齿面
      • 闭式齿轮传动
        • 齿轮封闭在箱体内
    • 齿廓表面硬度
      • 软齿面(硬度≤350HBS)齿轮传动
      • 硬齿面(硬度＞350HBS)齿轮传动
    • 两轮轴线的相对位置
      • 平面齿轮传动 （两轴平行）
        • 直齿圆柱齿轮传动
          • 内啮合
          • 外啮合
          • 齿轮齿条
        • 斜齿圆柱齿轮传动
          • 内啮合
          • 外啮合
          • 齿轮齿条
        • 人字齿轮传动
      • 空间齿轮传动 （轴线相交或交错）
        • 传递相交轴运动
          • 直齿圆锥齿轮传动
          • 斜齿圆锥齿轮传动
          • 曲线齿轮传动
        • 传递交错轴运动
          • 交错轴斜齿轮传动
          • 蜗轮蜗杆传动
          • 准双曲面齿轮传动
  • 对齿轮传动的基本要求
    • 传动准确平稳
      • 传动比不变、齿廓形状
    • 承载能力强
      • 材料、尺寸、热处理工艺
• 渐开线齿轮
  • 渐开线性质
    • 发生线在基圆上滚过的线段长度=基圆上被滚过的相应弧长
    • 基圆的切线=渐开线上某点的法线
    • 离基圆越近，曲率半径越小
    • 渐开线的形状取决于基圆的大小。基圆越大，渐开线越平直，当基圆 半径无穷大时，渐开线为直线
    • 基圆内无渐开线
  • 传动比计算
    • 平均传动比
      • 两轮转速之比
        • i=n1/n2=Z2/Z1=常数
    • 瞬时传动比
      • 两轮角速度之比
        • i=w1/w2=O2C/O1C=常数
  • 齿廓啮合基本定律
    • 共轭齿廓
      • 满足预定传动比要求的一对齿廓
    • 定义
      • 两齿廓在任意一位置啮合接触时，过接触点所作的两齿廓的公法线必过节点， 它们的传动比=连心线被节点所分成的两条线段的反比
  • 渐开线齿轮啮合特性
    • 四线合一，传动比不变
      • 过啮合点的公法线、基圆的内公切线、啮合线、正压力的作用线
    • 中心距可分性
      • i12=w1/w2=rb2/rb1=常数
    • 啮合角不变，正压力方向不变
    • 齿面产生滑动
• 标准齿轮
  • 概念
    • 如果一个齿轮的 m、α 、ha*、c*均为标准值，并且分度圆上 s=e，则 该齿轮称为标准齿轮
  • 标准渐开线直齿圆柱齿轮
    • 基本参数
      • 齿形参数
        • 齿轮三要素：模数m、齿数z、压力角a
      • 齿制参数
        • 齿顶高系数ha*、顶隙系数c* （标准值：ha*=1、c*=0.25）
    • 几何尺寸计算
      • P202 表7.3.4
  • 标准齿轮的标准安装
    • 概念
      • 标准分度圆与节圆重合的安装
    • 无侧隙啮合
      • 避免振动齿轮反转时出现空程产生冲击和
      • 分度圆上的齿厚=齿槽宽 分度圆与节圆相重合·
        • 相当于节圆相切
    • 标准安装中心距
      • =m(z1+z2)/2
• 渐开线齿轮的传动啮合
  • 正确啮合的条件
    • m1=m2=m a1=a2=a
  • 连续传动的条件
    • • B1B2实际啮合线、N1N2理论啮合线
      • 基圆齿距Pb
      • 越大，表示同时参与啮合的齿数越多，每对齿的负荷越小，传动越平稳
• 斜齿圆柱齿轮传动
  • 传动特点
    • 承载能力大，能实现大功率传动
    • 传动平稳，高速传动
    • 使用寿命长
    • 不能做变速滑移齿轮应用
    • 传动产生轴向力
  • 基本参数
    • 螺旋角
      • 左升高左旋、右升高右旋
    • 模数m
    • 压力角
    • 齿顶高系数及顶隙系数 ha*、c*
    • 垂直与齿轮轴线的断面t,垂直于齿轮螺旋面的法面n 法面为标准值
  • 正确啮合的条件
    • mn1=mn2=mn
    • 方向相同或相反
• 变位齿轮
  • 概念
    • 改变刀具与轮坯的相对位置，可以切出不根切的齿轮，此时齿条的分度线与齿轮的分度圆不再相切
  • 刀具的移动距离xm称为变位量，x称为变位系数，并规定刀具离开轮坯中心的变位系数为正，即正变位;反之当刀具相对接近轮坯中心的变位系数为为负，即负变位
  • 正位齿轮的分度圆上的齿厚大于标准齿轮分度圆上的齿厚，正变位的齿轮齿顶高增加，齿顶厚度变薄，齿根高减小，负变位齿轮则相反
  • 变位齿轮与标准齿轮相比
    • 不变的参数
      • z、m、
    • 不变的几何尺寸
      • d、p、pb
    • 变化
      • 齿厚、齿顶高、齿根高
• 渐开线齿轮的加工方法和根切现象
  • 渐开线的两种加工方法
    • 仿形法
      • 盘型铣刀和指状铣刀
      • 精度难以保证，只能逐个加工效率低
    • 范成法（展成法）
      • 齿轮型刀具（如齿轮插刀）和齿条型刀具（如齿条插刀、滚刀）
      • 效率高
  • 根切现象
    • 概念
      • 用范成法加工齿轮时，有时会出现刀具的顶部切入齿根，将齿根部分渐开线齿廓切去的现象称之为根切
    • 后果
      • 产生严重根切的齿轮削弱了轮齿的抗弯强度，导致传动的不平稳
    • 不根切的条件
      • z≥17
    • 避免根切的方法
      • 选用Z≥Zmin的齿数
      • 改变齿形参数，如减小h*a或加大ɑ均可使Zmin减小，以避免根切
      • 采用X>Xmin的变位齿轮，一般情况下|x|≤1
• 齿轮结构设计及齿轮的润滑
  • 齿轮的结构设计
    • 齿轮轴
      • e
    • 实体式齿轮
      • da<=200
      • 锻钢
    • 腹板式齿轮
      • da=200~500mm
      • 锻钢
    • 轮辐式齿轮
      • da>500mm
      • 铸钢或铸铁
  • 齿轮润滑方式
    • 浸油润滑
      • v<12m/s
    • 喷油润滑
      • v>12m/s
    • 人工定期加油润滑
      • 开式齿轮传动
  • 标准齿轮的参数选择
    • 传动比i
      • 直齿圆柱齿轮传动
        • 3<i<5
      • 斜齿圆柱齿轮传动
        • 5<i<8
      • 直齿圆锥齿轮传动
        • 3<i<7.5
    • 齿数z
      • 一般z>zmin
      • 齿数多
        • 重合度大，传动平稳
        • 若分度圆直径不变，增加齿数可以让模数减少，减少加工工时
        • 模数减少会导致弯曲强度降低，在保证弯曲强度的前提下，选择较多的齿数
    • 模数m
      • 在保证弯曲强度的条件下取较少模数
    • 齿宽
      • 齿宽大
        • 当d1一定时，承载能力大
      • 齿宽小
        • 齿宽过大导致承载不均
      • 小齿轮比大齿轮宽5~10mm
        • 误差
• 齿轮的材料和热处理
  • 材料基本要求
    • 足够硬度
      • 抵抗齿面磨损、点蚀、胶合以及塑性变形
    • 足够的强度和韧性
      • 抵抗齿根折断和冲击载荷
    • 子主良好的工艺性能和热处理性能
  • 常用材料和热处理要求
    • 锻钢
    • 铸铁
    • 铸钢
    • 有色金属和非金属材料
    • 粉末冶金
• 齿轮的失效形式和设计准则
  • 失效形式
    • 齿轮折断
    • 齿面点蚀
    • 齿面磨损
    • 齿面胶合
    • 齿面塑性变形
  • 设计准则
    • 闭式齿轮传动
      • 软齿面
        • 齿面点蚀
      • 硬齿面
        • 齿轮折断
    • 开式齿轮
      • 齿面磨损
  • 齿轮受力分析
    • 直齿圆柱齿轮
      • 周向力Ft
      • 径向力Fn
    • 斜齿圆柱齿轮
      • 周向力Ft
      • 径向力Fn
      • 轴向力Fa
• 圆锥齿轮传动
  • 大端为标准值
  • 分类
    • 斜齿锥齿
    • 曲齿锥齿
      • 高速、重载
    • 直齿锥齿
      • 小端承载：低速、轻载
  • 两交错轴垂直
• 越大齿轮越倾斜，传动越平稳； 轴向力更大，不宜轴向力过大因而常在8-20
• 齿轮传动比为: i=w1/w2=z1/z2