哈工大机械原理第五章

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1、第五章第五章 齿轮机构及其设计齿轮机构及其设计哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学20132013年年2 2月月机机 械械 原原 理理 典型的齿轮传动典型的齿轮传动5-1 5-1 齿轮机构的类型与功能齿轮机构的类型与功能 齿轮机构是现代机械中应齿轮机构是现代机械中应用最广泛的一种传动机构，与用最广泛的一种传动机构，与其它传动机构相比，齿轮机构其它传动机构相比，齿轮机构的优点是：结构紧凑，工作可的优点是：结构紧凑，工作可靠，效率高，寿命长，能保证靠，效率高，寿命长，能保证恒定的传动比，而且其传递的恒定的传动比，而且其传递的功率与适用的速度范围大。但功率与适用的速度范围大。但是其制造安装费用较高，低精是其

2、制造安装费用较高，低精度齿轮传动的振动噪声较大。度齿轮传动的振动噪声较大。 齿轮机构是通过一对对齿面的依次啮合来传递两轴之间齿轮机构是通过一对对齿面的依次啮合来传递两轴之间的运动和动力的，根据一对齿轮实现传动比的情况，它可以的运动和动力的，根据一对齿轮实现传动比的情况，它可以分为分为定传动比和变传动比定传动比和变传动比齿轮机构。齿轮机构。本章仅讨论实现定传动比的圆形齿轮机构。本章仅讨论实现定传动比的圆形齿轮机构。齿轮机构是依靠轮齿直接接触构成高齿轮机构是依靠轮齿直接接触构成高副来传递两轴之间的运动和动力的。副来传递两轴之间的运动和动力的。定传动比的圆形齿轮机构根据两传动轴线的相定传动比的圆形齿

3、轮机构根据两传动轴线的相对位置可分为三类：对位置可分为三类： 平行轴齿轮机构平行轴齿轮机构 （平面齿轮机构）（平面齿轮机构）外啮合齿轮机构、内啮合齿轮机构、齿轮齿条机构外啮合齿轮机构、内啮合齿轮机构、齿轮齿条机构相交轴齿轮机构相交轴齿轮机构 （空间齿轮机构）（空间齿轮机构）圆锥齿轮机构圆锥齿轮机构交错轴齿轮机构交错轴齿轮机构 （空间齿轮机构）（空间齿轮机构）一、齿轮机构的类型与功能齿轮机构的类型与功能齿轮机构有以下类型：齿轮机构有以下类型：1、平行轴之间传递运动、平行轴之间传递运动（1）直齿圆柱齿轮机构）直齿圆柱齿轮机构轮齿分布在圆柱体轮齿分布在圆柱体外部且与其轴线平外部且与其轴线平行行,啮合

4、的两外齿啮合的两外齿轮转向相反。应用轮转向相反。应用广泛。广泛。（2）斜齿圆柱齿轮机构）斜齿圆柱齿轮机构轮齿与其轴线倾轮齿与其轴线倾斜，两轮转向相斜，两轮转向相反，传动平稳反，传动平稳,适适合于高速传动合于高速传动,但但有轴向力。有轴向力。（3 3）人字齿圆柱齿轮机构）人字齿圆柱齿轮机构由两排旋向相反的由两排旋向相反的斜齿轮对称组成，斜齿轮对称组成，其轴向力被相互抵其轴向力被相互抵消。适合高速和重消。适合高速和重载传动，但制造成载传动，但制造成本较高。本较高。（4）直齿内啮合圆柱齿轮机构）直齿内啮合圆柱齿轮机构轮齿与其轴线平轮齿与其轴线平行且分布在空心行且分布在空心圆柱体的内部，圆柱体的内部，

5、它与外齿轮啮合它与外齿轮啮合时两轮的转向相时两轮的转向相同。同。（5）斜齿内啮合圆柱齿轮机构）斜齿内啮合圆柱齿轮机构轮齿与其轴线轮齿与其轴线倾斜的内齿轮倾斜的内齿轮加工困难，它加工困难，它与斜齿外齿轮与斜齿外齿轮啮合时两轮转啮合时两轮转向相同。有轴向相同。有轴向力。向力。应用较少。应用较少。（6）直齿齿轮齿条机构）直齿齿轮齿条机构齿数趋于无穷多齿数趋于无穷多的外齿轮演变成的外齿轮演变成齿条，它与外齿齿条，它与外齿轮啮合时，齿轮轮啮合时，齿轮转动，齿条直线转动，齿条直线移动。移动。（7）斜齿齿轮齿条机构）斜齿齿轮齿条机构斜齿轮斜齿条啮合斜齿轮斜齿条啮合传动传动,应用较少。应用较少。（8）非圆齿轮

6、机构）非圆齿轮机构轮齿分布在非圆柱体上，可实现一对齿轮的变轮齿分布在非圆柱体上，可实现一对齿轮的变传动比。需要专用机床加工，加工成本较高，传动比。需要专用机床加工，加工成本较高，设计难度较大。设计难度较大。这是利用非圆齿轮变传动比的工作原理，设计的这是利用非圆齿轮变传动比的工作原理，设计的一种容积泵。现已获得实用新型专利。一种容积泵。现已获得实用新型专利。2、相交轴之间传递运动、相交轴之间传递运动(1) (1) 直齿圆锥齿轮机构直齿圆锥齿轮机构轮齿沿圆锥母轮齿沿圆锥母线排列于截锥线排列于截锥表面，是相交表面，是相交轴齿轮传动的轴齿轮传动的基本形式。制基本形式。制造较为简单。造较为简单。（2）斜

7、齿圆锥齿轮机构）斜齿圆锥齿轮机构轮齿倾斜于圆锥母线，轮齿倾斜于圆锥母线，制造困难，应用较少。制造困难，应用较少。（3）曲齿圆锥齿轮机构）曲齿圆锥齿轮机构轮齿是曲线形，有圆轮齿是曲线形，有圆弧齿、螺旋齿等，传弧齿、螺旋齿等，传动平稳，适用于高速、动平稳，适用于高速、重载传动，但制造成重载传动，但制造成本较高。本较高。现在汽车后桥都采用现在汽车后桥都采用这种齿轮。这种齿轮。3、交错轴之间传递运动、交错轴之间传递运动（1）交错轴斜齿圆柱齿轮机构）交错轴斜齿圆柱齿轮机构两螺旋角数值不等的斜齿轮啮合时，两螺旋角数值不等的斜齿轮啮合时，可组成两轴线任意交错传动，两轮可组成两轴线任意交错传动，两轮齿为点接触

8、，且滑动速度较大，主齿为点接触，且滑动速度较大，主要用于传递运动或轻载传动。要用于传递运动或轻载传动。（2）蜗杆蜗轮传动）蜗杆蜗轮传动蜗杆蜗轮传动多用于两轴交错角为蜗杆蜗轮传动多用于两轴交错角为90 的传动，其的传动，其传动比大，传动平稳，具有自锁性，但效率较低。传动比大，传动平稳，具有自锁性，但效率较低。（3）准双曲线齿轮传动）准双曲线齿轮传动其节曲面为单叶双曲线回转体的一部分。它能实其节曲面为单叶双曲线回转体的一部分。它能实现两轴线中心距较小的交错轴传动，但制造困难。现两轴线中心距较小的交错轴传动，但制造困难。4、特种齿轮、特种齿轮这是一种同向传这是一种同向传动齿轮机构。动齿轮机构。二、齿

9、轮机构的机构运动简图二、齿轮机构的机构运动简图如何表示一对圆锥齿轮的转向？如何表示一对圆锥齿轮的转向？ 齿轮回转方向齿轮回转方向线速度方向线速度方向表示齿轮回表示齿轮回转方向转方向投影投影用线速度方用线速度方向表示齿轮向表示齿轮回转方向回转方向向方影投向方影投机构运机构运动简图动简图如何判断如何判断蜗杆、蜗轮蜗杆、蜗轮的转向？的转向？右旋蜗杆右旋蜗杆左旋蜗杆左旋蜗杆以左手握住蜗杆，四指以左手握住蜗杆，四指指向蜗杆的转向，则拇指向蜗杆的转向，则拇指的指向为啮合点处蜗指的指向为啮合点处蜗轮的线速度方向。轮的线速度方向。左左手手规规则则右右手手规规则则以右手握住蜗杆，四指以右手握住蜗杆，四指指向蜗杆

10、的转向，则拇指向蜗杆的转向，则拇指的指向为啮合点处蜗指的指向为啮合点处蜗轮的线速度方向。轮的线速度方向。蜗杆的转向蜗杆的转向齿轮用于传递（变换）运动和力齿轮用于传递（变换）运动和力（1）转速大小的变换）转速大小的变换z1z2124121zz注意：注意：， 与与 应互为质数应互为质数1z2z1212zz三、齿轮机构的功能齿轮机构的功能齿数比齿数比21zz决定转速变换量决定转速变换量(2) 转速方向的变换转速方向的变换平行轴外啮合齿轮传动改变齿轮的回转方向平行轴外啮合齿轮传动改变齿轮的回转方向平行轴内啮合齿轮传动不改变齿轮的回转方向平行轴内啮合齿轮传动不改变齿轮的回转方向(3) 改变运动的传递方向

11、改变运动的传递方向相交轴外啮合齿轮传动不仅改变齿轮的回转方相交轴外啮合齿轮传动不仅改变齿轮的回转方向还改变运动的传递方向向还改变运动的传递方向交错轴外啮合齿轮传动不仅改变齿轮的回转方交错轴外啮合齿轮传动不仅改变齿轮的回转方向还改变运动的传递方向向还改变运动的传递方向(4) 改变运动特性改变运动特性齿轮齿条传动可以把一个转动变换为移动，或者把一个移动齿轮齿条传动可以把一个转动变换为移动，或者把一个移动变换为转动变换为转动非圆齿轮传动可以把一个匀速转动变换为非匀速转动，或者非圆齿轮传动可以把一个匀速转动变换为非匀速转动，或者把一个非匀速转动变换为匀速转动把一个非匀速转动变换为匀速转动5-2 瞬时传