1、第五章 齿轮机构及其设计,哈尔滨工业大学,机 械 原 理,典型的齿轮传动,5-1 齿轮机构的类型与功能,齿轮机构是现代机械中应用最广泛的一种传动机构，与其它传动机构相比，齿轮机构的优点是：结构紧凑，工作可靠，效率高，寿命长，能保证恒定的传动比，而且其传递的功率与适用的速度范围大。但是其制造安装费用较高，低精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，它可以分为定传动比和变传动比齿轮机构。 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副来传递两轴之间的运动和动力的。,齿轮机构有以下类型：,1
2、、平行轴之间传递运动,一、齿轮机构的类型与功能,（1）直齿圆柱齿轮机构,轮齿分布在圆柱体外部且与其轴线平行,啮合的两外齿轮转向相反。应用广泛。,（2）斜齿圆柱齿轮机构,轮齿与其轴线倾斜，两轮转向相反，传动平稳,适合于高速传动,但有轴向力。,（3）人字齿圆柱齿轮机构,由两排旋向相反的斜齿轮对称组成，其轴向力被相互抵消。适合高速和重载传动，但制造成本较高。,（4）直齿内啮合圆柱齿轮机构,轮齿与其轴线平行且分布在空心圆柱体的内部，它与外齿轮啮合时两轮的转向相同。,（5）斜齿内啮合圆柱齿轮机构,轮齿与其轴线倾斜的内齿轮加工困难，它与斜齿外齿轮啮合时两轮转向相同。有轴向力。 应用较少。,（6）直齿齿轮齿
3、条机构,齿数趋于无穷多的外齿轮演变成齿条，它与外齿轮啮合时，齿轮转动，齿条直线移动。,（7）斜齿齿轮齿条机构,斜齿轮斜齿条啮合传动,应用较少。,（8）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传动比。需要专用机床加工，加工成本较高，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,(1) 直齿圆锥齿轮机构,轮齿沿圆锥母线排列于截锥表面，是相交轴齿轮传动的基本形式。制造较为简单。,（2）斜齿圆锥齿轮机构,轮齿倾斜于圆锥母线，制造困难，应用较少。,（3）曲齿圆锥齿轮机构,轮齿是曲线形，有圆弧齿、螺旋齿等，传动平稳，适用
4、于高速、重载传动，但制造成本较高。 现在汽车后桥都采用这种齿轮。,3、交错轴之间传递运动,（1）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，可组成两轴线任意交错传动，两轮齿为点接触，且滑动速度较大，主要用于传递运动或轻载传动。,（2）蜗杆蜗轮传动,蜗杆蜗轮传动多用于两轴交错角为90的传动，其传动比大，传动平稳，具有自锁性，但效率较低。,（3）准双曲线齿轮传动,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。,4、特种齿轮,这是一种同向传动齿轮机构。,二、齿轮机构的机构运动简图,齿轮用于传递（变换）运动和力,（1）转速大小的变换,三、齿轮机构的功
5、能,(2) 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,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,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,(4) 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，或者把一个非匀速转动变换为匀速转动,5-2 瞬时传动比与齿廓曲线,一、齿廓啮合基本定律,任意齿廓的两齿轮啮合时，其瞬时角速度的比值等于齿廓接触点公法线将其中心距分成两段长度的反比。,节点与节圆的概念,在齿轮机构中，相对速度瞬心P 称为啮合节点，简称节点。,两齿轮啮合传动时，节点P在两轮各自运动平面内的轨迹分别称为齿轮1和齿轮2的节曲线。当该节曲线为圆时，称其为齿轮的节圆。,节曲线是齿轮的动瞬心线，齿轮的啮合传动相当于其两节曲线作无滑动的纯滚动。,点P为节点,
