4-2 直齿圆柱齿轮传动《机械基础》(劳动版·第3版) 河南省（对口招生）装备制造类 知识点讲解

河南省（对口招生）装备制造类《机械基础》 知识点讲解 4-2 直齿圆柱齿轮传动 【课程要求】 1.理解渐开线齿廓的形成原理与核心性质，掌握渐开线压力角的定义与计算公式，明确渐开线齿廓的啮合特性。 2.掌握直齿圆柱齿轮各部分名称（齿顶圆、齿根圆、分度圆、齿距、齿厚、齿宽等）的定义与符号表示，区分外齿轮与内齿轮的结构差异。 3.掌握直齿圆柱齿轮的基本参数（齿数、模数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数）的定义与标准值，理解模数对轮齿强度的影响。 4.能运用渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算公式，完成分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、标准中心距等关键尺寸的计算。 5.掌握直齿圆柱齿轮传动的类型（外啮合、内啮合）、正确啮合条件与传动特点，理解其适用场景与局限性。 【知识网络】 【知识要点】 知识点1 渐开线齿廓 1.渐开线的形成 一条直线（发生线）沿固定圆（基圆）外侧纯滚动时，直线上一点的轨迹即为渐开线。基圆半径为rb，发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长；渐开线上任意一点的法线必与基圆相切。 2.压力角 渐开线上某点的法线（正压力方向）与该点速度方向所夹的锐角。 3.啮合特性 渐开线齿廓能保证瞬时传动比恒定，传动平稳；即使两齿轮中心距有微小误差，瞬时传动比仍保持不变，具备良好的传动性能。 知识点2 直齿圆柱齿轮各部分名称 1.轮齿 齿轮上凸起的部分称为轮齿。 2.齿廓 轮齿两侧形状相同而方向相反的渐开线轮廓称为齿廓。虽然外齿轮和内齿轮的齿廓都是渐开线，但是外齿轮轮齿的齿廓是外凸的，内齿轮轮齿的齿廓是内凹的。 3.齿槽与齿槽宽 齿轮上相邻两轮齿之间的空间称为齿槽。在端平面的任意圆周上，同一齿槽的两侧齿廓之间的弧长称为齿槽宽。 4.齿厚 在端平面的任意圆周上，同一个轮齿的两侧齿廓之间的弧长称为齿厚。 5.齿顶圆 各轮齿顶部所连成的圆称为齿顶圆。 6.齿根圆 各齿槽底部所连成的圆称为齿根圆，外齿轮的齿顶圆直径大于齿根圆直径，内齿轮的齿顶圆直径小于齿根圆直径。 7.分度圆 为了设计、制造方便，在齿顶圆与齿根圆之间规定了一个圆，作为计算齿轮各部分尺寸的基准，该圆称为分度圆，其直径用d表示。在标准齿轮上，分度圆上的齿厚s与齿槽宽e相等。 8.齿距 在端平面的任意圆周上，两个相邻的同侧齿廓之间的弧长称为齿距。 9.齿顶高 齿顶圆与分度圆之间的径向距离称为齿顶高。 10.齿根高 齿根圆与分度圆之间的径向距离称为齿根高。 11.齿高 齿顶圆与齿根圆之间的径向距离称为齿高。 12.齿宽 齿轮的有齿部位沿分度圆柱面的母线方向度量的宽度称为齿宽。 知识点3 直齿圆柱齿轮的基本参数 1.齿数z 轮齿的总数，通过传动比或结构设计确定。 2.模数m 齿距p与圆周率π的比值，分度圆直径d=mz。模数标准化，模数越大，轮齿尺寸和抗弯能力越强。 3.压力角α 分度圆上的压力角，标准值为20°，齿廓形状与压力角相关，也称为齿形角。 4.齿顶高系数与顶隙系数 用于确定齿顶高、齿根高和顶隙（齿顶与齿根间的径向间隙）。 知识点4 标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 1.计算原则 带标准直齿圆柱齿轮是指模数m、压力角α、齿顶高系数ha∗，顶隙系数c∗都取标准值的直齿圆柱齿轮。 知识点5 标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 1.传动类型 外啮合齿轮传动（两齿轮转向相反，应用广泛）、内啮合齿轮传动（两齿轮转向相同，结构紧凑）。 2.正确啮合条件 两齿轮模数相等，分度圆压力角相等。 3.齿侧间隙 齿廓间为储存润滑油、避免热胀卡死预留的间隙，可通过改变中心距或齿厚偏差调整。 4.传动特点 制造工艺简单、成本低；无轴向力，对轴承要求低；但啮合时沿齿宽同时接触，易产生冲击、振动和噪声，传动平稳性较差，不适用于高速场合。 【练习题】 一、单项选择题 1.渐开线齿廓的形成过程中，固定不动的圆被称为（ ） A. 齿顶圆 B. 齿根圆 C. 基圆 D. 分度圆 2.渐开线在基圆上的压力角大小为（ ） A. 0° B. 20° C. 30° D. 90° 3.渐开线齿轮能保证瞬时传动比恒定的主要原因是（ ） A. 齿廓为渐开线 B. 模数标准化 C. 压力角固定 D. 齿数均匀分布 4.为了设计制造方便，在齿顶圆和齿根圆之间规定的基准圆是（ ） A. 基圆 B. 分度圆 C. 齿根圆 D. 齿顶圆 5.齿轮模数的单位是（ ） A. cm B. mm C. m D. 无单位 6.下列关于齿轮模数的说法，正确的是（ ） A. 模数越大，轮齿越小 B. 模数越大，轮齿的抗弯能力越强 C. 模数越小，分度圆直径越大 D. 模数与齿轮的承载能力无关 7.标准齿轮的分度圆压力角为（ ） A. 15° B. 20° C. 25° D. 30° 8.外啮合齿轮传动中，两个齿轮的旋转方向关系是（ ） A. 相同 B. 相反 C. 有时相同有时相反 D. 无法确定 9.直齿圆柱齿轮正确啮合的条件不包括（ ） A. 模数相等 B. 压力角相等 C. 齿宽相等 D. 分度圆压力角相等 10.直齿圆柱齿轮传动不适用于高速场合的主要原因是（ ） A. 传动效率低 B. 易产生冲击、振动和噪声 C. 模数无法标准化 D. 安装精度要求低 二、多项选择题 1.渐开线的形成与下列哪些要素有关？（ ） A. 基圆 B. 发生线 C. 分度圆 D. 齿顶圆 2.渐开线齿廓的啮合特性包括（ ） A. 瞬时传动比恒定 B. 中心距稍有改变仍能保持传动比不变 C. 传动平稳，振动冲击小 D. 必须严格保证中心距不变才能传动 3.下列属于渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的有（ ） A. 齿数 B. 模数 C. 压力角 D. 齿宽 4.下列关于外齿轮和内齿轮的说法，正确的有（ ） A. 外齿轮的齿顶圆直径大于齿根圆直径 B. 内齿轮的齿顶圆直径小于齿根圆直径 C. 外齿轮的齿廓是外凸的渐开线 D. 内齿轮的齿廓是内凹的渐开线 5.标准渐开线直齿圆柱齿轮的标准参数包括（ ） A. 标准模数 B. 标准压力角 C. 标准齿顶高系数 D. 标准顶隙系数 6.下列关于齿轮齿侧间隙的说法，正确的有（ ） A. 齿侧间隙是为了形成润滑油膜 B. 齿侧间隙可以避免齿轮因热膨胀而卡死 C. 实际加工中齿轮需要留有齿侧间隙 D. 齿侧间隙的大小与齿轮精度无关 7.直齿圆柱齿轮传动的特点包括（ ） A. 制造工艺简单，成本低 B. 传动时不产生轴向力 C. 传动平稳性较差，易产生冲击 D. 适用于高速、重载的场合 8.下列关于模数的说法，正确的有（ ） A. 模数是齿轮几何尺寸计算的基础 B. 模数越大，齿轮的承载能力越强 C. 模数已经标准化，优先采用第 Ⅰ 系列 D. 模数与齿轮的齿数无关 三、判断题 1.渐开线上任意一点的法线都与基圆相切。（ ） 2.渐开线上离基圆越远的点，压力角越小。（ ） 3.标准齿轮的分度圆上，齿厚与齿槽宽相等。（ ） 4.模数越大，分度圆直径越大，轮齿也越大。（ ） 5.内啮合齿轮传动中，两个齿轮的旋转方向相反。（ ） 6.直齿圆柱齿轮传动时会产生轴向力，对轴承要求较高。（ ） 7.齿轮的顶隙是为了避免齿轮的齿顶与另一齿轮的齿根相撞。（ ） 8.直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是两齿轮的模数相等、压力角相等。（ ） 四、简答题 简述渐开线直齿圆柱齿轮传动的特点（包括优点和缺点）。 【答案】 一、单项选择题 1.C 2.A 3.A 4.B 5.B 6.B 7.B 8.B 9.C 10.B 二、多项选择题 1.AB 2.ABC 3.ABC 4.ABCD 5.ABCD 6.ABC 7.ABC 8.ABC 三、判断题 1.√ 2.× 3.√ 4.√ 5.× 6.× 7.√ 8.√ 四、简答题 优点：制造工艺简单，生产成本低；传动时不会产生轴向力，对轴承的要求相对简单；齿廓为渐开线，能保证瞬时传动比恒定，传动平稳性较好，振动和冲击较小。 缺点：齿轮进入与退出啮合时沿着齿宽同时进行，容易产生冲击、振动和噪声；不适用于高速传动的场合。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $