齿轮机构设计与应用PDF电子书下载

第1篇 圆柱齿轮机构 3

第1章 平面齿轮副啮合的基本概念 3

1.1 瞬心线及瞬心线机构 3

1.2 齿轮副的节曲面 5

1.3 齿轮副的齿面 6

1.3.1 用包络线法确定共轭齿廓 6

1.3.2 用齿廓法线法确定共轭齿廓 7

1.3.3 用动瞬心线法确定共轭齿廓 9

1.3.4 摆线齿轮的齿廓曲面 10

1.3.5 渐开线齿轮的齿廓曲面 12

1.4 欧拉-沙瓦里公式及其应用 14

第2章 渐开线圆柱齿轮副设计 16

2.1 渐开线及其传动特点 16

2.1.1 渐开线及其性质 16

2.1.2 渐开线方程式 17

2.1.3 渐开线齿廓啮合传动的特点 17

2.2 渐开线圆柱齿轮的几何要素与啮合传动 19

2.2.1 渐开线直齿圆柱齿轮的各部分名称及代号 19

2.2.2 渐开线圆柱齿轮的基本参数与基本齿廓 20

2.2.3 渐开线标准圆柱齿轮的几何尺寸 23

2.2.4 渐开线标准圆柱齿轮的啮合传动 25

2.3 渐开线齿轮加工原理及齿厚控制 28

2.3.1 渐开线齿轮的加工原理 28

2.3.2 变位齿轮的形成 31

2.3.3 渐开线齿轮的齿厚计算及控制 32

2.4 渐开线圆柱齿轮啮合传动的特性 37

2.4.1 连续啮合条件及重合度 37

2.4.2 渐开线圆柱齿轮副啮合中的滑动现象和滑动系数 41

2.5 渐开线圆柱齿轮加工过程中的干涉 44

2.5.1 齿条型刀具加工外齿轮时的根切及避免方法 44

2.5.2 插齿刀加工外齿轮时的根切与顶切 46

2.5.3 插齿刀加工内齿轮时的干涉 49

2.6 渐开线圆柱齿轮啮合时的干涉 52

2.6.1 外啮合渐开线齿轮的啮合干涉 52

2.6.2 内啮合渐开线齿轮的啮合干涉 53

2.7 渐开线圆柱齿轮副的传动设计 55

2.7.1 渐开线变位齿轮的啮合传动计算 56

2.7.2 变位齿轮传动的分类与比较 63

2.7.3 设计举例 66

2.8 渐开线齿轮变位系数的选择 69

2.8.1 选择变位系数的基本原则 70

2.8.2 选择变位系数的限制条件 71

2.8.3 外啮合圆柱齿轮变位系数的选择方法 76

第3章 圆弧齿轮副设计 85

3.1 圆弧齿轮副啮合基本原理及传动特点 85

3.1.1 基本原理 85

3.1.2 传动比和正确啮合条件 87

3.1.3 重合度和接触点数及其对工作性能的影响 88

3.2 圆弧齿轮的基本齿廓及模数 90

3.2.1 圆弧齿轮的模数 90

3.2.2 单圆弧齿轮滚刀齿形 91

3.2.3 双圆弧齿轮基本齿廓 92

3.3 圆弧齿轮几何尺寸计算及参数选择 95

3.3.1 圆弧齿轮的几何尺寸计算 95

3.3.2 圆弧齿轮几何参数的选择 97

第4章 定轴圆柱齿轮机构设计 99

4.1 齿轮传动机构的类型与用途 99

4.1.1 齿轮传动机构的类型 99

4.1.2 传动比的计算 99

4.1.3 圆柱齿轮变速机构 101

4.2 通用圆柱齿轮减速器的设计与选用 104

4.2.1 圆柱齿轮减速器的类型与特点 104

4.2.2 通用圆柱齿轮减速器的基本参数 105

4.2.3 通用标准圆柱齿轮减速器及其选用 108

4.2.4 减速器的设计 110

4.3 专用减速器及其特点 111

第5章 行星齿轮机构设计 114

5.1 概述 114

5.2 行星轮系各构件角速度之间的普遍关系式 116

5.3 行星轮系的效率计算 118

5.3.1 概述 118

5.3.2 常用的啮合功率法 119

5.3.3 克列依涅斯啮合功率法 132

5.3.4 力矩法求行星轮系效率 135

5.4 行星轮系各轮齿数的确定 138

5.4.1 满足给定的传动比 138

5.4.2 同心条件 138

5.4.3 邻接条件 139

5.4.4 安装条件 139

5.5 行星轮系的运动精度 142

5.6 行星轮系的均载装置 144

5.6.1 使基本构件“浮动”的方法 145

5.6.2 采用弹性元件的均衡方法 145

5.6.3 采用杠杆联锁的均衡装置 146

5.6.4 使行星轮系成为静定系统 146

5.7 行星轮系形式的选择 148

5.8 行星齿轮变速箱 150

5.8.1 二自由度行星变速箱 150

5.8.2 三自由度行星变速箱 156

第6章 少齿差行星轮系 159

6.1 渐开线少齿差行星轮系 159

6.1.1 概述 159

6.1.2 渐开线少齿差行星轮系的输出机构及无输出机构的少齿差行星轮系 160

6.1.3 内齿轮副干涉及限制条件 163

6.1.4 少齿差行星轮系的效率 164

6.2 摆线针轮行星轮系 164

6.2.1 概述 164

6.2.2 摆线齿廓的形成 165

6.2.3 摆线针轮行星传动的啮合原理 168

6.2.4 摆线轮齿廓不产生“根切”的条件 170

6.2.5 有关系数的选择 172

6.2.6 摆线轮基本尺寸 174

6.2.7 摆线轮齿廓的加工 175

6.2.8 RV传动简介 176

6.3 谐波齿轮传动 178

6.3.1 概述 178

6.3.2 结构形式及传动比计算 180

6.3.3 谐波齿轮传动的啮合原理 183

6.3.4 谐波齿轮传动的效率 190

6.4 活齿少齿差行星齿轮传动 195

6.4.1 概述 195

6.4.2 活齿传动的工作原理 196

6.4.3 活齿传动的齿形设计 197

6.4.4 活齿传动的其他参数的选择 200

第2篇 锥齿轮机构及其设计 204

第7章 锥齿轮的几何设计 204

7.1 直齿锥齿轮传动 204

7.1.1 直齿锥齿轮的齿廓曲面 204

7.1.2 直齿锥齿轮的几何计算 206

7.2 曲线齿锥齿轮传动 210

7.2.1 曲线齿锥齿轮的齿线 210

7.2.2 弧齿锥齿轮的几何计算 211

7.3 圆柱锥齿轮传动 217

7.3.1 插齿刀加工的锥齿轮的齿廓曲面 217

7.3.2 圆柱锥齿轮传动的几何计算 218

第8章 锥齿轮机构 225

8.1 锥齿轮变速机构 225

8.1.1 普通锥齿轮行星机构 225

8.1.2 少齿差锥齿轮行星减速器 228

8.2 锥齿轮差动机构 230

8.3 在机器人操作机中采用的圆锥齿轮机构 231

8.3.1 圆锥齿轮上下料机构 231

8.3.2 机器人的锥齿轮俯仰转动关节 232

8.3.3 三自由度锥齿轮关节 233

第3篇 蜗杆传动及其设计 243

第9章 圆柱蜗杆传动 243

9.1 圆柱蜗杆的分类及形成原理 243

9.1.1 三种直纹面蜗杆的形成原理 243

9.1.2 锥面包络圆柱蜗杆的形成原理 245

9.1.3 圆弧齿蜗杆的形成原理 246

9.2 圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 246

9.2.1 圆柱蜗杆传动的主要参数 246

9.2.2 圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 249

9.3 圆柱蜗杆传动在各种机构中的应用 253

9.3.1 蜗杆减速装置 253

9.3.2 蜗杆分度驱动机构 255

9.3.3 蜗杆运动合成机构 255

9.3.4 蜗杆转数计 256

第10章 环面蜗杆传动 257

10.1 直廓环面蜗杆传动 257

10.1.1 直廓环面蜗杆传动的形成原理 257

10.1.2 直廓环面蜗杆副的几何计算 258

10.2 平面二次包络环面蜗杆传动 261

10.2.1 形成原理 261

10.2.2 几何尺寸计算 262

10.3 超环面行星蜗杆传动 266

10.3.1 超环面行星蜗杆传动的原理及特点 266

10.3.2 传动的参数设计 267

10.3.3 参数确定原则与制造技术 270

第4篇 其他齿轮机构设计及应用 273

第11章 渐开线螺旋圆柱齿轮机构及其设计 273

11.1 渐开线螺旋齿轮的传动原理 273

11.2 螺旋齿轮传动特点 275

11.2.1 正确啮合条件 275

11.2.2 传动比 275

11.2.3 螺旋齿轮啮合线 276

11.3 螺旋齿轮机构设计 278

11.3.1 螺旋齿轮轴交角∑和螺旋角β′、压力角（α？、α？）的关系 279

11.3.2 螺旋齿轮的中心距 281

11.3.3 螺旋齿轮的重合度和有效齿宽 285

11.3.4 螺旋齿轮不产生干涉的条件 288

11.3.5 分度圆柱螺旋角的选择 289

11.3.6 设计举例 291

第12章 变齿厚渐开线齿轮机构及其设计 294

12.1 变厚齿轮成形原理及相关计算公式 294

12.1.1 变厚齿轮的成形原理 294

12.1.2 变厚齿轮尺寸计算公式 295

12.2 平行轴外啮合变厚齿轮机构及其设计 299

12.2.1 平行轴外啮合变厚齿轮正确啮合条件 299

12.2.2 平行轴变厚齿轮传动啮合方程 300

12.2.3 平行轴变厚齿轮的中心距a和中心距变动系数y1 301

12.2.4 变厚齿轮啮合角α′t1L2R、α′t2L1R和变位系数xt1、xt2 302

12.2.5 平行轴变厚齿轮的重合度ε1L2R和ε2L1R 302

12.2.6 平行轴外啮合变厚齿轮设计实例 303

12.3 平行轴内啮合变厚齿轮机构设计 308

12.3.1 内啮合变厚齿轮传动设计计算公式 309

12.3.2 平行轴内啮合变厚齿轮设计实例 315

12.3.3 平行轴变厚齿轮的创新应用 322

12.4 交错轴变厚齿轮机构设计 323

12.4.1 交错轴变厚齿轮传动原理及相关公式 323

12.4.2 交错轴变厚齿轮机构的设计计算 329

12.4.3 交错轴变厚齿轮实现线接触的条件 336

第13章 偏心渐开线齿轮机构及其设计 341

13.1 偏心渐开线齿轮机构的传动原理及运动分析 341

13.2 偏心渐开线齿轮机构的设计 345

13.2.1 有关几个角参数的基本关系式 345

13.2.2 偏心齿轮机构啮合角的设计计算 347

13.2.3 偏心齿轮机构几何中心距的设计计算 348

13.2.4 偏心齿轮机构偏心率的设计计算 349

13.2.5 偏心齿轮机构瞬心传动比的设计计算 351

13.2.6 设计中的几个具体问题 351

13.3 直齿偏心渐开线齿轮机构的设计 352

13.3.1 设计步骤 352

13.3.2 设计计算举例 354

13.4 斜齿偏心渐开线齿轮机构的设计 356

13.4.1 设计计算公式 356

13.4.2 设计举例 358

第14章 非圆齿轮机构及其设计 361

14.1 概述 361

14.1.1 非圆齿轮机构的特点 361

14.1.2 非圆齿轮机构在工程中的应用 361

14.2 非圆齿轮的节曲线设计 365

14.2.1 一对非圆齿轮啮合传动节曲线方程 366

14.2.2 非圆齿轮和齿条啮合传动节曲线方程 368

14.3 非圆齿轮节曲线的封闭条件 369

14.4 非圆齿轮节曲线为外凸形曲线的条件 371

14.4.1 按两轮中心距和传动比函数设计保证节曲线外凸形的条件 372

14.4.2 按再现函数y=f（x）设计非圆齿轮的节曲线外凸条件 373

14.5 非圆齿轮齿廓的渐屈线 374

14.5.1 节曲线向径与齿廓法线的夹角λ 374

14.5.2 节曲线和齿廓渐屈线对应点间距离l 376

14.5.3 齿廓渐屈线方程 377

14.6 用齿廓法线法设计非圆齿轮齿廓 377

14.6.1 用齿条刀切制轮齿 377

14.6.2 用圆插齿刀切制轮齿 378

14.6.3 已知节曲线方程应用齿廓法线法求齿廓方程 379

14.7 齿廓的过渡曲线 380

14.7.1 用齿条刀切制轮齿 380

14.7.2 用圆插齿刀切制轮齿 383

14.8 非圆齿轮副的啮合线和重合度 386

14.8.1 非圆齿轮副的啮合线 386

14.8.2 非圆齿轮副的重合度 387

14.9 非圆齿轮副的啮合角 388

14.9.1 啮合角与传动比的关系 388

14.9.2 非圆齿轮机构不产生自锁的条件 389

14.10 非圆齿轮的设计实例 390

第15章 准椭球齿轮传动的创新设计与应用 392

15.1 球面齿轮的应用背景和传动原理 392

15.1.1 球面齿轮在机器人柔性手腕中的应用 392

15.1.2 球面齿轮的传动原理及存在不足 392

15.2 准椭球齿轮节曲面的创新设计 393

15.2.1 引言 393

15.2.2 准椭球齿轮轮齿的布局 394

15.2.3 准椭球齿轮轴回转节曲面母线的设计 394

15.2.4 准椭球节曲面∑1和∑2的方程 398

15.3 准椭球齿轮共轭齿廓曲面设计 400

15.3.1 节曲面∑1上的凸齿齿廓设计 400

15.3.2 啮合方程组建模 400

15.3.3 凹齿齿廓曲面设计 404

15.4 准椭球齿轮的特种加工方法及方法简介 406

附录 408

附录Ⅰ 渐开线函数 408

附录Ⅱ 反渐开线函数 408

附录Ⅲ 渐开线齿轮选择变位系数封闭图的计算 409

参考文献 413