第6章機械傳動6-1

帶傳動6-2

帶傳動6-3

齒輪傳動工作原理6-4

直齒圓柱齒輪傳動6-5斜齒圓柱齒輪傳動6-6

直齒圓錐齒輪傳動6-7

齒輪傳動的失效形式、常用材料、結構及潤滑6-8

圓柱齒輪的精度簡介6-9蝸桿傳動6-10齒輪系

機械傳動概述

機器的組成

傳動裝置

傳動類型的選擇

機器通常由動力機、傳動裝置和工作機組成定義：是實現(xiàn)能量傳遞及運動轉(zhuǎn)換的裝置作用：1）能量的分配與傳遞

2）運動形式的改變

3）運動速度的改變主要指標：效率高、外廓尺寸小、質(zhì)量小，運動性能良好及符合生產(chǎn)條件等主要考慮因素：①功率的大小、效率高低②速度的大?、坜D(zhuǎn)動比的大?、芡饫叽纰輦鲃淤|(zhì)量成本的要求6.1帶傳動6.1.1帶傳動的工作原理及類型6.1.2帶傳動的特點和應用6.1.3帶傳動的受力分析與打滑現(xiàn)象6.1.4帶傳動中的彈性滑動與傳動比6.1.5V帶及帶輪6.1.6帶傳動的張緊、安裝和維護6.1.7同步帶傳動簡介傳動原理——以張緊在大小兩輪上的帶作為中間撓性件，靠帶與輪接觸面間產(chǎn)生摩擦力來傳遞運動與動力。主動帶輪1、從動帶輪2、環(huán)形帶36.1.1帶傳動的工作原理及類型概述按傳動原理分:摩擦型帶傳動：靠帶和帶輪間的摩擦力傳遞運動和動力。嚙合型帶傳動：靠帶上的齒或孔和帶輪上的齒相互嚙合傳遞運動和動力。帶傳動的特點和類型按傳動帶的截面形狀分:

1）平帶：橫截面為扁平矩形。內(nèi)表面與輪緣接觸為工作面。

2）V帶：橫截面為梯形，兩側(cè)面為工作面。工作時V帶與帶輪槽兩側(cè)面接觸，在同樣壓力的作用下，v帶傳動的摩擦力約為平帶傳動的3倍，能傳遞較大的載荷。常多根并用，應用最為廣泛。

3）多楔帶：相當于多個小V帶組成，兼有平帶傳動和Ｖ帶傳動的優(yōu)點。

4）圓帶傳動：橫截面為圓形，只用于小功率傳動。適用于輕載的場合。工作面工作面1.摩擦帶傳動詳細內(nèi)容2.嚙合帶傳動1）同步帶傳動：利用帶的齒與帶輪上的齒相嚙合傳遞運動和動力，帶與帶輪間為嚙合傳動沒有相對滑動，可保持主、從動輪線速度同步。2）齒孔帶傳動：帶上的孔與輪上的齒相嚙合，同樣可避免帶與帶輪之間的相對滑動，使主、從動輪保持同步運動。

帶的包角、中心距和帶長

優(yōu)點：（1）結構簡單、價格低廉；（2）傳動平穩(wěn)、緩沖吸振（3）過載保護（打滑）；（4）制造、安裝精度要求不高缺點：（1）傳動比不穩(wěn)定；（2）外形尺寸較大，傳動效率較低（3）張緊力較大，軸上壓力較大；（4）壽命較短6.1.2帶傳動的特點和應用應用：帶傳動用于中、小功率傳動（不超過50KW）。在多級傳動系統(tǒng)中，常應用于高速級。Ｖ帶的適宜帶速為5-25m/s，高速帶的帶速可達60m/s。Ｖ帶的傳動比一般不超過7，最大可達10。平帶的傳動比通常為3左右，最大可達6。此外，帶傳動多用于中心距較大的場合?！?-2帶傳動的工作情況分析尚未工作狀態(tài)

帶傳動尚未工作時，帶所受的拉力稱為初拉力，用F0

表示。工作狀態(tài)

帶傳動工作時，一邊拉緊，稱為緊邊；另一邊放松，稱為松邊。松邊拉力緊邊拉力設帶的總長度不變，則

F1－F0＝F0－F2即：

F1＋F2＝2F0主動從動（1）6.1.3帶傳動的受力分析與打滑現(xiàn)象有效拉力

F＝F1－F2有效拉力F的大小取決于所傳遞的功率P即

有效拉力F是由帶與帶輪接觸面上的摩擦力提供的。當傳遞的功率超過極限摩擦力（即過載）時，將發(fā)生“打滑”現(xiàn)象。打滑是由過載引起的一種失效形式。（2）受力分析1影響最大圓周力的因素當帶有打滑趨勢時：摩擦力達到極限值，帶的有效拉力也達到最大值。松緊邊拉力F1和F2的關系:

柔韌體的歐拉公式

—包角（rad）一般為小輪包角

帶傳動的最大有效圓周力（臨界值（不打滑時））1、初拉力F0F0↑Fmax↑P↑壓軸力↑，帶磨損↑，壽命↓2、包角ααmin≥120°α↑Ff↑Fmax↑P↑3、摩擦因數(shù)ff↑Ff↑Fmax↑P↑影響因素帶傳動中由于帶的彈性和拉力差所引起的帶與帶輪之間的微小相對滑動，稱為彈性滑動?？紤]彈性滑動時，傳動比為：主動輪后果：＜用滑動率表示彈性滑動的程度。通常，，一般工程計算可以忽略不計，則6.1.4帶傳動的彈性滑動與傳動比小大

普通V帶已經(jīng)標準化，是無接頭的環(huán)形帶。包布頂膠抗拉體底膠

七種截型：Y，Z，A，B，C，D，E1.普通V帶的結構2.V帶的標準6.1.5V帶和帶輪截型YZABCDE頂寬b6.010.013.017.022.032.038.0高度h4.06.08.011.014.019.025.0節(jié)寬bp5.38.511.014.019.027.032.0楔形角φ40°普通V帶的截面尺寸（GB11544-1997）mmV帶在帶輪上彎曲時，帶中保持原有長度不變的周線稱節(jié)線由全部節(jié)線組成的面稱節(jié)面；節(jié)面寬度稱為節(jié)寬，用bp表示相對高度：高度與節(jié)寬之比（h/bp≈0.7）基準直徑Dp：與Ｖ帶節(jié)面對應的直徑基準長度Ld：沿節(jié)面量得的周線長度。V帶輪帶輪的材料：鑄鐵：vmax=25m/s鑄鋼：允許轉(zhuǎn)速比鑄鐵高鋁合金：傳遞較小功率非金屬材料：常用于機床V帶輪的設計要求：

足夠的強度和剛度，無過大的鑄造內(nèi)應力；質(zhì)量小且分布均勻，結構工藝性好，便于制造；工作表面光滑3.普通V帶輪的材料和結構

V帶輪輪緣輪轂注：輪槽的楔角應比普通V帶的楔角（40°）小。輪槽尺寸（見表6-3）?；鶞手睆剑狠嗇棧ɑ蜉棸澹￢

帶輪的結構和尺寸輪槽寬度等于V帶節(jié)寬bp處的圓周直徑V帶輪V帶輪的典型結構：S-實心帶輪dd≤2.5dP-腹板帶輪2.5d≤dd≤300mmH-孔板帶輪D1－d1≥100mmE-橢圓輪輻帶輪dd≥100mm基本結構型式——按帶輪直徑確定設計準則帶傳動的主要失效形式是：打滑和帶的疲勞破壞。帶傳動的設計準則：

不打滑，帶又具有一定的疲勞強度。式中：—帶的許用拉應力，由實驗測得。1）失效形式2）設計準則4.普通V帶傳動的設計步驟

V帶傳動的設計1原始數(shù)據(jù)：傳動的工作條件，傳遞的功率P，轉(zhuǎn)速n1、n2（或傳動比i）及空間尺寸要求等。設計內(nèi)容：確定V帶的截型、長度、根數(shù)、傳動中心距、帶輪直徑、畫出帶輪零件圖等。1）確定計算功率Pc式中：－工況系數(shù)，表6-5。3）普通V帶傳動的設計設計過程：2）選擇V帶的型號根據(jù)

Pc和小輪轉(zhuǎn)速n1查圖6-10選取。3）確定帶輪基準直徑d1、d2注：為減小彎曲應力，規(guī)定了最小帶輪直徑dmin。（見表6-4）d1≥dmin

4）驗算帶速，則離心力，接觸面上的正壓力，承載能力，則傳遞的功率，即承載能力合適的帶速為：v=5~25m/s，對于普通V帶：vmax≤25~30m/s，對于窄V帶：vmax≤35~40m/s5）初定中心距a和帶的基準長度LdV帶傳動的設計2a過大，帶容易顫動；a過小，則帶容易疲勞。a)初選a0b)由a0定計算長度（開口傳動）

c)按表6-2定相近的基礎長度Ld

d)由節(jié)線長度Ld求實際中心距e)考慮到中心距調(diào)整、補償F0，中心距a應有一個范圍V帶傳動的設計36）驗算小帶輪包角越小，則承載能力就越低。故，要求：7）確定V帶根數(shù)Z不滿足措施：1）a↑2）加張緊輪帶的根數(shù)z＜10，如計算結果超出范圍，應改選V帶型號或加大帶輪直徑后重新設計。V帶傳動的設計48）計算帶的初拉力F0

F0越大，則承載能力越大，但帶所受的拉力也越大，使帶的壽命降低。合適的初拉力F0：9）計算帶對軸的壓力FQ10）帶輪設計確定結構類型、結構尺寸、輪槽尺寸、帶輪材料，畫出帶輪工作圖。

設計結果列出代型號、帶的基準長度Ld、帶的根數(shù)z、帶輪直徑dd1和dd2、中心距a、軸上壓力FQ等。7、計算帶的根數(shù)z2、根據(jù)n1、Pc選擇帶的型號3、確定帶輪基準直徑dd1、dd2帶輪愈小，彎曲應力愈大，所以dd1≥dmin

dd2=i

dd1(1–ε)，圓整成標準值具體步驟1、確定計算功率Pc＝KAP工況系數(shù)，查表6-74、驗算帶速v(v＝5～25m/s)N5、確定中心距a及帶長Ld6、驗算主動輪的包角α1N

z≥10NY8、確定初拉力F09、計算壓軸力FQ10、帶輪結構設計問題：帶傳動適合于高速級還是低速級？根據(jù)圖6-10

基準長度，表6-2

為什么要張緊？帶在張緊狀態(tài)下工作了一定時間后會產(chǎn)生塑性變形，因而造成了帶傳動能力下降。為了保證帶傳動的能力，必須定期檢查與重新張緊。常見的張緊裝置:1）調(diào)整中心距：定期張緊、自動張緊2）采用張緊輪其他方法：調(diào)整帶的長度、調(diào)整帶的摩擦力1.帶傳動的張緊6.1.6V帶傳動的張緊、安裝和維護§8-5帶傳動的張緊裝置定期張緊自動張緊1）調(diào)整中心距張緊輪一般應放在松邊的內(nèi)側(cè)，使帶只受單向彎曲。同時張緊輪應盡量靠近大輪，以免過分影響在小帶輪上的包角。張緊輪的輪槽尺寸與帶輪的相同。

帶傳動的張緊裝置（1）調(diào)位式內(nèi)張緊輪裝置（2）擺錘式內(nèi)張緊輪裝置2）采用張緊輪2.帶傳動的安裝和維護

安裝時兩輪軸線應平行，兩輪槽應對準，處于同一平面帶傳動一般加裝防護罩，以確保安全不能新舊帶混用（多根帶時），以免載荷分布不勻膠帶工作溫度不超過60℃不需潤滑，帶禁止與礦物油、酸、堿等介質(zhì)接觸，以免腐蝕帶，不能曝曬松邊在上，緊邊在下按規(guī)定的初拉力張緊安拆裝時不能硬撬（應先縮小a或順勢盤上）同步帶傳動兼有摩擦傳動和嚙合傳動的優(yōu)點：傳動穩(wěn)定；傳動比準確；初拉力小，因而對軸的壓力小；同步帶薄而輕，適用于高速傳動，帶速可達50m/s（有時允許達到100m/s）；帶的柔韌性好，可用于較小直徑的帶輪，使傳動結構緊湊；傳動比較大，可達10，某些情況下甚至可達20；傳動功率較大，可達100ｋＷ；傳動效率高達98％～99％。其缺點是制造和安裝都需要較高的精度，成本較高。應用：同步帶主要應用于要求傳動比準確的中、小功率傳動中，如計算機、錄音機、高速機床（如磨床）、數(shù)控機床、汽車發(fā)動機及紡織機械等。國外在壓縮機等大型設備上也有應用。

6.1.7同步帶傳動簡介6.2鏈傳動6.2.1鏈傳動概述6.2.2鏈條和鏈輪6.2.3鏈節(jié)距的選擇原則6.2.4鏈傳動的布置、張緊和潤滑組成：主、從動鏈輪、鏈條。

工作原理：兩輪（至少）間以鏈條為中間撓性元件的嚙合來傳遞動力和運動6.2.1鏈傳動概述1.鏈傳動的組成和類型主要類型

用途：傳動鏈，起重鏈，牽引鏈傳動鏈：滾子鏈、套筒鏈齒形鏈、成型鏈優(yōu)點：①平均速比im準確，無滑動；②結構緊湊，軸上壓力Q小；③傳動效率高η=98%；④可以在高溫低速、有油污的場合工作；⑤可傳遞遠距離傳動amax=6mm；⑥成本低。

缺點：瞬時傳動比不恒定，傳動不平穩(wěn)，有噪音、沖擊應用：適于兩軸相距較遠，工作條件惡劣的場合，如農(nóng)業(yè)機械、建筑機械、石油機械、采礦機械、金屬切削機床、摩托車等。傳動比≤8，P≤100KW，a≤5～6m，V≤30～40m/s，2.鏈傳動的特點和應用

1.滾子鏈的結構和規(guī)格組成：

內(nèi)鏈板、外鏈板、銷軸套筒、滾子配合狀況:過盈配合：內(nèi)鏈板與套筒外鏈板與銷軸間隙配合：套筒與銷軸滾子與套筒內(nèi)鏈板外鏈板套筒銷軸滾子使內(nèi)外鏈板能相對轉(zhuǎn)動，潤滑油經(jīng)內(nèi)、外鏈片的間隙深入到摩擦面6.2.2鏈條和鏈輪鏈板形狀的特點→等強度節(jié)距：相鄰兩滾子中心之距離滾子直徑d1；銷軸直徑d2；鏈長：鏈節(jié)數(shù)；排距pt參數(shù)鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時，剛好內(nèi)、外鏈板相連，再用開口銷或彈簧夾鎖住活動銷軸；為奇數(shù)時，采用過渡鏈節(jié)接頭形式滾子鏈標記：

鏈號排數(shù)鏈節(jié)數(shù)標準編號如：12A-1-90GB/T1243--2006

其p=19.05鏈號與節(jié)距的關系：鏈輪齒形鏈輪的主要尺寸分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑

端面齒形：（零件工作圖上不畫）軸面齒形：（工作圖上要畫）工作圖應標明：鏈節(jié)距p、齒數(shù)z、分度圓直徑d以及頂圓直徑da2.滾子鏈鏈輪鏈輪的結構型式

鏈輪的材料材料要求：保證輪齒具有足夠的耐磨性、強度小鏈輪材料好些碳素鋼、灰鑄鐵、鑄鋼1.鏈傳動的運動特性當鏈輪轉(zhuǎn)速為n1、n2時

鏈節(jié)在運動中，作忽上忽下、忽快忽慢的速度變化。這就造成鏈運動速度的不均勻,作有規(guī)律的周期性的波動。

多邊形效應6.2.3鏈節(jié)距的選擇原則運動特性2鏈速是周期性變化的，鏈節(jié)距越大，齒數(shù)越少，鏈速的變化就越大。當主動鏈輪勻速轉(zhuǎn)動時，從動鏈輪的角速度以及鏈傳動的瞬時傳動比都是周期性變化的。從動輪上c點

的速度：瞬時傳動比：

鏈的水平速度：垂直速度：A2.瞬時鏈速和瞬時傳動比運動特性2

3.鏈節(jié)距的選擇鏈節(jié)距越大，鏈傳動的承載能力越強，但傳動尺寸、鏈速的不均勻性、附加動載荷、沖擊和噪聲也越大。在設計鏈傳動時，應在滿足傳遞功率的前提下，盡量選小節(jié)距鏈。高速重載時可選小節(jié)距的多排鏈。1.鏈傳動的布置

1）.鏈傳動只能布置在垂直平面內(nèi)，不能布置在水平或傾斜平面內(nèi)

2）.兩輪中心線最好水平或水平面夾角小于45°3）.松邊在下，緊邊在上6.2.4鏈傳動的布置、張緊和潤滑2.鏈傳動的張緊張緊的目的主要是避免鏈條的垂度過大造成嚙合不良及鏈條振動，同時也為了增大鏈條與鏈輪的嚙合包角調(diào)整中心距；取掉一兩個鏈節(jié)；用張緊輪（緊壓松邊靠近小鏈輪）彈簧力張緊砝碼張緊定期調(diào)整張緊3.鏈傳動的潤滑潤滑油推薦采用牌號為：L-AN32、L-AN46、L-AN68等全損耗系統(tǒng)用油。對于不便采用潤滑油的場合，允許涂抹潤滑脂，但應定期清洗與涂抹。良好的潤滑可緩和沖擊、減輕磨損、延長鏈條的使用壽命。鏈傳動中銷軸與套筒之間產(chǎn)生磨損，鏈節(jié)就會伸長，這是影響鏈傳動壽命的最主要因素。人工潤滑滴油潤滑油浴潤滑飛濺潤滑壓力潤滑潤滑方法：下一節(jié)傳動形式開口傳動：兩軸平行，同向回轉(zhuǎn)交叉?zhèn)鲃樱簝奢S平行，反向回轉(zhuǎn)半交叉?zhèn)鲃樱簝奢S交錯，不能逆轉(zhuǎn)1）平帶傳動2）V帶傳動N/2N/2Q

QN摩擦力分析：

比較平帶與V帶3）多楔帶4）圓帶傳動——縫紉機返回——機器人手臂，發(fā)動機同步帶傳動6.3齒輪傳動工作原理6.3.1齒輪傳動的類型、特點及應用6.3.2漸開線齒廓平行軸直齒輪斜齒輪傳動人字齒外嚙合齒輪傳動內(nèi)嚙合齒輪傳動齒輪與齒條傳動相交軸螺旋齒輪傳動蝸桿傳動齒輪傳動交錯軸齒輪傳動的類型——圓錐齒輪傳動6.3.1齒輪傳動的類型、特點及應用齒輪機構是現(xiàn)代機械中應用最廣泛的一種傳動機構，用來傳遞空間任意兩軸的運動和動力應用實例：

汽車變速箱、游樂設施優(yōu)點：結構緊湊，工作可靠，壽命長，傳動比恒定，效率高；圓周速度和功率的適用范圍廣缺點：制造和安裝精度要求高制造工藝復雜，成本較高齒輪傳動的特點和應用當一直線在一圓周上作純滾動時，此直線上任一點的軌跡稱為漸開線該圓稱基圓(rb)；該直線稱為發(fā)生線漸開線發(fā)生線基圓F向徑壓力角aKaKqKK基圓半徑rb

vKrKrb展角基圓6.3.2漸開線齒廓◆漸開線的性質(zhì)1）發(fā)生線沿基圓滾過的長度等于基圓上被滾過的弧長：2）漸開線上任一點法線恒切于基圓；

切點B是漸開線上K點的曲率中心，KB為曲率半徑3）漸開線上某一點Ｋ的法線與該點速度方向所夾的銳角αk，稱為該點的壓力角：BKAO漸開線上各點的壓力角不等，離基圓越遠的點，其壓力角越大，基圓上的壓力角為０。

4）漸開線的形狀決于基圓半徑圓半徑越大，漸開線越平展（曲率半徑越大）C1A1B1C2A2O2rb2B2O38B38C3O1rb1K5）基圓內(nèi)無漸開線1).瞬時傳動比恒定12O1O2C2C1nnPvK1vK2KvK2K1N2N1◆漸開線齒廓的嚙合特性二基圓為定圓，N1N2為定直線（內(nèi)公切線）與兩齒輪連心線Ｏ１Ｏ２的交點P稱為節(jié)點，為定點。

節(jié)圓（r1’,r2’）：過節(jié)點所作的兩圓兩輪節(jié)點的圓周速度相等，齒輪傳動中，兩節(jié)圓作純滾動。2).中心距可分性中心距變化不影響傳動比r’1r’2rb2O2

1

2N2C２C１PO1rb1N1Krb2O2

1

2N2C２C１PO1rb1N1Kar’1r’2

嚙合線—齒輪傳動時其齒廓接觸點的軌跡曲線N1N2

。o1o2rb1rb2r2r1k1k2N1PЗ2

1''N2

3).齒廓間正壓力方向不變嚙合線:

嚙合點的軌跡N1N2嚙合點的公法線：N1N2二基圓內(nèi)公切線：

N1N2接觸點正壓力方向：N1N2齒輪之間的壓力大小及方向均不變，因而傳動平穩(wěn)。'嚙合角—兩節(jié)圓的內(nèi)公切線(t—t)與兩齒廓接觸點的公法線所夾的銳角

'。6.4直齒圓柱齒輪傳動6.4.1直齒圓柱齒輪各部分名稱與幾何尺寸6.4.2漸開線標準直齒圓柱齒輪嚙合傳動6.4.3根切現(xiàn)象、最少齒數(shù)和變位齒輪概念基圓(db,rb):產(chǎn)生漸開線的圓齒頂圓da(ra)：連接齒輪各齒頂?shù)膱A齒根圓df(rf):齒槽底部連接的圓齒厚sk:在dk圓周上,一個輪齒左右兩側(cè)齒廓間的弧線長齒槽寬ek:在dk圓周上,齒間的弧線長齒距pk:pk=sk+ek分度圓d(r):設計齒輪的基準圓分度圓上，p=s+e齒頂高ha：齒根高hf：齒全高h=ha+hfOhhfharrarb齒槽齒zrfskekespBpk齒寬:B6.4.1直齒圓柱齒輪各部分名稱與幾何尺寸模數(shù)m

，是齒輪計算的基本參數(shù)，輪齒大小的標志，m愈大，齒輪的尺寸越大，輪齒愈厚，抗彎能力愈大模數(shù)已標準化，表6-7m=4z=16m=2z=16m=1z=16分度圓上，令m=p/

，m稱為模數(shù)

d=zp

d=zm1.模數(shù)m和壓力角α分度圓上，壓力角用a表示。標準壓力角：

＝20o分度圓：齒輪上具有標準模數(shù)和壓力角的圓

iha=ha*mhf=（ha*+c*）m正常齒：

ha*=1,c*=0.25短齒：

ha*=0.8，c*=0.3OhhfharrarbrfespBhahfc*md2.齒頂高系數(shù)ha*和頂隙系數(shù)c*頂隙c＝c*m幾何尺寸計算分度圓直徑d:齒頂高ha：齒根高hf

：齒全高h：齒頂圓直徑da:齒根圓直徑df:基圓直徑db:齒距p：齒厚s與齒間e:基圓齒距pb：Ohhfharrarb齒間(齒槽)齒zrfespBpb標準中心距a=m(z1+z2)/2標準齒輪：m，α，ha*，c*等于標準數(shù)值,s=e直觀上——不卡不離幾何學上——處處相切接觸運動學上——法線上沒有相對運動兩輪法向齒距不等時（pn1≠pn2

），輪齒發(fā)生干涉，兩輪不能正確嚙合傳動pn1pn2pn1pn26.4.2漸開線標準直齒圓柱齒輪嚙合傳動1.正確嚙合條件正確嚙合條件：pn1=pn2正確嚙合條件：兩輪的模數(shù)和壓力角分別相等一對齒輪的傳動比：N2PN1r2rb2rb1r1O1O2pnpm1cosa1

=

pm2cosa2標準齒輪標準安裝：無側(cè)隙、標準頂隙分度圓上：s=e=pm/2節(jié)圓與分度圓重合標準中心距：標準齒輪標準安裝時：即r’1=r1r’2=r2節(jié)圓與分度圓重合，此時嚙合角等于壓力角，’=

1ra1r1rf1rb1O1N1N2

2ra2r2rf2rb2O2’=c*m2.標準中心距理論嚙合線段：N1N2

開始嚙合時，主動輪的齒根與從動輪的齒頂接觸，逐漸下移主動輪：齒根

齒頂從動輪：齒頂

齒根脫離嚙合時，主動輪齒頂與從動輪的齒根接觸開始嚙合點：B2終止嚙合點：B1實際嚙合線段：B1B2齒頂圓加大，B2、B1就趨近于N1、N2齒廓實際工作段rb2O2

1

2N2O1rb1PN1ra1ra2B1B23.連續(xù)傳動條件1）一對齒廓嚙合過程工程要求:齒輪有可能在嚙合線上兩點同時接觸幾何條件:

B1B2>pb

重合度:O1O2

1

2pbN2N1B2B1Kra2ra1rb1rb2O1O2N2N1B1B2P連續(xù)傳動條件:

>1

重合度愈大，表明同時參與嚙合的輪齒對數(shù)愈多，傳動愈平穩(wěn)，每對輪齒所承受的載荷愈小2）.連續(xù)傳動的條件近代齒輪加工方法很多，如切削法、鑄造法、熱扎法、沖壓法、電加工法等，最常用的是切削法。但從加工原理的角度看，可將齒輪加工方法歸為兩大類：仿形法（銑削法實際加工）展成法（插齒法實際加工）6.4.3根切現(xiàn)象、最少齒數(shù)和變位齒輪概念1.切齒原理盤銑刀指狀銑刀仿形銑刀(盤/指):刀齒與齒輪齒槽同--旋轉(zhuǎn)+直移齒輪毛坯:

間歇旋轉(zhuǎn)★仿形法進給進給分度切削進給空回切削空回分度刀齒形狀與齒輪齒槽形狀相同優(yōu)點:普通銑床加工問題:精度低分度誤差刀具齒形誤差db=dcos

=mzcos

決定齒形(z的函數(shù)),刀具量大工程處理:同m和

的刀具只有8把生產(chǎn)率低空回行程分度,夾緊等輔助工作時間長應用:修配和小批量生產(chǎn)仿形法加工特點8把一組各號銑刀切制齒輪齒數(shù)范圍刀號齒數(shù)1234567812~1314~1617~2021~2526~3435~5455~134135★展成法（范成法）1)范成運動兩輪分度圓相切以i12=w1/w2=z2/z1

傳動2)切削運動齒輪插刀沿輪坯軸線方向作往復運動，以切除材料相同的m、a,只要用一把刀具,通過調(diào)節(jié)i12,就可以加工不同齒數(shù)的齒輪刀具:

齒輪(條)插刀,滾刀---往復直線移動+嚙合式旋轉(zhuǎn)/往復直線移動齒輪毛坯:

嚙合式旋轉(zhuǎn)優(yōu)點：同一把刀具可加工出m,a相同而齒數(shù)不同的所有齒輪。不僅可加工外齒輪，而且可加工內(nèi)齒輪缺點：加工不連續(xù)，生產(chǎn)效率低1）齒輪插刀讓刀運動范成切削運動空回運動復位

0

范成運動i=

0/=z/z0優(yōu)點：同一把刀具可加工出m,a相同而齒數(shù)不同的所有齒輪缺點：不能加工內(nèi)齒輪。加工不連續(xù)，生產(chǎn)效率低2）齒條插刀切削空回v

范成讓刀復位v=

d/2=mz/2優(yōu)點：同一把刀具可加工出m,a相同而齒數(shù)不同的所有齒輪。加工連續(xù)，生產(chǎn)效率高缺點：不能加工內(nèi)齒輪3）齒輪滾刀用展成法加工齒輪，切削刀具的齒頂會切去輪齒根部的一部分，這種現(xiàn)象稱為根切根切的影響降低輪齒抗彎強度降低齒輪傳動重合度部分失去漸開線齒輪傳動特性2.根切現(xiàn)象和最少齒數(shù)sehahfc*m分度園分度線分度圓基圓刀具頂線超過嚙合極限點N1，則在根部將已切制出的漸開線切去，形成根切標準齒輪無根切最少齒數(shù)最少齒數(shù)當ha*=1.0,=20°時,zmin=17當ha*=0.8,=20°時,zmin=14

O1rrbN1B刀Ph*am標準齒輪的優(yōu)點：計算簡單、互換性好。缺點：①當z<zmin時，產(chǎn)生根切。但實際生產(chǎn)中經(jīng)常要用到z<zmin的齒輪；②不適合

a’≠a的場合。a’<a

時，不能安裝。當a’>a時，產(chǎn)生過大側(cè)隙，且εα↓；③小齒輪容易壞。希望兩者壽命接近。3.變位齒輪的概念以切制標準齒輪的位置為基準，刀具所移動的距離稱變位量xm，x為變位系數(shù)。

h*amN1ααB2刀具中線規(guī)定:遠離輪坯中心時，x>0，稱正變位齒輪?？拷喤髦行臅r，x<0，稱負變位齒輪。B2xmxm變位齒輪的特點1、變位齒輪的基本參數(shù)m、z、α與標準齒輪相同，故d、db與標準齒輪也相同３、齒頂高和齒根高，齒厚與齒槽寬與標準齒輪不同hahf分度圓標準齒輪x＝0正變位齒輪x>0負變位齒輪x<0２、齒廓曲線取自同一條漸開線的不同段。正變位：齒頂高增大，齒根高減??；齒厚變寬，齒槽寬減薄。負變位：正好相反。6.5斜齒圓柱齒輪傳動6.5.1斜齒圓柱齒輪的形成6.5.2斜齒輪傳動的特點6.5.3斜齒圓柱齒輪的主要參數(shù)及幾何尺寸計算6.5.4斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件直齒輪齒廓曲面的形成斜齒輪齒廓曲面的形成rbBAAKK發(fā)生面rbBAAK發(fā)生面

發(fā)生面K?端面齒形共性:

發(fā)生面在基圓柱上作純滾動不同：(直齒輪)直線KK與母線平行漸開線面

(斜齒輪)直線KK與母線成bb角漸開線螺旋面漸開線6.5.1斜齒圓柱齒輪的形成斜齒輪：齒面接觸線為斜線逐漸進入/脫離嚙合(加載/卸載)傳動平穩(wěn)，沖擊，振動，噪音小重合度大，承載能力強直齒輪：齒面接觸線與齒向(軸線)平行突然進入/脫離嚙合(加載/卸載)傳動平穩(wěn)性差，沖擊，振動，噪音大直齒圓柱齒輪斜齒圓柱齒輪齒面接觸線6.5.2斜齒輪傳動的特點1.螺旋角分度圓柱B

dd展開一般取β＝8?～20?螺旋線旋向判別：將齒輪軸線垂直螺旋線右邊高——右旋螺旋線左邊高——左旋左旋右旋6.5.3斜齒圓柱齒輪的主要參數(shù)及幾何尺寸計算端面參數(shù)(t)、法向參數(shù)(n)端面齒距pt與法向齒距pn關系mn=mtcosb2.模數(shù)分度圓柱B

pt

pn

dd展開端面參數(shù)(t)、法向參數(shù)(n)端面壓力角at與法向壓力角an關系tana

n=tana

tcosb3.壓力角

a’b’

nacb

t4.齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)齒頂高和齒根高及頂隙在端面和法面參數(shù)是相同的。加工時，刀具沿螺旋線方向進給，法向齒形與刀具齒形相同，法面參數(shù)與刀具參數(shù)相同，為標準值。分度圓直徑d：?d=mtz=zmn/cosb中心距a：?a=(d1+d2)/2=mn(z1+z2)/2cosb其余見p177表6-95.幾何尺寸計算B

pt

pn

dd1.正確嚙合條件mn1=mn2

（mt1=mt2

）an1=an2

（

at1=at2

）外嚙合：b1=-

b2內(nèi)嚙合：b1=b26.5.4斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件直齒輪傳動：斜齒輪傳動：2.重合度bb

LS`B1B1B2B2軸面重合度端面重合度實際嚙合區(qū)實際嚙合區(qū)斜齒輪的幾何參數(shù)分端面參數(shù)(t)、法面參數(shù)(n)加工斜齒輪的輪齒時，刀具沿螺旋齒槽方向切削法面參數(shù)與刀具參數(shù)相同定義法向模數(shù)為標準模數(shù)法面參數(shù)是標準參數(shù)，也是斜齒輪的強度計算參數(shù)從斜齒輪的端面看，斜齒輪的嚙合傳動與直齒輪的嚙合傳動一樣端面參數(shù)也可以認為是斜齒輪的幾何計算參數(shù)小結

a’b’

nacb

t6.6直齒圓錐齒輪傳動6.6.1直齒圓錐齒輪傳動的特點和應用6.6.2標準直齒圓錐齒輪的主要參數(shù)及幾何尺寸計算分類：直齒圓錐齒輪斜齒圓錐齒輪曲齒圓錐齒輪應用：傳遞交錯軸之間的運動和動力，一般

=90°特點：輪齒分布在圓錐面上，圓柱

圓錐大端參數(shù)標準化，GB12368-90小輪常懸臂安裝，剛度低6.6.1直齒圓錐齒輪傳動的特點和應用幾何尺寸：

d=mzha=h*amhf=(h*a+c*)m尺寸計算見表6-10正確嚙合條件兩個當量齒輪的模數(shù)、壓力角分別相等，即兩圓錐齒輪大端的模數(shù)、壓力角分別相等兩輪的錐距相等，錐頂重合連續(xù)傳動條件重合度大于或等于1

（當量齒輪計算）d1

1df2d2da2ORBhfha

f

a22

a11

2

f26.6.2標準直齒圓錐齒輪的主要參數(shù)及幾何尺寸計算6.7齒輪傳動的失效形式

常用材料、結構及潤滑6.7.1齒輪傳動的失效形式6.7.2齒輪傳動的設計準則6.7.3常用的齒輪材料6.7.4齒輪結構6.7.5齒輪傳動的潤滑簡介1.輪齒折斷2.齒面點蝕3.齒面膠合4.齒面磨損5.

塑性變形6.7.1齒輪傳動的失效形式防齒面點蝕齒面接觸疲勞強度計算求尺寸d或a

限制接觸應力防輪齒折斷齒根彎曲疲勞強度計算求模數(shù)ｍ限制彎曲應力注：對高速重載傳動，還應按齒面抗膠合能力進行計算。1）閉式傳動硬齒面：按齒根彎曲疲勞強度進行設計計算（確定齒輪的參數(shù)和尺寸），然后校核齒面接觸疲勞強度。軟齒面：按齒面接觸疲勞強度進行設計計算（確定齒輪的參數(shù)和尺寸），然后校核齒根彎曲疲勞強度。2）開式傳動：只計算齒根彎曲疲勞強度，適當加大模數(shù)（預留磨損量）。6.7.2齒輪傳動的設計準則齒輪材料選用的基本原則——（表硬心硬）

齒輪材料必須滿足工作條件的要求，如強度、壽命、可靠性、經(jīng)濟性等；應考慮齒輪的尺寸大小，毛坯成型方法及熱處理和制造工藝鋼制軟齒面齒輪，小輪的齒面硬度應比大齒輪高30～50HBS硬齒面齒輪傳動，兩輪的齒面硬度可大致相同，或小輪硬度略高。齒輪材料見P1826.7.3常用的齒輪材料齒輪的結構在綜合考慮齒輪幾何尺寸，毛坯，材料，加工方法，使用要求及經(jīng)濟性等各方面因素的基礎上，按齒輪的直徑大小，選定合適的結構形式，再根據(jù)推薦的經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行結構尺寸計算。齒輪的結構設計主要是確定輪緣，輪輻，輪轂等結構形式及尺寸大小。1.齒輪軸6.7.4齒輪結構齒輪的結構2.實體式齒輪3.腹板式齒輪4.輪輻式齒輪潤滑的目的：減小摩擦、減小磨損，還有散熱和防銹蝕作用。開式及半開式齒輪傳動：采用人工定期加油潤滑。閉式齒輪傳動：浸油潤滑：齒輪圓周速度v≤12m／s時v＞12m／s時6.7.5齒輪傳動的潤滑簡介噴油潤滑：潤滑劑的選擇先根據(jù)齒輪的工作條件及圓周速度可通過查閱相關資料查得運動粘度值，再跟據(jù)選定的粘度確定潤滑油的牌號。必須經(jīng)常檢查齒輪傳動潤滑系統(tǒng)的狀況。6.8圓柱齒輪的精度簡介6.8.1精度等級6.8.2齒厚的極限偏差及齒側(cè)間隙概述4國標中對圓柱齒輪和錐齒輪都規(guī)定了13個精度等級，常用6～9級。根據(jù)傳動的用途、使用條件和齒輪的圓周速度等選擇精度等級。（見表6-11）6.8.1精度等級概述4按照誤差的特性及對傳動性能的主要影響，齒輪的各項公差分別反映了傳遞運動的準確性、傳動的平穩(wěn)性和載荷分布的均勻性。運動的準確性反映傳遞運動的準確程度。主要用以限制齒輪在一轉(zhuǎn)內(nèi)實際傳動比的最大變動量，精度等級的高低影響齒輪傳遞速度或分度的準確性。傳動的平穩(wěn)性反映齒輪傳動的平穩(wěn)程度，沖擊、振動及噪聲的大小。主要用以限制齒輪在一轉(zhuǎn)中瞬時傳動比的變化不超過工作要求所允許的范圍，精度等級的高低除影響齒輪傳動的平穩(wěn)、振動和噪聲外，還影響機床的加工精度。載荷分布的均勻性反映嚙合齒面沿齒寬和齒高的實際接觸程度，主要用以限制嚙合輪齒的實際接觸面積要符合傳遞動力大小的要求，精度等級的高低影響齒輪傳動的強度及壽命。概述4考慮到齒輪制造誤差以及工作時輪齒變形和受熱膨脹，同時為了便于潤滑，需要有一定的齒側(cè)間隙。GB/T10095.1--2001規(guī)定，側(cè)隙大小用齒厚的上、下極限偏差來保證。GB/T10095.1--2001還規(guī)定了齒輪精度等級和齒厚偏差的標注方法。如：7GB/T10095.1—2001表示齒輪各項偏差項目均為７級精度;7FP6(FαFβ)GB/T10095.1—2001，表示齒輪偏差項目FP（齒距累計總公差）為７級精度，(FαFβ)（齒廓總公差、齒向公差）均為６級精度。齒厚（或公法線長度）及其極限偏差數(shù)值標注在圖樣右上角的參數(shù)表中。6.8.2齒厚的極限偏差及齒側(cè)間隙6.9蝸桿傳動6.9.1蝸桿傳動的類型和特點6.9.2蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸6.9.3蝸桿傳動的失效形式和常用材料6.9.4蝸桿傳動的效率6.9.5蝸輪回轉(zhuǎn)方向的判定通常二軸交角

＝90°蝸桿主動，蝸輪被動蝸桿蝸輪

主要用于中小功率，間斷工作的場合。廣泛用于機床、冶金、礦山及起重設備中。6.9.1蝸桿傳動的類型和特點1.蝸桿傳動的類型（蝸桿整體形狀）圓柱蝸桿傳動阿基米德蝸桿(ZA蝸桿)

漸開線蝸桿(ZI蝸桿)

法向直廓蝸桿（ZN蝸桿）錐面包絡蝸桿（ZK蝸桿）環(huán)面蝸桿傳動2軸面呈齒條（直廓）阿基米德螺旋線刃面過軸面阿基米德蝸桿(ZA蝸桿)端面（垂直于蝸桿軸線的平面）齒廓：阿基米德螺旋線軸向剖面：直線齒廓法向剖面：凸形曲線齒廓蝸桿旋向：左旋右旋蝸桿頭數(shù)：單頭多頭1.結構緊湊，傳動比大：一般傳動i=7~80;分度機構可達10002.傳動平穩(wěn)，噪聲小3.反行程自鎖4.齒面的相對滑動速度大，效率低5.成本高2.蝸桿傳動的特點1模數(shù)m和壓力角α

2蝸桿分度圓直徑d1和導程角γ3蝸桿頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z24中心距a5幾何尺寸幾何尺寸計算上，按中間平面的參數(shù)仿照齒輪進行計算受力上，與斜齒輪相似從整體看，蝸桿蝸輪齒面間的相對運動類似于螺旋傳動從中間平面看，蝸桿齒形是標準齒條齒形，蝸輪齒形是漸開線齒輪齒形，嚙合傳動類似于齒輪齒條運動中間平面：通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面6.9.2蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸d1p21.模數(shù)m和壓力角α在中間平面內(nèi)，蝸桿和蝸輪的模數(shù)相等且為標準值。即ma1=mt2=m阿基米德蝸桿的軸向壓力角αa1＝20°蝸輪的端面壓力角αt1＝20°正確嚙合條件：ma1=mt2=m

a1=

t2=

=旋向相同,即蝸桿、蝸輪同為左旋，或同為右旋具體m見表6-12（GB/T10088-1988）2.蝸桿分度圓直徑d1和導程角γ蝸桿的導程角相當于螺紋的螺旋升角pxz1px

z1pxd1蝸輪分度圓直徑同齒輪d2=mz2蝸桿分度圓標準化，以限制刀具數(shù)d1與模數(shù)相匹配見表6-13d1與模數(shù)

m

的比值稱為蝸桿直徑系數(shù)q。3.蝸桿頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2

z1↑→效率η↑，但加工困難。

z1↓→傳動比i↑，但傳動效率η↓。常取，z1＝1，2，4，6?？筛鶕?jù)傳動比選取。z2=iz1

如z2太小，將使傳動平穩(wěn)性變差。如z2太大，蝸輪直徑將增大，使蝸桿支承間距加大，降低蝸桿的彎曲剛度。

一般z2＝28～804.中心距aaBde2GB10085－1988中規(guī)定了中心距a（mm）的標準系列為：40，50，63，80，100，125，160，（180），200，（225），250，（280），315，（355），400，450，500。5.幾何尺寸計算

強度條件am2d1表6-13m、q、Z1、Z2表6-14其它幾何尺寸蝸桿傳動的尺寸標注

失效形式：點蝕、膠合、磨損、齒根折斷開式蝸桿傳動：磨損、疲勞折斷閉式蝸桿傳動：膠合、齒面點蝕、由于蝸輪材料強度低，失效通常發(fā)生在蝸輪輪齒上6.9.3蝸桿傳動的失效形式和常用材料材料要求：減摩性好、耐磨、抗膠合、足夠的強度蝸桿的材料高的強度、剛度及光潔度碳鋼—45號鋼調(diào)質(zhì)或淬火合金鋼—20Cr、20CrMnTi(滲碳淬火)、40Cr(表面淬火)蝸輪的材料

減摩、抗膠合、抗點蝕適用于齒面滑動速度vs

較高的傳動。錫青銅：鋁青銅：灰鑄鐵：vs≤4

m/s

的場合。（抗膠合能力差）vs≤2m/s

的場合。（抗膠合能力強，抗點蝕能力差）6.9.3蝸桿傳動的失效形式和常用材料蝸桿傳動的效率嚙合效率η1類似于螺旋副：式中：h1─嚙合效率；h2─軸承摩擦效率；h3─浸油潤滑時的攪油效率

Z1↑→γ

↑→η↑式中：γ－蝸桿的導程角；v－當量摩擦角，查閱相關資料。滑動速度↑，則v↓6.9.4蝸桿傳動的效率蝸桿傳動的效率軸承及攪油損失效率h2h3：滾動軸承：

h2=0.96~0.97滑動軸承：

h2=0.95~0.96設計之初，h未知，可按z1

初選：（1）閉式傳動z1=1時，h=0.65~0.75z1=2時，h=0.75~0.82z1=4時，h=0.82~0.92

z1=6時，h=0.86~0.95自鎖時，h＜0.5（2）開式傳動z1=1、2時，h=0.60~0.70以右手握住蝸桿，四指指向蝸桿的轉(zhuǎn)向，則拇指指向的反向為嚙合點處蝸輪的線速度方向。右手規(guī)則左手規(guī)則以左手握住蝸桿，四指指向蝸桿的轉(zhuǎn)向，則拇指指向的反向為嚙合點處蝸輪的線速度方向。6.9.5蝸輪回轉(zhuǎn)方向判斷（左右手定則）6.10齒輪系6.10.1輪系的分類6.10.2定軸輪系的傳動比計算6.10.3周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算6.10.4輪系的功用1.定軸輪系

2.行星齒輪系

3.復合輪系齒輪系：一系列相互嚙合的齒輪組成的傳動系統(tǒng)

平面定軸輪系空間定軸輪系1OHO12O13O所有齒輪軸線位置在運轉(zhuǎn)過程中固定不動

至少有一個齒輪的軸線繞另一個齒輪的軸線回轉(zhuǎn)由定軸輪系+行星輪系或行星輪系+行星輪系6.10.1輪系的分類例如：輸入與輸出軸之間的傳動比:輪系中各對嚙合齒輪的傳動比大小為：122’33’45輪系中首末齒輪的角速度比值i1K，稱輪系的傳動比。6.10.2定軸輪系的傳動比計算傳動比的大?。菏啄┒S方向的判斷：1)外嚙合次數(shù)m，(-1)m2）箭頭法——節(jié)點是速度瞬心，同時指向節(jié)點或背離節(jié)點轉(zhuǎn)向?大小?(-1)m例題：總結：定軸輪系的傳動比

=各對齒輪傳動比的連乘積

=從動輪齒數(shù)積/主從動輪齒數(shù)積首末兩輪的轉(zhuǎn)向取決于外嚙合齒輪的對數(shù)齒輪4(惰輪)不影響大小,但改變轉(zhuǎn)向1234567123567傳動比的大?。菏啄┒S轉(zhuǎn)向關系判別：箭頭法判斷，如圖所示齒輪1和5轉(zhuǎn)向相反123‘454’31234-空間定軸輪系例題：總結：傳動比絕對值計算公式同平面定軸輪系用箭頭法標定各輪的轉(zhuǎn)向輸入輸出構件的軸線平行且轉(zhuǎn)向相同時，傳動比為正;轉(zhuǎn)向相反,則傳動比為負(最后通過箭頭法判斷后補充上去)軸線不平行的構件間的傳動比,沒有"+"、"-"1234561234