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1、 传传 动动 篇篇课题四 蜗杆传动课题三 齿轮传动 课题二 链传动 课题一 带传动课题五 轮系54321目录学习目标l 知识目标：1掌握齿轮传动的特点、类型及基本要求；2掌握齿轮传动的传动比计算；3掌握齿轮传动的失效形式；4掌握几种常用的齿轮传动。l 能力目标：具有判别齿轮传动类型的能力。l 课题三 齿轮传动 齿轮是现代机械中应用最广泛的重要基础零件之一。齿轮传动也是机械传动中应用最广的一种传动形式。齿轮传动类型繁多，本课题的主要任务是掌握齿轮传动的类型。如图3-3-1所示，说说属于齿轮传动的何种类型？图3-3-1 齿轮传动的不同类型一、齿轮传动的特点 齿轮传动与带传动相比主要有以下优点：（1
2、）传递动力大、效率高。（2）寿命长、工作平稳、可靠性高。（3）能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的运动。齿轮传动与带传动相比主要有以下缺点：（1）制造、安装精度要求较高，因而成本也较高。（2）不宜做远距离传动。（3）无过载保护。（4）需专门加工设备。二、齿轮传动的类型（1）根据两轴的相对位置可分为平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动。（2）根据齿向可分为直齿、斜齿、人字齿和曲齿。（3）根据齿轮的工作条件，可分为开式齿轮传动（齿轮暴露在外，不能保证良好的润滑）、半开式齿轮传动（齿轮浸入油池，有护罩，但不封闭）和闭式齿轮传动（齿轮、轴和轴承等都装在封闭箱体内，润滑条件良好，灰沙不易
3、进入，安装精确）。（4）根据齿轮的外形可分为圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、齿条传动和蜗杆传动。（5）根据齿轮的齿廓曲线可分为渐开线齿轮传动、摆线齿轮传动和圆弧齿轮传动等。（6）根据齿面硬度可分为软齿面齿轮（齿面硬度350HBS）和硬齿面齿轮（齿面硬度350HBS）。三、对齿轮传动的基本要求（1）传动准确平稳。齿轮传动的基本要求之一是瞬时传动比恒定不变，以避免产生动载荷、冲击、振动和噪声。这与齿轮的齿廓形状、制造和安装精度有关。（2）承载能力强。齿轮传动在具体的工作条件下，必须有足够的工作能力，以保证齿轮在整个工作过程中不致产生各种失效问题。这与齿轮的尺寸、材料、热处理工艺因素有关。四、传动比的计
4、算 齿轮机构中，设主动齿轮1的齿数为Z1，从动齿轮2的齿数为Z2。若主动齿轮转速为n1，则单位时间内转过的齿数为 。同时，从动齿轮在主动齿轮的推动下转速为n2，转过的齿数为 ，由于齿轮传动是主、从动齿轮一齿对一齿的啮合传动，所以在同一时间内有：=，则：则一对齿轮的传动比为：五、齿轮的失效形式齿轮传动过程中，若齿轮发生折断、齿面损坏等现象，则齿轮失去了正常的工作能力，称为失效。轮齿的失效形式多种多样，较为常见的有轮齿折断、齿面点蚀、磨损、胶合和塑性变形等等。轮齿折断 齿面点蚀 齿面磨损 齿面胶合 齿面塑性变形1轮齿折断分为疲劳折断和过载折断两大类，全齿折断一般发生于齿宽较小的直齿轮，局部折断一般
5、发生于齿宽较大的直齿轮，和斜齿轮。防止措施：增大齿根圆角半径、提高齿面精度、增大模数等。2齿面点蚀由于弹性变形的原因，齿轮传动时实际上是很小的面接触，表面会产生很大的接触应力。接触应力按一定的规律变化，当变化次数超过某一限度时，轮齿表面会产生细微的疲劳裂纹，裂纹逐渐扩展，使表层上小块金属脱落，形成麻点和斑坑。发生点蚀后，轮齿工作面被损坏，造成传动的不平稳和产生噪声，点蚀常发生于闭式软齿面（HBS350HBS）传动中，点蚀的形成与润滑油的存在密切相关，常发生于偏向齿根的节线附近，开式传动中一般不会出现点蚀现象。防止措施：提高齿面硬度和齿面质量。3齿面胶合在较大压力作用下，齿轮轮齿齿面上的润滑油会
6、被挤走，两齿面金属直接接触，产生局部高温，致使两齿面发生粘连。随着齿面的相对滑动，较软轮齿的表面金属会被融焊在另一轮齿的齿面上，形成沟痕，这种现象称为齿面胶合。发生胶合后，会在齿面上引起强烈的磨损和发热，使齿轮失效。一般高速和低速重载的齿轮传动容易发生齿面胶合防止措施：采用异种金属、降低齿高、提高齿面硬度等。4齿面磨损齿轮传动过程中，接触的两齿面产生一定的相对滑动，使齿面发生磨损。当磨损速度符合规定的设计值，磨损量在界限内时，视为正常磨损。当齿面磨损严重时，渐开线齿面就会损坏，从而引起传动不平稳和冲击。齿面磨损是开式齿轮传动的主要失效形式。5齿面塑性变形齿轮齿面较软时，在重载情况下，可能使表层
7、金属沿着相对滑动方向发生局部的塑性流动，出现塑性变形。塑性变形后，主动齿轮沿着节线形成凹沟，而从动齿轮沿着节线形成凸棱，使整个轮齿发生永久性变形。防止措施：提高齿面硬度，采用油性好的润滑油。六、常用的齿轮传动1直齿圆柱齿轮传动（1）标准直齿圆柱齿轮各部分的名称图3-3-4 标准直齿圆柱齿轮 齿顶圆 过齿轮各齿顶所作的圆称为齿顶圆，用da表示 齿根圆 过齿轮各齿槽底部所作的圆称为齿根圆，用df表示。分度圆 在齿顶圆和齿根圆之间取一个圆，作为计算、制造、测量齿轮尺寸的基准，该圆称为分度圆；用d表示。标准齿轮分度圆上的齿厚与齿槽宽相等。基圆 把一条直线在一个圆上纯滚动，则这条直线上的一个定点的轨迹为
8、渐开线（即齿轮轮廓线），那么这个圆就叫基圆，用db表示。齿高 齿顶圆与齿根圆之间的径向距离称为齿高，用h表示。齿顶高 齿顶圆与分度圆之间的径向距离称为齿顶高，用ha表示。齿根高 齿根圆与分度圆之间的径向距离称为齿根高，用hf表示。齿槽宽 在端平面上，一个齿槽的两侧齿廓之间的分度圆弧长，称为端面齿槽宽，简称槽宽。用e表示。齿宽 是指齿轮齿的实体在轴向上的长度。一对齿轮传动时，一般小齿轮的齿宽要比大齿轮的齿宽稍大一些，用b表示。齿厚 在圆柱齿轮的端平面上，一个齿的两侧端面齿廓之间的分度圆弧长，称为端面齿厚，简称齿厚。用s表示。齿距 在齿轮上，两个相邻而同侧的端面齿廓之间的分度圆弧长，称为端面齿距。
9、在一般情况下，端面齿距可以简称为齿距。用p表示。总结：四圆三高二宽一厚一距 （2）直齿圆柱齿轮的主要参数 压力角 模数设分度圆上的齿距为P，齿轮的齿数为z，则分度圆的周长为 ，因此，分度圆的直径为：压力角和模数为使计算和测量方便，分度圆直径应为有理数。由上式可知，如果取齿距P为的有理数倍数，分度圆直径d就为有理数。在这里以符号m表示这个倍数，即：齿轮的齿数z在齿轮整个圆周上，均匀分布的轮齿总数，称为齿轮的齿数，用z表示。当模数一定时，齿数越多，齿轮的几何尺寸越大，齿轮轮齿渐开线的曲率半径也越大，齿廓曲线越趋平直。齿顶高系数ha*齿顶高ha与模数m之比值称为齿顶高系数，用ha*表示，即：标准直齿
10、圆柱齿轮的齿顶高系数为ha*l。顶隙系数c*顶隙c与模数m比值称为顶隙系数，用c*表示，即：标准直齿圆柱齿轮的顶隙系数为c*0.25。（3）直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算渐开线标准直齿圆柱齿轮传动几何尺寸计算公式名称符号外齿轮内齿轮模数m压力角=20分度圆直径dd=mz齿顶圆直径dd=d+2h=m(z+2)d=d-2h=m(z-2)齿跟圆直径dd=d-2h=m(z-2.5)d=d+2h=m(z+2.5)基圆直径dd=dcos齿顶高hh=h*m=m齿根高hh=(h*+c*)m全齿高hh=h+h顶隙cc=c*m齿槽宽ee=p/2齿厚sS=p/2齿距pp=m中心距aa=(d1+d2)/2a=(
11、d1-d2)/2（5）齿轮副的正确齿合条件和连续传动条件 正确啮合条件两齿轮的模数和压力角分别对应相等m1m2ma1a220 齿轮连续传动的条件当前一对轮齿啮合终止的瞬间，后继的一对轮齿正好开始啮合，齿轮副即能连续传动，我们称之为重合度，用表示，此时=1。但由于制造、安装误差的影响，实际上必须使1，才能可靠地保证传动的连续性，重合度越大，传动越平稳。对于一般齿轮传动，连续传动的条件是=1.2。对直齿圆柱齿轮（20ha*=1）来说，12。标准齿轮传动均能满足上述条件。应注意，中心距加大时，重合度会降低。【例】相啮合的一对标准直齿圆柱外齿轮（压力角=20，齿顶高系数h*=，顶隙系数c*=0.25）
12、，齿数z120，z232，模数10mm，试计算其分度圆直径，顶圆直径da，根圆直径df，基圆直径db，齿厚s，齿槽宽e及中心距a。计算结果 (单位：mm）名称公式小齿轮1大齿轮2分度圆直径d=mzd=10 x20=200d=10 x32=320齿顶圆直径d=m(z+2）d=10 x(20+2）=220d=10 x(32+2）=340齿根圆直径d=m(z-2.5）d=10 x(20-2.5）=175d=10 x(32-2.5）=295基圆直径d=dcosd=200 xcos20188d=320 xcos20300.7齿厚s=P/2=/2s=3.14x10/2=15.7s=s齿槽宽e=S=P/2e
13、=15.7e=15.7中心距a=m(z+z）/2a=10 x(20+32）/2=2602斜齿圆柱齿轮传动（1）斜齿圆柱齿轮传动特点斜齿圆柱齿轮在啮合传动过程中，齿面接触线是一条与轴线交成一个角度的斜直线，各条接触线的长短是变化的，开始啮合到脱离啮合，接触线长度是由“零最大零”，同时啮合的轮齿对数较多（重合度大），故传动平稳，承载能力高，所以在高速、大功率传动中应用较广泛。传动平稳，冲击、噪声和振动小，适合于高速传动；承载能力强，适于重载情况下工作；使用寿命长；不发生根切的最少齿数小于直齿轮，可获得更为紧凑的齿轮机构；不能作变速滑移齿轮使用；传动时产生轴向力。（2）螺旋角度轮齿与轴线的夹角称为分
14、度圆螺旋角，简称螺旋角，用表示。螺旋角表示斜齿轮的轮齿倾斜程度的重要参数，愈大，斜齿轮传动的优点愈显著，但产生的轴向力也愈大；很小，其传动优点不明显，为零，成为直齿轮。螺旋角一般取820，根据螺旋角旋向的不同，又分为右旋斜齿轮和左旋斜齿轮。旋向判定法与螺纹相同。（3）正确啮合条件斜齿轮的标准值定为法面参数，按端面值进行计算。如图所示。法面值下脚标用“n”表示，端面值下脚标用“t”表示。一对外啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件为法面模数和法面压力角分别相等，螺旋角大小相等，旋向相反。即：mn1=mn2=mn；an1=an2=an；1=-2。3圆锥齿轮传动 圆锥齿轮机构主要用来传递两相交轴之间的运
15、动和动力。如图所示。一对圆锥齿轮两轴之间的夹角可根据传动的需要来决定。但通常情况下，工程上多采用的是交角的传动。一对直齿锥齿轮的正确啮合条件为两齿轮的大端模数及压力角分别相等。即m1=m2=m；1=2=式中，m和a分别表示标准模数和标准压力角。4齿轮齿条传动当齿轮的基圆半径增大到无穷大时，渐开线变成一条直线，这时的齿轮就变成了齿条。这时分度圆、齿顶圆、齿根圆和基圆变成了相互平行的直线，即分度线、齿顶线、齿根线和基准线，齿数分布在这些线上成为齿条。图3-3-1（a）为外啮合直齿圆柱齿轮传动。图3-3-1（b）为内啮合直齿圆柱齿轮传动。图3-3-1（c）为斜齿圆柱齿轮传动。图3-3-1（d）为人字
16、齿轮传动。图3-3-1（e）为直齿圆锥齿轮传动。图3-3-1（f）为曲齿圆柱齿轮传动。图3-3-1（g）为蜗杆传动。图3-3-1（h）为齿轮齿条传动。图3-3-1（i）为交错轴斜齿轮传动。一、填空题1齿轮传动能保证_传动比恒定。2齿轮传动应满足的基本要求是_、_。3一对齿轮传动，已知主动齿轮转速=960r/min，齿数=20，从动轮转速=384r/min。则该齿轮传动比为_，从动轮的齿数为_。4斜齿轮_当作变速滑移齿轮使用。一、填空题5外啮合平行轴斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件为_、_、_。6齿轮轮齿的失效形式包括_、_、_、_和_。7齿轮轮齿的折断分两类，它们是轮齿的_和轮齿的_。一、填空题4最
17、常用的传动链是_、_。5链传动适合于两轴_、中心距_、传递功率_且平均传动比_的场合。6链传动瞬时传动比_。二、选择题4渐开线的形状取决于_的大小。A基圆 B分度圆 C齿顶圆 D齿根圆5已知下列标准直齿圆柱齿轮齿轮l z1=72 da1=222 mm齿轮2 z2=72 h2=22.5 mm齿轮3 z3=22 df3=156 mm齿轮4 z4=22 da4=240 mm可以正确啮合的一对齿轮是_。A齿轮l和齿轮2 B齿轮1和齿轮3C齿轮2和齿轮4 D齿轮3和齿轮4 二、选择题1齿条的齿廓曲线是一条直线，其原因是_变成无穷大。A分度圆B节圆C基圆D齿顶圆2斜齿圆柱齿轮传动与直齿圆柱齿轮传动相比最大
18、的优点是_。A传动效率高 B传动比恒定C传动平稳、噪音小3能够实现相交轴之间的运动与动力传递的齿轮传动机构是_。A直齿圆柱齿轮机构B斜齿圆柱齿轮机构C圆锥齿轮机构 三、简答题1齿轮传动有哪些特点？2齿轮传动有哪些类型及应用？3齿轮传动的失效形式有哪些？四、计算题 1一对正确啮合的标准直齿圆柱齿轮传动，其中心距a=200 mm，模数m=4 mm转速nl=800 r/min，n2=200 r/min，试求齿数zl、z2和分度圆直径dl、d2。2一对正确啮合的标准直齿圆柱齿轮传动，已知两轮齿数z1=21，z2=63，模数小=2 mm，试求两轮分度圆直径d1、d2，齿顶圆直径dal、da2，齿根圆直径矗fn、d f2位，全齿高h及中心距a的值。3一对正确啮合的标准直齿圆柱齿轮传动，两轮中心距a=50 mm，测得乙轮的齿顶圆直径为64 mm，齿数z2=30，试求甲轮的模数m、齿数zl，分度圆直径d1和齿顶圆直径dal。谢谢聆听