機械傳動基礎(chǔ)

1、任務一任務一 鏈傳動鏈傳動 滾子鏈傳動 任務一任務一 鏈傳動鏈傳動 一、鏈傳動的組成、速比及特點一、鏈傳動的組成、速比及特點1鏈傳動的組成鏈傳動的組成 圖8-8 鏈傳動的組成 鏈傳動主要由主動鏈輪、鏈條、從動鏈輪三構(gòu)件與機架等部分組成。 任務一任務一 鏈傳動鏈傳動 一、鏈傳動的組成、速比及特點一、鏈傳動的組成、速比及特點1鏈傳動的組成鏈傳動的組成 機械中的傳動鏈有滾子鏈滾子鏈和齒形鏈齒形鏈兩大類。 滾子鏈 鏈傳動鏈傳動 一、鏈傳動的組成、速比及特點一、鏈傳動的組成、速比及特點1鏈傳動的組成鏈傳動的組成 機械中的傳動鏈有滾子鏈滾子鏈和齒性鏈齒性鏈兩大類。 圖8-9 齒形鏈的構(gòu)造 齒形鏈傳動平穩(wěn)，

2、耐沖擊，噪聲小，又稱為無聲鏈，用于高速和精度高的場合。但齒形鏈重量大，價格貴。本節(jié)介紹應用廣泛的滾子鏈。 鏈傳動鏈傳動 一、鏈傳動的組成、速比及特點一、鏈傳動的組成、速比及特點滾子鏈的結(jié)構(gòu)組成鏈傳動的平均速比鏈傳動的平均速比 鏈傳動是齒嚙性傳動，從較長一段時間來考慮其平均速比i，應該有1221zznni（8-2） 式中 n1 、n2 主、從動輪的轉(zhuǎn)速，單位為rpm（每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)）， z1 、z2 主、從動輪的齒數(shù) 。式（8-2）表明，鏈傳動的平均速比與主動輪、從動輪的齒數(shù)成反比鏈傳動的平均速比與主動輪、從動輪的齒數(shù)成反比。 2鏈傳動的速比及運動特性鏈傳動的速比及運動特性 鏈傳動的運動特性鏈傳動

3、的運動特性 鏈傳動中，鏈條移動的速度時時在變化著；因此，鏈傳動的平均速比雖與鏈輪齒數(shù)成反比，但瞬時速比瞬時速比（也稱為瞬時傳動比瞬時傳動比）卻有所波動； 在鏈傳動中，鏈條會產(chǎn)生上下方向的顫動，這種顫動是鏈傳動的有害因素。 鏈輪的轉(zhuǎn)速越高、鏈輪齒數(shù)越少、鏈條節(jié)距越大，則鏈傳動的瞬時速比不均勻性和鏈條的顫動就越嚴重。 3鏈傳動的特點鏈傳動的特點 與帶傳動對比，鏈傳動的特點如下：（1）對環(huán)境的要求低對環(huán)境的要求低，能在高溫、多塵、無防護的條件下工作，這是突出優(yōu)點突出優(yōu)點。 （2）相對于帶傳動，有平均傳動比恒定不變的優(yōu)點。（3）低速傳動中，能傳遞大圓周力不打滑（對比帶傳動）；但高速傳動中，鏈 條速度的

4、波動、顫動和噪聲均大，不如帶傳動平穩(wěn)；且無過載保護性能。 （4）鏈條不需要在鏈輪上繃緊，有利于降低軸與軸承的受力。 （5）傳遞功率相同，結(jié)構(gòu)比帶傳動緊湊，但制造和安裝的要求較高。 （6）一般只宜布置在基本鉛垂的平面內(nèi)，鏈輪軸的方向受到限制只宜布置在基本鉛垂的平面內(nèi)，鏈輪軸的方向受到限制，這是突出的突出的 局限和不足。局限和不足。 與齒輪傳動對比，除了對環(huán)境要求低、成本低、適宜中心距較大以外，齒輪傳 動的優(yōu)越性均無可置疑。 從上述鏈傳動的優(yōu)缺點可知，自行車用鏈傳動可謂是揚長避短了。 鏈傳動的適用條件為：功率 P 100Kw，傳動比 i6，鏈速 v 15m/s，中心距 a 5m； 鏈傳動的效率為

5、0.920.98 。 二、滾子鏈傳動二、滾子鏈傳動 1滾子鏈的構(gòu)造與型號滾子鏈的構(gòu)造與型號 （參見下頁圖）（參見下頁圖） 滾子鏈由內(nèi)鏈板1、外鏈板2、銷軸3、套筒4及滾子5組成。 鏈節(jié)距鏈節(jié)距p 滾子鏈上相鄰兩滾子的中心距離。 傳動鏈是標準件，以鏈節(jié)距p為基本參數(shù)。 傳遞的功率較大，又要求結(jié)構(gòu)緊湊，可采用雙排或多排鏈。 1滾子鏈的構(gòu)造與型號滾子鏈的構(gòu)造與型號1內(nèi)鏈板 2外鏈板 3銷軸 4套筒 5滾子圖8-10 滾子鏈的構(gòu)造與雙排滾子鏈a）滾子鏈的構(gòu)造 b）雙排滾子鏈二、滾子鏈傳動二、滾子鏈傳動 1滾子鏈的構(gòu)造與型號滾子鏈的構(gòu)造與型號 標準滾子鏈分為A、B兩個系列，常用的是A系列。 A系列滾子鏈

6、的主要參數(shù)見表8-4。該標準采用英寸為長度單位。 1英寸25.4mm，（1/16）英寸（25.4/16）mm1.5875mm，表中的“鏈號”數(shù)乘以1.5875mm就是該鏈號滾子鏈的鏈節(jié)距p 。 表表8-4 A系列滾子鏈的主要參數(shù)系列滾子鏈的主要參數(shù)（摘自 GB/T 1243-1997） 滾子鏈的標記為： 鏈號排數(shù)節(jié)數(shù) 標準號 。 例如A系列、節(jié)距19.05mm、單排、92節(jié)的滾子鏈，其標記為： 12A192 GB/T 1243-1997 。鏈的長度用鏈節(jié)數(shù)表示。 傳動鏈的鏈節(jié)數(shù)以選偶數(shù)為宜，此時用開口銷或彈簧夾即可將鏈條聯(lián)接成鏈環(huán)（圖8-11a、b）。如鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)，須用有彎鏈板的“過渡鏈節(jié)”

7、聯(lián)成環(huán)形（圖8-11c），從而降低鏈的承載能力，圖8-11 滾子鏈聯(lián)結(jié)封閉環(huán)形的接頭形式a)開口銷 b)彈簧卡 c)過渡鏈節(jié) 傳動鏈的鏈節(jié)數(shù)以選偶數(shù)為宜，此時用開口銷或彈簧夾即可將鏈條聯(lián)接成鏈環(huán)（圖8-11a、b）。如鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)，須用有彎鏈板的“過渡鏈節(jié)”聯(lián)成環(huán)形（圖8-11c），從而降低鏈的承載能力，圖8-11 滾子鏈聯(lián)結(jié)封閉環(huán)形的接頭形式a)開口銷 b)彈簧卡 c)過渡鏈節(jié)2滾子鏈鏈輪滾子鏈鏈輪 圖8-12 鏈輪的結(jié)構(gòu)形式a)小尺寸整體式 b)中尺寸孔板式 c)大尺寸組合式 滾子鏈鏈輪的齒形已標準化，設計圖上不必畫端面齒形，只注明如 “齒形按 GB/T 1244-1995規(guī)定制造”等即可

8、。但設計圖上需畫出鏈輪的軸向齒形和尺寸，可參照BG/T 1243-1997。 鏈輪的結(jié)構(gòu)隨尺寸而異，參看圖8-12。 鏈輪材料要求強度和耐磨性，小鏈輪應選用較優(yōu)材料。 3鏈傳動的布置鏈傳動的布置 盡量布置在鉛垂平面內(nèi)， 使鏈條的鏈節(jié)能順暢地與 鏈輪齒嚙合。應緊邊在上、松邊在下。 若松邊在上，則在鏈子脫 離主動鏈輪處可能出現(xiàn)“咬 鏈”現(xiàn)象，影響正常傳動。兩鏈輪的軸線在同一水平 面內(nèi)（或接近如此）。若 需要斜向布置，兩軸中心 連線與水平線的夾角應 小于45。安裝時，松邊的初始下垂量取兩軸中心距的12。使用一段時間后，松 邊的下垂量加大。會造成嚙合不良。解決問題的方法之一，是將兩鏈輪的中 心距調(diào)大；

9、解決方法之二，是減除一個鏈節(jié)。 在松邊安置一個張緊輪則是解決此問題的更佳方法。鏈傳動主、從動輪的轉(zhuǎn)向相同。將兩輪之一安置在鏈環(huán)的外側(cè)，可使兩輪轉(zhuǎn) 向相反。但同時需要安置稱為“游輪”的張緊輪。圖8-13 鏈傳動的布置 3鏈傳動的布置鏈傳動的布置 3鏈傳動的布置鏈傳動的布置 3鏈傳動的布置鏈傳動的布置 3鏈傳動的布置鏈傳動的布置 3鏈傳動的布置鏈傳動的布置 齒輪傳動齒輪傳動一、齒輪傳動的類型與特點一、齒輪傳動的類型與特點 1齒輪傳動的類型齒輪傳動的類型 按兩軸線的空間位置，齒輪傳動分為平行軸齒輪傳動平行軸齒輪傳動、相交軸齒輪傳相交軸齒輪傳動動、交錯軸齒輪傳動交錯軸齒輪傳動三大類；按齒向不同分為直齒

10、、斜齒直齒、斜齒、人字齒人字齒、曲線齒曲線齒等類型； 根據(jù)嚙合形式分為外嚙合外嚙合、內(nèi)嚙合內(nèi)嚙合兩類。 圖8-14 齒輪傳動的類型 2 . 齒輪傳動的特點齒輪傳動的特點 齒輪傳動在現(xiàn)代機械中應用最為廣泛，其特點如下： 傳動精度高傳動精度高 前面講過，帶傳動不能保證傳動比準確，鏈傳動也不能實現(xiàn)恒定的瞬時傳動比；但現(xiàn)代常用的漸開線齒輪，其傳動比在理論上是準確、恒定不變的；這不但對精密機械與儀器是關(guān)鍵要求，也是高速重載下減少動載影響、實現(xiàn)平穩(wěn)傳動的重要條件。 適用范圍寬適用范圍寬 傳遞的功率范圍極寬，可以從0.001W到60 000kW；圓周速度可以很低，也可高達150m/s，均為帶傳動、鏈傳動難以

11、比擬。 可實現(xiàn)平行軸、相交軸、交錯軸等空間任意兩軸間的傳動可實現(xiàn)平行軸、相交軸、交錯軸等空間任意兩軸間的傳動，也為帶傳動、鏈傳動所難以企及。 工作可靠，使用壽命長工作可靠，使用壽命長。 傳動效率較高，一般為 0.940.99。 齒輪傳動的不足方面有： 制造和安裝要求較高，因而成本也較高； 對環(huán)境要求較嚴，除低速、低精度情況外，需要安置在箱罩中防 塵防垢，還需有潤滑裝置； 不適用于相距較遠兩軸間的傳動； 減振性和抗沖擊性不如帶傳動等柔性傳動好。二、漸開線直齒圓柱齒輪二、漸開線直齒圓柱齒輪 二、漸開線直齒圓柱齒輪二、漸開線直齒圓柱齒輪 1. 齒輪的傳動比與漸開線齒輪齒輪的傳動比與漸開線齒輪 輪齒齒

12、廓與齒輪傳動比輪齒齒廓與齒輪傳動比 圖8-16 古代齒輪傳動不能保持瞬時傳動比的恒定 古代齒輪的齒廓是直線或其他簡單線形，齒形不嚴格不精確。傳動中每轉(zhuǎn)過一個齒都發(fā)生一次撞擊，瞬時傳動比波動較大，傳動很不平穩(wěn)。在轉(zhuǎn)速高、功率大的現(xiàn)代傳動中，根本不能用。 二、漸開線直齒圓柱齒輪二、漸開線直齒圓柱齒輪 1. 齒輪的傳動比與漸開線齒輪齒輪的傳動比與漸開線齒輪 漸開線齒輪的恒定傳動比漸開線齒輪的恒定傳動比 圖8-16 漸開線與漸開線齒輪a）漸開線及其形成 b）漸開線齒輪 直線AB緊靠在半徑rb 的圓周上做純滾動，AB上任一點K的軌跡CKK稱為該圓的漸開線漸開線. 該圓稱為此漸開線的基圓基圓，r rb b

13、為基圓半徑，為基圓半徑，ABAB稱為發(fā)生線稱為發(fā)生線。 采用漸開線作為齒廓曲線的齒輪稱為漸開線齒輪漸開線齒輪。 由漸開線的形成過程可知： 漸開線上任一點的法線就是通過該點的漸開線發(fā)生線，此直線與基圓相切。 基圓以內(nèi)沒有漸開線。 幾何學的分析可以證明：從理論上理論上說，漸開線齒輪傳動具有恒定的傳動比漸開線齒輪傳動具有恒定的傳動比。 由于制造有誤差、齒廓會磨損，實際齒廓不可能是絕對精確的漸開線，所以傳動比也并非絕對準確與恒定。但這些因素的影響畢竟輕微得多，也便于控制了。 可見，漸開線齒輪的出現(xiàn)，使齒輪傳動的性能取得了質(zhì)的飛躍漸開線齒輪的出現(xiàn)，使齒輪傳動的性能取得了質(zhì)的飛躍，因此在現(xiàn)代獲得了廣泛的應

14、用。漸開線齒輪還有兩個明顯的優(yōu)點兩個明顯的優(yōu)點，使它在應用中一直獨占鰲頭：切齒刀具的通用性好切齒刀具的通用性好，有利于簡化加工設備和降低制造成本，兩軸的中心距略有安裝誤差對傳動比沒有影響中心距略有安裝誤差對傳動比沒有影響，便于安裝使用。二、漸開線直齒圓柱齒輪二、漸開線直齒圓柱齒輪 1. 齒輪的傳動比與漸開線齒輪齒輪的傳動比與漸開線齒輪 漸開線齒輪的恒定傳動比漸開線齒輪的恒定傳動比 2. 漸開線齒輪的參數(shù)與尺寸關(guān)系漸開線齒輪的參數(shù)與尺寸關(guān)系 齒輪各部分的名稱齒輪各部分的名稱 圖8-17 齒輪各部分的名稱及表示符號 齒頂圓齒頂圓 直徑直徑d da a 、半徑、半徑r ra a。齒根圓齒根圓 直徑直

15、徑d df f 、半徑、半徑r rf f。齒厚 圓周上的輪齒厚度（弧 長）。齒根處齒厚最大、接近 齒頂齒厚趨窄。齒槽寬 圓周上的齒槽寬度（弧 長）。在不同齒根處齒槽寬最 窄、接近齒頂齒槽寬驅(qū)寬。齒距 圓周上相鄰兩同側(cè)齒廓的 間距（弧長）。圓大對應大齒距。分度圓分度圓 齒厚與齒槽寬相等的圓。 分度圓是重要概念，與分度圓相 關(guān)的參數(shù)均用不帶下標的字母來表示，分別為直徑直徑d d 、半徑、半徑r r、分度圓齒厚分度圓齒厚s s 、 分度圓齒槽寬分度圓齒槽寬e e 、分度圓齒距、分度圓齒距p p等。應該有以下關(guān)系： se （8-3） pse2s2e （8-4） 齒頂高 ha。 齒根高 hf。 全齒高

16、h。hha hf （8-5）直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù) 基本參數(shù)有齒數(shù)z 、模數(shù)m 、壓力角、齒頂高系數(shù)ha* 、頂隙系數(shù)c* 等。 齒數(shù)z 齒輪傳動的傳動比與主動輪、從動輪的齒數(shù)成反比齒輪傳動的傳動比與主動輪、從動輪的齒數(shù)成反比，即1221zznni（8-6）式中 n1 、n2 主、從動輪的轉(zhuǎn)速，單位為rpm（每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)）， z1 、z2 主、從動輪的齒數(shù) 。 模數(shù)模數(shù)m m 齒輪上輪齒的大小，可用其徑向尺寸全齒高來表示，也可用其周向尺寸齒距來表示。這些參數(shù)間具有確定的關(guān)系，任選其一即可。 設以分度圓齒距p作為表示輪齒大小的參量，是否方便呢？ 分度圓齒距p是一段弧長，與分

17、度圓直徑d、齒數(shù)z的關(guān)系為zpd，即 zdp （8-7） 式（8-7）中包含無理數(shù) 3.14159。為了讓需要測量的分度圓直徑d是有理數(shù)，則分度圓齒距p將是個無理數(shù)；而用無理數(shù)來表示輪齒的大小顯然不便，為此，特定義另外一個表示輪齒大小的參數(shù)，稱為模數(shù)模數(shù)，用m表示：zdpm（8-8） 或 d zm （8-9）式（8-8）表明：模數(shù)模數(shù)m m的意義是分度圓齒距的意義是分度圓齒距p p的的 1/1/。 式（8-9）表明：分度圓直徑分度圓直徑d d等于齒輪齒數(shù)等于齒輪齒數(shù)z z與模數(shù)與模數(shù)m m的乘積的乘積。 圖8-18 輪齒大小與模數(shù)成正比 顯然，輪齒尺寸與模數(shù)大小成正比例；模數(shù)加大，齒厚增厚、齒

18、距加長，承載能力增強。 模數(shù)模數(shù)m m是齒輪設計計算的重要參數(shù)是齒輪設計計算的重要參數(shù)。 稍后即將看到，在齒輪計算公式中均以模數(shù)m作為基準參量。國家標準已經(jīng)制定了齒輪模數(shù)的標準系列。 表表8-5 漸開線齒輪的模數(shù)系列漸開線齒輪的模數(shù)系列（GB/T 1357-1987） （單位：mm）式（式（8-9）是齒輪設計計算的基本公式之一）是齒輪設計計算的基本公式之一。壓力角壓力角 物體因受力而產(chǎn)生運動，力的作用方向和物體上力作用點的運力的作用方向和物體上力作用點的運動方向間的夾角動方向間的夾角，稱為壓力角壓力角。 圖8-19 壓力角與漸開線齒輪的壓力角a)壓力角的含義 b)漸開線齒輪的壓力角 意義：壓力

19、角越小壓力角越小，力的方向與運動方向越接近一致，推動物體運動推動物體運動越省力越省力。 漸開線齒輪嚙合中的壓力角問題簡介。 . 齒輪嚙合時力的作用方向齒輪嚙合時力的作用方向 因光滑面上力必沿法線方向，則齒廓上力必沿漸開線發(fā)生線的方向；輪齒在K1 、K2點嚙合（圖8-20b） ，力F1 、F2 必沿K1 N1 、K2 N2 方向。 .從動輪上力作用點的運動方向從動輪上力作用點的運動方向 從動輪繞O2 轉(zhuǎn)，K1 、K2必沿v1 、v2 運動。 由圖8-20b知，采用離基圓較近處的漸開線為齒廓，齒輪傳動的壓力角較小采用離基圓較近處的漸開線為齒廓，齒輪傳動的壓力角較小。 但基圓內(nèi)沒有漸開線，所以齒根圓

20、必須比基圓大；而分度圓又比齒根圓大，因此分度圓壓力角不可能很小分度圓壓力角不可能很小。綜合各種因素，我國國家標準規(guī)定標準齒輪的（分度圓）壓力角為我國國家標準規(guī)定標準齒輪的（分度圓）壓力角為 2020。 壓力角數(shù)值定下來，漸開線齒廓的形狀才能確定，因此，齒數(shù)齒數(shù)z z、模數(shù)、模數(shù)m m和壓力角和壓力角三者是直齒圓柱漸開線齒輪主要的基本參數(shù)三者是直齒圓柱漸開線齒輪主要的基本參數(shù)。 齒頂高系數(shù)ha* 和頂隙系數(shù)c* 齒頂高系數(shù)齒頂高系數(shù)ha* 齒頂高ha與模數(shù)m的比值，即ha ha* m （8-10） 由于：只有齒距p相同、即模數(shù)m相同的齒輪才能嚙合，兩齒輪的標準安裝距是兩個分度圓相切；因此齒根高h

21、f 必須略大于齒頂高ha，否則兩齒輪必發(fā)生“干涉”而無法傳動。于是應該有hfha C （8-11）式中 C為兩齒輪嚙合時的“徑向間隙徑向間隙”，或稱“頂隙頂隙”。 頂隙系數(shù)頂隙系數(shù)c* 頂隙C與模數(shù)m的比值，即 C c*m （8-12） 由式（8-11）、（8-10）、（8-12）得到齒根高的計算公式 hf（ha*c* ）m （8-13） 由式（8-5）、（8-13）得到全齒高的計算公式 h（2ha*c* ）m （8-14）齒頂高系數(shù)ha* 和頂隙系數(shù)c* 也是齒輪的基本參數(shù)。我國標準規(guī)定，正常齒制： ha* 1.00， c* 0.25； 短齒制： ha* 0.80， c* 0.30。標準直齒

22、圓柱齒輪的幾何尺寸標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸 表表8-6 正常制標準直齒圓柱齒輪主要幾何尺寸的計算公式正常制標準直齒圓柱齒輪主要幾何尺寸的計算公式內(nèi)齒輪與齒條內(nèi)齒輪與齒條 內(nèi)齒輪與齒條內(nèi)齒輪與齒條 圖8-21 內(nèi)齒輪與齒條的齒形與參數(shù) a)內(nèi)齒輪（局部） b)齒條（局部） 內(nèi)齒輪內(nèi)齒輪齒廓是內(nèi)凹漸開線，齒厚、齒槽形狀與外齒輪相反；各參數(shù)均與外齒輪對應，僅齒頂圓直徑da 、齒根圓直徑df 的公式與外齒輪有差別，見表8-6。 齒條齒條 當齒輪齒數(shù)增加到無限多，齒頂圓、分度圓、齒根圓變得無限大，其局部成為互相平行的直線，代表分度圓的直線稱為齒條的中線。齒條的漸開線齒廓也成為直線，齒廓的垂線與中線的夾

23、角就是齒條嚙合中的壓力角，標準值20，特稱為齒條的齒形角齒形角。3. 漸開線齒輪傳動的應用知識要點漸開線齒輪傳動的應用知識要點 從應用出發(fā)，下面簡介漸開線齒輪傳動的知識要點而略去理論證明。 一對漸開線齒輪，必須模數(shù)相等、壓力角相等才能嚙合傳動一對漸開線齒輪，必須模數(shù)相等、壓力角相等才能嚙合傳動。兩漸開線齒輪的標準安裝條件為分度圓相切，標準中心距兩漸開線齒輪的標準安裝條件為分度圓相切，標準中心距a a為兩齒輪分度圓為兩齒輪分度圓半徑之和半徑之和，由式（8-8）可得：當兩齒輪為內(nèi)嚙合時，公式中的加號改為減號。 mzza221（8-15）式中 z1 、z2 兩齒輪的齒數(shù)，m 齒輪的模數(shù)。 加工安裝必

24、有誤差，但只要實際中心距與式（8-15）的標準值不差得太多， 即兩輪嚙合不致間斷，也不互相“卡死”，則實際安裝中心距與標準中心距略有實際安裝中心距與標準中心距略有偏差，并不影響傳動比的恒定性，這是漸開線齒輪傳動的突出特點和優(yōu)點偏差，并不影響傳動比的恒定性，這是漸開線齒輪傳動的突出特點和優(yōu)點。 兩齒輪實現(xiàn)連續(xù)傳動的條件是：在一對輪齒脫離嚙合前下一對輪齒能進入嚙合。標準漸開線齒輪在標準中心距的條件下，均可實現(xiàn)連續(xù)傳動；齒輪齒數(shù)多，對實現(xiàn)連續(xù)傳動有利。 3. 漸開線齒輪傳動的應用知識要點漸開線齒輪傳動的應用知識要點 正常齒制標準漸開線直齒齒輪的最小齒數(shù)正常齒制標準漸開線直齒齒輪的最小齒數(shù)z zmin

25、min 1717。 齒數(shù)小于17，由于“根切”（解釋略）使部分齒廓喪失漸開線齒形，從而降低傳動質(zhì)量 。若允許存在微小“根切” ，可取到zmin 14。需齒數(shù)更少，則可采用“變位齒輪變位齒輪”（略）。另外，稍后將簡介的斜齒齒輪，其最小齒數(shù)也可小于14。 例例8-1 一對外嚙合漸開線標準直齒圓柱齒輪，已知模數(shù)m2mm，兩輪齒數(shù)z125，z2 100，壓力角20，正常齒制。 求：兩輪分度圓直徑d1 、d2 ，齒頂圓直徑da1 、da2 ，齒根圓直徑df1 、df2 ， 基圓直徑db1 、db2 及兩輪的中心距a。 解解 根據(jù)表8-6中的公式及式（8-15）計算如下： 分度圓直徑d1 mz1 2mm2

26、550mmd2 mz2 2mm100200mm齒頂圓直徑 da1d1 2ha d1 2ha*m 50mm（212mm）54mm da2d2 2ha d2 2ha*m 200mm（212mm）204mm 齒根圓直徑 df1d1 2（hf*c*） 50mm2（10.25）2mm45mmdf2d2 2（hf*c*） 200mm2（10.25）2mm195mm基圓直徑db1 d1 cos50mmcos2046.99mmdb2 d2 cos200mmcos20187.94mm兩輪中心距 mm1252200mmmm50221dda 例例8-2 一對標準安裝的外嚙合漸開線直齒圓柱齒輪，已知中心距a75mm，

27、傳動比i4。模數(shù)m 1.5mm，壓力角20，正常齒制。 求：兩輪的齒數(shù)z1、z2、分度圓直徑d1、d2，齒頂圓直徑da1、da2，齒根圓直徑df1、df2以及基圓直徑db1、db2 。解解 先求小齒輪齒數(shù)z1和大齒輪齒數(shù)z2由式（8-6）iz2 /z1 得到 z2 iz1 4z1 將上式代入式（8-15）， 得到 2524211121mzmzzmzza即 20mm515mm752521.maz因此 z2 4z1 42080。 再求兩齒輪的其他參數(shù) 因兩齒輪的齒數(shù)及模數(shù)已經(jīng)知道，其他參數(shù)均可仿照例8-1那樣求出。（略，建議大家自行練習計算）三、齒輪的材料、結(jié)構(gòu)與精度三、齒輪的材料、結(jié)構(gòu)與精度 1

28、. 齒輪的失效形式與材料選擇齒輪的失效形式與材料選擇 齒輪的失效形式齒輪的失效形式 齒輪損壞多因輪齒失效輪齒失效所致，主要形式有：輪齒從齒根處斷裂、齒面疲勞點輪齒從齒根處斷裂、齒面疲勞點蝕、齒面磨損和齒面膠合蝕、齒面磨損和齒面膠合，它們的引起原因及防止措施等見表8-7。 齒輪在工作中損壞而不能繼續(xù)使用，稱為失效失效。表表8-7 齒輪輪齒的常見失效形式及防止措施齒輪輪齒的常見失效形式及防止措施 齒輪的常用材料齒輪的常用材料 低速、輕載、無沖擊的齒輪，選用價格低、易成型、易切齒的鑄鐵；載荷、尺寸較大、形狀復雜的齒輪選用鑄鋼；高速輕載、要求低噪聲的齒輪選用工程塑料、尼龍等非金屬材料。而大多數(shù)齒輪仍采

29、用各種鋼材制造，見表8-8。 相嚙合的一對齒輪中，小齒輪應選較優(yōu)質(zhì)的材料，原因有三：小齒輪受力循環(huán)次數(shù)多；齒數(shù)越少輪齒的根部越薄，容易折斷；使相嚙合的輪齒表面有明顯的硬度差，有利于防止齒面膠合。表表8-8 齒輪的常用材料及使用條件齒輪的常用材料及使用條件齒輪傳動的潤滑齒輪傳動的潤滑 潤滑對齒輪傳動很重要潤滑對齒輪傳動很重要，作用有：減少磨損、發(fā)熱，降低噪聲，延長使用減少磨損、發(fā)熱，降低噪聲，延長使用壽命，改善傳動狀況。壽命，改善傳動狀況。圖8-21 閉式齒輪傳動的常用潤滑形式 a）浸油潤滑 b）噴油潤滑 “開式開式”傳動 齒輪傳動裝置暴露在環(huán)境中，沒有罩蓋。 “半開式半開式”傳動 傳動裝置有罩

30、蓋而沒有完全封閉在箱體內(nèi)?！伴]式閉式”傳動 傳動裝置封閉在箱體內(nèi)。開式、半開式齒輪傳動僅用于低速、低精度工況，定期由人工加注潤滑油。 閉式傳動，有浸油潤滑浸油潤滑與噴油潤滑噴油潤滑等等形式，見圖8-21。 浸油潤滑也稱為油浴潤油浴潤滑滑，在齒輪箱內(nèi)注潤滑油使油面浸沒大齒輪12個齒，由齒輪的轉(zhuǎn)動將油帶至兩齒輪嚙合處起潤滑作用，如圖8-21a所示。 更高速的傳動中，為避免因攪油劇烈使油溫升得過高，常采用噴油潤滑，由油泵輸油經(jīng)噴嘴射向齒輪嚙合處，如圖8-21b所示。 2. 圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)圓柱齒輪的結(jié)構(gòu) 齒輪結(jié)構(gòu)與下列因素有關(guān)：毛坯種類、材料、尺寸、加工方法及生產(chǎn)批量等。常見的齒輪結(jié)構(gòu)類型如下： 齒輪

31、軸齒輪軸 齒輪的外徑較小，或齒根圓直徑與相配的軸徑相差很小時（圖8-22a），常將齒輪與軸制成一體，稱為齒輪軸，如圖8-22b所示。 圖8-22 齒輪軸a）2.5m b）齒根圓直徑與相配的軸徑相差很小 實心式齒輪實心式齒輪 齒頂圓直徑da 200mm的中小尺寸齒輪多采用。 圖8-23 實心式齒輪（da 200mm） 輻板式齒輪輻板式齒輪 齒頂圓直徑da200500mm的齒輪多采用（圖略）。 3. 圓柱齒輪精度簡介圓柱齒輪精度簡介齒輪傳動精度的三個方面齒輪傳動精度的三個方面 針對齒輪傳動質(zhì)量的三個主要方面。第公差組為傳動準確性精度傳動準確性精度 規(guī)定齒輪一周轉(zhuǎn)內(nèi)的最大轉(zhuǎn)角誤差。第公差組為傳動平穩(wěn)

32、性精度傳動平穩(wěn)性精度 規(guī)定傳動中沖擊、振動、噪聲等指標。第公差組為載荷分布均勻性精度載荷分布均勻性精度 規(guī)定齒面接觸狀況的指標。 不同工作的齒輪，對上述三種精度有不同的側(cè)重方面。 齒輪的精度等級及其選擇齒輪的精度等級及其選擇 GB/T 10095.1-2001標準中規(guī)定，單個漸開線圓柱齒輪的精度有112級，1級最高，12級最低。1、2級精度屬于待發(fā)展級。 高精度齒輪價格昂貴，一般不輕易選用。常用的齒輪精度是6級9級。表表8-9 常用圓柱齒輪精度等級的適用條件及舉例常用圓柱齒輪精度等級的適用條件及舉例4. 圓柱齒輪的加工方法圓柱齒輪的加工方法4. 圓柱齒輪的加工方法圓柱齒輪的加工方法仿形法加工齒

33、輪4. 圓柱齒輪的加工方法圓柱齒輪的加工方法4. 圓柱齒輪的加工方法圓柱齒輪的加工方法展成法加工齒輪四、斜齒圓柱齒輪簡介四、斜齒圓柱齒輪簡介 四、斜齒圓柱齒輪簡介四、斜齒圓柱齒輪簡介 1斜齒圓柱齒輪的形成原理斜齒圓柱齒輪的形成原理 圖4-24 斜齒輪的幾何形成原理 設想把直齒齒輪切成極多個極薄的“齒輪片”，依次向同方向錯開極小角度， 然后“粘”起來，得到如圖8-24b所示的結(jié) 果：輪齒不再與齒輪的軸線平行，這就 是斜齒輪斜齒輪。注意：斜齒輪的輪齒在空間不是直線，而是一條螺旋線。 2斜齒輪傳動的特點斜齒輪傳動的特點 圖8-25 齒輪嚙合時齒面上的接觸線 a）直齒輪 b）斜齒輪 螺旋齒的斜齒輪傳動

34、對比直齒輪，若干方面的性能大有改善，同時也帶來缺點與問題。 斜齒輪傳動的主要優(yōu)點斜齒輪傳動的主要優(yōu)點 傳動平穩(wěn)、噪音小傳動平穩(wěn)、噪音小 斜齒輪嚙合從一端開始，接觸線從短到長，又縮短而脫離接觸，作用力變化平緩。 承載能力強承載能力強 斜齒輪傳動同時參與嚙合的齒對較多（34對），每齒分擔的負荷降低。又因傳動平穩(wěn)，沖擊和振動小，有利于承載。 齒面磨損均勻齒面磨損均勻 平穩(wěn)進入接觸又平穩(wěn)退出，使齒面磨損較為均勻，有利于維持齒廓的形狀、維持傳動的準確穩(wěn)定。 最小齒數(shù)可以比直齒輪少最小齒數(shù)可以比直齒輪少 有利于達到結(jié)構(gòu)緊湊、減輕重量的目的。斜齒輪傳動的缺點與問題斜齒輪傳動的缺點與問題 傳動中產(chǎn)生軸向推力傳

35、動中產(chǎn)生軸向推力 這種軸向力有把兩個齒輪互相推離的趨勢，因此需要用能承受軸向力的軸承；或采用 “人字齒輪”，使同時產(chǎn)生方向相反的軸向力Fa 互相抵消。但兩種方法都增加制造工作量和成本。 加工不如直齒輪簡便，難達到較高的加工精度加工不如直齒輪簡便，難達到較高的加工精度。 圖8-29 斜齒輪及人字齒輪傳動中的軸向力 a)斜齒輪上的軸向力 b)軸向力的影響 c)人字齒輪使軸向力抵消 d)人字齒輪傳動 五、錐齒輪簡介五、錐齒輪簡介 五、錐齒輪簡介五、錐齒輪簡介 錐齒輪傳動用于傳遞兩相交軸間的運動；兩錐齒輪軸成90夾角是最常見的, 稱為正交傳動。但對于任意交角的兩軸，用錐齒輪傳動都較方便。 圖4-33

36、錐齒輪傳動及其運動特性 曲齒錐齒輪傳動平穩(wěn)、承載能力高，在現(xiàn)代汽車、坦克、飛機等高速、重載傳動中被廣泛采用。 五、錐齒輪簡介五、錐齒輪簡介 2錐齒輪傳動的傳動比錐齒輪傳動的傳動比 錐齒輪的各參數(shù)均以大端齒廓為依據(jù)進行定義與討論。 一對錐齒輪正確嚙合的條件是：大端模數(shù)和壓力角分別相等大端模數(shù)和壓力角分別相等。 正交錐齒輪傳動，兩輪分度圓錐角之和1290，傳動比122212121221cottancossinsinsinddzznni（8-16） 式中 n1、n2主、從動輪的轉(zhuǎn)速，單位為rpm（每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)）， z1、z2主、從動輪的齒數(shù)。 蝸輪蝸桿應用六、蝸桿傳動簡介六、蝸桿傳動簡介 六、蝸桿傳

37、動簡介六、蝸桿傳動簡介 六、蝸桿傳動簡介六、蝸桿傳動簡介 1蝸桿傳動概述蝸桿傳動概述 圖8-28 蝸桿傳動的構(gòu)成與功用 由蝸桿和蝸輪構(gòu)成，傳遞空間交錯軸間的運動，交錯角常為傳遞空間交錯軸間的運動，交錯角常為9090，傳動中，傳動中的主動件是蝸桿。的主動件是蝸桿。 下面簡介常見的圓柱阿基米德蝸桿。 六、蝸桿傳動簡介六、蝸桿傳動簡介 1蝸桿傳動概述蝸桿傳動概述 下面簡介常見的圓柱阿基米德蝸桿。 阿基米德蝸桿和蝸輪的幾何特征阿基米德蝸桿和蝸輪的幾何特征 圖8-29 阿基米德蝸桿的幾何特性與傳動原理a）蝸桿與螺桿的異同對比 b）蝸輪蝸桿的嚙合關(guān)系 蝸桿縱截面與漸開線齒條的齒形相同。蝸桿縱截面與漸開線齒

38、條的齒形相同。 蝸桿有右旋、左旋之分； 也有單頭、雙頭、多頭蝸桿。蝸桿縱截面內(nèi)的齒形角與標準齒條 相同，240。六、蝸桿傳動簡介六、蝸桿傳動簡介 1蝸桿傳動概述蝸桿傳動概述 蝸桿有右旋、左旋之分； 也有單頭、雙頭、多頭蝸桿。 蝸桿的齒距pZ（類似螺桿的螺距）與齒條一樣， pzm， m是蝸桿的模數(shù)，應按GB/T 10085-1988規(guī)定。pZ含有因子3.14159，可見是無理數(shù)。 蝸輪蝸輪外形與斜齒輪較像，蝸輪齒圈的中分面內(nèi)齒形具有漸開線齒廓；但蝸輪的外緣不是圓柱面，而是一圈與蝸桿契合的弧形柱面，見圖8-29b。 通過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面稱為中間平面中間平面，見圖8-29b。 蝸桿傳動

39、中，中間平面內(nèi)蝸桿與蝸輪的嚙合類似于齒輪齒條間的傳動蝸桿傳動中，中間平面內(nèi)蝸桿與蝸輪的嚙合類似于齒輪齒條間的傳動，這就是蝸輪蝸桿傳動關(guān)系的要點。 2蝸桿傳動的特點與應用蝸桿傳動的特點與應用 圖8-30 蝸桿傳動的特點和應用舉例a)緊湊的單級蝸桿傳動機構(gòu) b)具有自鎖性的手動葫蘆 蝸桿傳動蝸桿傳動優(yōu)點鮮明，優(yōu)點鮮明，缺點突出，缺點突出，適用條件明確適用條件明確。蝸桿傳動的優(yōu)點蝸桿傳動的優(yōu)點 傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊。 單級傳動比常取i880，要求大傳動比時蝸桿， 傳動結(jié)構(gòu)的緊湊為其他傳動形式所難以比擬。 與齒輪是一個個分離的齒不同，蝸桿是一個連續(xù)的螺旋齒形，因此傳動平傳動平 穩(wěn)，沖擊

40、、振動與噪音均小穩(wěn)，沖擊、振動與噪音均小。因傳動比大，可用于可用于分度機構(gòu)中得到高精度的微小轉(zhuǎn)角分度高精度的微小轉(zhuǎn)角分度。 蝸桿的螺旋升角小，具有自鎖性具有自鎖性，只能由蝸桿帶動蝸輪，不能反向帶動。 圖8-30b為手動葫蘆起重裝置，操作者停止拉動時，重物被鎖住不會掉落。 蝸桿傳動的缺點蝸桿傳動的缺點 機械效率低機械效率低，一般0.70.8，有的自鎖性蝸桿傳動甚至0.5。 傳動中摩擦發(fā)熱嚴重，齒面磨損快，需要有良好的散熱、潤滑條件，只適摩擦發(fā)熱嚴重，齒面磨損快，需要有良好的散熱、潤滑條件，只適 用于功率不超過用于功率不超過50kW的小功率傳動、或間歇工作的設備的小功率傳動、或間歇工作的設備。 為

41、減少磨損和摩擦，需用減磨性好的貴重有色金屬制造蝸輪齒圈，齒面的 加工要求高光潔度，因而成本較高成本較高。 蝸桿傳動蝸桿傳動 優(yōu)點鮮明，優(yōu)點鮮明，缺點突出，適用條件明確。缺點突出，適用條件明確。3蝸桿傳動的主要參數(shù)與傳動比蝸桿傳動的主要參數(shù)與傳動比 蝸桿在中間平面內(nèi)的模數(shù)為軸向模數(shù)ma1；蝸輪在中間平面內(nèi)的模數(shù)為端 面模數(shù)mt2。ma1和mt2應根據(jù)GB/T 10088-1988標準（略）取值。 蝸桿分度圓直徑d1應根據(jù)軸向模數(shù)mt2按GB/T 10085-1988（略）選取。 設蝸輪的齒數(shù)為z2，則在中間平面內(nèi)蝸輪各參數(shù)的意義、名稱與齒輪類似， 參看圖8-29b；各參數(shù)與齒數(shù)z2、端面模數(shù)mt

42、2的關(guān)系也與齒輪參數(shù)關(guān)系相同。 蝸輪蝸桿正確嚙合的條件是：中間平面內(nèi)模數(shù)相等、壓力角相等；在兩軸 空間交錯角為90時，蝸輪輪齒的螺旋角2與蝸桿導程角相等。 蝸桿傳動的傳動比i與蝸桿頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2成反比： 1221zznni （8-17）4蝸桿的結(jié)構(gòu)蝸桿的結(jié)構(gòu) 第四節(jié)第四節(jié) 輪系與減速器輪系與減速器 一、輪系一、輪系 1輪系及其種類輪系及其種類 由若干對齒輪副組成的傳動系統(tǒng)稱為輪系由若干對齒輪副組成的傳動系統(tǒng)稱為輪系。輪系分以下兩大類： 定軸輪系定軸輪系 傳動中所有齒輪軸線的位置均固定不動的輪系。 周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系 傳動中至少有一個齒輪軸繞其他齒輪的固定軸回轉(zhuǎn)的輪系。 圖8-31 定軸輪

43、系與周轉(zhuǎn)輪系a）定軸輪系 b）周轉(zhuǎn)輪系 太陽輪太陽輪 周轉(zhuǎn)輪系中，軸線位置固定的齒輪，如圖8-31b中的齒輪1、3。行星輪行星輪 齒輪軸線繞其他輪軸轉(zhuǎn)動的齒輪，如圖8-31b中的齒輪2。 第四節(jié)第四節(jié) 輪系與減速器輪系與減速器 一、輪系一、輪系 定軸輪系定軸輪系第四節(jié)第四節(jié) 輪系與減速器輪系與減速器 一、輪系一、輪系 周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系第四節(jié)第四節(jié) 輪系與減速器輪系與減速器 一、輪系一、輪系 復合輪系復合輪系第四節(jié)第四節(jié) 輪系與減速器輪系與減速器 一、輪系一、輪系 錐齒輪行星輪錐齒輪行星輪2輪系的功用輪系的功用 （1）獲得大傳動比）獲得大傳動比 圖8-32 二級齒輪減速輪系 一對齒輪的傳動比一般

44、不宜超過5，輪系則通過一級一級的連續(xù)增速或減速，可達到很大傳動比，而結(jié)構(gòu)較為緊湊。 圖8-32為二級齒輪減速器中的輪系。 鐘表里分針與時針、秒針與分針的傳動比均為60，都由二級齒輪傳動實現(xiàn)；從秒針到時針，傳動比達3600，也只用四級傳動就實現(xiàn)了，結(jié)構(gòu)很緊湊。 圖8-33 機械鐘表里的多級齒輪傳動 1（秒輪到分輪的）過輪2秒輪 3分輪 4時輪5 （分輪到時輪的）過輪（2）實現(xiàn)變速、換向傳動）實現(xiàn)變速、換向傳動 圖8-34 可實現(xiàn)變速傳動的輪系 圖8-34是某汽車變速箱里的輪系，軸是輸入軸，花鍵軸是輸出軸，D是離合器，還有一根中間軸，可得到四種不同的傳動比，實現(xiàn)變速輸出。 圖8-35 用于換向的三星輪機構(gòu) 變速輸出變速輸出換向傳動換向傳動 圖8-35是三星輪機構(gòu)，一種簡單換向輸出輪系；從z1z2z3z4 的傳動，轉(zhuǎn)動一下三角架，變?yōu)閦1z3z4，減少一個中間輪z2，終端輸出變向。 傳動線路中增減一個外嚙合中間輪，只改變它后面齒輪的轉(zhuǎn)向，而不影響它后面齒輪的轉(zhuǎn)速，這種中間輪特稱為惰輪惰輪。 實現(xiàn)變速、換向傳動實現(xiàn)變速、換向傳動 換向傳動換向傳動（3）實現(xiàn)多路傳動）實現(xiàn)多路傳動 圖8-36 多路輸出的輪系a）車削螺紋的傳動機構(gòu) b)多頭鉆孔的傳動機構(gòu) 圖8-36a的輪系有兩個傳動輸出；同樣方法不難實現(xiàn)更多路的輸出。 圖8-36b中一輪帶動四輪，是另一種簡單的多路輸出形式。