汽車機械基礎機工配套課件：4單元3齒輪傳動

1、汽車機械基礎模塊四 汽車常用傳動分析學習目標1.知識目標(1)了解齒輪傳動的特點及分類。(2)熟悉齒輪傳動的用途。(3)會計算齒輪傳動的傳動比。(4)掌握漸開線標準直齒輪的基本參數(shù)及幾何尺寸計算。(5)了解漸開線直齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件和連續(xù)傳動條件。(6)掌握齒輪傳動的失效形式。2.能力目標(1)具有識別齒輪傳動種類的能力(2)能計算齒輪的各個參數(shù)單元十三 齒輪傳動任務引入汽車在行駛過程中通過手動選擇檔位，就能實現(xiàn)變速、轉(zhuǎn)向或倒車，它們是怎樣實現(xiàn)的呢？ 目錄01任務一 齒輪傳動的類型與特點02任務二 漸開線標準直齒圓柱齒輪03任務三 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動04任務四 漸開線齒

2、輪的加工與根切現(xiàn)象05任務五 斜齒圓柱齒輪傳動06任務六 直齒錐齒輪傳動07任務七 齒輪的失效形式08任務八 齒輪的材料與結構目錄01任務一 齒輪傳動的類型與特點02任務二 漸開線標準直齒圓柱齒輪03任務三 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動04任務四 漸開線齒輪的加工與根切現(xiàn)象05任務五 斜齒圓柱齒輪傳動06任務六 直齒錐齒輪傳動07任務七 齒輪的失效形式08任務八 齒輪的材料與結構齒輪傳動特點齒輪傳動利用齒輪副來傳遞運動和（或）動力的一種機械傳動齒輪傳動特點： 1.瞬時傳動比準確，傳動平穩(wěn)。結構緊湊，適用范圍廣。 2.傳動精度高；傳動效率高，可達99 %。工作可靠、壽命長。 3.可實現(xiàn)兩軸平

3、行、交叉、交錯的傳動。 4.齒輪需要專用制造設備，成本較高。齒輪傳動類型1.按輪齒形狀分類根據(jù)輪齒形狀的不同，齒輪可分為直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、直齒錐齒輪、斜齒錐齒輪、齒條和人字齒等。 齒輪傳動類型2.按齒輪軸線位置分類：根據(jù)軸線位置不同，齒輪傳動可分為平行軸齒輪傳動、相交軸齒輪傳動和交錯軸齒輪傳動， 齒輪傳動類型3.按齒輪嚙合情況分類：齒輪傳動可分外嚙合傳動和內(nèi)嚙合傳動 外嚙合傳動內(nèi)嚙合傳動齒輪傳動類型4.按工作條件分類：齒輪傳動可分為開式、半開式和閉式傳動三類。開式齒輪傳動：傳動裝置沒有防塵罩或機殼，齒輪完全暴露在外面，外界雜物容易侵入，且潤滑不良，多用于低速、非重要場合。半開式齒輪傳

4、動：齒輪傳動裝置有簡單的防護裝置，但不能嚴格防止外界雜物的侵入，潤滑條件一般，多用于農(nóng)業(yè)機械、建筑機械及簡單機械裝備。閉式齒輪傳動：齒輪經(jīng)過精確加工，放置于密封嚴密的箱體內(nèi)，潤滑條件好，多用于汽車、機床等重要場合。 齒輪傳動類型 兩軸平行兩軸不平行按輪齒方向按嚙合情況直齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動 人字齒圓柱齒輪傳動 外嚙合齒輪傳動 內(nèi)嚙合齒輪傳動 齒輪齒條傳動 相交軸齒輪傳動交錯軸齒輪傳動錐齒輪傳動 交錯軸斜齒輪傳動 蝸輪蝸桿傳動 齒輪傳動目錄01任務一 齒輪傳動的類型與特點02任務二 漸開線標準直齒圓柱齒輪03任務三 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動04任務四 漸開線齒輪的加工與根切現(xiàn)象

5、05任務五 斜齒圓柱齒輪傳動06任務六 直齒錐齒輪傳動07任務七 齒輪的失效形式08任務八 齒輪的材料與結構漸開線的形成及性質(zhì)1.漸開線的形成 動直線沿著一固定的圓作純滾動時，此動直線上任一點K的運動軌跡CK稱為漸開線，該圓稱為漸開線的基圓，其半徑以rb表示，直線稱為漸開線的發(fā)生線。 漸開線的形成及性質(zhì)1.漸開線的形成漸開線齒輪以同一個基圓上產(chǎn)生的兩條反向漸開線為齒廓的齒輪。漸開線的形成及性質(zhì)2.漸開線的性質(zhì)發(fā)生線在基圓上滾過的線段長等于基圓上被滾過的弧長漸開線上任意一點的法線必切于基圓漸開線的形狀取決于基圓的大小漸開線上各點的曲率半徑不相等漸開線上各點的齒形角（壓力角）不等漸開線的起始點在基

6、圓上，基圓內(nèi)無漸開線漸開線直齒圓柱齒輪的各部分名稱 漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)標準齒輪的齒形角 齒數(shù) z 模數(shù) m 齒頂高系數(shù) ha* 頂隙系數(shù) c* 漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)1.標準齒輪的齒形角 漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)齒形角在端平面上，過端面齒廓上任意點K的徑向直線與齒廓在該點處的切線所夾的銳角，用表示。K點的齒形角為K。 漸開線齒廓上各點的齒形角不相等，K點離基圓越遠，齒形角越大，基圓上的齒形角=0。 分度圓壓力角齒廓曲線在分度圓上的某點處的速度方向與曲線在該點處的法線方向（即力的作用線方向）之間所夾銳角，也用表示。2.齒數(shù) z 一個齒輪的輪齒總數(shù)。 漸開線直齒圓柱齒輪的基本參

7、數(shù)3. 模數(shù) m 齒距p除以圓周率所得的商，即m p /。模數(shù)已經(jīng)標準化。 齒數(shù)相等的齒輪，模數(shù)越大，齒輪尺寸就越大，輪齒也越大，承載能力越大。 漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)4.齒頂高系數(shù) ha* 對于標準齒輪，規(guī)定ha= ha*m。ha*稱為齒頂高系數(shù)。我國標準規(guī)定：正常齒ha*1。 5.頂隙系數(shù) c* 當一對齒輪嚙合時，為使一個齒輪的齒頂面不與另一個齒輪的齒槽底面相抵觸，輪齒的齒根高應大于齒頂高，即應留有一定的徑向間隙，稱為頂隙，用c表示。對于標準齒輪，規(guī)定cc*m。c*稱為頂隙系數(shù)。我國標準規(guī)定：正常齒c*0.25。漸開線標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算公式名稱代號計算公式齒形角標準齒輪為

8、20齒數(shù)z通過傳動比計算確定模數(shù)m通過計算或結構設計確定齒厚ss=p/2=m/2齒槽寬 e e=p/2=m/2齒距 pp=m基圓齒距 pbpb=pcos=mcos齒頂高 haha=ha*m=m漸開線標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算公式名稱代號計算公式齒根高 hfhf=(ha*+c*)m=1.25m齒高 hh=ha+hf=2.25m分度圓直徑 dd=mz齒頂圓直徑 dada=d+2ha=m(z+2)齒根圓直徑 df df=d-hf=m(z-2.5)基圓直徑 dbdb=dcos標準中心距 aa=(d1+d2)/2=m(z1+z2)/2目錄01任務一 齒輪傳動的類型與特點02任務二 漸開線標準直齒圓柱

9、齒輪03任務三 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動04任務四 漸開線齒輪的加工與根切現(xiàn)象05任務五 斜齒圓柱齒輪傳動06任務六 直齒錐齒輪傳動07任務七 齒輪的失效形式08任務八 齒輪的材料與結構一對漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合特性嚙合特性一對漸開線標準直齒一對漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合過程如圖一對漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合特性1.傳動比的恒定性在兩輪節(jié)點C處的線速度值相等，線速度的方向垂直于O1、O2的連線，即有 得 所以，漸開線標準直齒圓柱齒輪的傳動比值為恒定不變。一對漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合特性2.嚙合角的不變性漸開線齒輪的兩齒廓無論在何處嚙合，齒廓間作用的壓力方向始終在兩基圓的內(nèi)

10、公切線上，即在接觸點的公法線上，也就是嚙合線方向上，嚙合線成為固定的直線。所以，齒廓間作用的壓力方向不變，傳動平穩(wěn)。一對漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合特性3.中心距的可分性一對漸開線標準直齒圓柱齒輪的傳動比與兩輪的基圓半徑成反比。在傳動中，如果實際中心距發(fā)生微小的改變，傳動比的值也不會發(fā)生變化，稱之為漸開線齒輪傳動的中心距可分性。漸開線齒輪正確嚙合條件 一對漸開線標準直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是：兩個齒輪的模數(shù)和壓力角分別相等，且等于標準值。漸開線齒輪連續(xù)傳動的條件 若齒輪連續(xù)傳動，必須保證在前對輪齒即將脫離嚙合前，后一對輪齒進入嚙合。為此，應使實際嚙合線KK 至少等于或大于齒輪的基圓齒距P，即

11、KKP。將KKP 的值，稱為齒輪傳動的重合度，用 表示，即 KKP 重合度 是齒輪傳動中一個非常重要的性能指標。重合度 越大，意味著同時參與嚙合的輪齒對數(shù)越多，每對齒輪承受的載荷越小，提高了齒輪傳動的平穩(wěn)性和承載能力。齒輪傳動的中心距齒輪傳動時，如果相互嚙合的齒輪之間有側隙，在傳動過程中將會出現(xiàn)振動和沖擊。為保證無側隙嚙合，在安裝齒輪時，應保證分度圓與節(jié)圓重合，稱為標準安裝目錄01任務一 齒輪傳動的類型與特點02任務二 漸開線標準直齒圓柱齒輪03任務三 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動04任務四 漸開線齒輪的加工與根切現(xiàn)象05任務五 斜齒圓柱齒輪傳動06任務六 直齒錐齒輪傳動07任務七 齒輪的

12、失效形式08任務八 齒輪的材料與結構齒輪的加工有鑄造、鍛造、熱軋、注塑等，常用切削加工法1.仿形法 常用軸向剖面形狀與被切齒輪齒槽的形狀完全相同的成性銑刀銑削加工，常用盤形銑刀或指狀銑刀加工。 仿形法加工齒輪精度低，效率低，適用單件生產(chǎn)齒輪的加工2.展成法 利用一對無側隙嚙合的齒輪傳動，兩輪齒廓曲線互為包絡線的原理，將其中一個齒輪做成刀具的齒形，與被加工齒輪的毛坯共軛展成運動，形成漸開線齒形。常用的加工方法有齒輪插刀加工和蝸輪滾刀加工。齒輪的加工2.展成法展成法加工齒輪的精度高，漸開線 的形狀準確，生 產(chǎn)率高“ 只要模數(shù)和壓力角相同，不 管齒 數(shù)多少，都能用同一把刀具來加工，所以得到廣泛的應用

13、。但是，用蝸輪滾刀加工齒輪時，為了得到漸開線齒形，安裝時必須將滾刀軸線傾斜一定的角度，傾斜角的誤差使得加工后 的齒輪輪廓不是準確的漸開線齒形。對于齒形精度要求較高的漸開線齒輪，只能采用插齒加工的方法。根切現(xiàn)象用展成法加工齒輪時，如果齒輪的齒數(shù)太少，輪齒根部的漸開線齒廓就會被部分切去，這種現(xiàn)象稱為根切。根切現(xiàn)象輪齒被根切后，齒 根的強度被削弱，傳 動精度降低，平 穩(wěn) 性 變 差，所以應當避免根切現(xiàn)象的發(fā)生“根切 現(xiàn)象的產(chǎn)生與齒輪的齒數(shù)有關，理論計算表明，只 有當被加工的標準直齒圓柱齒輪的齒數(shù)小于17齒時，才會出現(xiàn)根切現(xiàn)象。變位齒輪當被加工齒輪的齒數(shù)小于17時，只有采用變位的加工方法，才能避免出現(xiàn)

14、根切現(xiàn)象，變位加工所得到的齒輪稱為變位齒輪。變位齒輪的加工是靠調(diào)整刀具與被加工齒輪中心距的方法獲得的。變位齒輪將變位加工后的齒輪與標準齒輪的齒廓相對比，可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)過正變位加工后得到的齒輪，分度圓的齒厚大于齒寬；經(jīng)過負變位加工后的齒輪，分度圓的齒厚小于齒寬。目錄01任務一 齒輪傳動的類型與特點02任務二 漸開線標準直齒圓柱齒輪03任務三 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動04任務四 漸開線齒輪的加工與根切現(xiàn)象05任務五 斜齒圓柱齒輪傳動06任務六 直齒錐齒輪傳動07任務七 齒輪的失效形式08任務八 齒輪的材料與結構斜齒圓柱齒輪齒廓嚙合特點直齒輪在嚙合過程中，兩輪的齒面在任一瞬時的接觸線均是平行于軸

15、線的等長線段，載荷忽然間沿全齒寬突然加上或卸下，故傳動的平穩(wěn)性較差，沖擊和噪聲較大。斜齒輪的齒廓曲線是漸開線螺旋面，一對斜齒輪的齒面齒面接觸線于軸線的不等長線段，在嚙合過程中，先是由短變長，然后由長變短，直至脫離離合。因此，斜齒輪傳動同時嚙合的輪齒對數(shù)多，重合度大，常用于高速重載傳動。斜齒圓柱齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸1.螺旋角斜齒輪的螺旋線與軸線之間的夾角，稱為斜齒輪分度圓柱上的螺旋角，用 表示。 越大，斜齒輪的優(yōu)點越明顯，但在嚙合中所產(chǎn)生的軸向力也越大，故常取。斜齒圓柱齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸2.模數(shù)mn和mt如圖所示，法向齒距P 與端面齒距P 之間的關系為PP將上式兩端同時除以，根據(jù)模數(shù)的定義

16、有PP則M 和M 分別表示法向模數(shù)和端面模數(shù)，其中，法向模數(shù)M 規(guī)定為標準值斜齒圓柱齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸3.壓力角n和t斜齒輪在分度圓上的壓力角也有法向壓力角 和端面壓力角 之分，兩者之間的關系為 其中，規(guī)定法向壓力角 為標準值：。斜齒圓柱齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸斜齒圓柱齒輪正確嚙合條件對于外嚙合斜齒圓柱齒輪傳動，只有兩輪的法向模數(shù)和法向壓力角分別相等、兩輪的分度圓螺旋角數(shù)值相等且旋向相反時才能保證正確嚙合，即 mn1=mn2=mn n1=n2=n 1=-2目錄01任務一 齒輪傳動的類型與特點02任務二 漸開線標準直齒圓柱齒輪03任務三 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動04任務四 漸開線齒輪的

17、加工與根切現(xiàn)象05任務五 斜齒圓柱齒輪傳動06任務六 直齒錐齒輪傳動07任務七 齒輪的失效形式08任務八 齒輪的材料與結構直齒錐齒輪特點、類型和應用 1.錐齒輪的傳動特點錐齒輪的輪齒分布在圓錐體上，其齒形從大端向小端逐漸收縮錐齒輪傳動常用于傳遞兩相交軸之間的運動和動力。兩軸之間的交角由傳動要求確定，多為90直齒錐齒輪特點、類型和應用 2.錐齒輪的分類錐齒輪傳動分為直齒、斜齒和曲齒三種。直齒易于制造和安裝，最為常用；斜齒已逐漸被曲線齒所代替；曲線齒比直齒重合度大，承載能力高，傳動效率高，傳動平穩(wěn)，噪聲小，在汽車、飛機等高速重載傳動中得到廣泛應用。直齒錐齒輪傳動的基本參數(shù)和幾何參數(shù)1.直齒錐齒輪的

18、基本參數(shù)(1)模數(shù)直齒錐齒輪人的模數(shù)同樣有國標進行規(guī)定，一般可根據(jù)齒輪強度和結構要求進行選取。(2)分度圓錐角錐齒輪軸線與分度圓錐面所夾的銳角，稱為分度圓錐角，用表示(3)軸交角相互嚙合時兩錐齒輪軸線之間的夾角稱為軸交角，用表示。通常采用=90。即1+2=90。(4)壓力角、齒頂高系數(shù)及頂隙系數(shù)國標規(guī)定，標準直齒錐齒輪的壓力角=20。正常齒的齒頂高系數(shù)ha*=1，c*=0.2。直齒錐齒輪傳動的基本參數(shù)和幾何參數(shù)2.直齒錐齒輪的幾何參數(shù)錐齒輪有大、小端之分，故直齒錐齒輪的參數(shù)分為大端參數(shù)和小端參數(shù)。為了方便計算和測量，將錐齒輪的大端參數(shù)作為標準參數(shù)。直齒錐齒輪傳動的基本參數(shù)和幾何參數(shù)2.直齒錐齒

19、輪的幾何參數(shù)軸交角=90的標準直齒錐齒輪幾何尺寸的計算公式：錐齒輪的正確嚙合條件直齒錐齒輪傳動的正確嚙合條件為：兩個錐齒輪大端的模數(shù)和壓力角分別相等，即： m1=m2=m 1=2=目錄01任務一 齒輪傳動的類型與特點02任務二 漸開線標準直齒圓柱齒輪03任務三 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動04任務四 漸開線齒輪的加工與根切現(xiàn)象05任務五 斜齒圓柱齒輪傳動06任務六 直齒錐齒輪傳動07任務七 齒輪的失效形式08任務八 齒輪的材料與結構齒輪的失效形式1.輪齒折斷齒輪傳動時，輪齒承受很大的載荷，根部產(chǎn)生彎曲應力，在長期循環(huán)載荷的作用下，當 彎曲應 力超過材料允許的疲勞強度極限時，輪齒 的根部將出

20、現(xiàn)疲勞裂紋，隨 著裂紋的擴大，導致整個齒根折斷，這種折斷稱為疲勞折斷。輪齒受到短時過載或沖擊作用而引起的突然折斷，稱為過載折斷。過載折斷常出現(xiàn)在沒有良好潤滑條件的開式齒輪傳動中。齒輪的失效形式2.齒面疲勞點蝕齒輪傳動時，若長期循環(huán) 的交變應力超過材料的許用值，接 觸 表 面 就 會 出 現(xiàn) 微 小 的 疲 勞 裂 紋“在充分潤滑的條件下，進入裂紋的潤滑液受到密封高壓的作用，使齒面金屬剝 落而形成麻點狀的凹坑，這種現(xiàn)象稱為疲勞點蝕。齒面疲勞點蝕常出現(xiàn)在閉式齒輪的傳動中，點蝕多發(fā)生在靠近節(jié)線的齒根面上。 齒輪的失效形式3.齒面磨損輪齒嚙合表面落入金屬屑，粉塵等物質(zhì)，當潤滑條件較差時，齒面材料被磨損

21、，失 去了漸開線 齒廓的形狀。齒面磨損常發(fā)生在潤滑條件較差的開式齒輪傳動中。齒輪的失效形式4.齒面膠合相互嚙合的金屬齒面，在高速重載下表面壓力和溫度過高容易造成黏著，隨著 齒面的相對運 動，較硬的齒面將較軟的齒面撕成溝紋的現(xiàn)象，稱為齒面膠合。高速和低速重載的齒輪傳動，容易發(fā)生齒面膠合。 齒輪的失效形式5.齒面塑性變形如果齒輪的齒面硬度不高，當?shù)退僦?載，沖 擊載荷或頻繁啟動時，輪齒表面在切向摩擦力的相互作用下，主動輪的表面被拉出凹槽變形，從動輪的表面將被擠壓出凸棱，破壞 了正常的齒形， 稱為齒面塑性變形。目錄01任務一 齒輪傳動的類型與特點02任務二 漸開線標準直齒圓柱齒輪03任務三 漸開線標準直齒圓柱齒輪的嚙合傳動04任務四 漸開線齒輪的加工與根切現(xiàn)象05任務五 斜齒圓柱齒輪傳動06任務六 直齒錐齒輪傳動07任務七 齒輪的失效形