-齒輪機構及輪傳動

齒輪傳動I—3直齒圓柱世輪傳動4圓錐世輪傳動|5蝸桿蝸輪機構6

世輪傳動系統(tǒng)傳動比計算及傳動比分百己本章重成：1，齒廓嘴合基本展理。2,漸開踐齒廓的性質。:L輪系傳動比的計算。一、齒輪汐動的功能和特點_>*齒輪傳動的主要類型去倫代劫體黃i劫給的倫去與從効給的倫岳體決崎合，由i動憐推幼從衂給未代遂馬軸鬮的達幼和効力。fi効比鐵相碣，造用寸烏速、科確的衿効系俛屮。1,擊松傳動的功能(1)傳遞任意兩軸之間的回轉運動(2)實現回轉與直線運動的相互變換(3)實現輪系的變速運動，52q關2、一般世輪傳動的特點優(yōu)點:缺點:1)2)3)4)5)6)7)傳動效率高傳動比恒定傳動精度高傳動平穩(wěn)1）制造、安裝精度要求較高2）不適于中心距a較大兩軸間傳動3）使用維護費用較高，精度低時、噪音、振動較大結構緊湊工作可靠、壽命長速度和功率范圍寬3.精密齒輪傳動的特點鵪密杳倫一袱體敘軚小、核釭軚小，去敘鐵多、劫鵪歡軚志，懌劫的導岣致車和瞬時鈦車比軚爲，耗劫俏f比軚小。齒輪傳動的主要類型平面齒輪傳動麵運（軸線平行〉動分空間齒輪傳動（軸線不平行）漸開線齒輪按齒廓曲J園弧齒輪線分擺線齒輪L拋物線齒輪図柱齒輪非圓柱齒輪斜齒r直齒1-人字齒兩軸相交兩軸交錯直齒?錐齒輪斜齒L曲線齒球齒輪r蝸輪蝸桿傳動螺旋齒輪1準雙曲面齒輪按速度高低分：髙速、中速、低速齒輪傳動，按傳動比分：定傳動比、變傳動比齒輪傳動，按封閉形式分：開式齒輪傳動、閉式齒輪傳動，動動-傳傳條輪輪嚙齒齒輪外內齒齒輪傳動的類型1、據兩嚙合齒輪的軸線是否在同一平面相交軸齒輪傳動，平行軸齒輪傳動，交錯軸齒輪傳動￡2卯1齒輪傳動：兩齒輪不在面內運動，它們的軸線齒輪傳動：兩齒輪在同內運動，它們的軸線相(2)空同二相交或交錯rttrtr*⑴平2、根據兩齒輪嚙合方式的不同(1)外喃合齒輪傳動：外齒輪與外齒輪嗤合，兩齒輪轉向相反；(2)內嚙合齒輪傳動：內齒輪與外齒輪嚙合，兩齒輪轉向相同；(3)齒條傳動：外齒輪與齒條嗤合，齒輪轉動,齒條移動，可實現轉動和移動的相互轉換。3、根據兩嚙合齒輪的外觀形狀分(1)圓柱齒輪傳動：齒輪分布在圓柱體的表面；(2)錐齒輪傳動：齒輪分布在圓錐體的表面，錐齒輪傳動可以實現兩相交軸之間的運動和動力的傳遞。4、根據齒輪形狀齒輪傳動可分(1)直齒輪傳動。輪齒方向與輪齒母線平行(2)斜齒輪傳動。輪齒方向與輪齒母線方向傾斜一個角度(3)人字齒輪傳動。輪齒成“人”字形，可以看it是由兩個傾斜角度相同、方向相反的斜齒輪組成。5、根據工作條件齒輪傳動分⑴開式傳動。齒輪是敞開的，工作時落入灰塵，潤滑不良，輪齒容易磨損，故只宜用于簡易的機械設備及低速場合；(2)閉式傳動。將齒輪■閉在剛性的箱體內，因此潤滑及維護等條件較好，重要的齒輪傳動都采用閉式傳動。mn(XiNa0in基圓f.O形成漸開線當一直線n-n沿一個圓的圓周作純滾動時，直線上任一點K的軌跡，rb發(fā)生線漸幵線AK段的展角漸開錢齒輪及其噴含特點直齒圓柱齒輪是一種最基本的漸開線齒輪，它以性質相同、展開方向相反的兩段漸開線作為齒輪的兩側齒廓2、(1)(2)線上(3)⑷(5)漸開線的性質_相等性質:~KN^NANK為漸開線在K點的法線，NK為曲半半徑，漸開任一點的法線與基圓相切。minAN.0漸開線的形狀決定于基圓的大小。3時，Q越大，曲半半徑越大)，漸開線—丄N3K的直線」基圓內無漸開線，3、腳幵戌方程(2)極角:KN^NAfb^nak=rb(6k=tanaA

-ak

-invakA(3)漸開線方程?=cos?廠rK=hcosaK0K

-invaK

-tanaK-a4,腳幵咸去廊崎合特性漸開線齒廓的咕合線\0

W和NO凡PCt)}0)，Avo2po^p=常數一對漸開線齒輪的傳動比與兩輪的節(jié)圓半徑和基圓半徑均成反比0NaNaO(D三、漸開錢齒廓嗤合的特點1、漸開線齒廓嚙合的嚙合線是直線——N、N，嚙合點的軌跡嚙合線、公法線、兩基圓的內公切線三線重備。2、漸卉線齒廓嚙合的嚙合角不變a：

TV與節(jié)圓公切線之間的夾角a1二漸殲效在節(jié)點處嚙合的壓力角3、漸卉線齒廓嚙合具有中心距可分性。下式表明，/12決定于基圓大小|__02P_r2_rb2'p_-_-_

—_

=礦門=常數N8'ia3直齒圓柱齒輪傳動k本參數與幾何尺寸計算、金i侖各部分名稱和符號1）、齒數一一z，齒槽2）、分度圓，r，d3）、齒頂岡半徑一直徑一＜4）、齒根圓半徑—rp直徑—df5）、6）、7）、8）、9）、齒全萵A:h=h為虛頂高與九之間齒根高/ya與+之問齒頂閥叭1:1齒根岡某一圓周上的齒距p.=ek+s,基節(jié)一基圓上的周節(jié)（齒距）Pb^一圓周上的齒厚，齒槽寬（齒間）在分度圓上有:s^e10）、齒—s+e11）、齒寬B.擊輪的基本參教2nd-zp模數md-mz、齒數z■)川標準化o冗單位：mm；d-mzmzrh=——cost/=rcosa7T表明：齒輪的大小和漸開線齒輪形狀都與齒數有關（什度鬩V4:徑d是繪制齒輪的:承要參數）2)定義模數或P二腿711可見，m，z確定了分度圓的大小，即決定了齒輪的大小。在齒數不變的情況下，模數越大，齒輪的輪齒越大，承載能力越強。分度岡就是齒輪上具有標準投數和標準報力角的圓。3)分度圓壓力角a:相嚙合的兩齒輪輪齒輪廓在嚙合點的受力方向間的夾角或稱齒形角。漸幵線上點k的向徑：?—cosct

n咄式jK'pik點取在分度圓上時：rb=rcGsa=—cosacosaka是決定漸開線齒廓形狀的一個基本參數GB1356-88規(guī)定標準值?=20°某些場合：a=14.5°、15°、22.5°、25°。漸開線齒輪正確嚙合條件為：兩輪必須有相同的模數和相同的壓力角，、齒頂高系數haha=h>、徑向間隙系數(頂隙系數)C*hf

-(h:+c^)m標準偵：

—1，

=0.25非標準短齒：h:f

=0.8，=0.33、標嗱直去輪的幾何尺廿計算中心距:m制齒輪J/7尸(h:+c!

)/nh=h^h^(2h/+e)mP=7tm①

'n、定齒輪大小的主要參數②輪齒的尺寸與m,ha*,③至子齒形，與兩齒輪軸系間的距離o=-(d2

士dl)=~m(z2

±Z|)標準齒輪：標準齒輪是指/h、a、ha\c'均取標準值，具有標準的齒頂高和齒根高，且分度岡齒厚等于齒槽寬的齒輪。一個齒輪：d^mzda=:d+2ha=(z+2ha*)md^d-2h^-2h/-2c*)mt/^=Jcosa一對標準齒輪：1—e~—JT7H2z決定了分度岡的大小，而齒輪的大小主要取決于分度圓，因此/?、z是決C*有關與Z無關川，I、

a有關漸開線1,漸幵戌去捻正確喊合務件辦2肺的記義町知:分度圓上的周rr:PZPb:分廓的交點處的漸開線方枵pcost/=Tnncosa■蓽圓上的I!周節(jié)Ph

A'Z=2rh

tv漸開線齒輪正確口齒合條件及傳動連續(xù)性條件phx

=b'b:=ph2

等p坫閥的堝竹2%7f-^―-—-cosa2>zrfPbi=

b'b2

-pb2ph

=pcosa=Toncosa7tmxcosttj-mn2costtf2由于貴輪的模數和壓力角都已標準化，因此，要使等式相等，必須滿足：=m,=m=a漸開線齒輪正確。齒合條件為：兩輪必須有相同的模數和相同的壓力角，2.漸幵淺齒輪傳動連續(xù)性務件碩4占重疊系數（重合度S——通常將實際嚙合線長度與基節(jié)之比稱為重疊系數）Pb￡>\2jr

=aD'(?>三、世輪世條咕合磚劫功能是類現相通動與直我達動的相互支換1、去廊不同鳥度上的屆刀角均相等，JL等子去戽的頌斜角,此角稱為齒形角，柄:舞值為20°od形角<20°)2、去廓在不同嵩度上的去距均相等，但去厚和槽寬各不相同p=pm，

分度咸(念備中線Jts=e尺寸計算：同標準去輪一樣四、世輪力a工原理1.仿形法仿形法是用成形刀具或模具直接加工出齒輪的齒形。特點：1.故刀切S'J部分形狀和念輪的故初釗形狀相同；2.嗇輪么坯在切削加工對只做單向直戌足動，每加工完一個去后近S7原始住置，耗動360°/z后再進人切削過程。2況成法應用一對去輪嗜合或者去輪和去務嗜合的原理束加工去輪。滾刀加工齒輪§4—4圓錐世輪傳動?錐嗇輪機構是用采傳是全問兩相夂軸之問運動和動力的本種齒輪機構，其輪齒分布在軋圓稚體上，去形從大瑞列小端是腳支小。固枯古輪中的有關固杜均交成了圓雄。豸計算和測量方便，通帝取大瑞參救豸杯準值。2.應用斜齒岡錐齒輪：介丁兩者之間，傳動較平穩(wěn)，設計較簡單圓錐齒輪S曲齒圓錐齒輪：傳動平穩(wěn)、承載能力強，用于卨速，重裁傳幻—對回錐嗇輪兩軸或同的夫角2稱為軸角。其值可根據傳動需要任意遑取，在一般機械中，多取2=90"or直齒圓錐齒輪：由于設計、制造、安裝方便，應用最廣直齒錐齒輪斜齒錐齒輪曲齒錐齒輪二、直齒圓錐齒輪的嗤合傳動正確味合備件:固錐去輪大端的模敖m和壓力角a分別相等，且錐距相等，錐頂重合。錐齒輪的幾何關系1、傳動比:ll2==—^2id>i+<5，=90°r2_sinAr}sin<5}i=tg32=ctgS2.圓錐齒輪幾何尺寸名稱仡號計算公式大端摸&?根據強度戌結構尺寸取掠準?分度瞄錐角rd1

-arctg-^-5--90&

-d

i分度圓直徑aJ]=hiZ|dt

?*tnZ?齒頂Iftha~hi，m齒ft商kfhf*=(/ij+c*)?w?齒頂閼直fed.—datt

+2辦dcos5iJ,4

=t/4

+sAfiCos^!i，

__齒根圓直徑dfdfi~(ii-2^/cos^jdii-dt

-2/ifcos^￡錐ft!及04+「，i-h-2fitr52Zt齒頇角0.齒根角頂錐角3。根錐角.心分度圓釭設厚注：杯推直齒錐齒輪，規(guī)定=h5蝸桿蝸輪機構交錯軸斜念輪機構：若將一對科杏輪安裝成其軸淺既不平行也不相交，就成為支錯軸斜告輪機構。兩輪軸戌之冏的夫角E稱為軸角1、軸角L=2、點接觸，承載能力低3、相對滑動速度大，輪齒易磨損?！?蝸桿蝸輪的形成1、交錯軸斜齒輪機構；^—蝸桿蝸輪2、嚙合特點:點接觸＞線接觸3、加工蝸桿一車削（螺旋線）（軸平面內的齒形為直線齒廓的齒條）蝸讀——與蝸桿相似的滾刀展成切制蝸輪右旋蝸桿，失數是從端面上看蝸桿具有的齒數；蝸桿的中圓柱（分度圓柱〉-過齒形中線處的圓柱在中圓柱上軸向齒厚與齒槽相等蝸桿分度圓柱面上螺旋線的導程角：7=90°-/?,=/?2蝸桿傳動的主要優(yōu)點如下。(”傳動比大，在動力傳動中一般傳動比i=8?100，

在分度機構中傳動比可達1000.(2)傳動平穩(wěn)，噪聲小。(3)可以自鎖，即蝸輪不能帶動蝸桿。其主要缺點如下。(1)蝸桿傳動效率低。(2)蝸輪常需要用較貴重的青銅制造，故成木較高。由于蝸桿傳動具有的特點，故常用于兩軸交錯、傳動比較大、傳遞功率不大或間歇工作的場合。如在機床工業(yè)和冶金、起重機械及船舶和儀器等設谷中得到廣泛應用。二、蝸桿蝸輪機構的分類圓柱蝸桿機構按蝸桿形狀分：環(huán)面蝸桿機構L錐蝸桿機構ta)(a＞柱蝸桿傳動;(b)環(huán)面蝸桿傳動;(c)錐蝸桿傳動蝸桿傳動原理螺旋齒輪的兩軸線交錯角用於表示，汐必取決于內、屆的大小和旋向旋向相同?二\p\

+為|旋向相反-|A_

A|?二\P'

+久|=90四、蝸桿傳動1、主平而：通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面2、在主平面內，蝸桿傳動相當于齒輪齒條傳動3、止確嚙合條件:mvl

=m/2

二mPi（螺旋線方向相同、旋向相同）呀■☆判定蝸桿、蝸輪的轉向:斜齒輪的旋向(b)(a)右旋:(b)左旋蝸桿旋向判定(h)右旋蝸抒右旋蝸輪蝸輪旋轉方向的判定(a)(a)右旋蝸桿傳動;(b)左旋蝸桿傳動五、蝸桿傳動特點1）由于在主平面內蝸桿蝸輪相當于齒輪齒條嚙合，蝸桿轉一周其輪齒移動一個導程單頭蝸桿軸向移動一個周節(jié)多頭蝸桿移動忑個周節(jié)（Z,.是蝸桿頭數）設蝸輪齒數為z2，則其傳動比/為:'=萬蝸桿頭數品少，所以傳動比大，一般?100，對于只傳遞運動的精密機構傳動比可達100（）。2）蝸桿的螺旋升角乂2=90^-/?.I人二*左當;1<P將產生自鎖（P為摩擦角），即只能蝸桿帶動蝸輪，而不能蝸輪帶動蝸桿，應用于需要自鎖的設備中，此時的傳動效率低于50%.3）蝸桿上的齒是連續(xù)的螺旋形，所以傳動平穩(wěn)，噪聲小，沖擊小.4）蝸桿蝸輪傳動時由于兩輪齒間存在大的滑動速度，齒面易磨損，發(fā)熱膠合，蝸輪材料需采用減摩性好的材料。5）蝸桿蝸輪傳動雖能獲得線接觸，但必須加工裝配準確，否則處于點接觸狀態(tài)，使輪齒磨損嚴重，峰低壽命。六、蝸桿傳動的主要參數及尺寸計箅1、模數m標準模數2、匝力角az20°_、25°a二、12。、標準值動力傳動中15°分度傳動3、頭數；Z]=l，

2，4，6Z2=27-804、螺旋升角A（導程角）7id}7ud\Joi、d、mtgyd、=mqd，—mZ，tan2=4q6、尺寸計算（蝸桿、蝸輪的齒頂高、齒根高、齒全高、齒頂圓直徑、齒根圓直徑可用直齒輪公式計算）t小h:=0.2準中心距:a

=去《+尖）=去m（分+Z2）.g)}Z7___因此，蝸桿是軸向模數、軸向HE力角取標準，而蝸輪是取端面模數，端面分度圓壓力角為標準。輪傳動受力分析6世輪什動系統(tǒng)什動比計箅及什動比分配輪系的用途及分類用連;1,可以用獲得較大的傳動比，并五使結構緊表2.可作相距軟邊兩軸之閔的傳動;4.cj交從動軸的轉向；5.可實現運動的合成和分解。分真：1.定軸輪糸2.周轉輪糸f差動輪糸ij的為2）和行星輪糸（令由度為1J）3.可實現多種Y?動比的傳動;二、定軸輪系侍動比的計箅輪系運動時，各齒均繞各自固定的幾何軸線回轉的齒輪，稱為定軸輪系。z,z2z；z3Z；Z4

z5為各輪的齒數仞1eo2

忉3仞3p>4仞52為各輪的角速度傳動比的計算定軸輪系傳動比計算：輪系巾主動軸與從動軸之問的轉速或角速度之比，稱為輪系的傳動比。輪系傳動比的計算包括傳動比大小的計算和確定從動輪的轉動方向。A屮上、從動齒輪的齒數。n1<n2,z2<Zi即大（齒輪）帶小<齒輪），增速減杻;1>n2，z?>Zr即小輪）帶大（齒輪h減速增扭。一對齒輪嚙合的傳動比。判斷兩軸的轉向:對于平行軸傳動，兩軸轉向相同時（如圖（b）所示的內嚙合）傳動比為正值;兩軸轉向相反時t如圖（a））所示的外嚙合）傳動比為負值，即4見,2ji>1時，n:a)㈦（C）y4f1K555^11k^ZZlIWW匯?各對嚙合齒輪的傳動比大小為【12A定軸輪系傳動比的計算通式叫=m從動輪齒數連乘積隊~主動輪齒數連乘積階|（f表示平行軸輪系中主、從動W輪的轉向，m表示輪系中外嚙合齒輪的對數（只適用于宵W或斜W閼柱術輪構成的各輪軸線相互平行的輪系）從上圖中可看出，齒輪2同時與齒輪1和齒輪3相嚙合，對于齒輪1來講，它是從動輪，對于齒輪3來講，它是主動輪，因此，其齒數在式的分子和分母中將同時出現而被約去，所以齒輪2的齒數并不影響傳動比的大小，而僅起著中間過渡和改變從動輪轉向的作用，輪系中的這種齒輪稱為惰輪（過輪或中介輪）。三、周轉輪系傳動比的計箅在輪系中，若其中有一個（或幾個）齒輪的幾何軸線位置并不固定，而是繞另外一個定軸齒輪的軸線回轉的，此輪系就稱為周轉輪系?_n差動輪系：w=2中心輪都不固定周轉輪系分為：行星輪系：W=1其中一個中心輪同定1，3輪啣不5J定，且有2輪3輪聞定2輪是行星是行星輪，故是差動輪輪故是行星輪余，反轉康理：給周粕耠系冼以附加的公共轉動-似H后，不次史松糸各構件之網的相對達動，但房耠糸將禱化成為一新的定私松糸，可接定私輪糸的公武*計算詰新輪系的禱動比。設叫^2⑺3⑶汐齒輪1、1、3及系桿H（行星架）的絕對角速度構袢原勃速捏轉化后的角速度10>^=⑴廣wH2u)2u)H2=u)2—u)H3u)3U)H3=UJ3-WhH⑴Hu)hh=u)H—u)H=0<表示構件1、2、3及H相對于系桿H的角速度轉化機構法4=ml=/(z)COg(Dq

—G)_叫

_⑶i-印"_卜丨)]Z3G)1^CO^—(OHZ,Z.+Z\葉—廠?*^^31ABi?別氈念:1?杏輪A、B的私咸必須平行。2.計算公式中的土不能去棹，A它不夂表明軲化輪糸中兩個太陽輪A，B之問的秸向關糸，而且形吻到o)m、con、g)h的計算結杲。例2Z.-99求：11解:=13Z，=101^799-，0°99x1002.如果令；=99求lH{2解：'mZ{二100Z2

=100"原動件系桿對從動件1輪的傳動比J*HI=7^=100001

一'13__1_1_

1-z?了-

3Z,Z._^IW

--.11；H1

1H仿3~H仍H心(-|)2込=+^1w100x100例3Zji=15Z2^25Z:

=20Z3

=60-200r/min=50/7min求以下兩種情況的系桿的轉速戎小:1.當ni和m轉向相同時。2.當ni和r>3轉向相反時.22r-3■HI,吻12四、傳動t匕分配的原則a）有利于精度原則A='2△總=/\++??■+a2+A1-V從提高精度的原則來分配傳動比應考慮:1）盡量減少齒輪傳動的級數2）各級傳動比按“前小后大”的原則分配，盡量增大最后一級傳動比及提高最后一對齒輪的精度，廣,/為各個齒輪的轉動慣量hJ3*b)最小轉動慣量原則設J{J2J2J3IAiL_X^77「1^32a)x<y2ty3為各軸的角速度Y等效為系統(tǒng)歸算到電機軸上的等效轉動慣量A-J

叫-+f/+/A^2./苫效+（厶+厶）+實心圓柱：若分度圓直徑為d，密度為P,則其轉動慣量為：J213.2-2'1*ll齒寬為b，材料?2若：總傳動比G二10級傳動時的等效轉動慣量采用三采用四級傳動時J等效一6-57等效=6.2人1J等效=7/1+6+—+~)兩級傳動=2.5i2

=41Ar則7等效=人o+2.52++y-^T)=9*9人。是若采用一級傳動時J等效=人(1+尸)=人(1+102)=101人總傳動比一定時，增加傳動級數可減小等效轉動慣量M-J等效仞在電機輸出力矩一定的情況下，減小等效轉動慣量，則增大了角加速度，使傳動系統(tǒng)運轉靈敏，響應快./等效+(人+人)了+人.2h

'I按最d、等效轉動慣量分配各級傳動比的近似公式「.2^_ik

=V2(^)^*2,2K總傳動比一定時，傳動級數越多，等效轉動慣量越小，但級數增加到一定程度后，等效轉動慣量減小不明顯，反而使結構復雜。2、各級傳動比逐級遞增?3、越靠近高速級軸上的轉動慣量對等效轉動慣量的影響越大.C)最小體積或最小重董原則