中职学校机械基础常用机械传动机构市公开课一等奖省赛课微课金奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械基础,惯用机械传动机构,长武县职教中心职教中心,尚东军,1/97,惯用机械传动机构,本章主要内容：,工件加工精度，包含加工尺寸精度和加工表面质量。（位置精度通常由夹具确保）。,1.,机械加工精度概念；,2.,取得加工精度方法；,3.,影响加工精度原因；,4.,经济精度与经济表面粗糙度。,重点：,1.,影响加工精度原因；,2.,取得加工精度方法。,难点：,影响加工精度原因。,2/97,5.1.1,机器与机构,1.,机器：,机器,是人造，各部分含有确定运动关系，能实现功效转换或作有用机械功实物组合。,（,1,）机器共同特征,人工实物组合,各运动实体含有确定运动关系,能实现功效转换或完成有用机械功,（,2,）机器分类,发动机,将非机械能转换为机械能机器 如电动机、汽油机等,工作机,利用机械能来做有用功机器 如机床等。,很多机器是二者综合。,5.1,机器和机械传动概述,3/97,5.1.1,机器与机构,1.,机器,2.,机构,机构,是由构件组合而成。与机器相比，构件含有机器前两个特征：,（,1,）,人工实物组合（构件）；,（,2,）,各运动实体（构件）含有确定运动关系。,机械 机器与机构统称。,5.1,机器和机械传动概述,4/97,5.1.1,机器与机构,1.,机器,2.,机构,3.,构件与零件,（,1,）构件,组成机构组合，构件是运动最小单元。,（,2,）零件,组成构件，也机械加工制造最小单元。同一构件零件之间没有相对运动关系。,（,3,）构件分类,固定构件,机架,运动构件,运动构件相对于机架有确定运动关系。运动构件可分为主动件与从动件。,如：内燃机曲柄滑块机构主动件是活塞，从动件是曲柄。,5.1,机器和机械传动概述,内燃机曲柄滑块机构,连杆构件,各连杆零件,机械,-,机器,-,机构,-,构件,-,零件,5/97,5.1.1,机器与机构,1.,机器,2.,机构,3.,构件与零件,4.,机器组成,（按各部分功效分）,（,1,）原动机部分,为机器提供动力源，如电动机、空压机、内燃机等，通常是传动起点。,（,2,）执行部分,机器直接完成工作部分，通常是传动终端。,（,3,）传动部分,将机器中动力部分和工作部分连接在一起中间步骤，以实现距离传递、变速、变向、改变力矩等功效。,通常是若干机构：如带传动、齿轮及其它种种机构。,（,4,）操纵部分,控制机器正常工作装置。,5.1,机器和机械传动概述,6/97,5.1.2,运动副,机械原理：,研究机构是怎样完成运动和力传递？,运动副：,使两构件直接触而以能产生一定相对运动可动联接，并约束了不需要一些运动。,运动副元素：,构件之间接触处接触形式：点、线、面。,运动副类别：,按两构件接触形式不一样，分为低副、高副。,5.1,机器和机械传动概述,7/97,5.1.2,运动副,5.1,机器和机械传动概述,8/97,5.1.2,运动副,1.,低副,两构件之间作面接触运动副,转动副：,两构件只能绕某一轴线做相对转动运动副。,移动副：,两构件只能作相对直线移动运动副。,螺旋副：,两构件只能绕轴线做相对螺旋运动运动副。,低副特点：,低副是面接触，接触面积大，承载力较大；制造比较简单；但摩擦较大，传动效率较低；且不能传递比较复杂运动。,低副应用：,惯用于铰链机构、滑块机构、螺旋机构等。,5.1,机器和机械传动概述,9/97,5.1.2,运动副,1.,高副,2.,高副,两构件之间作点接触或线接触运动副,高副特点：高,副是点或线接触，接触面积小，单位面积承载压力较高，磨损大；制造比较复杂；但摩擦较小，传动效率较高；能传递比较复杂运动。,高副应用：,惯用于传递比较复杂齿轮机构、凸轮机构等。,5.1,机器和机械传动概述,10/97,5.1.2,运动副,1.,低副,2.,高副,3.,低副机构和高副机构,两构件之间可动连接不是低副就是高副机构。,机构中，只要有一处是高副连接，整个机构就是高副机构。,5.1,机器和机械传动概述,11/97,5.2,平面连杆机构,5.2.1,机构基本类型,机构类型：,把不一样构件，按一定运动副联接起来，就能组成不一样机构。惯用机构可分为：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、摩擦传动机构和螺旋传动机构。,5.2.2,平面连杆机构含义,平面连杆机构,由刚性构件用转动副或移动副相互联接而组成，在同一平面或相互平行平面内运动机构。,5.2,平面连杆机构,12/97,5.2.3,铰链四杆机构,铰链四杆机构,平面连杆机构中，用,4,个转动副（铰链）相联接而成平面四杆机构。,铰链,5.2.4,铰链四杆机构组成,组成：,1,个机架、,2,个连架杆（曲柄或摇杆）、,1,个连杆。,机架：,相对固定不动构件。,连杆：,不与机架相连杆。,连架杆：,用铰链与机架相连,2,根杆件。,曲柄：,能绕铰链轴线做整周连续旋转连架杆。,摇杆：,只能绕铰链轴线在一定角度摆动连架杆。,5.2,平面连杆机构,13/97,铰链四杆机构类型：,依据连架杆不一样分为。,5.2,平面连杆机构,一个曲柄,二个曲柄,无曲柄,14/97,5.2.5,曲柄摇杆机构及其运动特征,1.,曲柄摇杆机构,两个连架杆中，含有一个曲柄和一摇杆铰链四杆机构。,示例运动分析：,鄂式破碎机曲柄连杆机构：主动件，曲柄。,缝纫机踏板机构：主动件，摇杆（踏板）。,5.2,平面连杆机构,15/97,5.2.5,曲柄摇杆机构及其运动特征,1.,曲柄摇杆机构,2.,曲柄摇杆机构运动特征,（,1,）急回运动特征,主动件曲柄作匀速转动时，从动件摇杆往返摆动一次速度不相等。,急回特征系数,K,能够计算，,K,值越大，急回特征越显著。,急回特征应用,从动件摇杆往返一次速度不等，慢速用在工作行程，承受工作载荷，快速用在空行程，节约时间。,5.2,平面连杆机构,16/97,5.2.5,曲柄摇杆机构及其运动特征,1.,曲柄摇杆机构,2.,曲柄摇杆机构运动特征,（,1,）急回运动特征,（,2,）死点位置,曲柄摇杆机构中，若以摇杆作主动件，曲柄为从动件时，每次在连杆与曲柄共线位置时，连杆不能带动曲柄转动。,死点位置有,两个,。,例：推石磨,处理死点方法,用惯性（飞轮）或多组错列。,应用：,夹紧机构、飞机起落架,5.2,平面连杆机构,17/97,5.2.6,双曲柄机构及其运动特征,双曲柄机构,两个连架杆都是曲柄铰链四杆机构。,示例运动分析：,公交车车门启闭机构,火车头车轮,5.2,平面连杆机构,18/97,5.2.6,曲柄摇杆机构及其运动特征,1.,不等长双曲柄机构,主动曲柄匀速转动，带动另一曲柄转动。,急回特征：,当主动曲柄匀速转动时，另一曲柄转动在一周之内速度不相等。,5.2,平面连杆机构,振动筛,19/97,5.2.6,曲柄摇杆机构及其运动特征,1.,不等长双曲柄机构,5.2,平面连杆机构,2.,平行双曲柄机构,两曲柄等长且平行，主、从曲柄转速相等。,运动不确定：多组错列,20/97,5.2.6,曲柄摇杆机构及其运动特征,1.,不等长双曲柄机构,2.,平行双曲柄机构,5.2,平面连杆机构,3.,反向双曲柄机构,两曲柄等长但不平行，主、从曲柄转速相等。,运动不确定,21/97,5.2.7,双摇杆机构及其运动特征,双摇杆机构,两个连架杆中，没有曲柄，只能往返摆动铰链四杆机构。,5.2,平面连杆机构,22/97,5.2.8,铰链四杆机构各基本形式形成条件,前述：,铰链四杆机构有三种形式，根本区分是两个连架杆中曲柄数量。机构在什么情况下能组成这三种形式呢？,5.2,平面连杆机构,一个曲柄,二个曲柄,无曲柄,1.,铰链四杆机构中曲柄存在条件,（,1,）,最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。,即：“短,+,长其余两杆长之和”,（,2,）,连架杆与机架中必有一个是最短杆。,上述两个条件必须同时满足，不然机构中无曲柄存在（只能是双摇杆机构）。,23/97,5.2.8,铰链四杆机构各基本形式形成条件,5.2,平面连杆机构,2.,铰链四杆机构,3,种基本类型判别方法,依据曲柄存在条件，推论出铰链四杆机构,3,种基本类型判别方法。,（,1,）在,“短,+,长其余两杆长之和”满足前提下：,以最短杆为机架，则该机构为,双曲柄机构,；,以最短杆相邻杆（有两根）为机架，则该机构为,曲柄摇杆机构,；,以最短杆相对杆为机架，则该机构为,双摇杆机构,。,（,2,）若,“短,+,长其余两杆长之和”不满足：则不论以何杆为机架，都只能是,双摇杆机构,。,一个曲柄,曲柄摇杆机构,二个曲柄,双曲柄机构,无曲柄,双摇杆机械,24/97,5.2.8,铰链四杆机构各基本形式形成条件,5.2,平面连杆机构,课堂练习：,（,1,）,判别右图中三个机构属于何种类型？,（,2,）,右图所表示铰链四杆机构是,_,。,.,曲柄摇杆机构；,.,双曲柄机构；,.,双摇杆机构。,2.,铰链四杆机构,3,种基本类型判别方法,（,3,）,在右图所表示铰链四杆机构中，以,_,杆或,_,杆为机架，能够得到曲柄摇杆机构；若以,AB,杆为机架，会得到,_ _,机构；要想得到双摇杆机构，则应以,_,杆为机架。,课堂作业：教材,P.157,，第,2,，,3,题。,25/97,5.2.9,其它常见连杆机构,铰链四杆机构演化,改变铰链四杆机构一些结构，能够演化为其它常见连杆机构。,1.,曲柄滑块机构,曲柄滑块机构是曲柄摇杆机构演化形式，由曲柄、连杆、滑块、机架组成。,示例运动分析：,内燃机：活塞（滑块）、缸体（机架）、连杆、曲轴（曲柄）组成，主动件：活塞，从动件：曲轴。,5.2,平面连杆机构,26/97,5.2.9,其它常见连杆机构,1.,曲柄滑块机构,2.,偏心轮机构,若,曲柄滑块机构中曲柄尺寸太小，难于做出，可用偏心轮处理。,示例运动分析：,内燃机：活塞（滑块）、缸体（机架）、连杆、曲轴（曲柄）组成，主动件：活塞，从动件：曲轴。,5.2,平面连杆机构,27/97,在一些自动控制机构中，常采取凸轮机构来实现。如内燃机中气门控制凸轮机构。,5.3,凸轮机构,5.3.1,凸轮机构组成、特点,1.,凸轮机构组成,凸轮机构应用示例：如内燃机中气门控制凸轮机构、靠模车削机构。,凸轮机构由凸轮、从动件、机架组成。,主动件：凸轮，作匀速转动；从动件，按凸轮形状决定规律运动。,28/97,5.3,凸轮机构,5.3.1,凸轮机构组成、特点,1.,凸轮机构组成,2.,凸轮机构特点及应用,凸轮机构特点：,（,1,）凸轮机构用于从动件运动规律要求严格场所；,（,2,）凸轮机构能够高速开启，动作准确可靠；,（,3,）凸轮机构是高副机构，易磨损，寿命低；,（,4,）凸轮机构制造和维修困难。,凸轮机构用途：,凸轮机构主要用于受力较小、要求从动件有严格运动规律各种控制机构。,注意，凸轮机构控制属于机械控制，结构复杂，磨损重，体积大，伴随数控技术发展，很多机械淘汰了机械控制。,如数控车床淘汰了机械式自动车床。,29/97,5.3,凸轮机构,5.3.2,凸轮机构分类,按从动件结构形式、运动方式不一样，凸轮机构有不一样种类。,1.,按凸轮机构形状分类,盘形凸轮（经典）,移动凸轮,圆柱凸轮,30/97,5.3,凸轮机构,5.3.2,凸轮机构分类,1.,按凸轮机构形状分类,2.,按从动件运动方式分类,移动从动件,摆动从动件,31/97,5.3,凸轮机构,5.3.2,凸轮机构分类,1.,按凸轮机构形状分类,2.,按从动件运动方式分类,3.,按从动杆端部结构形式分类,尖顶从动杆,滚子从动杆,平底从动杆,球底从动杆,32/97,5.3,凸轮机构,5.3.3,凸轮机构相关参数,1.,基圆半径,在盘状凸轮机构中，从动杆在最低位置时，尖顶所在圆，其半径为基圆半径。凸轮基圆半径大小，影响凸轮机构尺寸大小和从动件受力情况。,2.,行程和转角,当凸轮按一定方向转过一个,转角,，从动件就移动一个,位移,s,，,当凸轮转过一个整转，从动件就移动一个,行程,h,。,尺寸大小和从动件受力情况。,33/97,5.4,间隙运动机构,5.4.1,间隙运动机构含义、应用及惯用类型,1.,间隙运动机构含义及应用,间隙运动机构,把主动件连续运动转换为从动件周期性间歇运动。,经典应用 牛头刨床间歇进给机构、电影放映机卷片机构、自行车超越离合器等机构。,2.,惯用间歇运动机构类型,主要是棘轮机构和槽轮机构两大类。,34/97,5.4,间隙运动机构,5.4.2,棘轮机构,1.,棘轮机构组成,齿式棘轮机构,2.,棘轮机构类型,单动式,双动式,可变向式,摩擦式,35/97,5.4,间隙运动机构,5.4.3,槽轮机构,1.,槽轮机构组成,2.,槽轮机构应用,电影机卷片机构,数控机床自动换刀机构,36/97,5.4,间隙运动机构,其它种种间歇运动机构,37/97,5.4,带传动,5.4.1,机械传动,机械传动,用来传递运动和动力机械装置。,机械传动类型：,38/97,5.4,带传动,5.4.2,带传动工作原理和传动比,1.,带传动含义及组成,带传动是利用中间挠性件（传动带）与带轮来传递动力机械传动方式。,2.,带传动工作原理,带传动,分为摩擦型传动和,啮合,型传动；,摩擦型传动靠带与带轮上接触面上摩擦力来传递运动和力,;,啮合,型传动靠带齿与带轮齿之间,啮合,来实现传动,39/97,5.4,带传动,5.4.2,带传动工作原理和传动比,3.,带传动传动比,机械传动比 ：主动轮与从动轮之转速之比。,带传动传动比,即：带传动传动比与两带轮直径比成反比。,40/97,5.4,带传动,5.4.2,带传动工作原理和传动比,4.,带传动特点,与其它传动相比,缺点：,(1),传动外廓尺寸较大；,(2,需要张紧装置；,(3),因为带滑动，不能确保固定不变传动比（同时齿形带例外）；,(4),带寿命较短；,(5),摩擦带传动效率较低,94%,）。,优点：,(1),适合用于中心距较大传动；,(2),传动平稳无噪音，带含有良好挠性，可缓解冲击、吸收振动；,(3),过载时带与带轮之间会出现打滑（同时齿形带例外），防止了其它零件损坏；,(4),结构简单、成本低廉。,潘存云教授研制,41/97,5.4,带传动,5.4.2,带传动工作原理和传动比,4.,带传动特点,摩擦带与同时齿形带比较：,同时齿形带带速、传动功率、效率都比摩擦带高，且传动比准确；但无过载作用，成本较高。,42/97,5.4,带传动,5.4.3,传动带、带传动类型及应用,带传动类型,带传动按传动带不一样可分为：,V,带、平带、圆带和同时（齿形）带几类传动。,主要应用,：,V,带,，承载力强，带标准化大量生产，应用广泛。,同时带,：不打滑应用逐步增多。,1.,平带,平带形状为扁矩形，有接头。多用于传送带。,2.V,带,V,带是无接头，截面为梯形环形带。带以两侧面与对应带轮槽侧面摩擦接触，而不与槽底接触。,43/97,5.4,带传动,5.4.3,传动带、带传动类型及应用,1.,平带,2.V,带,3.,圆型带,截面为圆形，只用于轻型传动，如缝纫机等。,4.,同时（齿形）带,带内侧有齿形，用于要求传动比准确且平稳场所。,44/97,5.4,带传动,5.4.4,平带传动,1.,平带传动惯用形式,2.,平带传动主要参数,（,1,）包角,带与带轮接触圆弧所正确圆心角。,包角对传动影响：包角对带传动传动能力影响很大。包角大，带与带轮接触圆弧长，摩擦力大；包角过小（主要是小带轮），带传动打滑失去传动能力。普通要求平带包角,150,（,2,）带长,L,平带带长是指带内周长度。,平带张紧,防伸长打滑。,开口式 交叉式 半交叉式,45/97,5.4,带传动,5.4.5 V,带传动,V,带传动是当前最惯用带传动，承载力强，带与带轮均标准化，是本节重点。,1.V,带结构和类型,V,带结构,包布层、,强力层、,胶料层。,帘布结构,强度高，承载力强，广泛应用；,绳芯结构,柔性好，用于轻型结构。,惯用,V,带主要是普通,V,带。,46/97,5.4,带传动,5.4.5 V,带传动,2.,普通,V,带型号和主要参数,（,1,）普通,V,带型号,Y,Z,A,B,C,D,E,型号大，尺寸大，承载力强,型 号,Y Z A B C D E F,顶宽,b,6,10 13 17 22 32 38 50,节宽,b,d,5.3 8.5 11 14 19 27 32 42,高度,h,4,6 8 10.5 13.5 19 23.5 30,楔角,截面面积,A,/mm,2,18 47 81 138 230 476 692 1173,普通,V,带截面尺寸（,GB11544,89,）,40,b,b,d,h,47/97,5.4,带传动,5.4.5 V,带传动,2.,普通,V,带型号和主要参数,（,1,）普通,V,带型号,（,2,）,V,带主要参数,中性层,基准长度,（中性层长度、标准长度）,槽角,40,包角,为确保传动能力，要求小带轮包角,120,b,d,h,b,48/97,5.4,带传动,5.4.6,带轮,1.,带轮组成,实心式 腹板式 孔板式 轮辐式,49/97,5.4,带传动,5.4.6,带轮,1.,带轮组成,2.,带轮安装,带轮与轴配合,过渡配合,H7/k6,周向固定,键联接,轴向固定,带轮对中,直尺法、拉绳法,带在带轮上安装,先套大轮槽，再用旋具拨入小轮槽中。,50/97,5.4,带传动,5.4.7,普通,V,带传动正确使用,1.,张紧轮使用,为确保带传动正常使用，安装传动带时要保持适当张紧力，以预防打滑或损坏传动带。正常使用期间，传动带因变形伸长，也会变松，也要考虑张紧。,张紧轮放在松边靠近大带轮处,V,带张紧轮张紧,定时张紧,潘存云教授研制,销轴,自动张紧,51/97,5.4,带传动,5.4.8,普通,V,带传动正确使用,1.,张紧轮使用,2.V,带正确安装、调整、使用和维护,（,1,）带型号和基准长度,（,2,）带轮及带安装要正确,（,3,）传动带张紧程度要适当,（,4,）定时检验传动带，对,V,带要成组更换,（,5,）,V,带要有防护装置,52/97,5.6,齿轮传动,5.6.1,齿轮传动,齿轮传动原理：,利用两齿轮轮齿直接啮合，来传递运动和动力。,齿轮传动是高副机构。,应用：,齿轮传动是机械传动中应用最为广泛一个机械传动形式。在工程、矿山、冶金、机床、仪器仪表等行业有广泛应用。,53/97,5.6,齿轮传动,5.6.2,齿轮传动应用特点及分类,1.,齿轮传动应用特点,（与其它传动比较）,（,1,）,种类繁多，适用范围广 尺寸、功率、线速度,（,2,）,传动比准确、传动平稳、传动准确可靠。,（,3,）,传动效率高,（,4,）,结构紧凑，传动比大，方便变速与变向。,（,5,）,齿轮制造、安装要求高。,（,6,）,不宜直接用于两轴较大场所,54/97,5.6,齿轮传动,5.6.2,齿轮传动应用特点及分类,1.,齿轮传动应用特点,（与其它传动比较）,2.,齿轮传动惯用类型,（,1,）按传动两齿轮轴相对位置分,两轴平行：,两轴相交,两轴交织,55/97,5.6,齿轮传动,5.6.2,齿轮传动应用特点及分类,2.,齿轮传动惯用类型,（,2,）按齿轮分度曲面（形状）分,圆柱齿轮,圆锥齿轮,齿条,（,4,）按齿轮工作条件分,开式齿轮,闭式齿轮,（,3,）按齿轮齿轮形状分,直齿齿轮,斜齿齿轮,曲线齿齿轮,56/97,5.6,齿轮传动,5.6.3,标准直齿圆柱齿轮各部分名称和符号,（,1,）分度圆,d,（,2,）齿项圆,d,a,（,3,）齿根圆,d,f,（,4,）齿距,p,（,5,）齿厚,s,（,6,）齿槽宽,w,（,7,）齿项高,h,a,（,8,）齿根高,h,f,（,9,）齿全高,h,（,10,）中心距,a,57/97,5.6,齿轮传动,5.6.4,直齿圆柱齿轮基本参数,1.,齿数,2.,模数,齿距与齿数乘积等于分度圆周长，即,pz,=,d,式中,z,是自然数，,是无理数。为使,d,为有理数条件是,p,/,为有理数，称之为模数。即：,m,=,p,/,单位：,mm,模数意义：,模数大小反应了齿距大小，也及时反应了齿轮轮齿大小、已标准化。,模数是齿轮几何尺寸计算时一个基本参数。,齿数相等齿轮，模数越大，齿轮尺寸就越大，齿轮就越大，承载能力越强；分度圆直径相等齿轮，模数越大，承载能力越强。,58/97,5.6,齿轮传动,5.6.4,直齿圆柱齿轮基本参数,1.,齿数,2.,模数 标准模数表,59/97,5.6,齿轮传动,5.6.4,直齿圆柱齿轮基本参数,1.,齿数,2.,模数,3,.,压力角,在一对齿轮轮齿啮合处，啮合点运动方向线与受力方向线之间夹角称为压力角，用,表示。渐开线齿廓上各点压力角不相等，离基圆越远，压力角越大，基圆上压力角,=0,。对于渐开线齿轮，通常所说压力角是指分度圆上压力角。,国家标准要求：,渐开线齿轮分度圆上压力角,=20,。,60/97,5.6,齿轮传动,5.6.5,标准直齿圆柱齿轮计算,1.,外啮合直齿圆柱齿轮尺寸,标准直齿轮：,模数,m,P/,取标准值,压力角,20,齿数,Z,，由传动比决定,齿顶高系数,h,a*=1,顶隙系数,c,*=0.25,61/97,5.6,齿轮传动,5.6.5,标准直齿圆柱齿轮计算,1.,外啮合直齿圆柱齿轮尺寸,名 称,代号,计算公式,备注,模 数,齿形角,齿 数,m,Z,经过计算定出,=20,由传动比计算求得,齿轮三要素,齿 距,齿 厚,槽 宽,p,S,E,p=m,S=p/2=m/2,e=s=p/2=m/2,圆周方向四个参数,齿顶高,齿根高,全齿高,顶 隙,h,a,h,f,h,C,h,a,=h,a,*m=m,h,f,=(h,a,*+c*)m=1.25m,h=h,a,+h,f,=2.25m,c,=c*m=0.25m,齿轮径向四个参数,分度圆径,齿顶圆直径,齿根圆直径,d,d,a,d,f,d=mz,d,a,=d+2h,a,=m(z+2),d,f,=d-2h,f,=m(z-2.5),四个直径,中心距,a,a=d,1,/2+d,2,/2=m(z,1,+z,2,)/2,一个中心距,62/97,5.6,齿轮传动,5.6.5,标准直齿圆柱齿轮计算,2.,标准直齿圆柱齿轮计算,例,5.1,：,外啮合一对标准直齿圆柱齿轮，齿数,z1=20,z2=40,模数,m=4mm,，试计算这、一对齿轮分度圆直径,d,、齿顶圆直径,da,、齿根圆直径,df,。,解：,依据标准直齿圆柱齿轮计算公式可得：,分度圆,d,1,=mz,1,420,80 mm,d,2,=mz,2,440,160 mm,齿顶圆,d,a1,=m(z,1,+2),4(20,2,),88 mm,d,a2,=m(z,2,+2),4(40,2,),168 mm,齿根圆,d,f1,=m(z,1,-2.5),4(20,2.5),70 mm,d,f2,=m(z,2,-2.5),4(40,2.5),150mm,63/97,5.6,齿轮传动,5.6.5,标准直齿圆柱齿轮计算,例,1,:,已知一标准直齿圆柱齿轮齿数Z=36，顶圆直径d,a,=304mm。试计算其分度圆直径，齿根圆直径，齿距以及齿高。,缺乏,m,！,da=m(z+2 ha*),m=da/(z+2 ha*),=304/(36+2),=8mm,64/97,5.6,齿轮传动,5.6.5,标准直齿圆柱齿轮计算,例,1,计算结果,名称,应用公式,齿轮,Z,分度圆直径,d=mz,d=288,mm,齿根圆直径,d,f,=d+2h,f,=m(z-2.5),d,f,=268,mm,齿距,p=m,p=25.12,mm,齿高,h=h,a,+h,f,=2.25m,h=18,mm,65/97,5.6,齿轮传动,5.6.5,标准直齿圆柱齿轮计算,例,2:,已知一标准直齿圆柱齿轮副，其传动比,i=3,，中心距,a=240mm,，模数,m=5mm.,试求主动轮齿顶圆直径,d,a1,从动轮齿根圆直径,d,f2,。,思索一下,缺乏,Z,！,分析过程,z,2,=3z,1,i=z,2,/z,1,=3,a=m(z,1,+z,2,)/2,z,1,+z,2,=2a/m,=2240/5,=96,z,1,=?,z,2,=?d,a1,=?d,f2,=?,66/97,5.6,齿轮传动,5.6.5,标准直齿圆柱齿轮计算,例,2,解：,i=z,2,/z,1,=3,z,2,=3z,1,又,a=m(z,1,+z,2,)/2,z,1,+z,2,=2a/m,=2240/5,=96,联,立方程：,z,2,=3z,1,z,1,+z,2,=96,得：,z,1,=,24,z,2,=,72,d,a1,=m(z,1,+2),5(24,2,),130 mm,d,f2,=m(z,2,-2.5),5(72,2.5),347.5mm,67/97,5.6,齿轮传动,5.6.6,渐开线齿轮啮合原理,1.,渐开线齿轮形成,齿轮齿廓曲线：,同一基圆上所产生两条反向渐开线齿廓所围齿形。,68/97,5.6,齿轮传动,5.6.6,渐开线齿轮啮合原理,2.,渐开线齿轮啮合时相关概念,两齿轮啮合时各部分名称：,（,1,）啮合点,K,（,2,）啮合线,N1N2,（,3,）节点,P,啮合线,N,1,N,2,与两齿轮连心线,O,1,O,2,交点,P,。,（,4,）节圆,以齿轮中心为圆心，经过节点,P,圆。,（,5,）啮合角,节点运动方向与啮合线之间夹角。,说明：在标准中心距条件下，啮合一对标准渐开线齿轮，其节圆与分度圆重合，啮合角和压力角相等。,节点、节圆、啮合角只有在一对齿轮啮合时才存在，单个齿轮只有分度圆和压力角。,69/97,5.6,齿轮传动,5.6.6,渐开线齿轮啮合原理,3.,渐开线齿轮啮合特征,（,1,）保持恒定传动比,齿轮传动传动比：,由此可见，齿轮传动传动比，与两轮基圆直径之比相关，而齿轮制造好了后基圆直径,d,b1,、,d,b2,不会改变，所齿轮传动传动比在,任何瞬间都是恒定,。,意义：,齿轮传动传动比能保持恒定，使齿轮传动传动平稳，适应高速传动。,70/97,5.6,齿轮传动,5.6.6,渐开线齿轮啮合原理,3.,渐开线齿轮啮合特征,（,2,）含有安装中心距可分离性,齿轮传动传动比只与两轮基圆直径之比相关，而与两齿轮安装中心距（,a=m(z1+z2)/2,）无关。所以实际安装中心距与标准值有所误差，也不影响传动比准确性,意义：,齿轮传动含有中心距安装可分离性，给齿轮传动装配带来好处。,注意：,在非标准中心距下，传动节圆与分度圆将分离；传动啮合角与齿轮压力角也不再相等。,71/97,5.6,齿轮传动,5.6.6,渐开线齿轮啮合原理,4.,齿轮副正确啮合条件,一对能连续顺利传动齿轮，需要各轮齿依次正确进入啮合，不能相互干涉。,一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件是：,两轮模数相等，两轮压力角相等。,即：,一对齿轮传动比,一对齿轮在单位时间内转过齿数应该是相同，即,72/97,5.6,齿轮传动,5.6.7,其它齿轮传动,1.,斜齿轮传动,（,1,）斜齿轮传动特,点和应用,两轴平行场所,轮齿宽度方向倾斜一个螺旋角,接触线，短长短，进入退出平稳；,多对齿进入啮合，承载能力提升。,特点：,传动平稳，承载力强，适合用于高速、大功率传动。,但传动时存在轴向力。,直齿轮啮合,斜齿轮啮合,73/97,5.6,齿轮传动,5.6.7,其它齿轮传动,1.,斜齿轮传动,（,1,）斜齿轮传动特点和应用,（,2,）螺旋角,轮齿宽度方向倾斜一个螺旋角,法面参数：,法向周节,p,n,法向模数,m,n,（标准值）,法向压力角,n,（标准值,n,20,）,;,端面参数：,端面周节,p,t,端面模数,m,t,（标准值）,端面压力角,t,74/97,5.6,齿轮传动,5.6.7,其它齿轮传动,1.,斜齿轮传动,（,1,）斜齿轮传动特点和应用（,2,）螺旋角,（,3,）斜齿轮螺旋方向判定,斜齿轮有左旋和右旋两种旋向，一对相啮合斜齿轮传动，两轮旋向应相反。,斜齿轮旋向判定方法：,（,4,）标准斜齿轮传动正确啮合条件,两轮法向模数,m,n,分别相等,两轮法向压力角,n,分别相等,两轮螺旋角大小分别相等且旋向相反,即：,m,n1,m,n2,m,n1,n2,20,1,2,右旋 左旋,75/97,5.6,齿轮传动,5.6.7,其它齿轮传动,2.,人字齿轮传动,人字齿轮传动相当于两个旋向相反斜齿轮并在一起，现有斜齿轮优点，又相互抵消了轴向力。,主要用于大（巨）型齿轮传动。,3.,直齿圆锥齿轮传动特点和应用,用途：,两轴相交,90,场所。用于改变传动方向。,76/97,5.6,齿轮传动,5.6.7,其它齿轮传动,3.,直齿圆锥齿轮传动特点和应用,含圆锥齿轮轮系转动方向判别：,77/97,5.6,其它齿轮传动,5.6.7,其它齿轮传动,4.,齿轮齿条传动,用途：,把齿轮转动转换为齿条直线移动（可逆）,应用：,车床纵向移动齿轮齿条传动,5.6.8,齿轮材料、结构和齿轮传动失效形式及维护,1.,齿轮材料,开式齿轮中不主要齿轮：,用灰铸铁如,HT200,；,普通中低速齿轮：,铸造,45,钢或球墨铸铁,QT,；,主要、高速齿轮：,用中碳合金钢调质，如,40Cr,及其它合金钢。,或用低碳合金钢渗碳,+,淬火,+,低温回火，如,20Cr,等。,2.,常见齿轮结构,齿轮轴 腹板式 轮幅式,78/97,5.6,齿轮传动,课堂练习,P.182,102,、,一对标准直齿圆柱齿轮，已知,z,1,=26,，,z,2,=91,，中心距,a=432mm,，则,两齿轮分度圆直径,d,1,=_,，,d,2,=_,。,103,、,一,对,相,啮,合,标,准,直,齿,圆,柱,齿,轮,传,动,，,已,知,主,动,轮,转,速,n,1,=1280r/min,，从动轮转速,n,2,=320r/min,，中心距,a=315mm,，模数,m=6mm,，则两齿,轮齿数,z,1,=_,，,z,2,=_,102,、,一对标准直齿圆柱齿轮，已知,z,1,=26,，,z,2,=91,，中心距,a=432mm,，则,两齿轮分度圆直径,d,1,=_,，,d,2,=_,。,103,、,一,对,相,啮,合,标,准,直,齿,圆,柱,齿,轮,传,动,，,已,知,主,动,轮,转,速,n,1,=1280r/min,，从动轮转速,n,2,=320r/min,，中心距,a=315mm,，模数,m=6mm,，则两齿,轮齿数,z,1,=_,，,z,2,=_,79/97,5.7,蜗杆传动,5.7.1,蜗杆传动组成及转向判别,组成,:,蜗杆和蜗轮；,蜗杆是主动件，少齿，形状象螺纹，在车床上车出。,蜗轮是从动件，多齿，类似斜齿轮。,使用范围：,用于两轴在空间交织,90,场所。,1.,蜗杆蜗轮旋向判定,蜗杆和蜗轮齿都是倾斜，有左旋和右旋之分。,80/97,5.7,蜗杆传动,5.7.1,蜗杆传动组成及转向判别,1.,蜗杆蜗轮旋向判定,2.,蜗杆蜗轮转向判定,蜗杆为主动件，关键是,判定,蜗轮转动方向。,81/97,5.7,蜗杆传动,5.7.1,蜗杆传动组成及转向判别,1.,蜗杆蜗轮旋向判定,2.,蜗杆蜗轮转向判定,82/97,5.7,蜗杆传动,5.7.2,蜗杆传动特点及应用,（与其它齿轮传动相比）,优点,:,1.,传动比很大，普通,8,80,分度,1000,2.,传动平稳,承载力强，噪音低,3.,可反向自锁,结构紧凑,缺点,:,1.,效率低,发烧大可自锁时,50,2.,需珍贵金属（铜合金）价高,3.,不宜用于大功率长久工作,应用,:,蜗杆传动主要应用于减速器（大功率）、机床分度头等分度（精密）等装置中。,83/97,5.7,蜗杆传动,5.7.3,蜗杆传动基本参数,蜗杆传动按蜗杆螺旋面不一样有几个类型，惯用是阿基米德蜗杆。,阿基米德蜗杆为轴向直廓形，便于车削加工。,84/97,5.7,蜗杆传动,5.7.3,蜗杆传动基本参数,1.,中间平面,蜗杆传动按蜗杆螺旋面不一样有几个类型，惯用是阿基米德蜗杆。,阿基米德蜗杆为轴向直廓形，便于车削加工。,85/97,5.7,蜗杆传动,5.7.3,蜗杆传动基本参数,1.,中间平面,2.,模数和压力角,在中间平面内，对蜗杆为轴面（,X,面），对蜗轮为端面（,t,面），在中间平面内，相当于齿轮与齿条啮合。,标准要求，,中间平面内模数和压力角为标准值，,即：蜗杆轴面模数,m,x1,和轴面压力角,x1,为标准值，蜗轮端面模数,m,t2,和端面压力角,t2,为标准值，且分别对应相等。,86/97,5.7,蜗杆传动,5.7.3,蜗杆传动基本参数,1.,中间平面,2.,模数和压力角,3.,蜗轮螺旋角,与蜗杆导程角,蜗轮螺旋角,蜗杆导程角,87/97,5.7,蜗杆传动,5.7.3,蜗杆传动基本参数,1.,中间平面,2.,模数和压力角,3.,蜗轮螺旋角,与蜗杆导程角,4.,蜗杆头数,z,1,与蜗轮齿数,z,2,蜗杆为主动，蜗杆头数（齿数）,z,1,极少，通常,z,1,1,4,头。,蜗轮为从动，为获大减速比，蜗轮齿数,z,2,较多。,蜗杆传动）传动比：,例：,某双头蜗杆（,z,1,2,），要求传动比,i,40,，求蜗轮齿数,z,2,？,解：,由 得,88/97,5.7,蜗杆传动,5.7.4,蜗杆传动正确啮合条件,蜗杆传动是在中间平面内啮合，蜗杆和蜗轮在中间平面内模数和压力角应对应相等。,而且，蜗杆导程角,1,和蜗轮螺旋角,2,也应满足对应关系。,蜗杆传动正确啮合条件是：,(1),蜗杆轴面模数,m,x1,和蜗轮端面模数,m,t2,对应相等；,(2),蜗杆轴面压力角,x1,和蜗轮端面压力角,t2,对应相等；,(3),蜗杆导程角,1,和蜗轮螺旋角,2,相等且旋向一致。,即：,m,x1,m,t2,m,；,x1,t2,20,1,2,89/97,5.8,定轴轮系,5.8.1,轮系分类与应用,1.,轮系组成与分类,一对齿轮啮合是齿轮传动中最简单形式，但单级传动满足不了机械传动各种需要，如：大传动比、变速、变向，传动分支改向等等。,轮系就是采取多级齿轮传动（含其它传动），来满足上述需要。大多数机器如，机床、汽车、各类减速器等等都是如此。,简易车床轮系,货车变速箱轮系,90/97,5.8,定轴轮系,5.8.1,轮系分类与应用,1.,轮系组成与分类,按轮系传动时各齿轮轴线空间位置是否固定，轮系分为定轴轮系与周转轮系两类。,（,1,）定轴轮系 传动时各齿轮轴线空间位置固定不变。大多数轮系如此，如机床各齿轮箱、汽车变速箱等等。,（,2,）周转轮系 传动时有齿轮轴线空间位置要发生改变。如汽车后桥差速器等。,定轴轮系,周转轮系,91/97,5.8,定轴轮系,5.8.1,轮系分类与应用,2.,轮系应用特点,（,1,）轮系可取得很大传动比,当两轴之间需要较大传动比时，经过多级减速，可使轮系取得很大传动比。,（,2,）,轮系可作较远距离传动,若两轴距离较远时，用一对齿轮传动，齿轮尺寸必定很大。若采取轮系传动，则结构紧凑，并能进行远距离传动。,（,3,）,轮系可实现变速、换向要求,如机床主轴转速，有时要求高，有时要求低，有时要求正转，有时要求反转。若采取滑移齿轮等变速机构组成轮系，即可实现多级变速要求和变换转动方向。,（,4,）,轮系可合成或分解运动,采取周转轮系可将两个独立运动合成为一个运动，或将一个独立运动分解成两个独立运动。如汽车差速器。,92/97,5.8,定轴轮系,5.8.2,定轴轮系传动比、计算及转向,定轴轮系传动比，是轮系中首、末两轴传动比,i,1k,。,1.,一对齿轮传动比计算及转向,传动比：,93/97,5.8,定轴轮系,5.8.2,定轴轮系传动比、计算及转向,3.,定轴轮系中任意从动轴转速计算,转向,画箭头法（适合任何定轴轮系）,惰轮：只改变转向，不改变传动比大小中间轮。如图中轮,2,就是惰轮。,传动比,传动比,传动比,94/97,5.8,定轴轮系,5.8.2,定轴轮系传动比、计算及转向,定轴轮系传动比，是轮系中首、末两轴传动比,i,1k,。,3.,定轴轮系传动比计算及转向,传动比,末级转速,95/97,5.8,定轴轮系,5.8.2,定轴轮系传动比、计算及转向,定轴轮系传动比，是轮系中首、末两轴传动比,i,1k,。,3.,定轴轮系传动比计算及转向,例,5.2,一卷扬机传动系统，末端为蜗杆传动。已知，各轮齿数,Z,和鼓