第四章齿 轮 传 动 第五章.ppt

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,*,教学内容,4,1,齿轮传动类型及应用,4,2,标准直齿圆柱齿轮传动,4,3,其他齿轮传动简介,4,4,渐开线齿轮的失效形式,第四章 齿 轮 传 动,表、汽车的运转主要依赖于,齿轮,的精确传动。,动画演示,视频,4,1,齿轮传动的类型及应用,一、齿轮传动的基本特点,二、齿轮传动的分类,三、齿,轮传动的应用,一、,齿轮传动的基本特点,1.,齿轮传递的功率和速度范围很大，功率从很小到数十万,kW,，圆周速度从很小到,100,多,m/s,以上。齿轮尺寸从小于,1,mm,到,10,m,以上。,2.,齿轮传动属啮合传动齿轮齿廓为特定曲线，瞬时传动比恒定，且传动平稳、可靠。,3.,齿轮传动效率高，使用寿命长。,4.,齿轮种类繁多，可以满足各种传动形式的需要。,5.,齿轮的制造和安装的精度要求较高。,二、齿轮传动的分类,按啮合方式分,外啮合齿轮传动,（两啮合齿轮相外接）,内啮合齿轮传动,（两齿啮合轮相内接）,齿轮的种类很多，齿轮传动有不同的分类方法，例如：,按齿轮的齿向不同分,直齿圆柱齿轮传动,斜齿圆柱齿轮传动,人字齿圆柱齿轮传动,直齿锥齿轮传动,按齿轮传动轴的相对位置分,平行轴间齿轮传动,相交轴间齿轮传动,交错轴间齿轮传动,三、齿轮传动的应用,1,、传动比,齿轮主动轮齿数为,Z1,，转速为,n1;,从动轮齿数为,Z2,，转速为,n2,。单位时间内主动轮于从动轮转过的齿数应相等。即：,n1z1=n2z2,得到传动比为,:i,返回,返回,返回,返回,返回,返回,返回,4-2,渐开线齿廓,一、齿轮传动对齿廓曲线的基本要求：,1,、啮合齿轮的传动要平稳；,2,、承载能力要强。,二、渐开线的形成及性质,为了保证齿轮传动的平稳可靠性，必须要求每对啮合齿廓在任何一点啮合时，都能保持两齿轮的传动比不变，即能保证恒定的瞬时传动比。,1,渐开线的形成,在平面上，一条动直线,AB,沿着某一固定的圆作纯滚动时，此动直线,AB,上任一点,K,的运动轨迹,CK,称为该圆的渐开线。该圆称为基圆，其直径以,d,b,表示。直线,AB,称为渐开线的发生线。,动画演示,2,、性质：（,1,）发生线在基圆上滚过的线段长度,NK,等于基圆上被滚过的一段弧长,NC,。,（,2,）渐开线上任一点法线比切于基圆。,（,3,）渐开线的形状取决于基圆的大小。,（,4,）渐开线上各点的曲半径不相等。,（,5,）渐开线上各点的齿形角不等。,（,6,）渐开线的起始点在基圆上，基圆内无渐开线。,4,3,渐开线标准直齿圆柱齿轮,直齿圆柱齿轮传动是齿轮传动的最基本形式，它在机械传动装置中应用极为广泛。,一、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称,二、直齿圆柱齿轮的基本参数,三、外啮合标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算,四、标准直齿圆柱齿轮的啮合条件和传动比,五计算举例,一、渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称,动画演示,分度圆是确定齿轮尺寸的一个重要的圆,.,标准直齿圆柱齿轮分度圆上的齿厚和槽宽相等，且为齿距的一半，即,s,e,p,/2,。,二、渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数,1.,齿数,z,一个齿轮的轮齿总数称为齿数。一般直齿圆柱齿轮的最少齿数,z,min,17,。,2,.,标准齿轮的齿形角,在端平面上，过端面齿廓与分度圆交点处的径向直线与齿廓在该点处的切线所夹的锐角称为齿形角，标准规定渐开线齿轮的标准齿形角,20,o,。,3.,模数,m,对于齿数为,z,的直齿圆柱齿轮，其分度圆的直径周长,d,z,p,，因此有,为了设计和制造上的方便，并使齿轮具有广泛的,互换性，人为地把 规定为标准值，将该值称,为模数，即：齿距,p,除以圆周率,所得的商称为模数，模数的单位为,mm,。,模数是齿轮几何尺寸计算中重要的基本参数，其大小直接影响齿轮的各部分几何尺寸和承载能力；模数越大，轮齿越大，齿轮的强度越高，承载能力越强。,模数已标准化，其标准系列见下表,。,三、外啮合标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算,基本参数模数,m,、齿形角,、齿顶高系数,h,a*,、顶隙系数,c,*,均采用国家标准规定值，且分度圆上的齿厚与槽宽相等的渐开线直齿圆柱齿轮称为标准直齿圆柱齿轮，简称标准直齿轮。,标准直齿圆柱齿轮各部分尺寸计算公式,四、标准直齿圆柱齿轮的啮合条件和传动比,一对直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是要求它们的模数、齿形角分别相等，即,m,1,=,m,2,1,=,2,在一对齿轮传动中，主动轮转速,n,1,与从动轮转速,n,2,之比称为传动比，用符号,i,12,表示。由于相啮合齿轮的传动关系是一齿对一齿，因此两啮合齿轮的转速与其齿数成反比，传动比的表达式为,式中,z,1,、,z,2,主、从动轮齿数。,i,12,=,=,例,1,：相互啮合的一对标准直齿圆柱齿轮，齿数分别为,z,1,=20,、,z,2,=32,，模数,m,=10 mm,，试计算两齿轮的分度圆直径,d,、顶圆直径,d,a,、根圆直径,d,f,和中心距,a,。,解：按公式计算如下,：,d,1,=,m,z,1,=10,20=200 mm,d,2,=,m,z,2,=10,32,320 mm,d,a1,=,m,(,z,1,+2)=10,(20+2)=220 mm,d,a2,=,m,(,z,2,+2)=10,(32+2)=340 mm,d,f1,=,m,(,z,1,-2.5)=10,(20-2.5)=175 mm,d,f2,=,m,(,z,2,-2.5)=10,(32-2.5)=295 mm,a,=(,z,1,+,z,2,)=,(20+32)=260 mm,例,2,：,已知一标准直齿圆柱齿轮，齿数,z=30,，齿根圆直径,d,f,=192.5 mm,，试计算其分度圆直径,d,和,顶圆直径,d,a,解：由题中给出的条件，可以利用,d,f,和,m,的关系求出,m,。,由表中公式,d,f,=,m,(,z,2.5),得,m,=7 mm,则,d,=,mz,=730=210 mm,d,a,=,m,(,z,+2)=7(30+2)=224 mm,4,4,其他类型齿轮传动,一、斜齿圆柱齿轮传动,二、直齿锥齿轮传动,一、斜齿圆柱齿轮传动,齿线为螺旋线的圆柱齿轮称为斜齿圆柱齿轮，简称斜齿轮,。,斜齿圆柱齿轮传动的相关参数,1.,螺旋角,在斜齿圆柱齿轮分度圆柱面上，螺旋线的切线与通过切点的圆柱面直母线之间所夹的锐角称为螺旋角，用,表示,2.,旋 向,按螺旋角方向的不同，斜齿圆柱齿轮分为左旋和右旋两种,.,判别旋向时，将斜齿圆柱齿轮的轴线竖直放置，其可见侧轮齿方向由左向右上升时为右旋，反之为左旋。,斜齿圆柱齿轮传动的特点,传动平稳、承载能力强，特别在高速重载下更为明显；但传动时有轴向力。,斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件,两齿轮的法向模数和法向齿形角分别相等，并且两齿轮螺旋角的大小相等且旋向相反。,二、直齿锥齿轮传动,分度曲面为圆锥面的齿轮称为锥齿轮，它是轮齿分布在圆锥面上的齿轮，当其齿向线是分度圆锥面的直母线时称为直齿锥齿轮,。,直齿锥齿轮,传动的特点,传动平稳、承载能力强，特别在高速重载下更为明显；但传动时有轴向力。,锥齿轮传动用于空间两相交轴之间的传动，一般多用于两轴垂直相交成,90,的场合直齿锥齿轮的正确啮合条件是：两齿轮大端的模数和齿形角分别相等。,4,5,渐开线齿轮的失效形式,齿轮在工作过程中由于各种原因而损坏，使其失去工作能力的现象称为失效。,齿轮的失效形式有很多种，常见的失效形式有：,一、齿面点蚀,二、齿面磨损,三、齿面胶合,四、轮齿折断,五、轮齿塑性变形,动画演示,一、齿面点蚀,齿轮工作时，轮齿工作表面反复受到接触挤压作用，当齿面接触应力的大小和循环次数超过一定限度时，齿面会产生细微的疲劳裂纹,不断扩展，最终形成斑坑；,提高齿面硬度和减小齿面粗糙度，选用粘度大的润滑油都有利于防止点蚀的发生。,二、齿面磨损,齿轮在传动过程中，轮齿啮合表面间存在着相对滑动摩擦或因硬颗粒进入摩擦面间，会使齿面发生磨损；,提高齿面硬度，减小齿面粗糙度，加强润滑，防止灰尘和有害物质侵袭，均可有效地减少齿面磨损。,三、齿面胶合,在高速重载的齿轮传动中，齿面润滑较为困难，当散热条件不良时，两轮啮合表面在重载作用下产生局部高温并粘结在一起。齿轮继续运动时，会从较软的齿面上撕下部分金属材料而出现撕裂沟痕；,选用粘度较大或者含抗胶合剂的润滑油，以及适当提高表面硬度，降低表面粗糙度，都是防止齿面胶合的有效方法。,四、轮齿折断,齿轮在工作中，轮齿相当于悬臂梁，传递载荷时，轮齿根部所受的弯矩随着啮合点的改变而变化，在长时期交变载荷作用下，齿根应力集中处会产生疲劳裂纹，最终导致轮齿折断；另一种折断是由于短时过载或受到过大的冲击载荷而引起的轮齿突然折断，称为过载折断。,五、轮齿塑性变形,在低速重载的工作条件下，齿轮的齿面承受很大的压力和摩擦力。当齿轮材质较软，齿面硬度不高时，齿面表层金属可能沿相对滑动方向发生局部塑性流动，致使齿面出现塑性变形。,本章小结,本章重点为渐开线标准直齿圆柱齿轮的概念、主要参数、几何尺寸、啮合条件和传动比。,齿轮传动属啮合传动，其主要优点有传动比恒定、传动平稳、传动效率高、齿轮种类繁多，满足各种传动形式等。,分度圆是齿轮上具有的标准模数和标准齿形角的圆,它是确定齿轮尺寸的一个基准圆。模数是齿轮几何尺寸计算中重要的基本参数，其大小直接影响齿轮的各部分几何尺寸和承载能力。渐开线齿轮的标准齿形角,20,o,。,标准直齿圆柱齿轮各部分尺寸计算公式见表,4-4,常见的齿轮失效形式有齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、轮齿折断和轮齿塑性变形五种。,第五章 蜗 杆 转 动,教学内容,（,1,）蜗杆转动概述,（,2,）蜗杆转动的主要参数,和啮合条件,（,3,）蜗杆转动的应用特点,5-1,蜗杆传动概述,蜗杆传动是用来传递空间交错轴之间的运动和动力的，通常两轴空间垂直交错成,90,o,。,一、蜗杆传动的组成,由蜗杆及其配对蜗轮组成的交错轴间的传动称为蜗杆传动。,蜗杆外形像根螺杆，它相当于一个齿数很少，分度圆柱直径较小的螺旋齿圆柱齿轮,.,而蜗轮类似于斜齿圆柱齿轮。,蜗杆传动一般以蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。,动画演示,视频,蜗杆传动中，通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面。中间平面是蜗杆的轴向平面，同时是蜗轮的端平面。,常用的蜗杆是阿基米德蜗杆，其轴面齿廓为直线。在蜗杆传动的中间平面内，蜗杆和蜗轮的啮合相当于圆柱齿轮和齿条的啮合。,二、蜗杆的分类,1,、按蜗杆形状不同分,（,1,）圆柱蜗杆转动：阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆、法线直廓蜗杆。,（,2,）环面蜗杆转动,（,3,）锥蜗杆转动,2,、按蜗杆螺旋线方向不同：左旋蜗杆与右旋蜗杆,3,、按蜗杆头数不同：单头蜗杆与多头蜗杆,三、蜗轮回转方向的判定,在蜗杆传动中，蜗轮、蜗杆齿向应致，即同为左旋或右旋。蜗轮回转方向的判定取决于蜗杆的旋向和蜗杆的回转方向，可用左（右）手定则来判定。,蜗杆传动中蜗轮转向的判定,动画演示,蜗杆传动中蜗轮转向的判定,5-2,蜗杆传动的主要参数,一、蜗杆传动的主要参数,1,、蜗杆导程角,圆柱蜗杆的分度圆柱螺旋线的切线与端平面之间所夹的锐角称为导程角。用 表示,图为双头右旋蜗杆分度圆柱面展开图。,2,、蜗杆旋向,按螺旋方向的不同，蜗杆分为左旋蜗杆和右旋蜗杆,。,3,、传动比,蜗杆转速,n,1,与蜗轮转速,n,2,之比称为蜗杆传动的传动比，以,i,12,表示,。,由于蜗杆的头数（齿数）很少，通常,z1=1,4,，所以蜗杆传动的传动比可以达到很大。在动力传动中，一般,i,12=8,80,，在分度机构中,i,12,可达,1000,。,4,、传动特点,单级传动就能获得较大的传动比，并且结构紧凑、传动平稳、噪声小，但传动时蜗杆轴向力较大，齿面摩擦大，传动效率较低，尤其具有自锁性时，效率低于,50%,。,二、蜗杆传动的正确啮合条件,1,、蜗杆轴向模数,m,x1,和蜗轮端面模数,m,t2,相等，即,m,x1,=,m,t2=m,2,、蜗杆轴向齿形角,x1,和蜗轮端面齿形角,t2,相等，即,x1=,t2,3,、蜗杆导程角,1,和蜗轮螺旋角,2,相等且旋向相同,即,5-3,蜗杆传动的应用特点,主要特点,:,结构紧凑、工作平稳、无噪声冲击和振动小以及能得到很大的单级传动比。,一、蜗杆传动的润滑,二、蜗杆传动的散热,本章小结：,一、蜗杆传动概述,1,、蜗杆传动的组成,2,、蜗杆的分类,3,、蜗轮回转方向的判定,二、蜗杆传动的主要参数和啮合条件,1,、蜗杆传动的主要参数,2,、蜗杆传动的正确啮合条件,三、蜗杆传动的应用特点,1,、蜗杆传动的润滑,2,、蜗杆传动的散热,本章结束,