齒輪傳動(dòng)徐水區(qū)職教中心機(jī)械加工技術(shù)專(zhuān)業(yè)2016.12一、齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)

齒輪傳動(dòng)是應(yīng)用最廣泛的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之一。齒輪傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)如下：優(yōu)點(diǎn)：1、傳遞動(dòng)力大，效率高。2、壽命長(zhǎng)，工作平穩(wěn)，可靠性高。3、能保證恒定的傳動(dòng)比，能傳遞任意夾角兩軸間的運(yùn)動(dòng)。缺點(diǎn)：1、制造、安裝精度要求高，因而成本也較高。2、不宜作軸間距離過(guò)大的傳動(dòng)。

二、齒輪傳動(dòng)的類(lèi)型1、按兩輪軸幾何特性可分為：圓柱齒輪傳動(dòng):兩軸線相互平行。圓錐齒輪傳動(dòng):兩軸線相交。螺旋齒輪傳動(dòng):兩軸線交錯(cuò)在空間既不平行也不相交。二、齒輪傳動(dòng)的類(lèi)型2、按輪齒形狀可分為:直齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)人字齒圓柱齒傳動(dòng)斜齒齒輪傳動(dòng)人字齒輪傳動(dòng)直齒齒輪傳動(dòng)外嚙合齒輪傳動(dòng)內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)齒輪齒條傳動(dòng)2、按齒輪嚙合形式可分為:外嚙合齒輪傳動(dòng)內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)齒輪齒條傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)平行軸間齒輪傳動(dòng)相交軸間齒輪傳動(dòng)交錯(cuò)軸間齒輪傳動(dòng)直齒外嚙合內(nèi)嚙合齒輪齒條斜齒人字齒直齒斜齒曲齒弧齒輪傳動(dòng)準(zhǔn)雙曲面錐齒輪傳動(dòng)多齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（一）漸開(kāi)線的形成與漸開(kāi)線齒廓1、漸開(kāi)線的形成當(dāng)一條動(dòng)直線（發(fā)生線），沿著一個(gè)固定的圓（基圓）作純滾動(dòng)時(shí)，動(dòng)直線上任意一點(diǎn)K的軌跡稱(chēng)為該圓的漸開(kāi)線。三、漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱(chēng)和基本尺寸2、漸開(kāi)線的性質(zhì)（1）發(fā)生線沿基圓滾過(guò)的線段長(zhǎng)度等于基圓上被滾過(guò)的相應(yīng)弧長(zhǎng)。（2）漸開(kāi)線上任意一點(diǎn)法線必然與基圓相切。換言之，基圓的切線必為漸開(kāi)線上某點(diǎn)的法線。（3）漸開(kāi)線齒廓上某點(diǎn)的法線與該點(diǎn)的速度方向所夾的銳角稱(chēng)為該點(diǎn)的壓力角。（4）漸開(kāi)線的形狀只取決于基圓大小。（5）基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線。（二）直齒圓柱齒輪各部分的名稱(chēng)及符號(hào)齒頂圓：過(guò)齒輪各輪齒頂端的圓，其直徑用

da

表示。齒根圓：過(guò)齒輪各齒槽底部的圓，其直徑用

df

表示。齒厚：在任意圓周上輪齒兩側(cè)間的弧長(zhǎng)，用s表示。齒寬：沿齒輪軸線量得齒輪的寬度用b

表示。齒槽寬：在任意圓周上相鄰兩齒空間部分的弧長(zhǎng)，用

e表示。分度圓：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪來(lái)說(shuō)，齒厚與齒槽寬相等的那個(gè)圓稱(chēng)為分度圓，直徑用

d

表示。分度圓上的齒厚和齒槽寬分別用

s

和

e

表示，即s＝e。周節(jié)或齒距：相鄰兩齒在分度圓上對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的弧長(zhǎng)，用

p

表示，p＝s＋e。

（三）直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)

決定齒輪尺寸和齒形的基本參數(shù)有5個(gè)：

齒輪的模數(shù)m

壓力角a

齒數(shù)z

齒頂高系數(shù)ha*

頂隙系數(shù)c*以上5個(gè)參數(shù)，除齒數(shù)z

外均已標(biāo)準(zhǔn)化了。

1.模數(shù)m分度圓上的周節(jié)p對(duì)p

的值稱(chēng)為模數(shù)，用m（mm）表示，即：

m=p/p

模數(shù)是齒輪幾何尺寸計(jì)算的基礎(chǔ)。顯然，m越大，則p越大，輪齒就越大，輪齒的抗彎曲能力也越高。

我國(guó)已規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列。第一系列11.251.522.5345681012162025324050第二系列1.752.252.75(3.25)3.5(3.75)4.55.5(6.5)79(11)14182228(30)36452．壓力角a

我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定分度圓上齒廊的壓力角a＝20°。以后凡是不加指明，壓力角都是指分度圓上的標(biāo)準(zhǔn)壓力角a。漸開(kāi)線上某點(diǎn)的法線（壓力方向線）與該點(diǎn)速度方向所夾的銳角aK稱(chēng)為該點(diǎn)的壓力角。當(dāng)一根直線BK在一圓周上作純滾動(dòng)時(shí)（如右圖所示）此直線上任意一點(diǎn)K的軌跡AK稱(chēng)為該圓的漸開(kāi)線。

3．齒頂高系數(shù)ha*和頂隙系數(shù)c*

齒頂高：分度圓到齒頂?shù)木嚯x。

ha=ha*m

式中：ha*為齒頂高系數(shù)頂隙：當(dāng)齒輪嚙合時(shí)，一個(gè)齒輪的齒頂圓與配對(duì)齒輪的齒根圓的徑向距離，用c表示，c=hf-ha。c的存在可避免一個(gè)輪的齒頂與另一輪的齒底相碰并可儲(chǔ)存潤(rùn)滑油。如果用模數(shù)來(lái)表示，則齒頂高和齒根高可分別寫(xiě)為：標(biāo)準(zhǔn)值：ha*=1，c*=0.25非標(biāo)準(zhǔn)短齒：ha*=0.8，c*=0.3（四）標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸關(guān)系

模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)及頂隙系數(shù)均取標(biāo)準(zhǔn)值，分度圓上齒厚與齒槽寬相等的齒輪稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。因此，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪有：s＝e＝p/2=mp/2

分度圓直徑d、齒頂圓直徑da和齒根圓直徑df的計(jì)算式為：

d

=zm

da=d+2ha=2ha*+z

df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m

正確嚙合條件

一對(duì)漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是：

兩輪的模數(shù)相等，兩輪的壓力角相等。四、直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)比

齒輪傳動(dòng)是由主動(dòng)輪與從動(dòng)輪組成的齒輪副來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳動(dòng)裝置。其傳動(dòng)比為：

一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比不宜過(guò)大，否則，會(huì)使齒輪結(jié)構(gòu)尺寸過(guò)大，不利于制造和安裝。通常一對(duì)圓柱齒輪的傳動(dòng)比i12=5~8五、齒輪輪齒的加工方法1.仿形法

仿形法是在普通銑床上用軸向剖面形狀與被切齒輪齒槽形狀完全相同的銑刀切制齒輪的方法，如圖所示。銑完一個(gè)齒槽后，分度頭將齒坯轉(zhuǎn)過(guò)3600/z，再銑下一個(gè)齒槽，直到銑出所有的齒槽。優(yōu)點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：精度差，生產(chǎn)效率低，操作間斷。2.范成法

是利用輪齒嚙合時(shí)齒廓曲線互為包絡(luò)線的原理來(lái)加工齒廓，其中一個(gè)齒輪（或齒條）作為刀具，另一個(gè)齒輪則為被切齒輪毛坯，刀具相對(duì)于被切齒輪毛坯運(yùn)動(dòng)時(shí)，刀具齒廓即可切出被加工齒輪的齒廓。刀具：齒輪插刀、齒條插刀和齒輪滾刀。（1）齒輪插刀切制方法：輪坯與刀具按一定的傳動(dòng)比作嚙合運(yùn)動(dòng)，同時(shí)刀具沿軸

線上下運(yùn)動(dòng)以切出齒寬。（2）齒條插刀加工方法：相當(dāng)于齒輪與齒條的嚙合，與齒輪插刀的加工方法相同。（3）齒輪滾刀刀具形狀：外形象螺旋，其軸剖面為一個(gè)齒條刀具。滾刀轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相當(dāng)于齒條在移動(dòng)。可實(shí)現(xiàn)連續(xù)加工，生產(chǎn)率高。六、齒輪的失效形式失效的形式有5種：輪齒折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕、齒面膠合、齒面磨損、齒面塑性變形。但以折斷和齒面點(diǎn)蝕為常見(jiàn)。1、輪齒折斷如圖2、齒面疲勞點(diǎn)蝕

3、齒面膠合

4、齒面磨損

5、齒面塑性變形

七、齒輪的材料（一）齒輪材料的基本要求(1)齒面應(yīng)有足夠的硬度，以抵抗齒面磨損、點(diǎn)蝕、膠合以及塑性變形等；(2)齒芯應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和較好的韌性，以抵抗齒根折斷和沖擊載荷：(3)應(yīng)有良好的加工工藝性能及熱處理性能．使之便于加工且便于提高其力學(xué)性能。（二）齒輪的常用材料

1．鍛鋼

鍛鋼經(jīng)鍛造后，改善了內(nèi)部纖維組織，提高了強(qiáng)度，韌性好，并通過(guò)熱處理可改善其他機(jī)械性能。大多數(shù)齒輪都用鍛鋼制造。2．鑄鋼

當(dāng)齒輪的尺寸較大(大于400一600mm)而不便于鍛造時(shí)．可用鑄造方法制成鑄鋼齒坯，再進(jìn)行正火處理以細(xì)化晶粒。3．鑄鐵

低速、輕載場(chǎng)合的齒輪可以制成鑄鐵齒坯。當(dāng)尺寸大于500mmm時(shí)可制成大齒圈，或制成輪輻式齒輪。4.非金屬材料適用于高速輕載、精度要求不高的場(chǎng)合。

蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)是由蝸桿和蝸輪組成的，用于傳遞空間交錯(cuò)兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。交錯(cuò)角一般為90°。傳動(dòng)中一般蝸桿是主動(dòng)件，蝸輪是從動(dòng)件。一、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)：

1．傳動(dòng)比大，一般i=10~80，最大可達(dá)1000；2．重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；3．結(jié)構(gòu)緊湊，可實(shí)現(xiàn)反行程自鎖；4．蝸桿傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)齒面的相對(duì)滑動(dòng)速度大，效率低；5.蝸輪的造價(jià)較高。主要用于中小功率，間斷工作的場(chǎng)合。廣泛用于機(jī)床、冶金、礦山及起重設(shè)備中。二、蝸桿傳動(dòng)的類(lèi)型

圓柱蝸桿傳動(dòng)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)錐蝸桿傳動(dòng)普通圓柱蝸桿傳動(dòng)圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)阿基米德蝸桿（ZA蝸桿）漸開(kāi)線蝸桿（ZI蝸桿）法向直廓蝸桿（ZN蝸桿）蝸桿的外形是圓弧回轉(zhuǎn)面，同時(shí)嚙合的齒數(shù)多，傳動(dòng)平穩(wěn)；齒面利于潤(rùn)滑油膜形成，傳動(dòng)效率較高；重合度大；承載能力和效率較高。蝸桿分左旋和右旋蝸桿還有單頭和多頭之分左旋右旋三、蝸桿傳動(dòng)的常用材料蝸桿的常用材料為碳鋼和合金鋼。高速重載的蝸桿常用15Cr、20Cr滲碳淬火，或45鋼、40Cr淬火。低速中輕載的蝸桿可用45鋼調(diào)質(zhì)。精度要求高的蝸桿需經(jīng)磨削。錫青銅：鋁青銅：灰鑄鐵：蝸輪常用材料有：適用于齒面滑動(dòng)速度較高的傳動(dòng)。（抗膠合能力強(qiáng)，抗點(diǎn)蝕能力差）vs≤8m/s的場(chǎng)合。（抗膠合能力差）vs≤2m/s的場(chǎng)合。由于蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)，蝸桿副的材料不僅要求有足夠的強(qiáng)度，更重要的是具有良好的減摩耐磨和抗膠合性能。為此常采用青銅作蝸輪齒圈，并與淬硬磨削的鋼制蝸桿相匹配。輪系輪系：由一系列齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)稱(chēng)為齒輪系，簡(jiǎn)稱(chēng)輪系一、輪系分類(lèi)

輪系定軸輪系輪系中所有齒輪軸線都是固定的

周轉(zhuǎn)輪系輪系中至少有一個(gè)齒輪的軸線相對(duì)機(jī)架不固定

復(fù)合輪系

定軸輪系+周轉(zhuǎn)輪系或周轉(zhuǎn)輪系+周轉(zhuǎn)輪系

平面定軸輪系的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖平面定軸輪系OHHO223O11周轉(zhuǎn)輪系2'34H12機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖定軸輪系行星輪系復(fù)合輪系二、定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

123344'5

傳動(dòng)比的內(nèi)容：傳動(dòng)比數(shù)值

主從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系一對(duì)齒輪嚙合的傳動(dòng)比1212*主、從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向關(guān)系用畫(huà)箭頭表示*±只能表示平行軸之間的轉(zhuǎn)向關(guān)系1234567123567定軸輪系的傳動(dòng)比=各對(duì)齒輪傳動(dòng)比的連乘積=從動(dòng)輪齒數(shù)積/主從動(dòng)輪齒數(shù)積首末兩輪的轉(zhuǎn)向取決于外嚙合齒輪的對(duì)數(shù)齒輪4(惰輪)不影響大小,但改變轉(zhuǎn)向(-1)mm為外嚙合的對(duì)數(shù)傳動(dòng)比計(jì)算實(shí)例

例7-1圖示輪系中，已知1輪轉(zhuǎn)向如圖示，n1=405r/min，各輪齒數(shù)為：Z1=Z2ˊ=Z4′=20，Z2=Z3=Z5=30，Z4=Z6=60，試求：1）i16；2）n6大小及其轉(zhuǎn)動(dòng)方向。Z1Z2Z6Z4Z3Z5Z2′Z4′解答：

1．判定輪系類(lèi)型輪系類(lèi)型—因在輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所有齒的軸線相對(duì)于機(jī)架的位置都是固定的，且各輪的軸線相互平行，故為平面定軸輪系.2．分析輪系的傳動(dòng)關(guān)系：1→2==2′→3→4==4′→5→6Z1Z2Z6Z4Z3Z5Z2′Z4′3．計(jì)算i164．求n6大小：

n6=n1/i16=405/-13.5=-30r/min；n6轉(zhuǎn)向：與n1轉(zhuǎn)向相反（即n6↑）。三、輪系的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)獲得較大的傳動(dòng)比用于距離較大的兩軸間傳動(dòng)用于變速裝置或換向裝置用于運(yùn)動(dòng)的分解與合成采用單級(jí)齒輪傳動(dòng)采用輪系傳動(dòng)獲得較大傳動(dòng)比汽車(chē)變速箱實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解一對(duì)外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)比一般可為i<=5-7。但是行星輪系傳動(dòng)比可達(dá)i=10000,而且結(jié)構(gòu)緊湊。123465AB78汽車(chē)變速傳動(dòng)簡(jiǎn)圖幾種機(jī)械傳動(dòng)形式的特點(diǎn)傳動(dòng)形式主要優(yōu)點(diǎn)主要缺點(diǎn)帶傳動(dòng)中心距變化范圍大，可用于較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小，能緩沖吸振，有過(guò)載保護(hù)作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，安裝要求不高

有滑動(dòng)，傳動(dòng)比不能保持恒定，外廓尺寸大，帶的壽命較短（通常為3500h～5000h），由于帶的摩擦起電不宜用于易燃、易爆的地方，軸和軸承上作用力大鏈傳動(dòng)中心距變化范圍大，可用于較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)，在高溫、油、酸等惡劣條件下能可靠工作，軸和軸承上的作用力小雖然平均速比恒定，但運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)瞬時(shí)速度不均勻，有沖擊、振動(dòng)和噪音，壽命較低（一般為5000h～15000h）齒輪傳動(dòng)外廓尺寸小，效率高，傳動(dòng)比恒定，圓周速度及功率范圍廣，應(yīng)用最廣

制造和安裝精度要求較高，不能緩沖，無(wú)過(guò)載保護(hù)作用，有噪音蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，外廓尺寸小，傳動(dòng)比大，傳動(dòng)比恒定，傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪音，可做成自鎖機(jī)構(gòu)效率低，傳遞功率不宜過(guò)大，中高速需用價(jià)貴的青銅，制造精度要求高，刀具費(fèi)用高傳動(dòng)形式主要優(yōu)點(diǎn)主要缺點(diǎn)帶傳動(dòng)中心距變化范圍大，可用于較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小，能緩沖吸振，有過(guò)載保護(hù)作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，安裝要求不高

有滑動(dòng)，傳動(dòng)比不能保持恒定，外廓尺寸大，帶的壽命較短（通常為3500h～5000h），由于帶的摩擦起電不宜用于易燃、易爆的地方，軸和軸承上作用力大鏈傳動(dòng)中心距變化范圍大，可用于較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)，在高溫、油、酸等惡劣條件下能可靠工作，軸和軸承上的作用力小雖然平均速比恒定，但運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)瞬時(shí)速度不均勻，有沖擊、振動(dòng)和噪音，壽命較低（一般為5000h～15000h）齒輪傳動(dòng)外廓尺寸小