第5章機械傳動236§5-1帶傳動§5-3鏈傳動

螺旋傳動§5-4齒輪傳動§5-5第5章機械傳動§5-6蝸桿傳動§5-7輪系與減速器237§5-1帶傳動238一、帶傳動概述1.帶傳動的工作原理帶傳動一般由固連于主動軸上的帶輪（主動輪）、固連于從動軸上的帶輪（從動輪）和緊套在兩輪上的撓性帶組成，如圖所示。239帶傳動的組成a）摩擦型帶傳動b）嚙合型帶傳動2.帶傳動的類型、特點及應用240

帶傳動的類型、特點及應用3.帶傳動的傳動比i機構中瞬時輸入角速度與瞬時輸出角速度的比值稱為機構的傳動比。因為帶傳動存在彈性滑動，所以傳動比不是恒定的。在不考慮傳動中的彈性滑動時，帶傳動的傳動比只能用平均傳動比來表示，其值為主動輪轉速

n1

與從動輪轉速

n2

之比，用公式表示為式中

n1、n2——主、從動輪的轉速，r/min；

d1、d2——主、從動輪的直徑，mm。241二、V帶傳動1.V帶V帶是一種無接頭的環形帶，其橫截面為等腰梯形，工作面是與輪槽相接觸的兩側面，帶與輪槽底面不接觸，其結構如圖所示。242V帶結構a）簾布芯結構b）繩芯結構楔角α（帶的兩側面所夾的銳角）為40°，相對高度（T/Wp）為0.7的梯形截面環形帶稱為普通V帶，其橫截面如圖所示。243普通V帶橫截面2.V帶輪V帶輪的常用結構有實心式、腹板式、孔板式、輪輻式四種，如圖所示。244V帶輪的常用結構a）實心式b）腹板式c）孔板式d）輪輻式3.V帶傳動參數的選用V帶傳動的類型主要有普通V帶傳動和窄V帶傳動，其中，普通V帶傳動的應用更為廣泛。普通V帶傳動參數的選用見下表。245普通V帶傳動參數的選用246普通V帶傳動參數的選用247普通V帶傳動參數的選用4.影響帶傳動工作能力的因素（1）初拉力帶以一定的初拉力

F0緊套在兩帶輪上，F0

越大，傳動能力也越大，且不容易打滑。（2）帶的型號帶傳動工作能力是隨帶的型號而變化的。（3）帶的速度當傳動功率一定時，如果帶速過低，則傳遞的圓周力增大，帶容易打滑；帶速過高時，帶的離心力將增大，會降低帶與帶輪之間的正壓力，從而減小摩擦力，降低帶的傳動能力。248（4）小帶輪的包角小帶輪的包角越小，小帶輪上帶與帶輪的接觸弧就越短，接觸面間所產生的摩擦力也就越小。（5）小帶輪的基準直徑小帶輪的基準直徑越小，帶彎曲變形越厲害，彎曲應力也越大，故小帶輪的基準直徑不能過小。249（6）中心距中心距取大些有利于增大小帶輪的包角，但會使結構不緊湊，且易引起帶的顫動，從而降低帶傳動的工作能力；中心距過小會使帶的應力循環次數增加，易使帶產生疲勞破壞，同時會使小帶輪的包角變小，從而影響帶傳動的工作能力。（7）帶的根數帶的根數越多，所能承受的載荷也越大，即傳動能力也越強，同時不易產生打滑。但帶的根數不宜過多，否則會使傳動結構尺寸偏大。250三、普通V帶傳動的安裝、維護及張緊裝置1.普通V帶傳動的安裝與維護（1）安裝V帶時，應先將中心距縮小，再將帶套入，然后慢慢地調整到合適的張緊程度。能用拇指將帶按下15mm左右，則V帶的張緊程度合適，如圖所示。251V帶的張緊程度（2）安裝V帶輪時，兩帶輪的軸線應相互平行，兩帶輪輪槽的對稱平面應重合，其偏角誤差應小于20′，如圖所示。252V帶輪的安裝位置a）理想位置b）、c）允許位置（3）V帶在輪槽中應有正確的位置，V帶頂面應與帶輪外緣表面平齊或比其略高一些，底面與輪槽底面間應有一定間隙，以保證帶的兩側面和輪槽的工作面全部貼合，如圖所示。253V帶在輪槽中的位置a）正確b）、c）錯誤（4）在V帶使用過程中應定期進行檢查且及時更換。若發現一組帶中個別V帶有疲勞撕裂（裂紋）等現象，應及時更換所有V帶。不同型號、不同新舊的V帶不能同組使用。（5）為了保證安全生產和V帶清潔，應給V帶傳動裝置加防護罩，如圖所示。這樣可以避免V帶接觸酸、堿、油等有腐蝕作用的介質及日光暴曬。254V帶傳動裝置加防護罩2.普通V帶傳動的張緊裝置在安裝V帶傳動裝置時，帶是以一定的拉力緊套在帶輪上的，經過一定時間的運轉后帶會產生變形，帶傳動的工作能力便要下降。因此，需要定期檢查與重新張緊V帶，以保持必需的張緊力，保證帶傳動具有足夠的工作能力。V帶傳動的張緊方法見下表。255

V帶傳動的張緊方法256

V帶傳動的張緊方法257

V帶傳動的張緊方法四、新型帶傳動的應用1.同步帶傳動在汽車上的應用同步帶傳動是一種嚙合傳動，依靠帶內周的等距橫向齒與帶輪相應齒槽間的嚙合傳遞運動和動力，兼有帶傳動和齒輪傳動的特點。258同步帶傳動在汽車發動機氣門正時系統中的應用2.新型帶傳動技術在石油行業中的應用石油開采所使用的游梁抽油機，主要利用電動機帶輪與傳動帶之間的簡單摩擦力帶動機器運轉。傳動帶打滑、丟轉、傳動效率低等問題曾成為全世界石油行業和傳動帶制造業難以突破的技術瓶頸。259新型帶傳動技術在石油開采“磕頭機”中的應用§5-3鏈傳動260一、鏈傳動概述1.鏈傳動的工作原理鏈傳動機構是由主動鏈輪、鏈條、從動鏈輪組成的。鏈輪上制有特殊齒形的輪齒，通過鏈輪輪齒與鏈條的嚙合來傳遞運動和動力。261鏈傳動機構鏈條鏈輪2.鏈條的類型、特點和應用262鏈條的類型、特點和應用263鏈條的類型、特點和應用3.鏈傳動的傳動比設在某鏈傳動中，主動鏈輪的齒數為

z1，從動鏈輪的齒數為

z2，主動鏈輪每轉過一個齒，鏈條移動一個鏈節，從動鏈輪被鏈條帶動轉過一個齒。當主動鏈輪的轉速為

n1、從動鏈輪的轉速為

n2時，單位時間內主動鏈輪轉過的齒數

n1z1

與從動鏈輪轉過的齒數

n2z2

相等，即264主動鏈輪的轉速

n1

與從動鏈輪的轉速

n2

之比，稱為鏈傳動的傳動比，表達式為式中i12——傳動比；

n1、n2——主、從動鏈輪的轉速，r/min；

z1、z2——主、從動鏈輪的齒數。一般鏈傳動的傳動比

i≤8，低速傳動時

i可達10；兩軸中心距

a

可達6m；傳動功率P<100kW；鏈條速度

v≤15m/s，高速時可達20～40m/s。2654.鏈傳動參數的選用（1）節距鏈條的相鄰兩銷軸軸線之間的距離稱為節距，用

P

表示。（2）鏈輪齒數鏈輪的齒數對傳動的平穩性和使用壽命都有很大影響。（3）傳動比由于鏈輪的齒數是有限制的，鏈條受鏈輪上的包角不能太小及傳動尺寸不能太大等條件的制約，故鏈傳動的傳動比

i≤8，最好為2～3.5。266（4）鏈速為了防止鏈傳動因鏈速變化而產生過大的沖擊、振動和噪聲，必須對鏈速加以限制，通常滾子鏈的鏈速應小于12m/s。（5）中心距在鏈速不變的情況下，中心距過小會使鏈節在單位時間里承受載荷的次數增多，加劇疲勞和磨損，同時小輪的包角減小，受力的齒數也減少，使輪齒受力增大；反之，若中心距過大，鏈條由于自重而產生的垂度增加，致使松邊易發生過大的上下顫動，會增加傳動的不平穩性。（6）節數當鏈條節數為偶數時，可采用可拆卸的外鏈板連接，接頭處用開口銷或彈簧卡片固定。267二、鏈傳動的安裝與維護1.鏈傳動的安裝在鏈傳動的安裝過程中，應注意以下幾個方面：（1）兩鏈輪的轉動平面應在同一個平面內，兩軸線必須平行，否則會加劇鏈輪和鏈的磨損，降低傳動平穩性，增加噪聲。（2）鏈輪在軸上必須保證周向和軸向固定，最好水平布置，否則易引起脫鏈和產生不正常磨損。（3）套筒滾子鏈的接頭形式有開口銷固定和彈簧卡片固定兩種。2682.鏈傳動的維護鏈條在使用過程中會因磨損而逐漸伸長，為防止松邊垂度過大而引起嚙合不良、松邊抖動和跳齒等現象，應張緊鏈條。在鏈傳動的使用中應合理地確定潤滑方式和潤滑劑種類。良好的潤滑可減少磨損，緩和沖擊，提高承載能力，延長使用壽命等。269§5-4螺旋傳動270一、普通螺旋傳動1.普通螺旋傳動的形式普通螺旋傳動的形式可以分為單動螺旋傳動和雙動螺旋傳動兩類。（1）單動螺旋傳動單動螺旋傳動是指螺桿或螺母有一件不動，另一件既旋轉又移動的普通螺旋傳動。單動螺旋傳動有兩種運動形式，其中一種形式是螺母不動，螺桿旋轉并做直線運動；另一種形式是螺桿不動，螺母旋轉并做直線運動。單動螺旋傳動的運動形式見下表。271272單動螺旋傳動的運動形式（2）雙動螺旋傳動雙動螺旋傳動是指螺桿和螺母都做運動的普通螺旋傳動。雙動螺旋傳動有兩種運動形式，其中一種形式是螺桿原位旋轉，螺母做直線運動；另一種形式是螺母原位旋轉，螺桿做直線運動。雙動螺旋傳動的運動形式見下表。273雙動螺旋傳動的運動形式274雙動螺旋傳動的運動形式2.普通螺旋傳動直線移動方向的判定普通螺旋傳動中，從動件直線移動方向不僅與螺紋的回轉方向有關，還與螺紋的旋向有關，其判定方法見下表。275普通螺旋傳動中螺桿（或螺母）移動方向的判定3.普通螺旋傳動直線移動距離的計算普通螺旋傳動中，螺桿（螺母）相對于螺母（螺桿）每回轉一圈，螺桿（螺母）就移動一個導程的距離。因此，螺桿（螺母）移動距離

L

等于回轉圈數

N

與導程

Ph

的乘積，有L=NPh式中

L——螺桿（螺母）移動距離，mm；

N——回轉圈數；

Ph——螺紋導程，mm。276二、差動螺旋傳動1.差動螺旋傳動的原理由兩個螺旋副組成的，使活動螺母與螺桿產生差動的螺旋傳動稱為差動螺旋傳動。差動螺旋傳動的原理示意圖如圖所示。2.差動螺旋傳動活動螺母移動距離的計算及移動方向的確定差動螺旋傳動活動螺母移動距離的計算及移動方向的確定見下表。277差動螺旋傳動的原理示意圖278差動螺旋傳動活動螺母移動距離的計算及移動方向的確定279差動螺旋傳動活動螺母移動距離的計算及移動方向的確定三、滾珠螺旋傳動滾珠螺旋傳動中，在螺桿與螺母的螺紋滾道間有滾動體。滾珠螺旋傳動主要由滾珠、螺桿、螺母及滾珠循環裝置組成，如圖所示。280滾珠螺旋傳動a）結構圖b）實物圖滾珠絲杠副是在絲杠和螺母之間以滾珠為滾動體的螺旋傳動元件。它是一種精密、高效率、高剛度、高壽命且節能、省電的先進傳動元件，可將電動機的旋轉運動轉化為工作臺的直線運動。281滾珠絲杠副在數控機床中的應用§5-5齒輪傳動282一、齒輪傳動的類型、應用及特點1.齒輪傳動的常用類型及其應用283齒輪傳動的常用類型及其應用284齒輪傳動的常用類型及其應用285齒輪傳動的常用類型及其應用2861）能保證瞬時傳動比恒定，工作可靠性高，傳遞運動準確。這是齒輪傳動獲得廣泛應用的最主要原因。2）傳遞功率和圓周速度范圍較寬，傳遞功率可高達5×104kW，圓周速度可以達到300m/s。3）結構緊湊，可實現較大的傳動比。4）傳動效率高，使用壽命長。5）維護簡便。1）運轉過程中有振動、沖擊和噪聲。2）對齒輪的安裝精度要求較高。3）不能實現無級變速。4）不適宜用在中心距較大的場合。優點缺點2.齒輪傳動的優、缺點3.齒輪傳動的傳動比在某齒輪傳動中，主動輪的齒數為

z1，從動輪的齒數為

z2，主動輪每轉過一個齒，從動輪也轉過一個齒。當主動輪的轉速為

n1、從動輪的轉速為

n2

時，單位時間內主動輪轉過的齒數

n1z1與從動輪轉過的齒數

n2z2

應相等，即

n1z1=n2z2。由此可得齒輪傳動的傳動比為式中

n1、n2——主、從動輪的轉速，r/min；

z1、z2——主、從動輪的齒數。上式說明：齒輪傳動的傳動比是主動輪轉速與從動輪轉速之比，也等于兩個齒輪齒數之反比。287二、漸開線齒廓1.對齒輪齒廓曲線的基本要求齒輪傳動對齒廓曲線的基本要求：一是傳動平穩，二是承載能力強。2.漸開線的形成及性質如圖所示，在一個平面上，一條動直線

AB

沿著一個固定的圓做純滾動，動直線AB

上任一點

K

的運動軌跡

稱為該圓的漸開線。該圓稱為漸開線的基圓，其半徑用

rb

表示。直線

AB稱為漸開線的發生線。288漸開線的形成以同一個基圓上產生的兩條反向漸開線為齒廓的齒輪就是漸開線齒輪，如圖所示。漸開線齒廓具有以下性質：（1）發生線在基圓上滾過的線段

的長度等于基圓上被滾過的圓弧

的弧長。（2）漸開線上任意一點的法線必相切于基圓，發生線是漸開線在K

點的法線。（3）漸開線的形狀取決于基圓的大小。（4）漸開線上各點的曲率半徑不相等。（5）漸開線上各點的齒形角（壓力角）不等。（6）漸開線的起始點在基圓上，基圓內無漸開線。289漸開線齒輪3.漸開線齒輪嚙合特性如圖a所示為一對嚙合的漸開線齒輪。漸開線齒廓嚙合有以下特性：（1）能保持瞬時傳動比的恒定。（2）具有傳動的可分離性。290一對嚙合的漸開線齒輪a）中心距為ab）中心距為a（′=a+Δa）三、漸開線標準直齒圓柱齒輪的基本參數和幾何尺寸計算1.漸開線標準直齒圓柱齒輪各部分的名稱如圖所示為漸開線標準直齒圓柱齒輪各部分的名稱，其主要幾何要素的名稱、定義、代號及說明見下表。291漸開線標準直齒圓柱齒輪各部分的名稱292漸開線標準直齒圓柱齒輪的主要幾何要素的名稱、定義、代號及說明2.漸開線標準直齒圓柱齒輪的基本參數（1）齒形角（α）就單個齒輪而言，在端面上，過端面齒廓上任意一點的徑向直線與齒廓在該點的切線所夾的銳角，稱為該點的齒形角，用α

表示。293齒輪輪齒的齒形角（2）齒數（z）一個齒輪的輪齒總數。（3）模數（m）齒距p除以圓周率

π所得的商稱為模數，即

m=p/π，單位為mm。（4）齒頂高系數（h*a）為使齒輪的齒形勻稱，齒頂高和齒根高與模數成正比。（5）頂隙系數（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。2943.外嚙合標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算外嚙合標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸與模數有一定的關系，計算公式見下表。295外嚙合標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算公式296外嚙合標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算公式四、漸開線直齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件和連續傳動條件1.正確嚙合條件為保證漸開線直齒圓柱齒輪傳動中各對輪齒能依次正確嚙合，避免因齒廓局部重疊或側隙過大而引起卡死或沖擊現象，必須使兩齒輪的基圓齒距相等，即

pb1=pb2，則：（1）兩齒輪的模數必須相等，即

m1=m2=m。（2）兩齒輪分度圓上的齒形角相等，即α1=α2=α。297298漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件2.連續傳動條件為了保證齒輪傳動的連續性，必須在前一對輪齒尚未結束嚙合時，后一對輪齒就已經進入嚙合狀態。299漸開線直齒圓柱齒輪的連續傳動條件*五、漸開線齒輪切齒原理1.成形法成形法是用漸開線齒形的成形銑刀直接切出齒形的方法。2.范成法范成法是利用一對齒輪（或齒輪與齒條）嚙合時其共軛齒廓互為包絡線的原理來切齒的。300成形銑刀銑齒輪a）盤形銑刀銑齒輪b）指形銑刀銑齒輪*六、根切、最小齒數和變位齒輪1.根切用范成法加工標準齒輪時，若被加工齒輪的齒數過小，刀具就會將輪坯齒廓齒根部分的漸開線切去一部分，這個現象稱為根切，如圖所示。根切使齒根薄弱，根切嚴重時還會使重合度減小，故應避免。2.最小齒數標準齒輪是否發生根切取決于其齒數。因此，標準齒輪欲避免根切，其齒數

z

必須大于或等于不根切的最小齒數

zmin。301根切3.變位齒輪標準齒輪存在著以下不足：（1）標準齒輪的齒數必須大于或等于最小齒數

zmin，否則會發生根切。（2）標準齒輪的中心距不能夠按實際要求的中心距調整，限制了其在要求結構緊湊（如變速箱、減速器等）的場合使用。（3）一對相互嚙合的標準齒輪，小齒輪的抗彎強度比大齒輪差，這使得大、小齒輪的強度無法進行均衡和調整。302七、其他齒輪傳動簡介1.斜齒圓柱齒輪傳動（1）斜齒圓柱齒輪的形成因為齒輪有一定的寬度，所以直齒圓柱齒輪的齒廓應該是發生面在基圓柱上做純滾動時，平行于基圓柱母線CC

的線段所形成的一個漸開曲面，稱為漸開面，如圖所示。303直齒圓柱齒輪齒廓的形成（2）斜齒圓柱齒輪傳動的嚙合性能1）兩輪齒由一端面進入嚙合，齒面接觸線先由短變長，再由長變短，到另一端面脫離嚙合。斜齒圓柱齒輪嚙合的重合度大，輪齒承載能力強，可用于大功率傳動。2）輪齒上的載荷逐漸增加、逐漸減小，承載和卸載平穩，沖擊、振動和噪聲小。3）由于輪齒傾斜，傳動中會產生軸向力。304（3）斜齒圓柱齒輪主要參數和幾何尺寸由于斜齒圓柱齒輪輪齒的齒面是螺旋面，因此需要討論其端面和法面兩種情形。端面是指垂直于齒輪軸線的平面，用t做標記。法面是指與輪齒齒線垂直的平面，用n做標記，如圖所示。305斜齒圓柱齒輪的端面和法面斜齒圓柱齒輪輪齒的螺旋方向可分為左旋和右旋。其判別方法為：將齒輪軸線豎直放置，輪齒自左至右上升者為右旋，反之為左旋，如圖所示。306斜齒圓柱齒輪輪齒螺旋方向的判別（4）斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件一對外嚙合斜齒圓柱齒輪用于平行軸傳動時的正確嚙合條件為：1）兩齒輪法向模數（法向齒距

pn

除以圓周率π所得的商）相等，即

mn1=mn2=m。2）兩齒輪法向壓力角（法面內端面齒廓與分度圓交點處的壓力角）相等，即αn1=αn2=α。3）兩齒輪螺旋角相等，旋向相反，即β1=-β2。3072.直齒錐齒輪傳動錐齒輪的輪齒分布在圓錐面上，有直齒、斜齒和曲線齒三種形式。其中，直齒錐齒輪傳動應用最廣，如圖所示。308直齒錐齒輪傳動因為錐齒輪的輪齒分布在圓錐面上，所以輪齒的尺寸沿著齒寬方向變化，大端輪齒的尺寸大，小端輪齒的尺寸小。為了便于測量，并使測量時的相對誤差縮小，規定以大端的參數作為標準參數。為保證正確嚙合，直齒錐齒輪傳動應滿足下面的條件：（1）兩齒輪的大端端面模數（端面齒距

pt

除以圓周率π所得的商）相等，即

m1=m2=m。（2）兩齒輪的壓力角相等，即α1=α2=α。3093.齒輪齒條傳動齒輪齒條傳動是齒輪傳動的一種特殊組合方式。齒條就像一個被拉直了舒展開來的直齒輪。如圖所示為齒輪齒條傳動實例。310齒輪齒條傳動實例a）直齒b）斜齒（1）齒條當齒輪的圓心位于無窮遠處時，齒輪上各圓的直徑趨向無窮大，齒輪上的基圓、分度圓、齒頂圓等各圓成為基線、分度線、齒頂線等互相平行的直線，漸開線齒廓也變成直線齒廓，齒輪即演化成為齒條，如圖所示。311齒條齒條分為直齒條和斜齒條。與齒輪相比較，齒條的主要特點是：1）由于齒條的齒廓是直線，所以齒廓上各點的法線相互平行。2）由于齒條上各齒的同側齒廓互相平行，因此無論是在分度線（即基本齒廓的基準線）、齒頂線上，還是在與分度線平行的其他直線上，齒距均相等，模數為同一標準值。312（2）齒輪齒條傳動規律齒輪的轉動可以帶動齒條直線移動，齒條的直線移動也可以帶動齒輪轉動。齒輪齒條傳動的主要目的是將齒輪的回轉運動轉變為齒條的直線往復運動，或將齒條的直線往復運動轉變為齒輪的回轉運動，如圖所示。313齒輪齒條傳動八、齒輪的失效形式齒輪傳動過程中，若輪齒發生折斷、齒面損壞等現象，齒輪就失去了正常的工作能力，稱為失效。齒輪傳動的失效主要是輪齒的失效。常見的失效形式有齒面點蝕、齒面磨損、齒面膠合、齒面塑性變形和輪齒折斷等。齒輪失效形式及其產生原因和避免方法見下表。314齒輪失效形式及其產生原因和避免方法315齒輪失效形式及其產生原因和避免方法316齒輪失效形式及其產生原因和避免方法*九、齒輪傳動精度1.運動精度運動精度是指齒輪傳動中傳遞運動的準確性，通常以齒輪每回轉一周產生的轉角誤差來反映。2.工作平穩性精度由于齒輪在制造過程中存在齒形誤差、基節誤差等，因此齒輪在傳動的每一轉內，轉角誤差忽大忽小，且正負交替變化，致使齒輪副的瞬時傳動比不穩定，引起沖擊、振動和噪聲，工作不平穩。工作平穩性精度是指在齒輪回轉的一周中，其瞬時傳動比變化的限度。瞬時傳動比變化越小，齒輪副傳動越平穩。3173.接觸精度接觸精度是指齒輪在傳動中，工作齒面承受載荷的分布均勻性。接觸精度常用齒輪副的接觸斑點面積的大小（占整個齒面的百分比）和接觸位置來表示。4.齒輪副的側隙齒輪副的側隙是指相互嚙合的一對齒輪的非工作齒面之間的間隙。齒輪傳動時齒輪會受力變形及受熱膨脹，因此，齒輪非工作齒面之間應留有一定的側隙，以防止齒輪副出現卡死現象。同時，齒輪幅的側隙還可儲存潤滑劑，改善齒面的摩擦條件。齒輪副的側隙一般通過選擇適當的齒厚極限偏差和控制齒輪副中心距偏差來保證。318十、齒輪傳動的維護方法（1）及時清除齒輪嚙合工作面的污染物，保持齒輪清潔。（2）正確選用齒輪的潤滑油（脂），按規定及時檢查油質，定期換油。（3）保持齒輪工作在正常的潤滑狀態。（4）經常檢查齒輪傳動嚙合狀況，保證齒輪處于正常的傳動狀態。（5）禁止超速、超載運行。319*十一、齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度1.齒面接觸疲勞強度齒面接觸應力為交變應力。齒面接觸疲勞強度是指兩齒輪齒面接觸時，其表面產生很大的局部接觸應力時的強度。當齒輪材料、傳遞轉矩、齒寬和齒數比確定后，直齒圓柱齒輪的齒面接觸疲勞強度取決于小齒輪的直徑或中心距的大小。3202.齒根彎曲疲勞強度齒輪在受載時，輪齒可以看成懸臂梁，齒根所受的彎矩最大。齒根彎曲疲勞強度是指齒輪在無限次交變載荷作用下不被破壞的強度。提高直齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強度的主要措施有：（1）適當增大齒寬。（2）增大齒輪模數。（3）采用較大的變位系數。（4）提高齒輪精度等級。（5）改善齒輪材料和熱處理方式。321§5-6蝸桿傳動322一、蝸桿傳動的類型、特點和應用1.蝸桿的分類蝸桿通常與軸合為一體，其結構如圖所示。323蝸桿結構蝸桿的分類見下表。324蝸桿的分類325蝸桿的分類2.蝸桿傳動的特點和應用蝸桿傳動的主要特點是結構緊湊，工作平衡，無噪聲、沖擊和振動，以及能得到很大的單級傳動比。在制造精度和傳動比相同的條件下，蝸桿傳動的效率比齒輪傳動低，蝸桿和蝸輪齒間發熱量較大，會導致潤滑失效，引起磨損加劇。同時，蝸輪一般需用貴重的減磨材料（如青銅）制造。因此，蝸桿傳動不適用于大功率、長時間工作的場合。326二、蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸在蝸桿傳動中，其主要參數和幾何尺寸計算均以中間平面為準。通過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面稱為中間平面，如圖所示。327蝸桿傳動中間平面1.模數（m）、齒形角（α）蝸桿傳動與齒輪傳動一樣，其幾何尺寸也以模數為主要計算參數。蝸桿模數已標準化，蝸桿標準模數值見下表。蝸桿的軸面齒形角αx1

和蝸輪的端面齒形角αt2

相等，且為標準值，即αx1=αt2=α=20°328蝸桿標準模數值（摘自GB/T10088—2018）mm

2.蝸桿分度圓柱導程角（γ）蝸桿分度圓柱導程角γ

是指蝸桿分度圓柱螺旋線的切線與端面之間所夾的銳角。如圖所示為頭數

z1=3的右旋蝸桿分度圓柱面及展開圖。pz（pz=pxz1）為螺旋線的導程，px為軸向齒距，d1為蝸桿分度圓直徑，則蝸桿分度圓柱導程角γ

為導程角的大小直接影響蝸桿傳動的效率。導程角大則效率高，但自鎖性差；導程角小則蝸桿傳動自鎖性強，但效率低。329頭數

z1=3的右旋蝸桿

分度圓柱面及展開圖3.蝸桿分度圓直徑（d1）和蝸桿直徑系數（q）為保證蝸桿傳動的正確性，切制蝸輪滾刀的分度圓直徑、模數和其他參數必須與該蝸輪相配的蝸桿一致，齒形角與相配的蝸桿相同。4.蝸桿頭數（z1）和蝸輪齒數（z2）蝸桿頭數z1

主要根據蝸桿傳動的傳動比和傳動效率來選定，一般推薦選用z1=1、2、4、6。330三、蝸桿傳動的傳動比與蝸輪轉向1.蝸桿傳動的傳動比蝸桿傳動的傳動比

i

為式中ω1、ω2——蝸桿、蝸輪的角速度，rad/s；

n1、n2——蝸桿、蝸輪的轉速，r/min；

z1——蝸桿的頭數；

z2——蝸輪的齒數。3312.蝸輪轉向的判定在蝸桿傳動中，蝸輪、蝸桿齒的旋向應是一致的，即同為左旋或右旋。蝸輪轉向的判定取決于蝸桿的旋向和蝸桿的轉向，可用左（右）手定則判定，見下表。332蝸輪、蝸桿齒的旋向及蝸輪轉向的判定333蝸輪、蝸桿齒的旋向及蝸輪轉向的判定四、蝸桿傳動的失效形式與維護1.蝸桿傳動的失效形式蝸桿傳動中，由于蝸桿螺旋部分的強度總是高于蝸輪輪齒的強度，因此失效常發生在蝸輪輪齒上。蝸桿傳動的主要失效形式有蝸輪齒面膠合、點蝕及磨損。3342.蝸桿傳動的維護（1）潤滑由于蝸桿傳動時摩擦產生的發熱量較大，因此要求工作時有良好的潤滑條件，潤滑的主要目的是減小摩擦與散熱，以提高蝸桿傳動的效率，防止膠合及減少磨損。蝸桿傳動的潤滑方式主要有油池潤滑和噴油潤滑。（2）散熱蝸桿傳動摩擦大，傳動效率較低，所以工作時發熱量較大。為提高散熱能力，可考慮采用下面的措施：如在箱體外壁增加散熱片；在蝸桿軸端安裝風扇進行人工通風；在箱體油池內裝蛇形冷卻水管；采用噴油潤滑及循環油散熱等，如圖所示。335336蝸桿傳動的潤滑與散熱a）浸油潤滑與風扇散熱b）浸油潤滑與冷卻水散熱c）噴油潤滑及循環油散熱§5-7輪系與減速器337一、輪系的分類和應用特點1.輪系的分類輪系的形式有很多，按照輪系傳動時各齒輪的軸線位置是否固定可分為定軸輪系、周轉輪系（差動輪系和行星輪系）、混合輪系三大類，見下表。338輪系的分類339輪系的分類340輪系的分類341（4）可以實現運動的合成與分解（3）可以方便地實現變速和變向要求（2）可做相對較遠距離的傳動（1）可獲得很大的傳動比2.輪系的應用特點二、定軸輪系的傳動比1.定軸輪系中各輪轉向的判斷一對齒輪傳動，當首輪（或末輪）的轉向為已知時，其末輪（或首輪）的轉向也就確定了，齒輪轉向可以用標注箭頭的方法表示，也可以用“+”“-”號法表示（“+”“-”號法僅適用于軸線平行的嚙合傳動）。下表所列為一對齒輪傳動的轉向表達。342343

一對齒輪傳動的轉向表達344

一對齒輪傳動的轉向表達2.傳動比（1）傳動路線無論輪系有多復雜，都應從輸入軸（首輪轉速

n1）至輸出軸（末輪轉速

nk）的傳動路線入手進行分析。如圖所示為一個兩級齒輪傳動裝置，運動和動力是由軸Ⅰ經軸Ⅱ傳到軸Ⅲ的。345兩級齒輪傳動裝置（2）傳動比計算如圖所示的兩級齒輪傳動裝置中，軸Ⅰ為動力輸入軸，軸Ⅲ為動力輸出軸。首輪1轉速為

n1，末輪4轉速為

n4，軸Ⅰ、軸Ⅱ、軸Ⅲ的軸線位置在傳動中保持固定不變，軸Ⅰ與軸Ⅲ的傳動比即主動輪1與從動輪4的傳動比，該傳動比稱為該定軸輪系的總傳動比

i總。式中i總——齒輪1和齒輪4之間的傳動比；

n1、n2、n3、n4——齒輪1、2、3、4的轉速，r/min；

i12——齒輪1和齒輪2之間的傳動比；

i34——齒輪3和齒輪4之間的傳動比；

z1、z2、z3、z4——齒輪1、2、3、4的齒數。346該式說明輪系的傳動比等于輪系中所有從動輪齒數的連乘積與所有主動輪齒數的連乘積之比。由此得出結論：在平行定軸輪系中，若以1表示首輪，以

k

表示末輪，外嚙合的次數為

m，則其總傳動比i

總為在上式中，當

i1k為正值時，表示1與

k

齒輪轉向相同；反之，表示轉向相反。轉向也可以通過在圖上依次畫箭頭來確定，如圖所示。347348定軸輪系3.惰輪的應用觀察如圖所示輪系，中間齒輪2既是前對齒輪的從動輪，又是后對齒輪的主動輪，根據傳動比的計算公式，整個輪系的傳動比為從式中可以看出，齒輪2的齒數在計算總傳動比中可以約去。349惰輪的應用三、行星輪系的傳動比在行星輪系中，軸線位置變動的齒輪（既做自轉又做公轉的齒輪）稱為行星輪；支持行星輪的構件稱為行星架（或轉臂）；軸線位置固定的齒輪則稱為中心輪（或太陽輪）。350行星輪系a）圓柱齒輪組成的行星輪系b）錐齒輪組成的行星輪系行星輪系中，行星輪的運動不是繞固定軸線的簡單轉動，所以其傳動比不能直接用求解定軸輪系傳動比的方法計算。由定軸輪系計算傳動比的方法，可求出轉化輪系（即齒輪1和齒輪3之間）的傳動比為式中，傳動比為負說明齒輪1與齒輪3嚙合傳動的轉向相反。由此可見，當

n1

和

nk

為行星輪系中任意兩個齒輪1和

k

的轉速，nH

為行星架

H的轉速時，行星輪系的傳動比為351四、減速器的類型、結構、特點和應用1.減速器的類型減速器的常見分類如圖所示。352減速器的常見分類2.減速器的結構如圖所示為單級直齒圓柱齒輪減速器，它主要由齒輪、軸、軸承、箱體等組成。353單級直齒圓柱齒輪減速器3.常用減速器的類型、特點及應用常用減速器的類型、特點及應用見下表。354常用減速器的類型、特點及應用355常用減速器的類型、特點及應用356常用減速器的類型、特點及應用357常用減速器的類型、特點及應用*五、新型輪系的應用1.擺線針輪行星傳動擺

線針輪行星傳動的特點是傳動比范

圍較大，單級傳動的傳動比為9～87，兩級傳動的傳動比可達121～7569。擺線針輪行星傳動在國防、軍工、冶金、造船、礦山等工業機械中應用十分廣泛。358擺線針輪行星傳動2.諧波齒輪傳動諧波齒輪傳動的工作原理不同于普通齒輪傳動。它通過波發生器所產生的連續移動變形波使柔性齒輪產生彈性變形，從而產生齒間相對位移而達到傳動的目的，如圖所示。359諧波齒輪傳動第7章機械的潤滑、密封與安全防護360§7-1機械潤滑§7-2機械密封機械安全防護§7-3§7-1機械潤滑361一、潤滑劑的種類、性能及選用原則常用的潤滑劑包括潤滑油、潤滑脂、固體潤滑劑和氣體潤滑劑等，其性能及選用原則見下表。362潤滑劑的性能及選用原則363潤滑劑的性能及選用原則在機械中加入潤滑劑，主要起以下作用。3641.潤滑作用在兩個摩擦表面之間形成一層油膜，從而降低摩擦阻力。2.冷卻作用潤滑油的流動將機械摩擦中產生的熱量帶走，從而使零件工作溫度不致過高。3.洗滌作用潤滑油的流動將摩擦表面上的臟物沖走。二、機械常用潤滑劑和潤滑方法1.機械常用潤滑油及其潤滑方法（1）機械常用潤滑油潤滑油中使用最廣泛的是礦物油。國產潤滑油的品名、牌號大部分按照使用機具的名稱來確定。（2）潤滑方法潤滑方法是指將潤滑劑按規定要求送往各潤滑點的方法。潤滑裝置是為實現潤滑劑按確定潤滑方式供給而采用的各種零部件及設備。潤滑油潤滑方法有手工給油潤滑和連續供油潤滑兩種。3652.機械常用潤滑脂及其潤滑方法（1）機械常用潤滑脂與潤滑油相比，潤滑脂的流動性、冷卻效果都較差，雜質也不易去除，因此潤滑脂多用于低、中速機械。1）鈣基（皂）潤滑脂（俗稱牛油、黃油）。該潤滑脂用途最廣，適用于工作溫度不高、潮濕的金屬摩擦件，如水泵軸承等。2）鈉基（皂）潤滑脂。其耐熱性好，但不耐水。常用于高溫重負荷處，如機車大軸軸承。366（2）潤滑方法1）手工潤滑方法。它是利用注脂槍把潤滑脂從注油孔注入或者直接手工填入潤滑部位的方法，屬于壓力潤滑方法。其常用于高速運轉而又不需要經常補充潤滑脂的部位。2）滴下潤滑方法。它是將潤滑脂裝在脂杯里，向潤滑部位滴下潤滑脂進行潤滑的方法。3）集中潤滑方法。它是由脂泵將脂罐里的潤滑脂輸送到各管道，再經分配閥將潤滑脂定時、定量地分送到各潤滑點的方法。367*三、典型零部件的潤滑方法1.齒輪傳動機構的潤滑（1）閉式齒輪傳動機構的潤滑齒輪的圓周速度

v<0.8m/s（輕載閉式齒輪傳動）時，一般采用潤滑脂潤滑，否則應采用潤滑油潤滑。用潤滑油的潤滑方法主要是浸油潤滑、飛濺潤滑和壓力潤滑等。（2）開式、半開式齒輪傳動機構的潤滑開式齒輪傳動機構一般速度較低、載荷較大、接觸灰塵和水分、工作條件差且油易流失。速度不高的開式齒輪也可采用脂潤滑。開式齒輪傳動機構的潤滑可用手工潤滑、滴油潤滑、浸油潤滑、飛濺潤滑等方法。3682.滾動軸承的潤滑滾動軸承可采用潤滑油潤滑或潤滑脂潤滑。3.滑動軸承的潤滑滑動軸承的潤滑方法可根據系數

k

選擇：式中p——軸承的平均壓強，MPa；

v——軸頸線速度，m/s。3694.鏈傳動機構的潤滑鏈傳動機構的潤滑至關重要。合適的潤滑能顯著降低鏈條鉸鏈的磨損，延長其使用壽命。鏈傳動機構的潤滑方法可根據下圖選取。通常有四種潤滑方法：Ⅰ——手工潤滑，人工定期用油壺或油刷給油；Ⅱ——滴油潤滑，用油杯通過油管向松邊內、外鏈板間隙處滴油；Ⅲ——浸油潤滑或飛濺潤滑，采用密封的傳動箱體，前者鏈條及鏈輪一部分浸入油中，后者采用直徑較大的甩油盤濺油；Ⅳ——壓力潤滑或油霧潤滑，用油泵經油管向鏈條連續供油，循環油可起潤滑和冷卻的作用。370371鏈傳動機構的潤滑方法Ⅰ——手工潤滑Ⅱ——滴油潤滑Ⅲ——浸油潤滑或飛濺潤滑Ⅳ——壓力潤滑或油霧潤滑§7-2機械密封372一、靜密封靜密封只要求接合面間有連續閉合的壓力區，沒有相對運動，因此沒有因密封件而帶來的摩擦、磨損問題。常見的靜密封方法有以下幾種。1.研磨面密封這是最簡單的靜密封方法，要求將接合面研磨加工得平整、光潔，并在壓力下貼緊。但是當加工要求高，密封要求高時，這種方法的密封效果不理想。2.墊片密封這是較普遍的靜密封方法。它是在接合面間加墊片，并在壓力下使墊片產生彈性或塑性變形，從而填滿密封面上的不平，消除間隙，以達到密封的目的。3733.密封膠密封在接合面上涂密封膠是一種簡便的靜密封方法。密封膠有一定的流動性，容易充滿接合面的間隙，其黏附在金屬面上能大大減少泄漏，即使在較粗糙的表面上密封效果也很好。4.密封圈密封在接合面上開密封圈槽，裝入密封圈，利用其在接合面間形成嚴密的壓力區來達到密封的目的。這種方法的密封效果很好。374二、動密封由于動密封的兩個接合面之間具有相對運動，因此選擇動密封件時，既要考慮密封性能，又要避免或減少由于密封件而帶來的摩擦發熱和磨損，以保證一定的使用壽命。回轉軸的動密封方法有接觸式、非接觸式和組合式三種類型，見下表。375回轉軸的動密封方法376回轉軸的動密封方法§7-3機械安全防護377*一、機械噪聲的形成和防護措施用1.機械噪聲的形成（1）回轉運動平衡失調引起振動而產生的噪聲。（2）往復運動慣性力沖擊引起振動而產生的噪聲。（3）撞擊引起振動而輻射的噪聲。（4）接觸摩擦引起振動而輻射的噪聲。（5）振動傳遞引起機架、機罩、機座、管道等振動而輻射的噪聲。3782.機械噪聲的防護措施防護措施：一方面可通過改進聲源設備的結構，提高部件的加工精度和裝配質量，采用合理的操作方法等降低聲源的噪聲發射功率；另一方面可利用聲的吸收、反射、干涉等特性，采用吸聲、隔聲、減振、隔振等技術，以及安裝消聲器等，控制聲源的噪聲輻射。379二、機械傳動裝置中的危險零部件操作人員易于接近的各種可動零部件都是機械的危險部位，機械加工設備的加工區也是危險部位。常見的危險零部件主要有：旋轉軸、傳動部件、不連續的旋轉零件、帶與帶輪、鏈與鏈輪、旋轉的砂輪、飛輪、往復式沖壓工具、蝸輪和蝸桿、旋轉的刀具、旋轉的曲軸和曲柄、旋轉運動部件的凸出物等。380旋轉的砂輪三、機械傷害的成因及防護措施1.機械傷害的成因（1）物的不安全狀態機械設備的質量、技術、性能上的缺陷以及在制造、維護、保養、使用、管理等諸多環節上存在的不足，是導致機械傷害的直接原因之一。381（2）人的不安全行為人的不安全行為是造成機械傷害的又一直接原因，具體表現為：1）操作失誤，忽視安全警告，缺乏應有的安全意識和自我防護意識，思想麻痹，違章指揮，違章作業，違反操作規程。2）操作人員野蠻操作，導致機器設備的安全裝置失效或失靈，造成設備本身處于不安全狀態。3）手工代替工具操作或冒險進入危險場所、區域。4）機械運轉時加油、維修、清掃，或進入危險區域進行檢查、安裝、調試，雖關停了設備，但未開啟限位或保險裝置，又無他人在場監護，將身體置于他人可啟動設備的危險之中。5）操作者未使用或佩戴個人防護用品等。3822.防護措施（1）眼睛的防護大多數情況下，可以選用普通的平光鏡，進行磨削操作時必須佩戴有防護罩的防護眼鏡，防止飛濺的磨削顆粒從側面打進眼睛。（2）聽力的防護聽力的防護就是要避免機械噪聲對人的聽力造成損傷。（3）著裝、服飾與頭發的防護在機械加工車間工作時，應當按照車間要求正確著裝。（4）腳部的防護在機械加工車間里生產作業時要避免工件落在腳上而造成傷害。進入機械加工車間時，最好穿堅實的勞保鞋。383（5）手部的防護除了眼睛，手是身體直接參與工作的最重要的部分，保護好手就是保護好自己的未來。在生產過程中，不要用手直接接觸機床上的金屬切屑，應使用鉤子清除。此外，還應注意不要用布去擦除切屑，否則會使切屑嵌入布中而易扎傷手；如果不小心，布還會被卷進轉動的機器里而造成傷害。（6）嚴禁在車間打鬧車間不是打鬧、玩耍的場所，一些不經意的玩笑可能會給人帶來嚴重的傷害。（7）受傷后的處理如果在車間不慎受傷，應在第一時間救治。384第6章支承零部件385§6-1軸§6-2滑動軸承滾動軸承§6-3§6-1軸386一、軸的分類、特點和應用軸是機器中最基本、最重要的零件之一。它的主要功用是支承回轉零件（如齒輪、帶輪等），傳遞運動和動力。對軸的一般要求是要有足夠的強度、合理的結構和良好的工藝性。根據軸線形狀的不同，軸可分為直軸、曲軸和撓性鋼絲軟軸（簡稱撓性軸），見下表。387388軸的分類389軸的分類根據承載情況不同，直軸又分為心軸、傳動軸和轉軸三類，其應用特點見下表。390

心軸、傳動軸和轉軸的應用特點391

心軸、傳動軸和轉軸的應用特點二、軸上零件的固定軸上零件的固定包括軸向固定和周向固定。軸向固定的目的是保證零件在軸上有確定的軸向位置，防止零件做軸向移動，并能承受軸向力。軸上零件的常見軸向固定方法如圖所示。周向固定的目的是保證軸能夠可靠地傳遞運動和轉矩，防止零件與軸產生相對轉動。軸上零件的常見周向固定方法如圖所示。392393軸上零件的常見軸向固定方法a）圓螺母固定b）軸肩固定394軸上零件的常見軸向固定方法c）套筒固定d）彈性擋圈固定e）緊定螺釘與擋圈固定395軸上零件的常見周向固定方法a）鍵連接固定b）銷連接固定c）緊定螺釘固定d）過盈配合固定三、軸的結構如圖所示為某齒輪減速器中的轉軸。軸上各段按其作用可分別稱為軸頸（配合軸頸和支承軸頸）、軸身、軸頭、軸肩和軸環等。396某齒輪減速器中的轉軸軸的結構工藝性是指軸的結構形式應便于加工，便于軸上零件的裝配和使用、維修，并且能提高生產率、降低成本。一般來說，軸的結構越簡單，工藝性就越好。所以，在滿足使用要求的前提下，軸的結構形式應盡量簡化。（1）軸的結構和形狀應便于加工、裝配和維修。（2）臺階軸的直徑應該是中間大、兩端小，以便于軸上零件的裝拆。軸上常見的工藝結構如圖所示。397軸上常見的工藝結構1—悶蓋2—箱體3、6—擋油環4—蝸輪5—A型普通平鍵7—透蓋8—軸（3）軸端、軸頸與軸肩（或軸環）的過渡部位應有倒角或過渡圓角，以便于軸上零件的裝拆，避免劃傷配合表面，減小應力集中。應盡可能使倒角（