中职机械基础课件-齿轮传动

Z3 Z2
Z5
Z2′
Z1
解答：
1．判定轮系类型
Z4′
Z6
Z4
轮系类型—因在轮系运转时，所有齿的轴线相对于机架的位 置都是固定的，且各轮的轴线相互平行，故为平面定轴轮系.
2．分析轮系的传动关系：1→ 2==2′→ 3→ 4==4′→ 5 → 6
Z3 Z2 Z2′ Z1
3．计算i16
Z5
Z4′ Z6
Z4
（一）渐开线的形成与渐开线齿廓
1、渐开线的形成 当一条动直线 （发生线），沿 着一个固定的圆 （基圆）作纯滚 动时，动直线上 任意一点K的轨迹 称为该圆的渐开 线。
2、渐开线的性质
（1）发生线沿基圆滚过的线段长度等于基圆上被滚过的相应弧长
（2）渐开线上任意一点法线必然与基圆相切。换言之， 基圆的切线必为渐开线上某点的法线。
锡青铜： 适用于齿面滑动速度 较高的传动。 （抗胶合能力强，抗点蚀能力差） 蜗轮常用材料有： 铝青铜：vs≤ 8 m/s 的场合。（抗胶合能力差） 灰铸铁：vs≤ 2 m/s 的场合。
轮系
轮系：由一系列齿轮组成的传动系统称为齿轮系， 简称轮系
一、轮系分类
轮 系
定轴轮系
轮系中所有齿轮轴线都是固定的
刀具：齿轮插刀、齿条插刀和齿轮滚刀。
（1）齿轮插刀
切制方法：轮坯与刀具按一 定的传动比作啮合运动，同 时刀具沿轴 线上下运动以切 出齿宽。
（2）齿条插刀
加工方法：相当于齿轮与齿条的 啮合， 与齿轮插刀的加工方法 相同。
（3）齿轮滚刀
刀具形状：外形象 螺旋，其轴剖面为 一个齿条刀具。
滚刀转动时相当于齿条 在移动。可实现连续加 工，生产率高。
实现运动的合成与分解
几种机械传动形式的特点
传动 形式 带传 动
主要优点
中心距变化范围大，可用于较远距离的传 动，传动平稳，噪音小，能缓冲吸振，有 过载保护作用，结构简单，成本低，安装 要求不高
主要缺点
有滑动，传动比不能保持恒定，外廓尺寸大，带的寿命 较短（通常为3500h～5000h），由于带的摩擦起电不宜用于 易燃、易爆的地方，轴和轴承上作用力大
正确啮合条件
一对渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是： 两轮的模数相等，两轮的压力角相等。
a1 a 2 a
m1 m2 m
四、直齿圆柱齿轮的传动比
齿轮传动是由主动轮与从动轮组成的齿轮 副来传递运动和动力的传动装置。其传动比为：
n1 z 2 i12 n2 z1
一对齿轮的传动比不宜过大，否则，会使齿 轮结构尺寸过大，不利于制造和安装。通常一 对圆柱齿轮的传动比i12=5~8
分度圆： 对标准齿轮来 说，齿厚与齿 槽宽相等的那 个圆称为分度 圆，直径用 d 表示。分度圆 上的齿厚和齿 槽宽分别用 s 和 e 表示，即 s＝e。 周节或齿距：相邻两齿在分度圆上对应点间的弧长， 用 p 表示，p＝s＋e。
（三）直齿圆柱齿轮的基本参数
决定齿轮尺寸和齿形的基本参数有5个： 齿轮的模数 m 压力角a 齿数 z 齿顶高系数ha* 顶隙系数c*
斜齿齿轮传动
人字齿轮传动
外啮合齿轮传动
2、按齿轮啮合形式可分为:
内啮合齿轮传动 齿轮齿条传动
外啮合齿轮传动
内啮合齿轮传动
齿轮齿条传动
直齿外啮合
内啮合
平行轴间齿轮传动 齿轮齿条 斜齿
人字齿
齿 轮 传 动
相交轴间齿轮传动
直齿
斜齿
曲齿 弧齿轮传动
交错轴间齿轮传动
准双曲面锥齿轮传动
多齿轮传动机构
三、渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分 名称和基本尺寸
3 z z z z z n 2 3 4 5 6 z2 z4 z6 30 60 60 135 1 i16 n 1 z1z2 z3 z4 z5 z1z2 z4 20 20 20 6
4．求 n6大小： n6 = n1/i16 = 405/-13.5 = - 30 r/min；
五、齿轮轮齿的加工方法
1.仿形法
仿形法是在普通铣床上用轴向剖面形状与被切齿轮齿槽 形状完全相同的铣刀切制齿轮的方法，如图所示。铣完一个 齿槽后，分度头将齿坯转过3600/z，再铣下一个齿槽，直到 铣出所有的齿槽。
优点：方法简单。 缺点：精度差，生产效率低，操作间断。
2.范成法 是利用轮齿啮合时齿廓曲线互为包络线的原 理来加工齿廓，其中一个齿轮（或齿条）作为刀 具，另一个齿轮则为被切齿轮毛坯，刀具相对于 被切齿轮毛坯运动时，刀具齿廓即可切出被加工 齿轮的齿廓。
以上5个参数，除齿数 z 外均已标准化了。
1.模数m
分度圆上的周节 p 对 p 的 值称为模数，用m（mm） 表示，即： m= p/p 模数是齿轮几何尺寸计算 的基础。显然，m越大，则 p越大，轮齿就越大，轮齿 的抗弯曲能力也越高。
我国已规定了标准模数系列。
第一系列
1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50
六、齿轮的失效形式
失效的形式有5种：轮齿折断、齿面疲劳点蚀、齿面胶合、 齿面磨损、齿面塑性变形。但以折断和齿面点蚀为常见。 1、轮齿折断 如图
2、齿面疲劳点蚀
3、齿面胶合
4、齿面磨损
5、齿面塑性变形
七、齿轮的材料
（一）齿轮材料的基本要求 (1)齿面应有足够的硬度，以抵抗齿面磨损、点蚀、胶合以及塑性变形等；
2、不宜作轴间距离过大的传动。
二、齿轮传动的类型
1、按两轮轴几何特性可分为： 圆柱齿轮传动:两轴线相互平行。 圆锥齿轮传动:两轴线相交。 螺旋齿轮传动:两轴线交错在空间既不平行也 不相交。
二、齿轮传动的类型
直齿圆柱齿轮传动
2、按轮齿形状可分为:
斜齿圆柱齿轮传动
人字齿圆柱齿传动
直齿齿轮传动
（3）渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向所夹的 锐角称为该点的压力角。 （4）渐开线的形状只取决于基圆大小。 （5）基圆内无渐开线。
（二）直齿圆柱齿轮各部分的名称及符号
齿顶圆： 过齿轮各 轮齿顶端 的圆，其 直径用 da 表示。 齿根圆： 过齿轮各 齿槽底部 的圆，其 直径用 df 表示。
齿厚：在 任意圆周 上轮齿两 侧间的弧 长，用 s 表示。 齿宽：沿 齿轮轴线 量得齿轮 的宽度用 b 表示。 齿槽宽：在任意圆周上相邻两齿空间部分的弧长，用 e表示。
n6转向： 与n1转向相反（即n6 ↑ ）。
三、轮系的应用
1. 实现分路传动
2. 获得较大的传动比 3. 用于距离较大的两轴间传动 4. 用于变速装置或换向装置 5. 用于运动的分解与合成
获得较大传动比 1 4 AB
6
8
采用单级齿轮传动
7 汽车变速箱 2 3 5
汽车变速传动简图
采用轮系传动
一对外啮合圆柱齿轮传 动，其传动比一般可为 i<=5-7。但是行星轮系 传动比可达i=10000,而 且结构紧凑。
3．齿顶高系数ha*和顶隙系数c*
齿顶高：分度圆到齿顶的距离。 式中：ha*为齿顶高系数 ha= ha*m
顶隙：当齿轮啮合时，一个齿轮的 齿顶圆与配对齿轮的齿根圆的径向 距离，用 c 表示，c= hf-ha。 c的存在可避免一个轮的齿顶与另 一轮的齿底相碰并可储存润滑油。 如果用模数来表示，则齿顶高和齿 根高可分别写为：
周转轮系
轮系中至少有一个齿轮的轴线相对机架不固定
复合轮系
定轴轮系+周转轮系 或周转轮系+周转轮系
平面定轴轮系
平面定轴轮系的机 构简图
周转轮系
2 O2
H OH
1
O1
3
复合轮系
定轴轮系
行 星 轮 系
3
H
1 2 2'
4 机构简图
二、定轴轮系传动比的计算
3 4'
3
2 1 4
5
传动比的内容：传动比数值
主要用于中小功率，间断工作的场合。 广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。
二、蜗杆传动的类型
普通圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆（ ZA蜗杆） 渐开线蜗杆 （ZI蜗杆） 法向直廓蜗杆（ZN蜗杆） 圆弧圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 蜗杆的外形是圆弧回转面，同时啮合的齿数多，传动平稳； 齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高； 锥蜗杆传动
圆柱蜗杆传动
重合度大；承载能力和效率较高。
蜗杆分左旋和右旋
蜗杆还有单头和多头之分
左 旋
右 旋
三、蜗杆传动的常用材料
由于蜗杆传动的特点，蜗杆副的材料不仅要求有足够的强 度，更重要的是具有良好的减摩耐磨和抗胶合性能。为此 常采用青铜作蜗轮齿圈，并与淬硬磨削的钢制蜗杆相匹配。
蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢。高速重载的蜗杆常用 15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。低速中轻载的 蜗杆可用45钢调质。精度要求高的蜗杆需经磨削。
2
5
6 7
定轴轮系的传动比=各对齿轮传动比的连乘积=从动轮齿数积/ 主从动轮齿数积 首末两轮的转向取决于外啮合齿轮的对数 齿轮4 (惰轮)不影响大小, 但改变转向
传动比计算实例
例7-1 图示轮系中，已知1轮转向如图示，n1 = 405 r/min，
各轮齿数为： Z1=Z2ˊ=Z4′=20，Z2=Z3=Z5=30，Z4=Z6=60， 试求：1）i16； 2）n6大小及其转动方向。
1.75 2.25 2.75
(3.25) 36
3.5 45
(3.75)
4.5
5.5
(6.5)
7
9
(11)
14
第二系列
18 22 28 (30)
2．压力角a
渐开线上某点的法线 （压力方向线）与该 点速度方向所夹的锐 角a K称为该点的压力 角。当一根直线BK在 一圆周上作纯滚动时 （如右图所示）此直 线上任意一点K的轨迹 AK称为该圆的渐开线。 我国标准规定分度圆上齿廊的压力角a＝20°。以后凡 是不加指明，压力角都是指分度圆上的标准压力角a。
(2)齿芯应有足够的强度和较好的韧性，以抵抗齿根折断和冲击载荷：
(3)应有良好的加工工艺性能及热处理性能．使之便于加工且便于提高其力学性能。
（二）齿轮的常用材料
1．锻钢 锻钢经锻造后，改善了内部纤维组织，提高了强度，韧性好，并通过热处 理可改善其他机械性能。大多数齿轮都用锻钢制造。 2．铸钢 当齿轮的尺寸较大(大于400一600mm)而不便于锻造时．可用铸造方法制成 铸钢齿坯，再进行正火处理以细化晶粒。 3．铸铁 低速、轻载场合的齿轮可以制成铸铁齿坯。当尺寸大于500mmm时可制成大齿 圈，或制成轮辐式齿轮。 4.非金属材料 适用于高速轻载、精度要求不高的场合。
齿轮传动
徐水区职教中心
机械加工技术专业 2016.12
一、齿轮传动特点
齿轮传动是应用最广泛的传动机构之一。齿轮 传动的优缺点如下： 优点：1、传递动力大，效率高。 2、寿命长，工作平稳，可靠性高。 3、能保证恒定的传动比，能传递任意夹角 两轴间的运动。 缺点：1、制造、安装精度要求高，因而成本也较高。
链传 动
齿轮 传动 蜗杆 传动
中心距变化范围大，可用于较远距离 的传动，在高温、油、酸等恶劣条件下能 可靠工作，轴和轴承上的作用力小
1
7 3
i17
n1 n1 n3 n4 n5 n6 i12 i34 i45 i56 i67 n7 n2 n4 n5 n6 n7 z2 z4 z ( ) ( ) ( 5 ) z 7 ( 1)3 z2 z4 z5 z7 z1 z3 z4 z 6 z1 z3 z4 z6
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蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的，用于传递空间
交错两轴之间的运动和动力。交错角一般为90°。传
动中一般蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。
一、蜗杆传动的特点：
1．传动比大，一般 i =10~80，最大可达1000；
2．重合度大，传动平稳，噪声低；
3．结构紧凑，可实现反行程自锁； 4． 蜗杆传动的主要缺点齿面的相对滑动速度大，效率低； 5. 蜗轮的造价较高。
i 主 从
主从动轮的转向关系
一对齿轮啮合的传动比
1
1
2 2
i 12
1 z2 2 z1
*主、从动轮转向关系用画箭头表示 *±只能表示平行轴之间的转向关系
1 3 2
i jk
(-1)m
jk间 所 有 从 动 轮 齿 数 积 jk间 所 有 主 动 轮 齿 数 积
4
5
6
m为外啮合的对数
cc m
标准值： 非标准短齿： ha*=1， c*=0.25 c*=0.3

ha*=0.8，
（四）标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸关系
模数、压力角、齿顶高系数及顶隙系数均取标准值， 分度圆上齿厚与齿槽宽相等的齿轮称为标准齿轮。 因此，对于标准齿轮有： s＝e＝p/2=mp/2 分度圆直径d、齿顶圆直径da 和齿根圆直径df的计算 式为： d =zm da =d+2ha=2ha*+z df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m