第十三章 齒輪傳動

1、機(jī)械工程基礎(chǔ)第2版 主編 第一節(jié)概述 一、齒輪傳動的特點、類型和基本要求 二、漸開線的形成及其性質(zhì) 三、漸開線齒廓嚙合特性 一、齒輪傳動的特點、類型和基本要求 (1)齒輪傳動的特點齒 輪傳動用于傳遞空間任意 兩軸間的運動和動力，是 應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)械傳 動。 (2)齒輪傳動的類型和應(yīng) 用齒輪傳動的類型很多， 按兩輪軸線的相對位置不 同，齒輪傳動可分為平行 軸齒輪傳動、相交軸齒輪 傳動和交錯軸齒輪傳動三 大類。 一、齒輪傳動的特點、類型和基本要求 (3)對齒輪傳動的基本要求 1)傳動平穩(wěn)。 2)具有足夠的承載能力和較長的使用壽命。 二、漸開線的形成及其性質(zhì) (1)漸開線的形成如圖13-1所示，

2、當(dāng)一條直線沿一圓周作純 滾動時，該直線上任意點K的軌跡AK稱為此圓的漸開線，此圓稱 為漸開線的基圓(為基圓半徑)。 (2)漸開線的性質(zhì) 1)弧長等于線段的長度。 2)線段是漸開線上任一點K的法線，漸開線上任一點的法線必 與基圓相切。 3)漸開線的形狀取決于基圓的大小。 4)漸開線上各點的壓力角不同。 二、漸開線的形成及其性質(zhì) 5)同一基圓形成的任意兩條反向漸開線間的公法線長度處處相等 (圖13-4)。 6)基圓內(nèi)無漸開線。 三、漸開線齒廓嚙合特性 (1)瞬時傳動比恒定性 (2)中心距可分性由前已得：漸開線齒輪的傳動比取決于兩輪的 基圓半徑，而當(dāng)一對漸開線齒輪制成后，兩輪的基圓半徑就已確 定。

3、(3)齒廓間作用力方向不變性如圖13-6所示，一對漸開線齒廓嚙 合傳動時，兩齒廓嚙合點的軌跡稱為嚙合線，而無論齒廓在、 、中的任何一點嚙合，過嚙合點的齒廓公法線必與兩輪的基 圓相切，均為兩基圓的內(nèi)公切線12。 第二節(jié)漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的 一、齒輪各部分的名稱 二、基本參數(shù) 三、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸 四、常用測量項目 一、齒輪各部分的名稱 (1)齒頂圓齒頂圓柱面與端平面的交線稱為齒頂圓，這個圓的直 徑稱為齒頂圓直徑，用表示。 (2)齒根圓齒根圓柱面與端平面的交線稱為齒根圓，這個圓的直 徑稱為齒根圓直徑，用表示。 (3)分度圓為設(shè)計與計算方便，在前兩圓柱面之間規(guī)定了一個特 定的圓柱面，稱

4、為分度圓柱面，齒輪的輪齒尺寸均以此圓柱面為 基準(zhǔn)來確定。 (4)齒厚在分度圓上，輪齒兩側(cè)齒廓間的弧長稱為齒厚，用表 示。 (5)齒槽寬在分度圓上齒槽兩側(cè)齒廓間的弧長稱為齒槽寬，用 表示。 (6)齒距 一、齒輪各部分的名稱 (7)齒頂高齒頂圓與分度圓之間的徑向距離稱為齒頂高，用 表示。 (8)齒根高齒根圓與分度圓之間的徑向距離稱為齒根高，用 表示。 (9)全齒高 (10)齒寬輪齒兩個端面之間的距離，用表示。 二、基本參數(shù) (1)齒數(shù)在齒輪整個圓周上輪齒的數(shù)目稱為齒數(shù)，用表示。 (2)模數(shù)因分度圓的大小是由齒距和齒數(shù)決定的，且分度圓 的周長。 表13-2標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列(單位：) 2.優(yōu)先選用第一系列

5、，括號內(nèi)的模數(shù)盡可能不用。 (3)壓力角由漸開線的性質(zhì)可知，漸開線上各點的壓力角是不相 等的。 (4)齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù) 三、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸 (1)外齒輪外嚙合齒輪的幾何尺寸計算公式見表13-3。 表13-3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計算公式 (2)內(nèi)齒輪 1)內(nèi)齒輪的齒厚相當(dāng)于外齒輪的齒槽寬，而其齒槽寬相當(dāng)于外齒 輪的齒厚。 三、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸 2)內(nèi)齒輪的齒頂圓在分度圓之內(nèi)，而齒根圓在分度圓之外，故其 齒根圓比齒頂圓大。 (3)齒條 1)齒條齒廓是直線，齒廓上各點的法線相互平行，而其移動時， 各點的速度方向與大小均相同，故齒條齒廓上各點的壓力角相同。 圖13

6、-11齒條各部分名稱和符號 2)齒條可視為基圓圓心在無窮遠(yuǎn)處、基圓半徑為無窮大的齒輪， 其分度圓也為無窮大，成為分度線。 四、常用測量項目 圖13-12公法線長度的測量 (1)公法線長度用測量公法線長度的方法來檢驗齒輪的精度 既簡便又準(zhǔn)確。 四、常用測量項目 表13-4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的公法線長度及跨越齒數(shù) 四、常用測量項目 表13-4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的公法線長度及跨越齒數(shù) 四、常用測量項目 表13-4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的公法線長度及跨越齒數(shù) 四、常用測量項目 表13-4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的公法線長度及跨越齒數(shù) (2)分度圓弦齒厚和弦齒高 四、常用測量項目 圖13-14齒厚卡尺測量弦齒厚 (3)固

7、定弦齒厚和弦齒高如圖13-15所示，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)齒條齒廓與齒輪 齒廓相切時，兩切點、間的距離即為固定弦齒厚，用表示。 表13-5漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的固定弦齒厚和固定弦齒高(單位：) 四、常用測量項目 圖13-15固定弦齒厚和固定弦齒高 四、常用測量項目 表13-5漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的固定弦齒厚和固定弦齒高(單位：) 表13-5漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的固定弦齒厚和固定弦齒高(單位：) 第三節(jié)漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動 一、正確嚙合條件 二、連續(xù)傳動條件 三、標(biāo)準(zhǔn)中心距 一、正確嚙合條件 圖13-16漸開線齒輪的正確嚙合條件 二、連續(xù)傳動條件 圖13-17齒輪連續(xù)傳動條件 三、標(biāo)準(zhǔn)中心距 圖13-18標(biāo)準(zhǔn)齒輪的中

8、心距 第四節(jié)漸開線齒輪的切削加工和變位齒輪概念 一、輪齒的切削加工 二、根切現(xiàn)象與最少齒數(shù) 三、齒輪傳動的精度簡介 四、變位齒輪的概念 一、輪齒的切削加工 1.仿形法 圖13-19仿形法加工齒輪 )盤形銑刀加工)指形銑刀加工 一、輪齒的切削加工 1.仿形法 表13-6銑刀刀號及加工齒數(shù)的范圍 一、輪齒的切削加工 2.展成法 (1)齒輪插刀加工圖13-20為用齒輪插刀加工齒輪的情況。 圖13-20齒輪插刀加工齒輪 )插齒加工)加工出的漸開線齒廓 一、輪齒的切削加工 圖13-21齒條插刀加工齒輪 )插齒加工)加工出的齒廓 一、輪齒的切削加工 (2)齒條插刀加工圖13-21為齒條插刀加工齒輪的情況，

9、其加工原 理與齒輪插刀加工齒輪的原理相同，只是切制齒廓時，刀具與輪 坯的展成運動相當(dāng)于齒條與齒輪的嚙合傳動。 圖13-22齒輪滾刀加工齒輪 (3)齒輪滾刀加工圖13-22為齒輪滾刀加工齒輪的情況。 一、輪齒的切削加工 圖13-23齒輪的根切 二、根切現(xiàn)象與最少齒數(shù) (1)根切現(xiàn)象用展成法加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時，如果被加工齒輪的齒數(shù) 過少，刀具就會將輪坯齒廓齒根部分的漸開線切去一部分，這一 現(xiàn)象即稱為根切，如圖13-23所示。 (2)最少齒數(shù)用展成法加工齒輪時，齒輪的齒數(shù)越少，就越易發(fā) 生根切。 三、齒輪傳動的精度簡介 表13-7齒輪傳動常用精度等級及其應(yīng)用 四、變位齒輪的概念 1.標(biāo)準(zhǔn)齒輪的局限性 1

10、)標(biāo)準(zhǔn)齒輪受到最少齒數(shù)的限制。 2)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的中心距不能夠按實際要求的中心距調(diào)整，限制了其 在要求結(jié)構(gòu)緊湊(如變速箱、減速器等)場合的使用。 3)一對相互嚙合的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，小齒輪的抗彎強(qiáng)度比大齒輪差，使 大、小齒輪的強(qiáng)度無法進(jìn)行均衡和調(diào)整。 2.變位齒輪的概念 .變位齒輪的特點 四、變位齒輪的概念 圖13-24變位齒輪的加工原理及其齒形 )切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪)切制正變位齒輪)切制負(fù)變位齒輪)變位齒輪的齒形 四、變位齒輪的概念 )由于模數(shù)、壓力角和齒數(shù)不變，所以變位齒輪的分度圓 、基圓和齒形與標(biāo)準(zhǔn)齒輪完全相同，其齒廓曲線和標(biāo)準(zhǔn)齒輪 的齒廓曲線是同一基圓上形成的漸開線，只是部位不同。 )變位齒輪的一些幾何

11、尺寸發(fā)生了變化(見圖-)。 第五節(jié)斜齒圓柱齒輪傳動 一、斜齒圓柱齒輪齒廓的形成及特點 二、斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸 三、斜齒圓柱齒輪的嚙合傳動和當(dāng)量齒數(shù) 四、斜齒圓柱齒輪的公法線長度和固定弦齒厚 一、斜齒圓柱齒輪齒廓的形成及特點 1.斜齒圓柱齒輪齒廓的形成 圖13-2圓柱齒輪齒廓的形成 )直齒輪)斜齒輪 一、斜齒圓柱齒輪齒廓的形成及特點 圖13-26輪齒接觸線 )直齒圓柱齒輪)斜齒圓柱齒輪 一、斜齒圓柱齒輪齒廓的形成及特點 2.嚙合特點 圖13-27斜齒輪分度圓柱展開圖 二、斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸 1.基本參數(shù) (1)螺旋角如圖13-27所示為斜齒輪的分度圓柱及其展開圖。 圖

12、13-28斜齒圓柱齒輪的旋向 )左旋)右旋 (2)其他基本參數(shù)除螺旋角外，斜齒輪與直齒輪一樣，也有齒數(shù)、 模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)五個基本參數(shù)。 2.幾何尺寸計算 表13-8斜齒圓柱齒輪主要幾何尺寸計算公式 三、斜齒圓柱齒輪的嚙合傳動和當(dāng)量齒數(shù) (1)正確嚙合條件 圖13-2斜齒圓柱齒輪的重合度 三、斜齒圓柱齒輪的嚙合傳動和當(dāng)量齒數(shù) (2)重合度如圖13-2所示，直齒輪傳動的實際嚙合線長度為 12；而斜齒輪傳動嚙合時，由從動輪前端面齒頂與主動輪前端 面齒根接觸點22開始嚙合，如圖13-2所示。 (3)當(dāng)量齒輪與當(dāng)量齒數(shù)如前所述，加工斜齒輪時，銑刀是沿螺 旋齒槽方向進(jìn)給的，因此法向齒形

13、是選擇銑刀刀號的依據(jù)。 圖13-斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù) 三、斜齒圓柱齒輪的嚙合傳動和當(dāng)量齒數(shù) 圖13-31斜齒輪的公法線長度 四、斜齒圓柱齒輪的公法線長度和固定弦齒厚 (1)公法線長度斜齒輪公法線長度也有端面和法向兩種。 表13-9的值 (2)固定弦齒厚和固定弦齒高由前可知，若不能測量斜齒輪的法 向公法線長度時，則應(yīng)測量斜齒輪的固定弦齒厚。 第六節(jié)漸開線圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計算 一、漸開線齒輪傳動強(qiáng)度計算基礎(chǔ) 二、直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計算 一、漸開線齒輪傳動強(qiáng)度計算基礎(chǔ) 1.輪齒的失效形式 (1)輪齒折斷輪齒折斷是輪齒失效中最危險的一種形式，它不僅 導(dǎo)致齒輪傳動喪失工作能力，而且可能引起設(shè)備和人身的

14、安全事 故。 (2)齒面點蝕從理論上講兩齒面接觸時是線接觸，但由于彈性變 形的原因，實際上是很小的面接觸，因而表面產(chǎn)生很大的局部應(yīng) 力，稱為接觸應(yīng)力。 (3)齒面磨損因輪齒接觸表面在傳動中有相對滑動摩擦，齒面必 會有磨損。 一、漸開線齒輪傳動強(qiáng)度計算基礎(chǔ) 圖13-34齒面磨損圖13-34齒面磨損 (4)齒面膠合在高速重載傳動時，由于嚙合區(qū)局部溫度升高，引 起潤滑失效；在低速重載時，油膜不易形成；這兩種情況均導(dǎo)致 兩金屬表面直接接觸且互相熔粘在一起，隨著齒面相對滑動，較 弱的齒面就會被撕脫，形成溝痕，如圖13-35所示。 (5)齒面塑性變形若采用齒面較軟的齒輪，在重載作用下會產(chǎn)生 局部的金屬流動

15、現(xiàn)象，即齒面塑性變形。 一、漸開線齒輪傳動強(qiáng)度計算基礎(chǔ) 圖13-36齒面塑性變形 2.設(shè)計準(zhǔn)則 (1)軟齒面(齒面硬度小于等于350)閉式齒輪傳動主要失效 形式為齒面點蝕，故通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計，再按齒根彎 曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。 (2)硬齒面(齒面硬度大于350)閉式齒輪傳動主要失效形式 為輪齒疲勞折斷，故通常先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，再按 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。 (3)開式齒輪傳動主要失效形式為齒面磨損。 一、漸開線齒輪傳動強(qiáng)度計算基礎(chǔ) 3.齒輪的常用材料及熱處理 表13-10常用的齒輪材料及其力學(xué)性能 1)軟齒面齒輪工藝簡單、生產(chǎn)率高，故經(jīng)濟(jì)性較好，但因齒面硬 度不高，限制了承載

16、能力，故宜用于一般要求的齒輪傳動中。 一、漸開線齒輪傳動強(qiáng)度計算基礎(chǔ) 2)在閉式軟齒面齒輪傳動中，為減小膠合的可能性，并使配對的 大小齒輪的壽命接近，應(yīng)使大小齒輪的材料和硬度有所區(qū)別。 3)由于鍛鋼的力學(xué)性能優(yōu)于同類鑄鋼，所以齒輪材料應(yīng)優(yōu)先選用 鍛鋼。 4)在小功率和精度要求不高的高速傳動中，為減小噪聲，通常小 齒輪材料常選尼龍、夾布膠木等非金屬材料，而配對的大齒輪材 料仍選用鋼或鑄鐵，以利于散熱。 二、直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計算 1.輪齒的受力分析和計算載荷 (1)輪齒的受力分析如圖13-37所示，以節(jié)點作為計算點，且 忽略齒面間的摩擦力時，輪齒上的法向力應(yīng)沿著輪齒嚙合點的 公法線(即嚙合線

17、)的方向且垂直于齒面。 圖13-37直齒圓柱齒輪的受力分析 )主動輪的受力)一對齒輪的受力 二、直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計算 (2)計算載荷與載荷系數(shù)上述求得的法向力為理想狀況下的 名義載荷。 表13-11載荷系數(shù) 2.22.4 2.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算 3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算 4.主要參數(shù)的選擇 2.對于金屬切削機(jī)床中的齒輪傳動，取小值；傳遞功率不大 時，可小到0.2。 5.設(shè)計計算舉例 三、斜齒圓柱齒輪傳動強(qiáng)度計算 2.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算 圖13-38節(jié)點處的曲率半徑與接觸應(yīng)力 表13-12配對齒輪的材料系數(shù)(單位：) 圖13-39節(jié)點嚙合系數(shù) 3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算 圖13-40接觸

18、疲勞極限 )鑄鐵)碳鋼)調(diào)質(zhì))滲碳淬火)滲氮 3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算 圖13-41接觸疲勞壽命系數(shù) 1碳鋼經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)、表面淬火及滲碳，球墨鑄鐵(允許出現(xiàn)點蝕) 2碳鋼經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)、表面淬火及滲碳，球墨鑄鐵 3碳鋼調(diào)質(zhì)后氣體滲氮，為鑄鐵 4碳鋼調(diào)質(zhì)后液體滲氮 3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算 圖13-42齒根危險截面 表13-13最小安全系數(shù)和值 3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算 圖13-43復(fù)合齒形系數(shù) 3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算 圖13-44齒輪材料的值 )鑄鐵)碳鋼正火)調(diào)質(zhì))滲碳、淬火)滲氮 3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算 圖13-45彎曲疲勞壽命系數(shù) 1碳鋼(正火、調(diào)質(zhì))，球墨鑄鐵 2碳鋼經(jīng)表面淬火、滲碳

19、 3碳鋼調(diào)質(zhì)后氣體滲氮、灰鑄鐵 4碳鋼調(diào)質(zhì)后液體滲氮(虛線) 4.主要參數(shù)的選擇 (1)傳動比齒輪減速傳動時，此時1；當(dāng)增速傳 動時，1/，此時1。 (2)齒數(shù)1和模數(shù)對于閉式軟齒面?zhèn)鲃?，在滿足齒根彎曲疲勞 強(qiáng)度的條件下，將小齒輪齒數(shù)1取得多一些，可增大重合度，提 高傳動的平穩(wěn)性，故一般取12040；對于閉式硬齒面?zhèn)鲃蛹?開式傳動，應(yīng)取較少的齒數(shù)和較大的模數(shù)，以提高輪齒的彎曲強(qiáng) 度，故一般取11720。 (3)齒寬系數(shù)和齒寬若增大齒寬系數(shù)，使輪齒齒寬增大，可 減小兩輪分度圓直徑和中心距，進(jìn)而減小齒輪傳動裝置的徑向尺 寸，且齒寬越大，齒輪承載能力越強(qiáng)。 4.主要參數(shù)的選擇 表13-14圓柱齒輪的

20、齒寬系數(shù) 5.設(shè)計計算舉例 例13-1設(shè)計單級標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪減速器的齒輪傳動。該減速 器用電動機(jī)驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，單向運轉(zhuǎn)。已知傳遞功率10 ，主動輪轉(zhuǎn)速1960，傳動比4，預(yù)期壽命10 年(每年按300天計)，單班制，每班8。 解按下表步驟進(jìn)行計算 表格 5.設(shè)計計算舉例 (4)計算小齒輪分度圓直徑1 (5)計算圓周速度 (1)齒數(shù) (2)模數(shù) (3)分度圓直徑 (4)中心距 (5)齒寬 (1)復(fù)合齒形系數(shù) (2)彎曲疲勞許用應(yīng)力 (3)校核齒根彎曲應(yīng)力 三、斜齒圓柱齒輪傳動強(qiáng)度計算 1.輪齒的受力分析 圖13-46斜齒輪傳動的受力分析 三、斜齒圓柱齒輪傳動強(qiáng)度計算 2.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算

21、 3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算 4.設(shè)計計算舉例 例13-2將例13-1中減速器的直齒圓柱齒輪傳動改為斜齒圓柱齒輪 傳動，已知條件、材料、熱處理以及精度等級等均不變，試設(shè)計 該斜齒輪傳動。 解按下表步驟進(jìn)行計算 三、斜齒圓柱齒輪傳動強(qiáng)度計算 表格 三、斜齒圓柱齒輪傳動強(qiáng)度計算 (4)計算中心距 (5)計算螺旋角 (6)計算傳動的主要尺寸 (1)復(fù)合齒形系數(shù) (2)彎曲疲勞許用應(yīng)力 (3)校核齒根彎曲應(yīng)力 三、斜齒圓柱齒輪傳動強(qiáng)度計算 第七節(jié)直齒錐齒輪傳動 一、錐齒輪傳動的特點和應(yīng)用 二、錐齒輪的背錐和當(dāng)量齒數(shù) 三、直齒錐齒輪的嚙合傳動 四、直齒錐齒輪的強(qiáng)度計算 一、錐齒輪傳動的特點和應(yīng)用 圖13-

22、48錐齒輪傳動 二、錐齒輪的背錐和當(dāng)量齒數(shù) 圖13-49球面漸開線的形成 二、錐齒輪的背錐和當(dāng)量齒數(shù) 圖13-50背錐和當(dāng)量齒數(shù) 三、直齒錐齒輪的嚙合傳動 (1)基本參數(shù)對于直齒錐齒輪，為便于測量和計算，同時也便于 確定傳動的外形尺寸，規(guī)定以其大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。 表13-15錐齒輪模數(shù)系列(123681990)(單位：) (2)正確嚙合條件 (3)傳動比 (4)幾何尺寸計算通常直齒錐齒輪的齒高由大端到小端逐漸收縮， 稱為收縮齒錐齒輪。 三、直齒錐齒輪的嚙合傳動 圖13-5錐齒輪的幾何尺寸 三、直齒錐齒輪的嚙合傳動 表13-16標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪幾何尺寸的計算公式(90) 四、直齒錐齒輪的強(qiáng)度計算

23、.受力分析 圖13-53一對直齒錐齒輪受力分析圖 四、直齒錐齒輪的強(qiáng)度計算 2.強(qiáng)度計算 ()齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算 圖13-54直齒錐齒輪的復(fù)合齒形系數(shù) ()齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算 第八節(jié)齒輪的結(jié)構(gòu) 一、鍛造齒輪 二、鑄造齒輪 三、鑲套齒輪 四、焊接齒輪 一、鍛造齒輪 (1)齒輪軸當(dāng)齒輪的齒根圓直徑與相配軸直徑相差很小時，可將 齒輪與軸做成一體，稱為齒輪軸，如圖13-5所示。 圖13-55齒輪軸 )圓柱齒輪軸)錐齒輪軸 (2)實體式齒輪當(dāng)齒頂圓直徑160時，可采用實體式齒 輪，如圖13-56所示，圖中0.5。 一、鍛造齒輪 圖13-56實體式齒輪 )圓柱齒輪(2.5)錐齒輪(2) (3)輻板式齒

24、輪當(dāng)齒頂圓直徑160時，為了減小質(zhì)量和 節(jié)省材料，可采用輻板式齒輪。 一、鍛造齒輪 圖13-57輻板式鍛造圓柱齒輪(500) )模鍛圓柱齒輪)自由鍛造圓柱齒輪 1.6；(1.21.5)；(2.54)，但不小于 810；0.5；0.5；0.5()； 1525；(0.20.3)，模鍛；0.3，自由鍛 二、鑄造齒輪 三、鑲套齒輪 四、焊接齒輪 圖13-58輻板式鍛造錐齒輪(500) )模鍛錐齒輪)自由鍛錐齒輪 1.6；(11.2)；(34)， 但不小于10；(0.10.17)；、按結(jié)構(gòu)確定 四、焊接齒輪 圖13-59輻板式鑄造圓柱齒輪 )500)600 1.6(鑄鋼)；1.8(鑄鐵)；(1.21.5

25、)； (2.54)，但不小于810；0.5；0.5； 0.5()；0.25()；0.2，但不小于10 四、焊接齒輪 四、焊接齒輪 圖13-61輪輻式鑄造齒輪 1.6(鑄鋼)；1.8(鑄鐵)；(1.21.5)；(2.54)，但不小于8 ；0.5；0.5；5；6，但不 小于10；0.8；0.8；0.8 四、焊接齒輪 圖13-62鑲套齒輪圖13-63焊接齒輪 第九節(jié)蝸 桿 傳 動 一、蝸桿傳動的特點和類型 二、蝸桿傳動的基本參數(shù)和幾何尺寸 三、蝸桿傳動的受力分析和滑動速度 四、蝸桿傳動的失效形式和常用材料 五、蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu) 六、蝸桿傳動的強(qiáng)度計算 七、蝸桿傳動的熱平衡計算 第九節(jié)蝸 桿 傳 動

26、圖13-64蝸桿傳動 一、蝸桿傳動的特點和類型 1.蝸桿傳動的特點 2.蝸桿傳動的類型 (1)阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿是用直線刃刀具車削或銑削加工 的，切削刃平面通過蝸桿軸線，如圖13-66所示。 圖13-65蝸桿傳動的類型 )圓柱蝸桿)環(huán)面蝸桿)錐蝸桿 一、蝸桿傳動的特點和類型 1.蝸桿傳動的特點 2.蝸桿傳動的類型 (1)阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿是用直線刃刀具車削或銑削加工 的，切削刃平面通過蝸桿軸線，如圖13-66所示。 圖13-66阿基米德蝸桿 一、蝸桿傳動的特點和類型 (2)法向直廓蝸桿法向直廓蝸桿加工時，常將車刀的切削刃置于 齒槽中點螺旋線的法向剖面內(nèi)，其端面齒廓為延伸漸開線，如圖

27、1 3-67所示。 (3)漸開線蝸桿如圖13-68所示，漸開線蝸桿是齒面為漸開線螺旋 面的圓柱蝸桿。 一、蝸桿傳動的特點和類型 圖13-68漸開線蝸桿 二、蝸桿傳動的基本參數(shù)和幾何尺寸 1.蝸桿傳動的基本參數(shù) (1)模數(shù)、壓力角如圖13-69所示，通過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂 直的平面稱為中間平面，它是蝸桿的軸面，又是蝸輪的端面。 圖13-69蝸桿傳動的幾何尺寸 (2)蝸桿分度圓直徑為保證蝸桿傳動的正確嚙合，切制蝸輪的滾 刀除外徑稍大些外，其余尺寸和齒形參數(shù)須與相嚙合的蝸桿尺寸 相同，這樣就要配備許多加工蝸輪的滾刀。 二、蝸桿傳動的基本參數(shù)和幾何尺寸 表13-17圓柱蝸桿的模數(shù)和分度圓直徑的搭配

28、值 二、蝸桿傳動的基本參數(shù)和幾何尺寸 表13-17圓柱蝸桿的模數(shù)和分度圓直徑的搭配值 二、蝸桿傳動的基本參數(shù)和幾何尺寸 (3)蝸桿導(dǎo)程角將蝸桿的分度圓柱展開如圖13-70所示。 圖13-70蝸桿分度圓導(dǎo)程角 二、蝸桿傳動的基本參數(shù)和幾何尺寸 (4)正確嚙合條件 (5)蝸桿頭數(shù)、蝸輪齒數(shù)和傳動比蝸桿頭數(shù)1的選擇與傳動比、 傳動效率及制造的難易程度等都有關(guān)系，其推薦值為1，2，4，6。 表13-18蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)的推薦值 2.蝸桿傳動的幾何尺寸 二、蝸桿傳動的基本參數(shù)和幾何尺寸 表13-19標(biāo)準(zhǔn)圓柱蝸桿傳動的主要幾何尺寸計算公式 二、蝸桿傳動的基本參數(shù)和幾何尺寸 圖13-71蝸桿傳動的受力分析

29、 三、蝸桿傳動的受力分析和滑動速度 1.受力分析 圖13-72蝸桿傳動作用力方向判別 圖13-73蝸桿傳動的相對滑動速度 2.滑動速度 四、蝸桿傳動的失效形式和常用材料 (1)失效形式由于蝸桿傳動中蝸桿與蝸輪齒面間存在較大的相對 滑動，摩擦發(fā)熱大、磨損嚴(yán)重，故其主要失效形式為齒面膠合、 點蝕及磨損。 (2)常用材料由蝸桿傳動的主要失效形式可知，蝸桿、蝸輪的材 料不僅要有足夠的強(qiáng)度，還要有良好的減摩性、耐磨性以及抗膠 合性能。 表13-20蝸桿常用材料及應(yīng)用 四、蝸桿傳動的失效形式和常用材料 表13-21蝸輪的常用材料及應(yīng)用 圖13-7蝸桿結(jié)構(gòu) )車制蝸桿)銑制蝸桿 五、蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu) 1.蝸

30、桿結(jié)構(gòu) 2.蝸輪結(jié)構(gòu) (1)整體式主要用于蝸輪分度圓直徑小于100的青銅蝸輪或任 意直徑的鑄鐵蝸輪，如圖13-75所示。 (2)輪箍式當(dāng)蝸輪直徑較大時，為了節(jié)省貴重金屬，將青銅齒圈 與鑄鐵輪心通常采用7/6或7/6配合，并加臺肩和螺釘固定， 如圖13-75所示。 (3)螺栓聯(lián)接式當(dāng)蝸輪分度圓直徑大于400時，可將齒圈與輪 心用鉸制孔用螺栓聯(lián)接，如圖13-75所示。 五、蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu) 圖13-75蝸輪的結(jié)構(gòu) )整體式)輪箍式)螺栓聯(lián)接式)鑲鑄式 1.710，210，(1.61.8)，(1.21.8) (0.0750.12)5，2，0.3，0.25 當(dāng)1、2或3，0.754，0.67 五、蝸桿

31、和蝸輪的結(jié)構(gòu) (4)鑲鑄式大批生產(chǎn)時常采用鑲鑄式，如圖13-75所示，即將青 銅輪緣鑲鑄在鑄鐵輪心上，而輪心在澆鑄前已預(yù)制出榫槽以防滑 動。 六、蝸桿傳動的強(qiáng)度計算 表-青銅蝸輪的許用接觸應(yīng)力() 六、蝸桿傳動的強(qiáng)度計算 表-鋁鐵青銅及鑄鐵蝸輪的許用接觸應(yīng)力() 七、蝸桿傳動的熱平衡計算 ()蝸桿傳動的熱平衡計算由于蝸桿傳動效率低，發(fā)熱量大，在 連續(xù)工作的閉式傳動中，如果不及時散熱，將使?jié)櫥偷臏囟壬?過高，使?jié)櫥?，?dǎo)致齒面膠合，所以對連續(xù)工作的閉式蝸桿 傳動要進(jìn)行散熱計算。 ()蝸桿傳動裝置的散熱若潤滑油的工作溫度超過許可溫度， 或散熱面積不足時，可采用下列辦法提高散熱能力。 )在箱體的

32、外表加散熱片以增加散熱面積。 )在蝸桿的端面安裝風(fēng)扇(見圖-)，加速空氣流通，提 高散熱系數(shù)。 )在箱體的油池內(nèi)安裝蛇形水管，用循環(huán)水冷卻(見圖- )。 )采用循環(huán)壓力噴油潤滑冷卻(見圖-)。 七、蝸桿傳動的熱平衡計算 圖13-76蝸桿傳動裝置的散熱 )風(fēng)扇冷卻)蛇形水管冷卻)循環(huán)壓力噴油冷卻 七、蝸桿傳動的熱平衡計算 .齒輪傳動的特點和類型 )齒輪傳動是應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)械傳動，其主要優(yōu)點是：傳動 比準(zhǔn)確，工作可靠，效率高，使用壽命長，結(jié)構(gòu)緊湊，適用的圓 周速度和功率范圍廣；缺點是：制造成本和安裝精度要求高，不 宜用于距離較大的兩軸間的傳動。 )齒輪傳動的類型 七、蝸桿傳動的熱平衡計算 按兩

33、輪軸線的相對位置不同可分為平行軸齒輪傳動、相交軸齒 輪傳動和交錯軸齒輪傳動三類。按齒輪的齒線不同又可分為直齒 輪、斜齒輪、人字齒輪、圓柱齒輪和錐齒輪傳動等。 按工作條件不同可分為開式齒輪傳動和閉式齒輪傳動。 按齒廓曲線不同可分為漸開線齒輪傳動、擺線齒輪傳動和圓弧 線齒輪傳動三種。 )對齒輪傳動的基本要求是：傳動平穩(wěn)，具有足夠的承載能力和 較長的使用壽命。 )漸開線齒廓嚙合特性是：瞬時傳動比恒定不變，中心距可分和 齒廓間作用力方向不變。 2.漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動 七、蝸桿傳動的熱平衡計算 )漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪有齒數(shù)、模數(shù)、壓力角、齒頂 高系數(shù)和頂隙系數(shù)五個基本參數(shù)。 )漸開線標(biāo)準(zhǔn)

34、直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是：兩輪的模數(shù)分別 相等，壓力角分別相等。 )漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的連續(xù)傳動條件是：端面重合度 。 )一對外嚙合漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距( )。 )漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何計算，見表-。 3.漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的加工和根切 )漸開線齒輪輪齒的切削加工方法主要有仿形法和展成法兩種。 七、蝸桿傳動的熱平衡計算 )根切現(xiàn)象是指用展成法加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時，當(dāng)被加工齒輪的齒數(shù) 過少，刀具將輪坯齒廓齒根部分的漸開線切去一部分的現(xiàn)象。 )標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪避免根切的最少齒數(shù)：正常齒制(， )，；短齒制(.，)， 。 .斜齒圓柱齒輪傳動 )斜齒圓柱齒輪傳動的特點 一對斜

35、齒圓柱齒輪的輪齒是逐漸進(jìn)入并逐漸退出嚙合的，與直 齒圓柱齒輪傳動相比，其沖擊、振動和噪聲小，故傳動平穩(wěn)性比 直齒圓柱齒輪好。 七、蝸桿傳動的熱平衡計算 斜齒圓柱齒輪的輪齒是螺旋狀的，與直齒圓柱齒輪傳動相比， 實際嚙合的輪齒對數(shù)多，使每對輪齒的承載相應(yīng)減少，故承載能 力比直齒圓柱齒輪強(qiáng)。 )斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計算 斜齒圓柱齒輪的端平面和法向平面的概念，標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)在法向平 面上。 斜齒圓柱齒輪有螺旋角、齒數(shù)、模數(shù)、壓力角、齒頂高 系數(shù)和頂隙系數(shù)六個基本參數(shù)。 斜齒圓柱齒輪的主要幾何尺寸計算，見表-8。 )斜齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件是：兩輪的法向模數(shù)和法向 壓力角應(yīng)分別相等；兩輪的螺

36、旋角應(yīng)大小相等，旋向相反(內(nèi)嚙合 時旋向相同)。 七、蝸桿傳動的熱平衡計算 )斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒輪和當(dāng)量齒數(shù) 斜齒圓柱齒輪當(dāng)量齒輪的概念。 斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù)。 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪避免根切的最少齒數(shù) 。標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪避免根切的最少齒數(shù)比 直齒輪少，在相同的條件下其結(jié)構(gòu)比直齒輪緊湊。 5.漸開線圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計算 )齒輪傳動的主要失效形式有：輪齒折斷(輪齒的短期過載折斷或 齒根疲勞折斷)、齒面點蝕、齒面磨損、齒面膠合和齒面塑性變形 五種。 七、蝸桿傳動的熱平衡計算 )對齒輪的材料要求是：齒面具有足夠的硬度和耐磨性，齒芯具 有足夠的韌性，同時還應(yīng)具有良好的熱加工工藝性、切削加工工 藝性和

37、經(jīng)濟(jì)性。 )漸開線圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算準(zhǔn)則： 對于軟齒面(齒面硬度)閉式齒輪傳動，因其主要 失效形式是齒面疲勞點蝕，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計，再按齒 根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。 對于硬齒面(齒面硬度)閉式齒輪傳動，因其主 要失效形式是輪齒疲勞折斷，故按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計，再按 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。 七、蝸桿傳動的熱平衡計算 對于開式齒輪傳動，其主要失效形式是齒面磨損，通常按齒根 彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計，并考慮磨損的影響，將按強(qiáng)度計算所求的模 數(shù)增大%。 )主要參數(shù)的選擇 傳動比通常單級傳動比(直齒)、(斜齒)；當(dāng) 時，宜采用多級傳動。 齒數(shù)和模數(shù)對于軟齒面閉式齒輪傳動，一般取 ，在滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的前提下，將取得多些， 取得小些(傳遞動力時，應(yīng)使.)，這樣可以增大重 合度、提高傳動的平穩(wěn)性；對于硬齒面閉式齒輪傳動和開式齒輪 傳動，應(yīng)