模塊三 項目三 汽車齒輪傳動機構及輪系課件

1、項目三 汽車齒輪傳動機構及輪系學習目的：通過本章的學習具備汽車機械所應用的齒輪傳動的基本知識。學習要求：了解齒輪傳動的特點、應用與分類；掌握漸開線齒輪基本特征以及傳動特點；掌握漸開線斜齒輪的傳動特點與應用。 電子發(fā)燒友 電子技術論壇一、齒輪傳動的特點及應用齒輪傳動依靠主動齒輪與從動齒輪的嚙合，傳遞運動和動力。與其他傳動相比，具有以下特點：1優(yōu)點1）適應性廣。2）傳動比恒定。3）效率較高，齒輪機構傳動效率一般在95以上。4）工作可靠，壽命較長。5）可以傳遞空間任意兩軸間的運動。2缺點1）制造和安裝精度要求高，成本高。第一節(jié)齒輪傳動的特點、應用與分類 電子發(fā)燒友 電子技術論壇2）低精度齒輪傳動時噪

2、聲和振動較大。3）不適于距離較大的兩軸間的運動傳遞等。二、齒輪傳動的類型1）按照一對齒輪兩軸線的相對位置和輪齒的齒向，齒輪傳動可分為：齒輪傳動兩軸線平行圓柱直齒外嚙合 圖7-1a內嚙合內嚙合 圖7-1b內嚙合齒輪齒條嚙合 圖7-1c斜齒圖7-1d人字齒圖7-1e兩軸線平行圓柱直齒圖7-1f曲齒 圖7-1g兩軸線相錯圓柱斜齒 圖7-1h蝸桿蝸輪 圖7-1i 電子發(fā)燒友 電子技術論壇2）按齒輪的齒廓曲線不同，齒輪傳動又可分為漸開線、擺線和圓弧等三種。 電子發(fā)燒友 電子技術論壇一、漸開線的形成及其嚙合特性1漸開線的形成如圖7-2所示，當直線NK沿一圓作純滾動時，直線上任意一點K的軌跡AK稱為該圓的漸

3、開線。這個圓稱為漸開線的基圓，其半徑和直徑分別用rb和db表示，直線NK稱為漸開線的發(fā)生線。第二節(jié)漸開線直齒圓柱齒輪 電子發(fā)燒友 電子技術論壇根據漸開線的形成過程可知，漸開線具有下列基本性質：1）發(fā)生線沿基圓滾過的長度等于基圓上被滾過的弧度。2）發(fā)生線NK是漸開線在任意點的法線。3）漸開線形狀取決于基圓的大小，如圖7-3所示。 電子發(fā)燒友 電子技術論壇4）漸開線齒廓上任意點的法線與該點的速度方向線所夾的銳角ak稱為該點的壓力角，如圖7-4所示。5）基圓以內無漸開線。2漸開線齒輪傳動的嚙合特性（1）恒定的傳動比 漸開線齒輪傳動具有傳動比恒定、傳動平穩(wěn)的特點。齒輪的傳動比是指主、從動齒輪角速度之比

4、，工程上又常用主從動齒輪的轉速之比表示，即i12=1/ 2=n1/n2 電子發(fā)燒友 電子技術論壇2漸開線齒輪的基本參數 （1）齒數z（2）齒頂圓da、齒根圓df（3）齒厚sk、齒槽寬ek和齒距pk（4）分度圓d、模數m和壓力角a（5）齒頂高、齒根高、齒全高 如圖7-6所示。三、內齒輪與齒條1內齒輪圖7-8所示為一圓柱內齒輪，內齒輪的齒廓是內凹的漸開線。其特點是：1）齒厚相當于外齒輪的齒槽寬，而齒槽寬相當于外齒輪的齒厚。2）內齒輪的齒頂圓在分度圓之內，而齒根圓在分度圓之外。其齒根圓比齒頂圓大。 電子發(fā)燒友 電子技術論壇3）齒輪的齒頂齒廓均為漸開線時，其齒頂圓必須大于基圓。2齒條圖7-9所示為一齒

5、條，其齒廓是直線。其特點是：1）齒廓上各點的法線相互平行，齒條移動時，各點的速度方向、大小均一樣，故齒條齒廓上各點的壓力角相同。如圖所示，齒廓的壓力角等于齒形角，數值為標準壓力角值。 電子發(fā)燒友 電子技術論壇2）齒條可視為齒數無窮多的齒輪，分度圓無窮大，成為分度線。任意與分度線平行的直線上的齒距均相等，即pk=m。分度線上s=e，其他直線上skek。 電子發(fā)燒友 電子技術論壇4齒面膠合膠合是相嚙合齒面的金屬，在一定壓力下直接接觸發(fā)生粘著，同時隨著齒面間的相對運動，使金屬從齒面上撕落而引起的一種嚴重粘著磨損現象。膠合又有熱膠合和冷膠合之分。5塑性變形在過大的應力作用下，輪齒材料因屈服產生塑性流動

6、而形成齒面或齒體的塑性變形。齒輪的失效形式與傳動工作情況相關。按工作情況，齒輪傳動可分為開式傳動和閉式傳動兩種。開式傳動是指傳動裸露或只有簡單的遮蓋，工作時環(huán)境中粉塵、雜物易侵入嚙合齒間，潤滑條件較差的情況，如圖7-13a所示。閉式傳動是指被封閉在箱體內，且潤滑良好的（常用浸油潤滑）的齒輪傳動，如圖7-13b所示。開式傳動以磨損及磨損后的折齒失效為主，閉式傳動則以疲勞點蝕或膠合為主。 電子發(fā)燒友 電子技術論壇 電子發(fā)燒友 電子技術論壇一、斜齒圓柱齒輪齒面的形成和特點如圖7-14所示，直齒圓柱齒輪的齒廓，實際上是由與基圓柱相切做純滾動的發(fā)生面S上一條與基圓柱軸線平行的任意直線KK展成的漸開線曲面

7、。第四節(jié)斜齒圓柱齒輪傳動 電子發(fā)燒友 電子技術論壇當一對直齒圓柱齒輪嚙合時，輪齒的接觸線是與軸線平行的直線，如圖7-15a所示，輪齒沿整個齒寬突然同時進入嚙合和退出嚙合，所以容易引起沖擊、振動和噪聲，傳動平穩(wěn)性差。 電子發(fā)燒友 電子技術論壇如圖7-18所示，斜齒輪按其齒廓漸開螺旋面的旋向，可以分為右旋和左旋兩種，旋向判別方法與螺桿相同。當觀察者沿齒輪分度圓柱面的直母線方向看過去，輪齒上遠離觀察者的任意一個端面齒廓，相對于接近觀察者的任意一個端面齒廓，按順時針方向轉過了一個角度時，此輪齒就稱為右旋齒。若按逆時針方向轉過了一個角度時，此輪齒就稱為左旋齒。其判定方法也可用右手法則判別：手心對著自己，

8、四個手指順齒輪軸線方向擺著。若齒向與右手拇指指向一致，則該齒輪為右旋齒輪，如圖7-18a所示，反之，為左旋，如圖7-18b所示。 電子發(fā)燒友 電子技術論壇三、幾何尺寸計算利用表7-3計算標準斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸。 電子發(fā)燒友 電子技術論壇一、錐齒輪傳動的特點如圖7-19所示，錐齒輪傳動用于相交軸之間的運動與動力的傳遞。兩軸間的軸交角可根據傳動的需要來確定。第五節(jié)錐齒輪傳動 電子發(fā)燒友 電子技術論壇二、錐齒輪的參數和幾何計算 由于錐齒輪是以大端參數為基準的，故其幾何尺寸計算也是以大端為準，其齒頂高系數為ha*=1，頂隙系數c*=0.2。圖6-20中R為分度圓錐的錐頂到大端的距離，稱為錐距。齒寬

9、b與錐距R的比值稱為錐齒輪的齒寬系數用R表示，一般取R=b/R=0.250.3，由6=RR計算出的齒寬應圓整，并取大小齒輪的齒寬相等。 電子發(fā)燒友 電子技術論壇錐齒輪傳動的主要尺寸計算公式見表7-5。 電子發(fā)燒友 電子技術論壇一、圓弧齒輪的應用及類型圓弧齒輪傳動在冶金、礦山、起重運輸機械以及高速齒輪傳動中得到廣泛應用，目前在汽車主減速器中也多采用圓弧齒輪傳動。圖7-21為圓弧齒輪傳動機構，它是一種以圓弧做齒廓的斜齒（或人字齒）輪。為加工方便，一般法面齒廓做成圓弧，而端面齒廓只是近似的圓弧。按照圓弧齒輪的齒廓組成，圓弧齒輪可分為單圓弧齒輪傳動和雙圓弧齒輪傳動兩種型式。第六節(jié)圓弧齒輪傳動簡介 電子

10、發(fā)燒友 電子技術論壇二、圓弧齒輪傳動的特點圓弧齒輪傳動具有以下特點：1）圓弧齒輪齒面接觸強度比漸開線齒輪高11.5倍以上。 2）摩擦損失小，效率高（可達0.990.995），齒面磨損小。3）具有良好的跑合性，跑合后在齒廓法面上呈線接觸。4）圓弧齒輪無根切現象。小齒輪齒數可?。▃1min=68），其最小齒數主要是受軸的強度及剛度限制。5）對中心距及切齒深度、螺旋角的精度要求高。6）單圓弧齒輪輪齒的彎曲強度較弱。 電子發(fā)燒友 電子技術論壇一、蝸桿傳動的特點與類型如圖7-22所示，蝸桿傳動用于傳遞空間兩交錯軸之間的運動和動力，通常兩軸垂直交錯，軸交角=90。蝸桿傳動的主要優(yōu)點是：傳動比大，在動力傳動

11、中一般i=8100，在分度機構中傳動比可達1000；傳動平穩(wěn)，噪聲??；結構緊湊。主要缺點是：蝸桿傳動效率低；蝸輪常需要用較貴重的青銅制造，故成本較高。在蝸桿傳動中，是用蝸桿帶動蝸輪傳遞運動和動力的。第七節(jié)蝸桿傳動 電子發(fā)燒友 電子技術論壇按照蝸桿形狀的不同，蝸桿傳動有以下類型：蝸桿傳動圓柱蝸桿傳動（圖7-23a）普通圓柱蝸桿傳動阿基米德蝸桿（ZA蝸桿，圖7-25a）法向直廓蝸桿（ZN蝸桿，圖7-25b）漸線蝸桿（ZI蝸桿，圖7-25c）圓弧齒圓柱蝸桿傳動環(huán)面蝸桿傳動（圖7-23b）錐蝸桿傳動（圖7-23c）蝸桿傳動 電子發(fā)燒友 電子技術論壇二、蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸阿基米德蝸桿的軸向齒廓

12、是直線（圖7-25a），端面齒廓是阿基米德螺旋線。如圖7-26所示的阿基米德蝸桿傳動。 電子發(fā)燒友 電子技術論壇1模數m和壓力角a由于中間平面為蝸桿的軸面（腳標用a1）與蝸輪的端面（腳標用t2），因此蝸桿的軸向模數ma1、軸向壓力角aa1與端面模數mt2、端面壓力角at2分別相等，即ma1=mt2=maa1=at2=a2正確嚙合條件對非平行軸斜齒輪而言，其軸交角=|1+2|。蝸桿傳動是非平行軸斜齒輪傳動=90的特例，且蝸桿導程角=90-1，因此蝸輪螺旋角2必須與導程角相等，旋向相同，即2=。 綜上所述，阿基米德圓柱蝸桿傳動的正確嚙合條件可歸納為ma1=mt2=maa1=at2=a2= 電子發(fā)燒

13、友 電子技術論壇3蝸桿分度圓直徑d由于加工蝸輪所用的刀具是與蝸桿分度圓相同的蝸輪滾刀，因此加工同一模數的蝸輪，有幾種蝸桿分度圓直徑，就需要幾種滾刀。4蝸桿的導程角、頭數z1和傳動比i蝸桿頭數z1通常為1、2、4、6，蝸桿頭數越多，加工越不容易，但傳動效率高。當具有大的傳動比或反行程自鎖（蝸輪主動時自鎖）時，取z1=1，此時效率較低，一般分度機構中多用z1=1；當要求蝸桿具有較高效率時，取z1=2、4、6。當傳遞功率較大時，為提高效率，可取z1=4。作為動力傳動，通常取z1=23。與螺桿相同，蝸桿的旋向分為左旋和右旋，常用右旋。導程角越大，傳動的效率越高。常用的范圍為333.5。蝸桿傳動的傳動比

14、由下式確定 i=n1/n2=z1/z2=d2/d1tan式中，i為蝸桿傳動比；n1，n2為分別為蝸桿和蝸輪的轉速；d1、d2為分別為蝸輪和蝸桿的分度圓直徑。 電子發(fā)燒友 電子技術論壇5幾何尺寸阿基米德蝸桿傳動的凡何尺寸關系如圖7-26所示， 電子發(fā)燒友 電子技術論壇三、蝸桿轉動旋轉方向的總判定1螺旋方向的判定蝸輪與斜齒輪一親，也分左旋齒和右旋齒，如圖7-27所示。蝸桿、蝸輪的螺旋方向可用右手法則判定，其判室方法同斜齒輪的旋向判定。圖7-27所示的蝸桿和蝸輪均為右旋。2蝸桿傳動旋轉方向聽判定蝸桿的旋轉方向，不僅與蝸桿的旋轉方向有關，而且還與蝸桿的螺旋方向有關。蝸輪旋轉方向的判定方法如下：當蝸桿是

15、右旋（或左旋）時，伸出右手（或左手）半握拳，用四指順著蝸桿的旋轉方向，這時與大拇指向相反，就是蝸輪的旋轉方向，如7-28所示。 電子發(fā)燒友 電子技術論壇一、選擇題 1、齒輪傳動中大體有三種齒廓曲線的齒輪，其中齒輪制造容易、便于安裝、互換性亦好，應用最廣。A、漸開線B、擺線C、圓弧2、齒輪傳動能保證兩輪恒等于常數。A、傳動比B、平均傳動比C、瞬時傳動比3、一對剛性齒輪外嚙合時，過齒廓接觸點所作的公法線與兩輪中心線連線的交點所作的兩個相切的圓稱為。A、分度圓B、節(jié)圓C、齒項圓D、齒根圓4齒條的齒廓曲線是一條直線，其原因是變成無窮大。A、分度圓B、節(jié)圓C、基圓D、齒項圓5、剛性齒廓嚙合傳動比為定值的

16、條件是為定點。A、節(jié)圓B、分度圓C、基圓D、節(jié)點C復習試題 電子發(fā)燒友 電子技術論壇6、斜齒圓柱齒輪傳動與直齒圓柱齒輪傳動相比最大的優(yōu)點是： 。A、傳動效率高B、傳動比恒定C、傳動平穩(wěn)、噪聲小7、能夠實現相交軸之間的運動與動力的傳遞的齒輪傳動機構是 。A、直齒圓柱齒輪機構B、斜齒圓齒輪機構C、圓錐齒輪機構8、直齒錐齒輪的輪齒分布在圓錐面上，因此有大端、小端之分。為便于計算和測量，通常取錐齒輪的為標準值，即 為標準值。A、小端參數B、小端模數C、大端參數D、大端模數9、蝸桿傳動用于傳遞軸之間的運動和動力。A、兩平行B、兩相交C、兩空間交錯10、阿基米德蝸桿的軸向齒廓是 ，端面齒廓是 。A、阿基米

17、德螺旋線B、直線 電子發(fā)燒友 電子技術論壇二、填空題1、按齒輪的齒廓曲線不同，齒輪又可分為、 和等三種齒輪。2、漸開線齒輪傳動的為恒定值，就保證了漸開線齒輪傳動的 。3、漸開線直齒圓柱齒輪正確嚙合條件為：兩輪的和必須分別相等并為標準值。4、內齒輪的齒厚相當于外齒輪的 ，而齒槽寬相當于外齒輪的 。5、避免發(fā)生齒輪根切的措施是和 。6、為使設計、制造和互換方便，在齒輪上取某一個圓，使其具有和 ，這個圓就是分度圓。7、常見的失效形式有 、 、齒面磨損、 以及塑性變形等幾種形式。 電子發(fā)燒友 電子技術論壇8、斜齒輪按其齒廓漸開線螺旋面的旋向，可以分為和兩種。 9、直齒錐齒輪按其頂隙沿齒寬是否變化，可分

18、為收縮齒和 收縮齒兩種。10、普通圓柱蝸桿傳動主要有 、法向直廓蝸桿傳動和三種類型。三、判斷題1、漸開線形狀取決于基圓的大小。（ ）2、在制造、安裝過程中，一對相互嚙合的齒輪的中心距的微小誤差會改變其瞬時傳動比，因此在制造、安裝要求較高。（ ）3、齒輪參數中最基本的參數是齒數、模數、壓力角。（ ）4、兩齒輪模數相同時，說明其漸開線齒廓曲線一致。（ ） 電子發(fā)燒友 電子技術論壇5、用展成法加工齒輪時，當齒數較少時，有時會發(fā)現刀具的頂部切人齒輪的根部，將齒輪根部的漸開線切去的現象，通常稱之為根切。（ ）6、內齒輪與外齒輪一樣，其齒頂圓大于分度圓，也大于齒根圓。（ ）7、斜齒圓柱齒輪螺旋角8越大，輪齒越傾斜，則傳動的平穩(wěn)性越好，但軸向力也越大。（ ）8、蝸桿傳動與其他齒輪傳動相比較，最大的特點是傳動比大，是其他齒輪機構所無法實現的。（ ）9、蝸桿傳動與齒輪傳動相比，輪齒相互接觸的時間較長，所以傳動平穩(wěn)。（ ）10、圓弧齒與漸開線齒一樣可以制成直齒，也可制成斜齒等形式。（ ） 電子發(fā)燒友 電子技術論壇四、計算題1、有一齒輪傳動，主動輪齒數z1=2