齒輪傳動(dòng)和蝸桿蝸輪傳動(dòng)

1、1 1（3）標(biāo)準(zhǔn)安裝的條件 一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪節(jié)圓與分度圓相重合的安裝：稱為標(biāo)準(zhǔn)安裝，標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)的中心距稱為標(biāo)準(zhǔn)中心距，以a表示。標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)，對(duì)于外嚙合傳動(dòng)： a= r1+ r2= r1+r2=（z1+z2） 2 2 漸開線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象漸開線齒輪的切齒原理與根切現(xiàn)象 1.漸開線齒輪的切齒原理 （1）仿形法這種方法的特點(diǎn)是所采用的成形刀具，在其軸向剖面內(nèi)，刀刃的形狀和被切齒輪齒槽的形狀相同。常用的仿形法切齒（a）（b）有盤狀銑刀和指狀銑刀。3 3（2）展成法展成法是目前齒輪加工中最常用均一種方法。用展成法加工齒輪，常用的刀具有：齒輪形加工刀具；齒條型加工刀具，共兩大類。齒條插刀加工齒輪齒輪

2、滾刀加工齒輪齒輪插刀加工齒輪4 42.根切現(xiàn)象與不發(fā)生根切的最少齒數(shù)zmin （1）根切現(xiàn)象 輪齒根部的漸開線齒廓被刀具切去一部分，這種現(xiàn)象稱為切齒干涉，又稱根切，如圖所示。輪齒根切及其原理根切現(xiàn)象基圓大小的影響5 5（2）最少齒數(shù)zmin 不根切條件：z2*sin2ahzmin為標(biāo)準(zhǔn)齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)。對(duì)于正常齒zmin=17，允許少量根切時(shí)zmin=14；對(duì)于短齒zmin=14。 由上述可知，標(biāo)準(zhǔn)齒輪避免根切的措施是使齒輪齒數(shù)大于或等于最少齒數(shù)。6 63.變位及變位齒輪 對(duì)于齒數(shù)少于zmin的齒輪，為了避免切齒干涉，可以采用將刀具移離齒坯，使刀具頂線低于極限嚙合點(diǎn)N1的辦法采切齒。這

3、種通過改變刀具與齒坯相對(duì)位置的切齒方法稱為變位。變位除了可防止齒輪根切外，還可以湊齒輪的中心距、改善齒輪的強(qiáng)度及實(shí)現(xiàn)齒輪的修復(fù)等。齒輪變位后，其主要參數(shù)沒有變（z、m、a），只是某些幾何尺寸改變了。變位齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算請(qǐng)參考有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。 7 7 齒輪傳動(dòng)的失效形式齒輪傳動(dòng)的失效形式 齒輪在傳動(dòng)過程中，常見失效形式有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損、齒面膠合及塑性變形等五種形式。（1）輪齒折斷 （2）齒面點(diǎn)蝕 輪齒折斷齒面點(diǎn)蝕8 8齒面膠合齒面磨損塑性變形（3）磨損 （4）膠合 （5）齒面塑性變形 9 9齒輪材料選擇齒輪材料選擇 對(duì)齒輪材料性能總的要求為齒面硬、齒心韌，同時(shí)應(yīng)具有良好的加工和熱處理的

4、工藝性。 齒輪一般應(yīng)選用具有良好力學(xué)性能的中碳結(jié)構(gòu)鋼和中碳合金結(jié)構(gòu)鋼；承受較大沖擊載荷 的齒輪，可選用合金滲碳鋼；一些低速或中速低應(yīng)力、低沖擊載荷條件下工作的齒輪，可選用鑄鋼、灰鑄鐵或球墨鑄鐵；一些受力不大或在無潤(rùn)滑條件下工作的齒輪，可選用有色金屬和非金屬材料。 1010 齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)的選擇齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)的選擇 齒輪常用精度等級(jí)及應(yīng)用范圍1111 直齒圓柱齒輪受力分析與強(qiáng)度計(jì)算直齒圓柱齒輪受力分析與強(qiáng)度計(jì)算1. 直齒圓柱齒輪的受力分析 (1) 受力分析 直齒圓柱齒輪的受力分析（a）（b）（c）1212一般主動(dòng)輪1傳遞的功率P1（kW）及轉(zhuǎn)速n1（rmin）通常是已知的，為此，主動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)

5、矩T1（Nmm）可由下式求得：T1=9.55106 （Nmm） 11nPFt、Fr和Fn分別為Ft1= =- - Ft2 （N） Frl=Ftltana=Fr2 Fnl= = =- Fn2 112dTcostFcos211dT1313(2)計(jì)算載荷 Ft、Fr、Fn均是作用在輪齒上的名義載荷。在實(shí)際傳動(dòng)中受到很多因素的影響，如原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的工作特性；軸與聯(lián)軸器系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)中所產(chǎn)生的附加動(dòng)載荷；齒輪受載后，由于軸的彎曲變形，使作用在齒面上的載荷沿接觸線分布不均等。所以進(jìn)行齒輪的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)按計(jì)算載荷進(jìn)行。計(jì)算載荷按下式確定： Fnc=KFn 式中，K為載荷系數(shù) 載荷系數(shù)K14142. 直齒圓柱

6、齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 (1)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度校核公式為：H=671 H 設(shè)計(jì)公式為d1 對(duì)于鋼對(duì)灰鑄鐵或灰鑄鐵對(duì)灰鑄鐵的傳動(dòng)，要將式中的系數(shù)671分別乘以0.85或0.76。 圓柱齒輪齒寬系數(shù)d齒面的接觸應(yīng)力uudKTd13113121)671(uuKTdH15152. 直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 (1)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度校核公式為：H=671 H 設(shè)計(jì)公式為d1 對(duì)于鋼對(duì)灰鑄鐵或灰鑄鐵對(duì)灰鑄鐵的傳動(dòng)，要將式中的系數(shù)671分別乘以0.85或0.76。 1616(2)齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式為：bb1=YFS bb1bb2=bb1 bb2 設(shè)計(jì)公式為m 輪齒彎曲應(yīng)力分析

7、32112mzKTd12FSFSYY32112bbSdYFzKT齒形系數(shù)YFS17173. 漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的參數(shù)選擇 （1）齒數(shù)z一般取z1=2040。但應(yīng)z117。（2）模數(shù)m對(duì)于傳遞動(dòng)力的齒輪，應(yīng)保證m2，mm并按標(biāo)準(zhǔn)圓整。（3）齒寬系數(shù)d選取d。b =dd1算得的齒寬加以圓整作為b2，為防止兩輪因裝配后軸向錯(cuò)位減少嚙合寬度，小齒輪齒寬應(yīng)在b2的基礎(chǔ)上增大，即b1= b2+(510)mm。（4）齒數(shù)比uu值不宜過大，通常u7時(shí)可采用多級(jí)傳動(dòng)。 1818應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 例17.1 某帶式輸送機(jī)單級(jí)圓柱齒輪減速器圓柱齒輪傳動(dòng)。已知i=4.6，n1=1440 r/min，傳遞功率P=5

8、kW，單班制工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)。試設(shè)計(jì)該齒輪傳動(dòng)。解：(1)選擇材料及熱處理該傳動(dòng)是閉式齒輪傳動(dòng)，屬于轉(zhuǎn)速不高、載荷不大，要求一般的小型傳動(dòng)，為了簡(jiǎn)化制造，降低成本，可采用軟齒面鋼制齒輪，查表，選擇小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為260HBS；大齒輪材料也為45鋼，正火處理，硬度為215HBS。 1919(2)選擇精度等級(jí)運(yùn)輸機(jī)為一般機(jī)械，速度不高，故選擇8級(jí)精度。(3)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)軟齒面閉式傳動(dòng)主要的失效形式為齒面點(diǎn)蝕。根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式確定尺寸：d1式中 K載荷系數(shù)，按表選K=1.2；T轉(zhuǎn)矩，按前公式得T=33159.7Nmm；H許用接觸應(yīng)力，查表 H1 =610

9、MPa，H2=500MPa；d齒寬系數(shù)，由前表取d=1.1；u齒數(shù)比，u=i=4.6。 3121)671(uuKTH2020代入后計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1d1 =42.96 mm(4)計(jì)算圓周速度vv = = =3.24 m/s因v6m/s，取8級(jí)精度合適。(5)確定主要參數(shù)，計(jì)算主要幾何尺寸1)齒數(shù)。取z1=22，則z2= z1u=224.6=1012)模數(shù)。m = = =1.953 mm 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，m=2mm。實(shí)際傳動(dòng)比i=4.59，i=0.2，傳動(dòng)比誤差小于允許范圍5。 326 . 416 . 41 . 17 .331592 . 150067110006011nd10006014409

10、6.4214. 311zd2296.4221213)分度圓直徑。d1= m z1=222=44 mm； d2= m z2=2101=202 mm。4)中心距。a =( z1+ z2) =(22+101)=123 mm。5)齒寬。b=dd1= 1.144=48 mm，取b2=48mm，b1=b2+5=53 mm。(5)校核彎曲疲勞強(qiáng)度1)齒形系數(shù)YF S。YF S由前表查得，YF S 1=4.30，YFS2=3.9602 ) 彎 曲 疲 勞 許 用 應(yīng) 力 b b 。 查 表 ， 得bb1=301MPa，bb2=280 MPa。22223)校核計(jì)算：bb1= YFS1= 4.30=80.35 M

11、pabb2=bb1 =80.35 =73.99 Mpa計(jì)算應(yīng)力小于許用應(yīng)力，所以齒輪彎曲強(qiáng)度足夠。 (6)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作圖 略：32112mzKTd322221 . 17 .331592 . 1212FSFSYY30. 496. 32323其它齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介其它齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介 1. 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力高。 直齒輪的齒面形成與接觸線斜齒輪的齒面形成與接觸線2424 一對(duì)斜齒輪輪齒的螺旋角一般控制在=820，常用=815之間，角太大，工作中軸向力過大，使軸承容易損壞；角太小不能發(fā)揮斜齒輪的優(yōu)點(diǎn)。 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)尺寸計(jì)算公式齒頂圓直徑齒

12、頂圓直徑2. 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸25253. 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件和重合度 （1）正確嚙合條件一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的斜齒圓柱齒輪正確嚙合條件是：mn1=mn2=m an1=an2=20 1=-2（2）重合度 = t+ 式中 t端面重合度；軸端面重合度。 其中，= tan 正確嚙合斜齒圓柱齒輪的重合度bpb2626 4. 斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù) 斜齒齒輪的當(dāng)量齒輪 法向截面nn截斜齒輪的分度圓柱為一橢圓，橢圓C點(diǎn)處齒槽兩側(cè)漸開線齒形與標(biāo)準(zhǔn)刀具外廓形狀相同。當(dāng)量齒輪是一個(gè)假想的直齒圓柱齒輪，其端面齒形與斜齒輪法面齒形相當(dāng)。當(dāng)量齒輪的齒數(shù)為:zv= 3cosz標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪不發(fā)生根切的最

13、少齒數(shù)為： zmin = zvcos3 27275. 斜齒與直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的比較（1）重合度大，嚙合性能好。 (2)承載能力高 (3)不發(fā)生根切的最少齒數(shù)比直齒輪的少。 (4)對(duì)制造誤差的敏感性小。 (5)可以湊配中心距。 28286. 螺旋圓柱齒輪傳動(dòng)特點(diǎn) 螺旋圓柱齒輪（螺旋=45的斜齒圓柱齒輪）傳動(dòng)是用來傳遞空間兩交叉軸間的運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。 發(fā)動(dòng)機(jī)中的螺旋齒輪2929 螺旋圓柱齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)是：兩個(gè)齒輪的發(fā)生面相交，齒廓間為點(diǎn)接觸。受載后，齒廓接觸部分便形成一小塊面積接觸，由于接觸面小，接觸應(yīng)力大，易于磨損，所以不能傳遞大功率；螺旋圓柱齒輪齒廓間沿高度方向有相對(duì)滑動(dòng)，在齒廓公切線方向也有相對(duì)

14、滑動(dòng)，所以齒廓磨損更快，傳動(dòng)效率低；中心距稍有改變，對(duì)傳動(dòng)質(zhì)量影響很大，引起振動(dòng)和噪聲；改變兩輪的螺旋角的大小和方向，會(huì)使從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向改變；傳動(dòng)比與齒輪分度圓和螺旋有關(guān)；傳動(dòng)中軸向力大。 3030圓錐齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)簡(jiǎn)介圓錐齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)簡(jiǎn)介 圓錐齒輪是用來傳遞兩軸相交的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在汽車的驅(qū)動(dòng)橋中常用圓錐齒輪將動(dòng)力旋轉(zhuǎn)平面改變90，使其與驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。 1. 直齒圓錐齒輪傳動(dòng) 正確嚙合條件是兩齒輪大端的模數(shù)和壓力角分別相等，即：m1 = m2 a1 = a2背錐展開為一個(gè)不完整的齒輪，若將它補(bǔ)足為一個(gè)完整的齒輪，就成了圓錐齒輪的“當(dāng)量圓柱齒輪”。它的齒形就是該直齒圓錐齒輪的齒形。當(dāng)量齒輪的齒數(shù)z

15、v為: zv=cosz31312. 螺旋圓錐齒輪傳動(dòng)特點(diǎn) 重疊系數(shù)大，傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力高的缺點(diǎn)，現(xiàn)代汽車的主減速器廣泛采用螺旋圓錐齒輪傳動(dòng)。 3. 螺旋圓錐齒輪的旋向分為左螺旋和右螺旋圓錐齒輪，從錐頂向齒輪看時(shí)，輪齒由小端到大端逆時(shí)針方向傾斜為左螺紋；反之為右螺紋。一對(duì)相嚙合的圓弧齒圓錐齒輪，它們的螺旋角大小應(yīng)相等，旋向應(yīng)相反。 3232雙曲面齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)雙曲面齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn) 1. 雙曲面齒輪的特征雙曲面齒輪是在交叉的兩軸上相嚙合的圓錐狀的齒輪。 33332. 雙曲面小齒輪的偏移距 在雙曲面齒輪傳動(dòng)中，小齒輪偏移距E是一項(xiàng)重要參數(shù)。雙曲面齒輪的偏移與螺旋方向（a）（b）（c）（d）3. 雙

16、曲面小齒輪的偏置方向 雙曲面齒輪傳動(dòng)的小齒輪偏置方向有上偏置和下偏置兩種。3434齒輪齒條傳動(dòng)的特點(diǎn)齒輪齒條傳動(dòng)的特點(diǎn) 1. 雙曲面齒輪的特征 齒輪齒條嚙合傳動(dòng)時(shí)，把齒條的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)辇X輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或?qū)X輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)辇X條的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，齒條上各點(diǎn)速度大小和方向都是一致的。齒廓上各點(diǎn)的壓力角相等，如果是標(biāo)準(zhǔn)齒條，壓力角a=20，齒條上各齒同側(cè)齒廓線是平行且齒距相等。其大小為：p=m3535蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng) 1蝸桿傳動(dòng)概述 （1）蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和及應(yīng)用用于傳遞空間兩交錯(cuò)軸之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，通常兩軸交錯(cuò)角為90，一般蝸桿是主動(dòng)件。蝸桿傳動(dòng)工作平穩(wěn)，噪聲低，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比大（單級(jí)傳動(dòng)比880，在分度機(jī)構(gòu)中可達(dá)到1000）；但傳動(dòng)效率低，一般效率為=0.70.9，自鎖時(shí)其效率低于50（=0.45左右），易磨損、發(fā)熱，制造成本高，軸向力較大。常用于傳動(dòng)比較大，結(jié)構(gòu)要求緊湊，傳動(dòng)功率不大的場(chǎng)合。 36362.蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)（1）模數(shù)m和壓力角 （2）蝸桿分度圓直徑d1 ：d1=mq （3）蝸輪分度圓d2和中心距a ：a = （d1+ d2）= m（q + d2）（4）蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒數(shù)z2蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 i= = 212121nn12zz蝸桿傳動(dòng)z1、z2推薦值3737蝸桿傳動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和直徑（部分） （摘自GB/T1