項(xiàng)目七 齒輪傳動

1、新世紀(jì)高職高專機(jī)電類課程規(guī)劃教材大連理工大學(xué)出版社項(xiàng)目七齒輪傳動齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動直齒圓錐齒輪傳動直齒圓錐齒輪傳動齒輪傳動的失效分析和齒輪材料齒輪傳動的失效分析和齒輪材料齒輪結(jié)構(gòu)齒輪結(jié)構(gòu)蝸桿傳動蝸桿傳動項(xiàng)目七齒輪傳動齒輪傳動齒輪傳動下圖為一齒輪傳動，齒輪傳動有哪些類型? 應(yīng)用在什么地方?下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.1齒輪傳動的基本類型及特點(diǎn)齒輪傳動的基本類型及特點(diǎn)1齒輪傳動組成及類型齒輪傳動組成及類型齒輪的類型齒輪傳動由兩個齒輪和機(jī)架組成，工作時靠兩齒輪輪齒直接接觸（稱為嚙合）產(chǎn)生的推動作

2、用來傳遞運(yùn)動和動力，齒輪傳動的基本類型如圖所示。下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.1齒輪傳動的基本類型及特點(diǎn)齒輪傳動的基本類型及特點(diǎn)2. 齒輪傳動特點(diǎn)齒輪傳動特點(diǎn)用于傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動和動力。與摩擦輪和帶傳動等相比，具有傳遞功率大、效率高、傳動比準(zhǔn)確、使用壽命長、工作安全可靠等特點(diǎn)。但是要求有較高的制造和安裝精度，成本較高。3. 齒輪傳動的基本要求齒輪傳動的基本要求（1）傳動平穩(wěn)、可靠。能保證實(shí)現(xiàn)瞬時角速度比（傳動比）恒定，保證機(jī)器的正常工作，如機(jī)械鐘表等。（2）有足夠的承載能力。即要求齒輪尺寸小、重量輕，能傳遞較大的力，有較長的使用壽命。也

3、就是在工作過程中不折齒、齒面不點(diǎn)蝕，不產(chǎn)生嚴(yán)重磨損而失效。下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.2漸開線齒輪齒廓及傳動比漸開線齒輪齒廓及傳動比1. 漸開線形成漸開線形成如圖所示，條直線在一個圓上作純滾動時，直線上任一點(diǎn)K的軌跡稱為該圓漸開線，該圓稱為漸開線的基圓，直線BK 稱為漸開線發(fā)生線。漸開線的形成下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.2漸開線齒輪齒廓及傳動比漸開線齒輪齒廓及傳動比以同一個基圓上產(chǎn)生的兩條反向漸開線為齒廓的齒輪稱為漸開線齒輪，如圖所示。漸開線齒輪下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱

4、齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.2漸開線齒輪齒廓及傳動比漸開線齒輪齒廓及傳動比2. 漸開線的性質(zhì)漸開線的性質(zhì)（1）發(fā)生線在基圓上滾過的線段長度等于基圓上被滾過的弧長，如圖所示，即 AB 弧長等于BK 線段長。（2）漸開線上任意點(diǎn)的法線必切于基圓；（3）漸開線上各點(diǎn)的曲率半徑不等。B 點(diǎn)為曲率中心，BK為曲率半徑，漸開線起始點(diǎn) A 處曲率半徑為零；K點(diǎn)離基圓越遠(yuǎn)，曲率半徑BK 越大。漸開線形成下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.2漸開線齒輪齒廓及傳動比漸開線齒輪齒廓及傳動比（4）漸開線形狀取決于基圓的大小。同一基圓得到的漸開線形狀完全相同?；鶊A越小，

5、漸開線越彎曲；基圓越大，漸開線越平直，如圖所示。基圓半徑無窮大時，漸開線變成直線，這種直線型漸開線就是齒條的齒廓線，也就形成了齒條。漸開線形狀下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.2漸開線齒輪齒廓及傳動比漸開線齒輪齒廓及傳動比（5）嚙合角（壓力角） 嚙合時K點(diǎn)正壓力方向與速度方向所夾銳角稱為漸開線上該點(diǎn)的壓力角，用k表示，如圖所示。漸開線形成同一條漸開線各點(diǎn)壓力角不等，離基圓愈遠(yuǎn)壓力角越大，基圓上的壓力角為零度。（6）基圓內(nèi)無漸開線。下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.3漸開線齒廓的嚙合特性漸開線齒廓的嚙合特

6、性一對齒輪傳動是靠主動輪齒廓推動從動輪齒廓來實(shí)現(xiàn)的。兩輪的瞬時角速度之比稱為傳動比。在工程中要求為定值。漸開線形成下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.3漸開線齒廓的嚙合特性漸開線齒廓的嚙合特性漸開線齒輪的嚙合1. 漸開線齒廓滿足定傳動比要求漸開線齒廓滿足定傳動比要求如圖所示，兩齒廓在任意點(diǎn)K 嚙合，過K 點(diǎn)作兩齒廓的公法線N1N2，根據(jù)漸開線的性質(zhì)，該公法線也是兩基圓的內(nèi)公切線。由于齒輪基圓的大小和位置均固定，公法線N1N2為一定直線。因此無論齒輪在哪一點(diǎn)嚙合，嚙合點(diǎn)總落在這條公法線上，該公法線也稱為嚙合線。該線與連心線O1O2的交點(diǎn)P是一定點(diǎn)，P點(diǎn)

7、稱為節(jié)點(diǎn)。下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.3漸開線齒廓的嚙合特性漸開線齒廓的嚙合特性漸開線齒輪的嚙合分別以輪心O1和O2為圓心，以r1=O1P與r2=O2P 為半徑所作的圓，稱為節(jié)圓。當(dāng)兩齒廓在P點(diǎn)嚙合時，兩齒廓在P點(diǎn)速度方向相同，速度大小相等，即VP1 =VP2，因此，一對漸開線齒輪的嚙合傳動可以看做兩個節(jié)圓的純滾動。設(shè)齒輪1、齒輪2的角速度分別為1、2，則又所以下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.3漸開線齒廓的嚙合特性漸開線齒廓的嚙合特性由上式可知漸開線齒輪的傳動比是常數(shù)。齒輪一經(jīng)加工完畢，基圓大小

8、就確定了，因此在安裝時若中心距略有變化也不會改變傳動比的大小，此特性稱為中心距的可分性。該特性使齒輪對加工、安裝的誤差不敏感，這一點(diǎn)對齒輪傳動十分重要。下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.3漸開線齒廓的嚙合特性漸開線齒廓的嚙合特性嚙合線與節(jié)圓公切線之間的夾角稱為嚙合角。實(shí)際上就是節(jié)圓上的壓力角。由漸開線的性質(zhì)可知：嚙合線又是接觸點(diǎn)的法線，正壓力總是沿法線方向，故齒輪接觸點(diǎn)處正壓力方向不變。該特性使齒輪傳動平穩(wěn)。2. 傳力的平穩(wěn)性傳力的平穩(wěn)性下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.3漸開線齒廓的嚙合特性漸開線齒廓

9、的嚙合特性兩齒廓在嚙合傳動時，齒廓之間將產(chǎn)生相對滑動。齒廓間的相對滑動將引起齒廓的摩擦和磨損，但也利于潤滑油膜的形成 。3. 齒廓間的相對滑動齒廓間的相對滑動下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.4漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算如圖所示，齒輪圓周上凸出的、均勻分布的部分稱為齒，輪齒總數(shù)稱為齒數(shù)，用Z表示。相鄰兩齒間的空間稱為齒槽，過所有齒槽底部的圓稱為齒根圓，半徑用rf表示，直徑用df表示。過所有輪齒頂部的圓稱為齒頂圓，半徑用ra表示，直徑用da表示。外齒輪的齒頂圓大于齒根圓，內(nèi)齒輪則相反。

10、1. 漸開線齒輪各部分名稱和符號漸開線齒輪各部分名稱和符號齒輪各部分名稱下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.4漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算在任一半徑rk的圓周上，同一輪齒兩側(cè)齒廓間的弧長稱為該圓的齒厚，用sk表示，而相鄰兩齒廓間的弧長稱為該圓上的齒槽寬，用ek表示。相鄰兩齒同側(cè)齒廓間的弧長稱為該圓上的齒距，用pk表示，pk=sk+ek, ，該圓周長pkZ=dk， dk=pkZ /，令mk =pk /稱為該圓上的模數(shù)，顯然mk為一無理數(shù)。為設(shè)計(jì)、制造方便，人為規(guī)定一個圓，使該圓上模數(shù)為有理

11、數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)），并使該圓上的壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值，這個圓叫分度圓。規(guī)定分度圓上的所有參數(shù)不帶下標(biāo)，如分度圓上的模數(shù)為m，直徑為d，壓力角為等等。我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20，標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)如表所列。下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.4漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算1）標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)有模數(shù)m、壓力角、齒頂高系數(shù)ha*、頂隙系數(shù)c*和齒數(shù)z。我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值為ha*=1，、c*=0.25。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的所有尺寸均可用上述5個參數(shù)來表示。2. 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本

12、參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.4漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算2）漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸（1）標(biāo)準(zhǔn)齒輪m、ha*、c* 均為標(biāo)準(zhǔn)值，且在分度圓上的s=e的齒輪稱為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。（2）標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計(jì)算公式見表下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.5漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動相鄰兩齒同側(cè)齒廓間的法向距離稱為法節(jié)，用Pn表示。由漸開線

13、的性質(zhì)可知，法節(jié)與基節(jié)相等，即Pn=Pb。如圖所示，要使進(jìn)入嚙合區(qū)內(nèi)的各對輪齒都能正確地進(jìn)入嚙合，兩齒輪的法向距離應(yīng)相等。1. 正確嚙合條件正確嚙合條件齒輪嚙合情況下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.5漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動即 Pn1= Pn2 因?yàn)?P b=Pn 所以 Pb1 = Pb 2 將 Pb =mcos代入 得： m1cos1=m2cos2齒輪嚙合情況下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.5漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動因m

14、和都取標(biāo)準(zhǔn)值，使上式成立的條件為：m1=m2 ，1=2由此得出一對漸開線齒輪的正確嚙合條件是：兩輪的模數(shù)和壓力角應(yīng)分別相等。齒輪嚙合情況下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.5漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動一對輪齒在開始嚙合時，總是由主動輪的齒根推從動輪的齒頂，當(dāng)主動輪的齒頂與從動輪的齒根相嚙合時，這對輪齒即將退出嚙合。如圖所示，B2（2齒輪的齒頂圓與嚙合線交點(diǎn)）為起始嚙合點(diǎn)，B1（1齒輪的齒頂圓與嚙合線交點(diǎn)）為終止嚙合點(diǎn)，B1B2為實(shí)際嚙合線，N1N2 理論上可能的最長嚙合線段，稱為理論嚙合線。為保證連續(xù)傳動，前一對

15、齒即將退出嚙合時，后一對齒進(jìn)入嚙合，即實(shí)際嚙合線段B1B2Pn。2. 連續(xù)傳動條件連續(xù)傳動條件齒輪連續(xù)傳動條件下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.5漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動式中，稱為重合度，它表明同時參與嚙合輪齒的對數(shù)。為保證可靠工作，工程上要求：。的推薦值見表。采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪，總是有：1故不必驗(yàn)算。下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.5漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動為避免沖擊、振動、噪聲等，理論上齒輪傳動應(yīng)為無側(cè)隙嚙合。齒輪嚙合時相當(dāng)

16、于一對節(jié)圓作純滾動，齒輪的側(cè)隙= e 1- s2。標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓上的齒厚等于齒槽寬，即s=e=m/2，所以要保證無側(cè)隙嚙合，就要求分度圓與節(jié)圓重合。這樣的安裝稱為標(biāo)準(zhǔn)安裝，此時的中心距稱為標(biāo)準(zhǔn)中心距，用a表示。如圖所示。3. 標(biāo)準(zhǔn)安裝、標(biāo)準(zhǔn)中心距標(biāo)準(zhǔn)安裝、標(biāo)準(zhǔn)中心距齒輪連續(xù)傳動條件下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.5漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動當(dāng)安裝中心距不等于標(biāo)準(zhǔn)中心距時，即分度圓不相切了，這時的安裝稱為非標(biāo)準(zhǔn)安裝。實(shí)際中心距a= r 1+ r 2。齒輪連續(xù)傳動條件下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱

17、齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.6漸開線齒輪切齒原理及變位齒輪簡介漸開線齒輪切齒原理及變位齒輪簡介仿形法是在普通銑床上用軸向剖面形狀與被切齒輪齒槽形狀完全相同的盤銑刀或指狀銑刀切制齒輪的方法，如圖所示。銑完一個齒后，分度頭將齒坯轉(zhuǎn)過360/z，再銑下一個槽，直至銑出所有齒槽。1仿形法仿形法成型銑刀加工齒輪下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.6漸開線齒輪切齒原理及變位齒輪簡介漸開線齒輪切齒原理及變位齒輪簡介由db=mzcos可知，在m一定時，漸開線形狀隨齒數(shù)z變化。要想獲得精確的齒廓，加工一種齒數(shù)的齒輪，就需要一把刀具，刀具數(shù)量多在生產(chǎn)中不便于管理。

18、為了控制銑刀的數(shù)量，對于同一模數(shù)的銑刀只備有8把，每號銑刀可切制一定齒數(shù)范圍的齒輪。成形法加工的優(yōu)點(diǎn)是在普通銑床上就可以加工齒輪，缺點(diǎn)是產(chǎn)生齒形誤差和分度誤差，精度較低，加工不連續(xù)，生產(chǎn)效率低，這種方法多用于修配和單件生產(chǎn)中。下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.6漸開線齒輪切齒原理及變位齒輪簡介漸開線齒輪切齒原理及變位齒輪簡介這種方法是加工齒輪中最常用的一種方法。利用一對齒輪互相嚙合傳動時，兩輪的齒廓互為包絡(luò)線的原理來加工的。 將一對互相嚙合傳動的齒輪之一變?yōu)榈毒?，而另一個作為輪坯，通過機(jī)床帶動使二者仍按原傳動比進(jìn)行傳動，則在傳動過程中，刀具的齒廓便

19、將在輪坯上包絡(luò)出與其共軛的齒廓。這種方法采用的刀具有三種：2范成法范成法下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.6漸開線齒輪切齒原理及變位齒輪簡介漸開線齒輪切齒原理及變位齒輪簡介1）齒輪插刀如圖a所示，這種刀具象一個具有切削刃的外齒輪，統(tǒng)稱為齒輪插刀。插齒時刀具與輪坯之間的相對運(yùn)動有：插刀和輪坯以恒定的傳動比作緩慢的回轉(zhuǎn)運(yùn)動（稱為分度運(yùn)動）；插刀沿輪坯的軸線方向作迅速的往復(fù)進(jìn)刀和退刀運(yùn)動以進(jìn)行切削；刀具向輪坯中心作徑向進(jìn)給運(yùn)動（分幾次切出全齒高）；為防刀具刮傷已加工好的齒面，在插刀退刀時，輪坯應(yīng)讓開刀具一小段距離，當(dāng)插刀繼續(xù)向下切削時，輪坯又恢復(fù)至原處（

20、讓刀運(yùn)動）。好象一對齒輪互相嚙合傳動一樣，因此用這種方法加工出來的齒輪的齒廓為插刀刀刃在各個位置的包絡(luò)線。成型銑刀加工齒輪下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.6漸開線齒輪切齒原理及變位齒輪簡介漸開線齒輪切齒原理及變位齒輪簡介2）齒條插刀當(dāng)齒輪插刀的齒數(shù)增加到無窮多時，基圓半徑成為無窮大，齒輪插刀成為齒條插刀。其原理與齒輪插刀相同，只是刀具由轉(zhuǎn)動變移動，如圖b。用上述兩種刀具加工齒輪的共同缺點(diǎn)是加工過程為斷續(xù)切削，生產(chǎn)效率低。成型銑刀加工齒輪下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.6漸開線齒輪切齒原理及變位齒輪簡

21、介漸開線齒輪切齒原理及變位齒輪簡介3）齒輪滾刀用滾刀加工齒輪就沒有這個缺點(diǎn)，并且只需正確調(diào)整滾刀的安裝位置，則同一把滾刀既能切削直齒也能切削斜齒的圓柱齒輪。滾切齒輪如圖所示，齒輪滾刀為一具有斜縱向槽的螺桿形狀的刀具，在垂直于輪坯軸線并通過滾刀軸線的主剖面內(nèi)，刀具與輪坯相當(dāng)于齒條與齒輪的嚙合，其切齒原理與用齒條插刀切制齒輪的原理相同。為了切制具有一定軸向?qū)挾鹊凝X輪，滾刀在轉(zhuǎn)動同時，還需作平行于輪坯軸線的緩慢移動。又為了使?jié)L刀螺旋線的切線方向與被切輪齒的方向相同，安裝滾刀時應(yīng)使其軸線與輪坯的端面成一個等于滾刀升角的角，即可加工出直齒輪。滾齒加工過程接近于連續(xù)過程，故生產(chǎn)率較高。下一頁下一頁上一頁上

22、一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.6漸開線齒輪切齒原理及變位齒輪簡介漸開線齒輪切齒原理及變位齒輪簡介滾切齒輪總之，用范成法加工齒輪時，只要刀具和被加工齒輪的模數(shù)和壓力角相同，則不論被加工齒輪的齒數(shù)為多少，都可以用同一把刀具加工。因此，在生產(chǎn)中多采用范成法。下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.7根切現(xiàn)象和最少齒數(shù)根切現(xiàn)象和最少齒數(shù)齒輪根切如圖所示，齒輪輪齒齒根部漸開線被切去一部分，這種現(xiàn)象稱為根切。輪齒根切后，齒根變薄，削弱輪齒的抗彎強(qiáng)度，使重合度下降，影響傳動平穩(wěn)性。產(chǎn)生根切的原因就是被切齒輪的齒數(shù)過少，標(biāo)準(zhǔn)齒輪不發(fā)生根切的

23、最少齒數(shù)為：下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.8變位齒輪簡介變位齒輪簡介標(biāo)準(zhǔn)齒輪加工加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時刀具分度線剛好與輪坯的分度圓作純滾動，如圖所示。加工結(jié)果為s=e=m/2 ha= ha*m hf= (ha*+ c*)m1用標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪用標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.直齒圓柱齒輪傳動直齒圓柱齒輪傳動p7.1.8變位齒輪簡介變位齒輪簡介變位齒輪加工在加工齒輪時，刀具分度線與輪坯分度圓不相切，使加工出的齒輪在分度圓上，齒厚與齒槽寬不相等，這種齒輪稱為變?yōu)辇X輪。若刀具分度線與被切齒輪的分度圓相離xm（x稱為變

24、為系數(shù)），這樣加工出的齒輪稱為正變位齒輪，如圖所示，反之為負(fù)變位齒輪。正變位齒輪在分度圓上齒厚大于齒槽寬，負(fù)變位齒輪在分度圓上齒厚小于齒槽寬。當(dāng)齒輪加工產(chǎn)生根切時應(yīng)采用正變位，有時為滿足中心距要求或齒厚要求，在不產(chǎn)生根切的情況下，也可采用負(fù)變位齒輪。2加工變位齒輪加工變位齒輪下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.2斜齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動直齒與斜齒輪齒廓曲面如圖所示直齒圓柱齒輪齒向與齒輪軸向平行；斜齒圓柱齒輪齒向與齒輪軸向不平行，成一螺旋狀，因此直齒輪與斜齒輪有許多相同與不同之處。1齒面形成及嚙合特點(diǎn)齒面形成及嚙合特點(diǎn)端面：與齒輪軸向相垂直的面。法面：與齒輪齒向相垂直的面。直齒輪端面與

25、法面重合，所以研究直齒輪時只研究端面；斜齒輪端面與法面不重合，所以端面和法面都研究。由于斜齒輪在端面看是圓，所以斜齒輪的齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓、中心距等幾何尺寸計(jì)算都在端面內(nèi)。用仿形法加工斜齒輪時，刀具沿齒槽方向走刀，所以刀具軸剖面形狀與齒槽法剖面形狀相同，為加工方便，規(guī)定斜齒輪的法面參數(shù)：mn、n、han*、cn*為標(biāo)準(zhǔn)值，且與直齒圓柱齒輪的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值相同。下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.2斜齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動斜齒輪的展開圖斜齒輪的基本參數(shù)有齒數(shù)、螺旋角、模數(shù)、壓力角、齒高系數(shù)與頂隙系數(shù)。1) 螺旋角如圖所示為斜齒輪分度圓柱面展開圖，螺旋線展開成一直線，該直線與軸線的

26、夾角為斜齒輪在分度圓柱上的螺旋角，簡稱斜齒輪的螺旋角，用 表示。 斜齒輪輪齒的旋向判別是將齒輪的軸線垂直于地面，齒（螺旋線）的可見部分自左向右上升的為右旋，反之為左旋。2. 斜齒輪的基本參數(shù)及尺寸計(jì)算斜齒輪的基本參數(shù)及尺寸計(jì)算下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.2斜齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動斜齒輪的展開圖3) 法面壓力角與端面壓力角4) 齒高系數(shù)與頂隙系數(shù)下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.2斜齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動5)幾何尺寸計(jì)算斜齒圓柱齒的幾何尺寸計(jì)算在端面進(jìn)行，計(jì)算公式見表下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.2斜齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動斜齒輪的展開圖用仿形法加工斜

27、齒輪選擇銑刀時，銑刀的軸面形狀與斜齒輪的法面齒槽形狀相同。按斜齒輪的法面齒形作一假想直齒輪，這個假想直齒輪稱為斜齒輪的當(dāng)量齒輪，其齒數(shù)稱為當(dāng)量齒數(shù)。3. 斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù)斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù)如圖所示。過斜齒輪分度圓上C點(diǎn)，作斜齒輪法剖面，得到一橢圓。該剖面上C點(diǎn)附近的齒型可以視為斜齒輪的法面齒型。以橢圓上點(diǎn)C的曲率半徑作為假想直齒輪的分度圓半徑，并設(shè)該虛擬直齒輪的模數(shù)和壓力角分別等于斜齒輪的法面模數(shù)和壓力角。虛擬直齒輪稱為斜齒輪的當(dāng)量齒輪，其當(dāng)量齒數(shù)為Zv，即下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.2斜齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動在端面看，一對外嚙合斜齒圓柱齒輪傳動與直齒圓柱齒輪傳動相

28、同，所以斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件與直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件相同：（1）兩斜齒輪的端（法）面模數(shù)相等，mn1=mn2；（2）兩斜齒輪的端（法）面壓力角相等，n1=n2；（3）兩斜齒輪的螺旋角大小相等，旋向相反（外嚙合），1=2。4斜齒圓柱齒輪傳動正確嚙合條件斜齒圓柱齒輪傳動正確嚙合條件下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.2斜齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動(1) 兩斜齒輪由一端面進(jìn)入嚙合，接觸線由一點(diǎn)開始逐漸變長，再由長逐漸變短至一點(diǎn)，脫離嚙合，輪齒嚙合過程比直齒輪長，同時參與嚙合的輪齒對數(shù)也比直齒輪多。因此，斜齒輪傳動平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、噪聲和沖擊小。適用于高速、大功率的齒輪傳動。(2) 由

29、于輪齒傾斜，傳動中有一軸向力。5斜齒圓柱齒輪傳動特點(diǎn)斜齒圓柱齒輪傳動特點(diǎn)下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.3直齒圓錐齒輪傳動直齒圓錐齒輪傳動圓錐齒輪機(jī)構(gòu)主要用來傳遞兩相交軸之間的運(yùn)動和動力，如圖7.21所示。圓錐齒輪的輪齒是分布在一個截錐體上的。一對圓錐齒輪兩軸之間的夾角可根據(jù)傳動的需要來決定，但一般情況下，工程上多采用的是軸交角=90的傳動。直齒錐齒輪傳動下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.3直齒圓錐齒輪傳動直齒圓錐齒輪傳動直齒圓錐齒輪輪齒分布在圓錐面上，所以輪齒的尺寸沿著齒寬方向變化，大端輪齒尺寸比小端大，為了便于測量，規(guī)定以大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。直齒圓錐齒輪幾何尺寸計(jì)算見圖所示，計(jì)算在

30、大端進(jìn)行，見表。1. 直齒圓錐齒輪的基本參數(shù)及尺寸計(jì)算直齒圓錐齒輪的基本參數(shù)及尺寸計(jì)算直齒圓錐齒輪幾何尺寸下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.3直齒圓錐齒輪傳動直齒圓錐齒輪傳動直齒圓錐齒輪大端 m1=m2 ，1=2 ，且R1 =R2 (錐距相等)2. 直齒圓錐齒輪傳動的正確嚙合條件直齒圓錐齒輪傳動的正確嚙合條件下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.4齒輪傳動的失效分析和齒輪材料齒輪傳動的失效分析和齒輪材料齒輪傳動的失效主要是輪齒失效。齒輪傳動分開式和閉式傳動，閉式傳動是指傳動的齒輪封閉在箱體之中，開式傳動是指齒輪暴露在外面；閉式齒輪傳動又分軟齒面（硬度350HBS）和硬齒面（硬度350HBS

31、）；有高速與低速之分；有輕載與重載之分。齒輪傳動的形式不同失效形式也不同，主要有以下五種：1. 齒輪傳動的失效形式齒輪傳動的失效形式下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.4齒輪傳動的失效分析和齒輪材料齒輪傳動的失效分析和齒輪材料1）輪齒折斷 彎曲疲勞折斷是閉式硬齒面齒輪傳動最主要的失效形式。輪齒像一個懸臂梁，受載后齒根部產(chǎn)生的應(yīng)力最大，而且是變化的，導(dǎo)致齒根部產(chǎn)生裂紋，裂紋擴(kuò)大致使輪齒折斷。過載折斷是載荷突然過大，導(dǎo)致輪齒折斷。1. 齒輪傳動的失效形式齒輪傳動的失效形式下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.4齒輪傳動的失效分析和齒輪材料齒輪傳動的失效分析和齒輪材料提高輪齒抗折斷能力的措施：（1

32、）減小齒根應(yīng)力集中（增加齒根過渡圓角，降低齒根部分表面粗糙度）。（2）高安裝精度及支承剛性，避免輪齒偏載，設(shè)計(jì)時限制齒根彎曲應(yīng)力小于許用值。（3）改善熱處理，使其有足夠的齒芯韌性和齒面硬度。（4）齒根部分進(jìn)行表面強(qiáng)化處理（噴丸、滾壓）。下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.4齒輪傳動的失效分析和齒輪材料齒輪傳動的失效分析和齒輪材料2）齒面疲勞點(diǎn)蝕齒面疲勞點(diǎn)蝕是閉式軟齒面齒輪傳動的主要失效形式。齒輪輪齒是間歇工作的，工作時齒面間有相互接觸應(yīng)力，不工作時沒有。如果接觸應(yīng)力超過了輪齒材料的接觸疲勞極限時，齒面上產(chǎn)生裂紋，裂紋擴(kuò)展致使表層金屬剝落，形成小麻點(diǎn)，這種現(xiàn)象稱為點(diǎn)蝕。下一頁下一頁上一頁上一頁

33、目目 錄錄7.4齒輪傳動的失效分析和齒輪材料齒輪傳動的失效分析和齒輪材料點(diǎn)蝕位置為節(jié)線附近，此時齒輪輪齒嚙合數(shù)少。其原因：（1）單齒對嚙合接觸應(yīng)力較大；（2）節(jié)線處相對滑動速度較低，不易形成潤滑油膜；（3）另外油起到一個媒介作用，潤滑油滲入到微裂紋中，在較大接觸應(yīng)力擠壓下使裂紋擴(kuò)展直至表面金屬剝落。防止措施：（1）提高齒面硬度；（2）降低表面粗糙度；（3）選用較高粘度的潤滑油；（4）提高精度（加工、安裝）；（5）改善散熱。開式齒輪傳動由于磨損較快，一般不會點(diǎn)蝕。下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.4齒輪傳動的失效分析和齒輪材料齒輪傳動的失效分析和齒輪材料3）齒面磨損齒面磨損是開式齒輪的主要失

34、效形式。 防止措施：（1）提高齒面硬度；（2）降低表面粗糙度；（3）降低滑動系數(shù)；（4）潤滑油定期清潔和更換；（5）變開式為閉式。下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.4齒輪傳動的失效分析和齒輪材料齒輪傳動的失效分析和齒輪材料4）齒面膠合齒面膠合是高速重載傳動的主要失效形式，也稱為熱膠合。原因是高速、重載時壓力大、滑動速度高，導(dǎo)致摩擦熱大，接觸處溫度高，嚙合齒面粘結(jié)（冷焊結(jié)點(diǎn)）。齒面間相對滑動時，結(jié)點(diǎn)部位材料被剪切，沿相對滑動方向齒面材料被撕裂。低速重載或缺油時，壓力過大、油膜被擠破引起膠合，稱為冷膠合。防止措施：（1）采用抗膠合能力強(qiáng)的潤滑油（加極壓添加劑）；（2）采用角度變位齒輪傳動，使滑

35、動速度VS下降。（3）減小m和齒高h(yuǎn)，降低滑動速度VS；（4）提高齒面硬度；（5）降低表面粗糙度；（6）配對齒輪有適當(dāng)?shù)挠捕炔?；?）改善潤滑與散熱條件。下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.4齒輪傳動的失效分析和齒輪材料齒輪傳動的失效分析和齒輪材料5）齒面塑性變形齒面塑性變形是低速重載軟齒輪傳動的主要失效形式。齒面在過大的摩擦力作用下處于屈服狀態(tài)，產(chǎn)生沿摩擦力方向的齒面材料的塑性流動，從而使齒面正確輪廓曲線被損壞。防止措施：（1）提高齒面硬度；（2）采用高粘度的潤滑油或加極壓添加劑。下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.4齒輪傳動的失效分析和齒輪材料齒輪傳動的失效分析和齒輪材料齒輪的齒體應(yīng)有

36、較高的抗折斷能力，齒面應(yīng)有較強(qiáng)的抗點(diǎn)蝕、抗磨損和較高的抗膠合能力，即要求：齒面硬、芯部韌。2. 齒輪的常用材料齒輪的常用材料常用的齒輪材料有鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵，某些情況下也選用工程塑料等非金屬材料：（1） 鍛鋼含碳量為(0.150.6)%的碳素鋼或合金鋼。一般用齒輪用碳素鋼，重要齒輪用合金鋼。 （2） 鑄鋼耐磨性及強(qiáng)度較好，常用于大尺寸齒輪。（3） 鑄鐵常作為低速、輕載、不太重要的場合的齒輪材料。（4） 非金屬材料適用于高速、輕載、且要求降低噪聲的場合。下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.5齒輪結(jié)構(gòu)齒輪結(jié)構(gòu)當(dāng)齒輪的齒根圓至鍵槽底部的距離x（22.5）m，或當(dāng)錐齒輪小端的齒根圓至鍵槽底部的距離x

37、（1.62）m，可以將齒輪與軸作成一體的，稱為齒輪軸，如圖所示。1. 齒輪軸齒輪軸齒輪軸下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.5齒輪結(jié)構(gòu)齒輪結(jié)構(gòu)齒頂圓直徑da200 mm時，可以采用實(shí)體式結(jié)構(gòu)，如圖所示。2. 實(shí)體式齒輪實(shí)體式齒輪實(shí)體式齒輪下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.5齒輪結(jié)構(gòu)齒輪結(jié)構(gòu)當(dāng)齒頂圓直徑da =200500 mm時，為了減輕重量，節(jié)約材料，同時由于不易鍛出輻條，常采用腹板式結(jié)構(gòu)，如圖所示。3. 腹板式結(jié)構(gòu)腹板式結(jié)構(gòu)腹板式齒輪下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.5齒輪結(jié)構(gòu)齒輪結(jié)構(gòu)對于齒輪齒頂圓直徑da 500 mm的齒輪，一般采用鍛或鑄造輪輻式，如圖所示。4. 輪輻式結(jié)構(gòu)輪

38、輻式結(jié)構(gòu)輪輻式齒輪下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.6蝸桿傳動蝸桿傳動當(dāng)斜齒輪的分度圓柱很細(xì)，輪齒的螺旋角很大時，一個輪齒就可以在圓柱體上連續(xù)纏繞，就像螺紋一樣，因此蝸桿是特殊斜齒輪。蝸桿傳動是由蝸桿和蝸輪組成，常用于交錯軸90的兩軸之間傳遞運(yùn)動和動力。一般蝸桿為主動件，作減速運(yùn)動，見圖。蝸桿傳動下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.6蝸桿傳動蝸桿傳動按蝸桿分度曲面的形狀不同，蝸桿傳動可以分為：圓柱蝸桿傳動（如圖a）、環(huán)面蝸桿傳動（如圖b）、錐蝸桿傳動（如圖c）三種類型。蝸桿傳動類型1. 蝸桿傳動的類型蝸桿傳動的類型下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.6蝸桿傳動蝸桿傳動圓柱蝸桿傳動可以分

39、為普通圓柱蝸桿傳動和圓弧圓柱蝸桿傳動 。普通圓柱蝸桿傳動根據(jù)齒廓曲線主要分為三種：阿基米德圓柱蝸桿（ZA蝸桿）、漸開線圓柱蝸桿（ZI蝸桿）、法向直廓圓柱蝸桿（ZN蝸桿）。本章只討論阿基米德圓柱蝸桿，加工時，梯形車刀切削刃的頂平面通過蝸桿軸線，在軸向剖面具有直線齒廓，就像齒條一樣。這種蝸桿切制簡單，但難以用砂輪磨削出精確齒形，精度較低。下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.6蝸桿傳動蝸桿傳動在蝸桿傳動中，包含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。在中間平面上，普通圓柱蝸桿傳動就相當(dāng)于齒條與齒輪的嚙合傳動。因此，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，中間平面上的參數(shù)即蝸桿的軸面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，蝸輪的端面參數(shù)

40、為標(biāo)準(zhǔn)值，幾何尺寸計(jì)算在中間平面。蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸2. 蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.6蝸桿傳動蝸桿傳動1）模數(shù)m和壓力角蝸桿傳動的尺寸計(jì)算與齒輪傳動一樣，也是以模數(shù)m作為計(jì)算的主要參數(shù)。在中間平面內(nèi)蝸桿傳動相當(dāng)于齒輪和齒條傳動，為此將此平面內(nèi)的模數(shù)和壓力角規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)值。中間平面對于蝸桿是軸剖面，因此用軸向模數(shù)和軸向壓力角；對于蝸輪是端面，用端面模數(shù)和端面壓力角。標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20。下一頁下一頁上一頁上一頁目目 錄錄7.6蝸桿傳動蝸桿傳動2）蝸桿頭數(shù)z1和傳動比i蝸桿頭數(shù)z1可根據(jù)要求的傳動比和效率來選定，見表。當(dāng)傳動比大于40或要求蝸桿自鎖時