機械傳動基礎(chǔ)

任務(wù)一鏈傳動

滾子鏈傳動

任務(wù)一鏈傳動

一、鏈傳動的組成、速比及特點1．鏈傳動的組成

圖8-8鏈傳動的組成

鏈傳動主要由主動鏈輪、鏈條、從動鏈輪三構(gòu)件與機架等部分組成。任務(wù)一鏈傳動

一、鏈傳動的組成、速比及特點1．鏈傳動的組成

機械中的傳動鏈有滾子鏈和齒形鏈兩大類。滾子鏈鏈傳動

一、鏈傳動的組成、速比及特點1．鏈傳動的組成

機械中的傳動鏈有滾子鏈和齒性鏈兩大類。圖8-9齒形鏈的構(gòu)造

齒形鏈傳動平穩(wěn)，耐沖擊，噪聲小，又稱為無聲鏈，用于高速和精度高

的場合。但齒形鏈重量大，價格貴。本節(jié)介紹應(yīng)用廣泛的滾子鏈。鏈傳動

一、鏈傳動的組成、速比及特點滾子鏈的結(jié)構(gòu)組成⑴鏈傳動的平均速比

鏈傳動是齒嚙性傳動，從較長一段時間來考慮其平均速比i，應(yīng)該有（8-2）式中n1

、n2——主、從動輪的轉(zhuǎn)速，單位為rpm（每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)），

z1

、z2

——主、從動輪的齒數(shù)。式（8-2）表明，鏈傳動的平均速比與主動輪、從動輪的齒數(shù)成反比。2．鏈傳動的速比及運動特性

⑵鏈傳動的運動特性①鏈傳動中，鏈條移動的速度時時在變化著；因此，鏈傳動的平均速

比雖與鏈輪齒數(shù)成反比，但瞬時速比（也稱為瞬時傳動比）卻有所波動；

②在鏈傳動中，鏈條會產(chǎn)生上下方向的顫動，這種顫動是鏈傳動的有害

因素。

鏈輪的轉(zhuǎn)速越高、鏈輪齒數(shù)越少、鏈條節(jié)距越大，則鏈傳動的瞬時速比

不均勻性和鏈條的顫動就越嚴(yán)重。3．鏈傳動的特點與帶傳動對比，鏈傳動的特點如下：（1）對環(huán)境的要求低，能在高溫、多塵、無防護的條件下工作，這是突出優(yōu)點。

（2）相對于帶傳動，有平均傳動比恒定不變的優(yōu)點。（3）低速傳動中，能傳遞大圓周力不打滑（對比帶傳動）；但高速傳動中，鏈

條速度的波動、顫動和噪聲均大，不如帶傳動平穩(wěn)；且無過載保護性能。

（4）鏈條不需要在鏈輪上繃緊，有利于降低軸與軸承的受力。

（5）傳遞功率相同，結(jié)構(gòu)比帶傳動緊湊，但制造和安裝的要求較高。

（6）一般只宜布置在基本鉛垂的平面內(nèi)，鏈輪軸的方向受到限制，這是突出的

局限和不足。與齒輪傳動對比，除了對環(huán)境要求低、成本低、適宜中心距較大以外，齒輪傳

動的優(yōu)越性均無可置疑。

從上述鏈傳動的優(yōu)缺點可知，自行車用鏈傳動可謂是揚長避短了。

鏈傳動的適用條件為：功率P＜100Kw，傳動比i≤6，鏈速v＜15m/s，中心距a＜5m；鏈傳動的效率為η≈0.92～0.98。二、滾子鏈傳動

1．滾子鏈的構(gòu)造與型號（參見下頁圖）

滾子鏈由內(nèi)鏈板1、外鏈板2、銷軸3、套筒4及滾子5組成。

鏈節(jié)距p滾子鏈上相鄰兩滾子的中心距離。

傳動鏈?zhǔn)菢?biāo)準(zhǔn)件，以鏈節(jié)距p為基本參數(shù)。

傳遞的功率較大，又要求結(jié)構(gòu)緊湊，可采用雙排或多排鏈。1．滾子鏈的構(gòu)造與型號1—內(nèi)鏈板2—外鏈板3—銷軸4—套筒5—滾子圖8-10滾子鏈的構(gòu)造與雙排滾子鏈a）滾子鏈的構(gòu)造b）雙排滾子鏈

二、滾子鏈傳動

1．滾子鏈的構(gòu)造與型號

標(biāo)準(zhǔn)滾子鏈分為A、B兩個系列，常用的是A系列。

A系列滾子鏈的主要參數(shù)見表8-4。該標(biāo)準(zhǔn)采用英寸為長度單位。

1英寸＝25.4mm，（1/16）英寸＝（25.4/16）mm＝1.5875mm，

表中的“鏈號”數(shù)乘以1.5875mm就是該鏈號滾子鏈的鏈節(jié)距p。

表8-4A系列滾子鏈的主要參數(shù)（摘自GB/T1243-1997）

滾子鏈的標(biāo)記為：鏈號—排數(shù)×節(jié)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)號。

例如A系列、節(jié)距19.05mm、單排、92節(jié)的滾子鏈，其標(biāo)記為：

12A—1×92GB/T1243-1997。鏈的長度用鏈節(jié)數(shù)表示。

傳動鏈的鏈節(jié)數(shù)以選偶數(shù)為宜，此時用開口銷或彈簧夾即可將鏈條

聯(lián)接成鏈環(huán)（圖8-11a、b）。如鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)，須用有彎鏈板的“過渡

鏈節(jié)”聯(lián)成環(huán)形（圖8-11c），從而降低鏈的承載能力，圖8-11滾子鏈聯(lián)結(jié)封閉環(huán)形的接頭形式a)開口銷b)彈簧卡c)過渡鏈節(jié)

傳動鏈的鏈節(jié)數(shù)以選偶數(shù)為宜，此時用開口銷或彈簧夾即可將鏈條

聯(lián)接成鏈環(huán)（圖8-11a、b）。如鏈

節(jié)數(shù)為奇數(shù)，須用有彎鏈板的“過渡

鏈節(jié)”聯(lián)成環(huán)形（圖8-11c），從而降低鏈的承載能力，圖8-11滾子鏈聯(lián)結(jié)封閉環(huán)形的接頭形式a)開口銷

b)彈簧卡

c)過渡鏈節(jié)2．滾子鏈鏈輪

圖8-12鏈輪的結(jié)構(gòu)形式

a)小尺寸整體式b)中尺寸孔板式c)大尺寸組合式

滾子鏈鏈輪的齒形已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計圖上不必畫端面齒形，只注明如“齒形按GB/T1244-1995規(guī)定制造”等即可。但設(shè)計圖上需畫出鏈輪的

軸向齒形和尺寸，可參照BG/T1243-1997。

鏈輪的結(jié)構(gòu)隨尺寸而異，參看圖8-12。

鏈輪材料要求強度和耐磨性，小鏈輪應(yīng)選用較優(yōu)材料。3．鏈傳動的布置

⑴盡量布置在鉛垂平面內(nèi)，使鏈條的鏈節(jié)能順暢地與鏈輪齒嚙合。⑵應(yīng)緊邊在上、松邊在下。

若松邊在上，則在鏈子脫

離主動鏈輪處可能出現(xiàn)“咬鏈”現(xiàn)象，影響正常傳動。⑶兩鏈輪的軸線在同一水平

面內(nèi)（或接近如此）。若需要斜向布置，兩軸中心連線與水平線的夾角φ應(yīng)

小于45°。

⑷安裝時，松邊的初始下垂量取兩軸中心距的1﹪～2﹪。使用一段時間后，松邊的下垂量加大。會造成嚙合不良。解決問題的方法之一，是將兩鏈輪的中心距調(diào)大；解決方法之二，是減除一個鏈節(jié)。

在松邊安置一個張緊輪則是解決此問題的更佳方法。

⑸鏈傳動主、從動輪的轉(zhuǎn)向相同。將兩輪之一安置在鏈環(huán)的外側(cè)，可使兩輪轉(zhuǎn)

向相反。但同時需要安置稱為“游輪”的張緊輪。圖8-13鏈傳動的布置

3．鏈傳動的布置

3．鏈傳動的布置

3．鏈傳動的布置

3．鏈傳動的布置

3．鏈傳動的布置

齒輪傳動一、齒輪傳動的類型與特點

1．齒輪傳動的類型

按兩軸線的空間位置，齒輪傳動分為平行軸齒輪傳動、相交軸齒輪傳動、交錯軸齒輪傳動三大類；按齒向不同分為直齒、斜齒、人字齒、曲線齒等類型；根據(jù)嚙合形式分為外嚙合、內(nèi)嚙合兩類。圖8-14

齒輪傳動的類型2.齒輪傳動的特點

齒輪傳動在現(xiàn)代機械中應(yīng)用最為廣泛，其特點如下：⑴傳動精度高前面講過，帶傳動不能保證傳動比準(zhǔn)確，鏈傳動也不能

實現(xiàn)恒定的瞬時傳動比；但現(xiàn)代常用的漸開線齒輪，其傳動比在理論上是準(zhǔn)

確、恒定不變的；這不但對精密機械與儀器是關(guān)鍵要求，也是高速重載下減

少動載影響、實現(xiàn)平穩(wěn)傳動的重要條件。

⑵適用范圍寬傳遞的功率范圍極寬，可以從0.001W到60000kW；圓周速度可以很低，也可高達(dá)150m/s，均為帶傳動、鏈傳動難以比擬。

⑶可實現(xiàn)平行軸、相交軸、交錯軸等空間任意兩軸間的傳動，也為帶傳

動、鏈傳動所難以企及。

⑷工作可靠，使用壽命長。

⑸傳動效率較高，一般為η＝0.94～0.99。

⑹齒輪傳動的不足方面有：

①制造和安裝要求較高，因而成本也較高；

②對環(huán)境要求較嚴(yán)，除低速、低精度情況外，需要安置在箱罩中防

塵防垢，還需有潤滑裝置；

③不適用于相距較遠(yuǎn)兩軸間的傳動；

④減振性和抗沖擊性不如帶傳動等柔性傳動好。二、漸開線直齒圓柱齒輪

二、漸開線直齒圓柱齒輪

1.齒輪的傳動比與漸開線齒輪

⑴輪齒齒廓與齒輪傳動比

圖8-16古代齒輪傳動不能保持瞬時傳動比的恒定

古代齒輪的齒廓是直線或其他簡單線形，齒形不嚴(yán)格不精確。傳動中每轉(zhuǎn)過一個齒都發(fā)生一次撞擊，瞬時傳動比波動較大，傳動很不平穩(wěn)。在轉(zhuǎn)速高、功率大的現(xiàn)代傳動中，根本不能用。二、漸開線直齒圓柱齒輪

1.齒輪的傳動比與漸開線齒輪

⑵漸開線齒輪的恒定傳動比

圖8-16漸開線與漸開線齒輪

a）漸開線及其形成b）漸開線齒輪

直線AB緊靠在半徑rb

的圓周上做純滾動，AB上任一點K的軌跡CKK′稱為該圓的漸開線.

該圓稱為此漸開線的基圓，rb為基圓半徑，AB稱為發(fā)生線。

采用漸開線作為齒廓曲線的齒輪稱為漸開線齒輪。

由漸開線的形成過程可知：

①漸開線上任一點的法線就是通過該點的漸開線發(fā)生線，此直線與基圓相切。②基圓以內(nèi)沒有漸開線。

幾何學(xué)的分析可以證明：從理論上說，漸開線齒輪傳動具有恒定的傳動比。

由于制造有誤差、齒廓會磨損，實際齒廓不可能是絕對精確的漸開線，所以

傳動比也并非絕對準(zhǔn)確與恒定。但這些因素的影響畢竟輕微得多，也便于控制了。

可見，漸開線齒輪的出現(xiàn)，使齒輪傳動的性能取得了質(zhì)的飛躍，因此在現(xiàn)代

獲得了廣泛的應(yīng)用。漸開線齒輪還有兩個明顯的優(yōu)點，使它在應(yīng)用中一直獨占鰲頭：

①切齒刀具的通用性好，有利于簡化加工設(shè)備和降低制造成本，②兩軸的中心距略有安裝誤差對傳動比沒有影響，便于安裝使用。二、漸開線直齒圓柱齒輪

1.齒輪的傳動比與漸開線齒輪

⑵漸開線齒輪的恒定傳動比

2.漸開線齒輪的參數(shù)與尺寸關(guān)系

⑴齒輪各部分的名稱

圖8-17齒輪各部分的名稱及表示符號

①齒頂圓直徑da

、半徑ra。

②齒根圓直徑df

、半徑rf。

③齒厚圓周上的輪齒厚度（弧長）。齒根處齒厚最大、接近齒頂齒厚趨窄。

④齒槽寬圓周上的齒槽寬度（弧

長）。在不同齒根處齒槽寬最窄、接近齒頂齒槽寬驅(qū)寬。

⑤齒距圓周上相鄰兩同側(cè)齒廓的

間距（弧長）。圓大對應(yīng)大齒距。⑥分度圓齒厚與齒槽寬相等的圓。分度圓是重要概念，與分度圓相關(guān)的參數(shù)均用不帶下標(biāo)的字母來表示，分別為直徑d

、半徑r、分度圓齒厚s

、

分度圓齒槽寬e

、分度圓齒距p等。應(yīng)該有以下關(guān)系：s＝e

（8-3）

p＝s＋e＝2s＝2e

（8-4）⑦齒頂高h(yuǎn)a。

⑧齒根高h(yuǎn)f。

⑨全齒高h(yuǎn)。h＝ha

＋hf

（8-5）⑴直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)

基本參數(shù)有齒數(shù)z、模數(shù)m、壓力角α、齒頂高系數(shù)ha*、頂隙系數(shù)c*等。①齒數(shù)z

齒輪傳動的傳動比與主動輪、從動輪的齒數(shù)成反比，即（8-6）式中n1

、n2

——主、從動輪的轉(zhuǎn)速，單位為rpm（每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)），

z1

、z2

——主、從動輪的齒數(shù)。②模數(shù)m

齒輪上輪齒的大小，可用其徑向尺寸全齒高來表示，也可用其周向尺寸齒距來表示。這些參數(shù)間具有確定的關(guān)系，任選其一即可。

設(shè)以分度圓齒距p作為表示輪齒大小的參量，是否方便呢？分度圓齒距p是一段弧長，與分度圓直徑d、齒數(shù)z的關(guān)系為zp＝πd，即

（8-7）

式（8-7）中包含無理數(shù)π＝3.14159…。為了讓需要測量的分度圓直徑d是有理數(shù)，則分度圓齒距p將是個無理數(shù)；而用無理數(shù)來表示輪齒的大小顯然不便，為此，特定義另外一個表示輪齒大小的參數(shù)，稱為模數(shù)，用m表示：（8-8）或d＝zm

（8-9）式（8-8）表明：模數(shù)m的意義是分度圓齒距p的1/π。

式（8-9）表明：分度圓直徑d等于齒輪齒數(shù)z與模數(shù)m的乘積。

圖8-18輪齒大小與模數(shù)成正比

顯然，輪齒尺寸與模數(shù)大小成正比例；模數(shù)加大，齒厚增厚、齒距加長，承載能力增強。模數(shù)m是齒輪設(shè)計計算的重要參數(shù)。稍后即將看到，在齒輪計算公式中均以模數(shù)m作為基準(zhǔn)參量。國家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制定了齒輪模數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)系列。表8-5漸開線齒輪的模數(shù)系列（GB/T1357-1987）（單位：mm）式（8-9）是齒輪設(shè)計計算的基本公式之一。③壓力角α

物體因受力而產(chǎn)生運動，力的作用方向和物體上力作用點的運

動方向間的夾角，稱為壓力角。圖8-19壓力角與漸開線齒輪的壓力角

a)壓力角的含義b)漸開線齒輪的壓力角

意義：壓力角越小，力的方向與

運動方向越接近一致，推動物體運動

越省力。漸開線齒輪嚙合中的壓力角問題簡介。ⅰ.齒輪嚙合時力的作用方向

因光滑面上力必沿法線方向，則齒廓上力必沿漸開線發(fā)生線的方向；輪齒在K1

、K2點嚙合（圖8-20b），力F1

、F2

必沿K1N1

、K2N2

方向。ⅱ.從動輪上力作用點的運動方向從動輪繞O2

轉(zhuǎn)，K1

、K2必沿v1

、v2

運動。

由圖8-20b知，采用離基圓較近處的漸開線為齒廓，齒輪傳動的壓力角較小。

但基圓內(nèi)沒有漸開線，所以齒根圓必須比基圓大；而分度圓又比齒根圓大，因此分度圓壓力角不可能很小。綜合各種因素，我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)齒輪的（分度圓）壓力角為α＝20°。

壓力角數(shù)值定下來，漸開線齒廓的形狀才能確定，因此，齒數(shù)z、模數(shù)m和壓力角α三者是直齒圓柱漸開線齒輪主要的基本參數(shù)。④齒頂高系數(shù)ha*

和頂隙系數(shù)c*

齒頂高系數(shù)ha*

齒頂高h(yuǎn)a與模數(shù)m的比值，即ha

＝ha*m

（8-10）

由于：①只有齒距p相同、即模數(shù)m相同的齒輪才能嚙合，②兩齒輪的標(biāo)準(zhǔn)安裝距是兩個分度圓相切；因此齒根高h(yuǎn)f

必須略大于齒頂高h(yuǎn)a，否則兩齒輪必發(fā)生“干涉”而無法傳動。于是應(yīng)該有hf＝ha

＋C

（8-11）式中C為兩齒輪嚙合時的“徑向間隙”，或稱“頂隙”。頂隙系數(shù)c*

頂隙C與模數(shù)m的比值，即C＝

c*m

（8-12）

由式（8-11）、（8-10）、（8-12）得到齒根高的計算公式

hf＝（ha*＋c*）m

（8-13）

由式（8-5）、（8-13）得到全齒高的計算公式

h＝（2ha*＋c*）m

（8-14）齒頂高系數(shù)ha*

和頂隙系數(shù)c*也是齒輪的基本參數(shù)。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，正常齒制：ha*＝1.00，c*＝0.25；

短齒制：ha*＝0.80，c*＝0.30。⑶標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸

表8-6正常制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪主要幾何尺寸的計算公式⑷內(nèi)齒輪與齒條

⑷內(nèi)齒輪與齒條

圖8-21內(nèi)齒輪與齒條的齒形與參數(shù)

a)內(nèi)齒輪（局部）b)齒條（局部）

內(nèi)齒輪齒廓是內(nèi)凹漸開線，齒厚、齒槽形狀與外齒輪相反；各參數(shù)均與外

齒輪對應(yīng)，僅齒頂圓直徑da

、齒根圓直徑df

的公式與外齒輪有差別，見表8-6。

齒條當(dāng)齒輪齒數(shù)增加到無限多，齒頂圓、分度圓、齒根圓變得無限大，其局部成為互相平行的直線，代表分度圓的直線稱為齒條的中線。齒條的漸開

線齒廓也成為直線，齒廓的垂線與中線的夾角就是齒條嚙合中的壓力角，標(biāo)準(zhǔn)值α＝20°，特稱為齒條的齒形角。3.漸開線齒輪傳動的應(yīng)用知識要點

從應(yīng)用出發(fā)，下面簡介漸開線齒輪傳動的知識要點而略去理論證明。⑴一對漸開線齒輪，必須模數(shù)相等、壓力角相等才能嚙合傳動。

⑵兩漸開線齒輪的標(biāo)準(zhǔn)安裝條件為分度圓相切，標(biāo)準(zhǔn)中心距a為兩齒輪分度圓

半徑之和，由式（8-8）可得：當(dāng)兩齒輪為內(nèi)嚙合時，公式中的加號改為減號。（8-15）式中z1

、z2——兩齒輪的齒數(shù)，m——齒輪的模數(shù)。

加工安裝必有誤差，但只要實際中心距與式（8-15）的標(biāo)準(zhǔn)值不差得太多，

即兩輪嚙合不致間斷，也不互相“卡死”，則實際安裝中心距與標(biāo)準(zhǔn)中心距略有

偏差，并不影響傳動比的恒定性，這是漸開線齒輪傳動的突出特點和優(yōu)點。

⑶兩齒輪實現(xiàn)連續(xù)傳動的條件是：在一對輪齒脫離嚙合前下一對輪齒能進入嚙合。標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪在標(biāo)準(zhǔn)中心距的條件下，均可實現(xiàn)連續(xù)傳動；齒輪齒數(shù)多，

對實現(xiàn)連續(xù)傳動有利。3.漸開線齒輪傳動的應(yīng)用知識要點

⑷正常齒制標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒齒輪的最小齒數(shù)zmin

＝17。齒數(shù)小于17，由于“根切”（解釋略）使部分齒廓喪失漸開線齒形，從而降低傳動質(zhì)量。若允許存在微小“根切”，可取到zmin

＝14。需齒數(shù)更少，則可采用“變位齒輪”（略）。另外，稍后將簡介的斜齒齒輪，其最小齒數(shù)也可小于14。

例8-1

一對外嚙合漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，已知模數(shù)m＝2mm，兩輪齒

數(shù)z1＝25，z2

＝100，壓力角α＝20°，正常齒制。求：兩輪分度圓直徑d1

、d2

，齒頂圓直徑da1

、da2

，齒根圓直徑df1

、df2

，

基圓直徑db1

、db2

及兩輪的中心距a。

解根據(jù)表8-6中的公式及式（8-15）計算如下：⑴分度圓直徑d1

＝mz1

＝2mm×25＝50mm

d2

＝mz2

＝2mm×100＝200mm⑵齒頂圓直徑da1＝d1

＋2ha

＝d1

＋2ha*m＝50mm＋（2×1×2mm）＝54mm

da2＝d2

＋2ha

＝d2＋2ha*m＝200mm＋（2×1×2mm）＝204mm⑶齒根圓直徑df1＝d1

－2（hf*＋c*）

＝50mm－[2×（1＋0.25）×2mm]＝45mm

df2＝d2

－2（hf*＋c*）

＝200mm－[2×（1＋0.25）×2mm]＝195mm⑷基圓直徑db1

＝d1

cosα＝50mm×cos20°＝46.99mm

db2

＝d2

cosα＝200mm×cos20°＝187.94mm⑸兩輪中心距

例8-2一對標(biāo)準(zhǔn)安裝的外嚙合漸開線直齒圓柱齒輪，已知中心距a＝75mm，

傳動比i＝4。模數(shù)m＝1.5mm，壓力角α＝20°，正常齒制。

求：兩輪的齒數(shù)z1、z2、分度圓直徑d1、d2，齒頂圓直徑da1、da2，齒根圓直

徑df1、df2以及基圓直徑db1、db2

。解⑴先求小齒輪齒數(shù)z1和大齒輪齒數(shù)z2由式（8-6）i＝z2

/z1

得到z2

＝iz1

＝4z1

將上式代入式（8-15），得到即因此z2

＝4z1

＝4×20＝80。⑵再求兩齒輪的其他參數(shù)因兩齒輪的齒數(shù)及模數(shù)已經(jīng)知道，其他參數(shù)均可仿照例8-1那樣求出。

（略，建議大家自行練習(xí)計算）三、齒輪的材料、結(jié)構(gòu)與精度

1.齒輪的失效形式與材料選擇

⑴齒輪的失效形式

齒輪損壞多因輪齒失效所致，主要形式有：輪齒從齒根處斷裂、齒面疲勞點

蝕、齒面磨損和齒面膠合，它們的引起原因及防止措施等見表8-7。齒輪在工作中損壞而不能繼續(xù)使用，稱為失效。表8-7齒輪輪齒的常見失效形式及防止措施

⑵齒輪的常用材料

低速、輕載、無沖擊的齒輪，選用價格低、易成型、易切齒的鑄鐵；載荷、尺寸較大、形狀復(fù)雜的齒輪選用鑄鋼；高速輕載、要求低噪聲的齒輪選用工程塑

料、尼龍等非金屬材料。而大多數(shù)齒輪仍采用各種鋼材制造，見表8-8。相嚙合的一對齒輪中，小齒輪應(yīng)選較優(yōu)質(zhì)的材料，原因有三：

①小齒輪受力循環(huán)次數(shù)多；②齒數(shù)越少輪齒的根部越薄，容易折斷；③使相嚙合的輪齒表面有明顯的硬度差，有利于防止齒面膠合。表8-8齒輪的常用材料及使用條件⑶齒輪傳動的潤滑

潤滑對齒輪傳動很重要，作用有：減少磨損、發(fā)熱，降低噪聲，延長使用壽命，改善傳動狀況。圖8-21閉式齒輪傳動的常用潤滑形式

a）浸油潤滑b）噴油潤滑

“開式”傳動齒輪傳動裝置暴露在環(huán)境中，沒有罩蓋?！鞍腴_式”傳動傳動裝置有罩蓋而沒有完全封閉在箱體內(nèi)?！伴]式”傳動傳動裝置封閉在箱體內(nèi)。開式、半開式齒輪傳動僅用于低速、低精度工況，定期由人工加注潤滑油。

閉式傳動，有浸油潤滑與噴油潤滑等形式，見圖8-21。

浸油潤滑也稱為油浴潤滑，在齒輪箱內(nèi)注潤滑油使

油面浸沒大齒輪1～2個齒，由齒輪的轉(zhuǎn)動將油帶至兩齒輪嚙合處起潤滑作用，如圖8-21a所示。更高速的傳動中，為避

免因攪油劇烈使油溫升得過

高，常采用噴油潤滑，由油

泵輸油經(jīng)噴嘴射向齒輪嚙合

處，如圖8-21b所示。2.圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)

齒輪結(jié)構(gòu)與下列因素有關(guān)：毛坯種類、材料、尺寸、加工方法及生產(chǎn)批量等。常見的齒輪結(jié)構(gòu)類型如下：⑴齒輪軸齒輪的外徑較小，或齒根圓直徑與相配的軸徑相差很小時

（圖8-22a），常將齒輪與軸制成一體，稱為齒輪軸，如圖8-22b所示。圖8-22齒輪軸

a）δ≤2.5m

b）齒根圓直徑與

相配的軸徑相差很小

⑵實心式齒輪齒頂圓直徑da＜200mm的中小尺寸齒輪多采用。

圖8-23實心式齒輪

（da≤200mm）

⑶輻板式齒輪齒頂圓直徑da＝200～500mm的齒輪多采用（圖略）。3.圓柱齒輪精度簡介⑴齒輪傳動精度的三個方面針對齒輪傳動質(zhì)量的三個主要方面。①第Ⅰ公差組為傳動準(zhǔn)確性精度規(guī)定齒輪一周轉(zhuǎn)內(nèi)的最大轉(zhuǎn)角誤差。

②第Ⅱ公差組為傳動平穩(wěn)性精度規(guī)定傳動中沖擊、振動、噪聲等指標(biāo)。

③第Ⅲ公差組為載荷分布均勻性精度規(guī)定齒面接觸狀況的指標(biāo)。不同工作的齒輪，對上述三種精度有不同的側(cè)重方面。⑵齒輪的精度等級及其選擇GB/T10095.1-2001標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，單個漸開線

圓柱齒輪的精度有1～12級，1級最高，12級最低。1、2級精度屬于待發(fā)展級。高精度齒輪價格昂貴，一般不輕易選用。常用的齒輪精度是6級～9級。表8-9常用圓柱齒輪精度等級的適用條件及舉例4.圓柱齒輪的加工方法4.圓柱齒輪的加工方法仿形法加工齒輪4.圓柱齒輪的加工方法4.圓柱齒輪的加工方法展成法加工齒輪四、斜齒圓柱齒輪簡介

四、斜齒圓柱齒輪簡介

1．斜齒圓柱齒輪的形成原理

圖4-24斜齒輪的幾何形成原理

設(shè)想把直齒齒輪切成極多個極薄的“齒輪片”，依次向同方向錯開極小角度，

然后“粘”起來，得到如圖8-24b所示的結(jié)

果：輪齒不再與齒輪的軸線平行，這就

是斜齒輪。注意：斜齒輪的輪齒在空間不是直線，而是一條螺旋線。2．斜齒輪傳動的特點

圖8-25齒輪嚙合時齒面上的接觸線

a）直齒輪b）斜齒輪

螺旋齒的斜齒輪傳動對比直齒輪，若干方面的性能大有改善，同時也帶來

缺點與問題。⑴斜齒輪傳動的主要優(yōu)點

①傳動平穩(wěn)、噪音小

斜齒輪嚙合從一端開始，接觸線從短到長，又縮短而脫離接觸，作用力變化平緩。②承載能力強

斜齒輪傳動同時參與嚙合的齒對較多

（3～4對），每齒分擔(dān)的負(fù)荷降低。又因

傳動平穩(wěn)，沖擊和振動小，有利于承載。③齒面磨損均勻平穩(wěn)進入接觸又平穩(wěn)退出，使齒面磨損較為均勻，有利于維

持齒廓的形狀、維持傳動的準(zhǔn)確穩(wěn)定。

④最小齒數(shù)可以比直齒輪少有利于達(dá)到結(jié)構(gòu)緊湊、減輕重量的目的。⑵斜齒輪傳動的缺點與問題

①傳動中產(chǎn)生軸向推力

這種軸向力有把兩個齒輪互相推離的趨勢，因此需要用能承受軸向力的軸承；

或采用“人字齒輪”，使同時產(chǎn)生方向相反的軸向力Fa

互相抵消。但兩種方法都增加制造工作量和成本。②加工不如直齒輪簡便，難達(dá)到較高的加工精度。

圖8-29斜齒輪及人字齒輪傳動中的軸向力

a)斜齒輪上的軸向力b)軸向力的影響c)人字齒輪使軸向力抵消d)人字齒輪傳動

五、錐齒輪簡介

五、錐齒輪簡介

錐齒輪傳動用于傳遞兩相交軸間的運動；兩錐齒輪軸成90°夾角是最常見的,稱為正交傳動。但對于任意交角的兩軸，用錐齒輪傳動都較方便。圖4-33錐齒輪傳動及其運動特性

曲齒錐齒輪傳動平穩(wěn)、承載能力高，在現(xiàn)代汽車、坦克、飛機等高速、重載傳動中被廣泛采用。五、錐齒輪簡介

2．錐齒輪傳動的傳動比

錐齒輪的各參數(shù)均以大端齒廓為依據(jù)進行定義與討論。一對錐齒輪正確嚙合的條件是：大端模數(shù)和壓力角分別相等。正交錐齒輪傳動，兩輪分度圓錐角之和δ1＋δ2＝90°，傳動比（8-16）式中n1、n2——主、從動輪的轉(zhuǎn)速，單位為rpm（每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)），

z1、z2——主、從動輪的齒數(shù)。蝸輪蝸桿應(yīng)用六、蝸桿傳動簡介

六、蝸桿傳動簡介

六、蝸桿傳動簡介

1．蝸桿傳動概述

圖8-28蝸桿傳動的構(gòu)成與功用

由蝸桿和蝸輪構(gòu)成，傳遞空間交錯軸間的運動，交錯角常為90°，傳動中的主動件是蝸桿。

下面簡介常見的圓柱阿基米德蝸桿。六、蝸桿傳動簡介

1．蝸桿傳動概述

下面簡介常見的圓柱阿基米德蝸桿。阿基米德蝸桿和蝸輪的幾何特征

圖8-29阿基米德蝸桿的幾何特性與傳動原理

a）蝸桿與螺桿的異同對比b）蝸輪蝸桿的嚙合關(guān)系

蝸桿縱截面與漸開線齒條的齒形相同。①蝸桿有右旋、左旋之分；也有單頭、雙頭、多頭蝸桿。②蝸桿縱截面內(nèi)的齒形角與標(biāo)準(zhǔn)齒條相同，2α＝40°。六、蝸桿傳動簡介

1．蝸桿傳動概述

蝸桿有右旋、左旋之分；也有單頭、雙頭、多頭蝸桿。③蝸桿的齒距pZ（類似螺桿的螺距）與齒條一樣，pz＝πm，m是蝸桿的模

數(shù)，應(yīng)按GB/T10085-1988規(guī)定。pZ含有因子π＝3.14159…，可見是無理數(shù)。

蝸輪外形與斜齒輪較像，蝸輪齒圈的中分面內(nèi)齒形具有漸開線齒廓；但蝸輪

的外緣不是圓柱面，而是一圈與蝸桿契合的弧形柱面，見圖8-29b。

通過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面稱為中間平面，見圖8-29b。

蝸桿傳動中，中間平面內(nèi)蝸桿與蝸輪的嚙合類似于齒輪齒條間的傳動，這就是蝸輪蝸桿傳動關(guān)系的要點。

2．蝸桿傳動的特點與應(yīng)用

圖8-30蝸桿傳動的特點和應(yīng)用舉例

a)緊湊的單級蝸桿傳動機構(gòu)b)具有自鎖性的手動葫蘆蝸桿傳動優(yōu)點鮮明，缺點突出，適用條件明確。⑴蝸桿傳動的優(yōu)點

①傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊。單級傳動比常取i＝8～80，要求大傳動比時蝸桿，

傳動結(jié)構(gòu)的緊湊為其他傳動形式所難以比擬。②與齒輪是一個個分離的齒不同，蝸桿是一個連續(xù)的螺旋齒形，因此傳動平穩(wěn)，沖擊、振動與噪音均小。③因傳動比大，可用于分度機構(gòu)中得到高精度的微小轉(zhuǎn)角分度。④蝸桿的螺旋升角小，具有自鎖性，只能由蝸桿帶動蝸輪，不能反向帶動。

圖8-30b為手動葫蘆起重裝置，操作者停止拉動時，重物被鎖住不會掉落。⑵蝸桿傳動的缺點

①機械效率低，一般η＝0.7～0.8，有的自鎖性蝸桿傳動甚至η＜0.5。②傳動中摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，齒面磨損快，需要有良好的散熱、潤滑條件，只適用于功率不超過50kW的小功率傳動、或間歇工作的設(shè)備。③為減少磨損和摩擦，需用減磨性好的貴重有色金屬制造蝸輪齒圈，齒面的加工要求高光潔度，因而成本較高。蝸桿傳動優(yōu)點鮮明，缺點突出，適用條件明確。3．蝸桿傳動的主要參數(shù)與傳動比

⑴蝸桿在中間平面內(nèi)的模數(shù)為軸向模數(shù)ma1；蝸輪在中間平面內(nèi)的模數(shù)為端

面模數(shù)mt2。ma1和mt2應(yīng)根據(jù)GB/T10088-1988標(biāo)準(zhǔn)（略）取值。⑵蝸桿分度圓直徑d1應(yīng)根據(jù)軸向模數(shù)mt2按GB/T10085-1988（略）選取。⑶設(shè)蝸輪的齒數(shù)為z2，則在中間平面內(nèi)蝸輪各參數(shù)的意義、名稱與齒輪類似，參看圖8-29b；各參數(shù)與齒數(shù)z2、端面模數(shù)mt2的關(guān)系也與齒輪參數(shù)關(guān)系相同。④蝸輪蝸桿正確嚙合的條件是：中間平面內(nèi)模數(shù)相等、壓力角相等；在兩軸空間交錯角為90°時，蝸輪輪齒的螺旋角β2與蝸桿導(dǎo)程角γ相等。⑤蝸桿傳動的傳動比i與蝸桿頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2成反比：

（8-17）4．蝸桿的結(jié)構(gòu)

第四節(jié)輪系與減速器

一、輪系

1．輪系及其種類

由若干對齒輪副組成的傳動系統(tǒng)稱為輪系。輪系分以下兩大類：⑴定軸輪系傳動中所有齒輪軸線的位置均固定不動的輪系。⑵周轉(zhuǎn)輪系傳動中至少有一個齒輪軸繞其他齒輪的固定軸回轉(zhuǎn)的輪系。圖8-31定軸輪系與周轉(zhuǎn)輪系

a）定軸輪系b）周轉(zhuǎn)輪系

太陽輪

周轉(zhuǎn)輪系中，軸線位置固定的齒輪，如圖8-31b中的齒輪1、3。行星輪

齒輪軸線繞其他輪軸轉(zhuǎn)動的齒輪，如圖8-31b中的齒輪2。第四節(jié)輪系與減速器

一、輪系

定軸輪系第四節(jié)輪系與減速器

一、輪系

周轉(zhuǎn)輪系第四節(jié)輪系與減速器

一、輪系

復(fù)合輪系第四節(jié)輪系與減速器

一、輪系

錐齒輪行星輪2．輪系的功用（1）獲得大傳動比

圖8-32二級齒輪減速輪系

一對齒輪的傳動比一般不宜超過5，輪系

則通過一級一級的連續(xù)增速或減速，可達(dá)到很大傳動比，而結(jié)構(gòu)較為緊湊。圖8-32為二級齒輪減速器中的輪系。

鐘表里分針與時針、秒針與分針的傳動比均為60，都由二級齒輪傳動實現(xiàn)；從秒針到時針，傳動比達(dá)3600，也只用四級傳動就實現(xiàn)了，結(jié)構(gòu)很緊湊。圖8-33機械鐘表里的多級齒輪傳動

1—（秒輪到分輪的）過輪

2—秒輪3—分輪4—時輪

5—（分輪到時輪的）過輪（2）實現(xiàn)變速、換向傳動

圖8-34可實現(xiàn)變速傳動的輪系

圖8-34是某汽車變速箱

里的輪系，軸Ⅰ是輸入軸，

花鍵軸Ⅱ是輸出軸，D是離

合器，還有一根中間軸Ⅲ，可得到四種不同的傳動比，

實現(xiàn)變速輸出。圖8-35用于換向的三星輪機構(gòu)

變速輸出換向傳動

圖8-35是三星輪機構(gòu)，一種簡單換向輸

出輪系；從z1→z2→z3→z4

的傳動，轉(zhuǎn)動一下三角架，變?yōu)閦1→z3→z4，減少一個中間輪z2，終端輸出變向。

傳動線路中增減一個外嚙合中間輪，只改變它后面齒輪的轉(zhuǎn)向，而不影響它后面

齒輪的轉(zhuǎn)速，這種中間輪特稱為惰輪。

⑵實現(xiàn)變速、換向傳動

換向傳動（3）實現(xiàn)多路傳動

圖8-36多路輸出的輪系a）車削螺紋的傳動機構(gòu)b)多頭鉆孔的傳動機構(gòu)

圖8-36a的輪系有

兩個傳動輸出；同樣

方法不難實現(xiàn)更多路的輸出。

圖8-36b中一輪帶

動四輪，是另一種簡

單的多路