汽車機(jī)械基礎(chǔ) 課件 4.3齒輪傳動(dòng)

汽車機(jī)械基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)平臺(tái)學(xué)銀在線/detail/241541013中國(guó)大學(xué)MOOC/course/WXIC-1002376003項(xiàng)

目四

汽車常用機(jī)械傳動(dòng)4.1帶傳動(dòng)帶傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)、普通V帶和V帶輪、帶傳動(dòng)的工作情況分析、帶傳動(dòng)的正確使用4.2鏈傳動(dòng)鏈傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)、滾子鏈結(jié)構(gòu)、鏈傳動(dòng)的布置和張緊4.3齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)、齒輪傳動(dòng)的分類、漸開線直齒圓柱齒輪、蝸桿傳動(dòng)4.4輪系輪系的分類、輪系傳動(dòng)比的計(jì)算、輪系的功用4.3齒輪傳動(dòng)能力目標(biāo)：能夠分析汽車上的齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用、輪齒失效形式等。

汽車中使用多組齒輪，分析各齒輪的類型、特點(diǎn)，應(yīng)用場(chǎng)合。任務(wù)導(dǎo)入汽車中的齒輪傳動(dòng)

齒輪傳動(dòng)主要有主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和支撐件組成，是通過輪齒間直接嚙合來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種機(jī)械傳動(dòng)，主要用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，在機(jī)械中運(yùn)用非常廣泛。任務(wù)分析一

齒輪傳動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn)典型的齒輪傳動(dòng)

齒輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，效率高，壽命長(zhǎng)，能保證恒定的傳動(dòng)比，而且其傳遞的功率與適用的速度范圍大。齒輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是：制造安裝費(fèi)用較高，低精度齒輪傳動(dòng)的振動(dòng)噪聲較大。

齒輪機(jī)構(gòu)是通過一對(duì)對(duì)齒面的依次嚙合來(lái)傳遞兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，根據(jù)一對(duì)齒輪實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的情況，它可以分為定傳動(dòng)比和變傳動(dòng)比齒輪機(jī)構(gòu)。本章僅討論實(shí)現(xiàn)定傳動(dòng)比的圓柱齒輪機(jī)構(gòu)。一

齒輪傳動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn)齒輪機(jī)構(gòu)是依靠輪齒直接接觸構(gòu)成高副來(lái)傳遞兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。二

齒輪傳動(dòng)分類1.平行軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)（1）直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)輪齒分布在圓柱體外部且與其軸線平行,嚙合的兩外齒輪轉(zhuǎn)向相反。應(yīng)用廣泛。二

齒輪傳動(dòng)分類（2）斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)輪齒與其軸線傾斜，兩輪轉(zhuǎn)向相反，傳動(dòng)平穩(wěn),適合于高速傳動(dòng),但有軸向力。二

齒輪傳動(dòng)分類（3）人字齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)由兩排旋向相反的斜齒輪對(duì)稱組成，其軸向力被相互抵消。適合高速和重載傳動(dòng)，但制造成本較高。二

齒輪傳動(dòng)分類（4）直齒內(nèi)嚙合圓柱齒輪機(jī)構(gòu)輪齒與其軸線平行且分布在空心圓柱體的內(nèi)部，它與外齒輪嚙合時(shí)兩輪的轉(zhuǎn)向相同。（5）斜齒內(nèi)嚙合圓柱齒輪機(jī)構(gòu)輪齒與其軸線傾斜的內(nèi)齒輪加工困難，它與斜齒外齒輪嚙合時(shí)兩輪轉(zhuǎn)向相同。有軸向力。應(yīng)用較少。二

齒輪傳動(dòng)分類（6）直齒齒輪齒條機(jī)構(gòu)齒數(shù)趨于無(wú)窮多的外齒輪演變成齒條，它與外齒輪嚙合時(shí)，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒條直線移動(dòng)。（7）斜齒齒輪齒條機(jī)構(gòu)斜齒輪斜齒條嚙合傳動(dòng)應(yīng)用較少。二

齒輪傳動(dòng)分類2.相交軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)(1)直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)輪齒沿圓錐母線排列于截錐表面，是相交軸齒輪傳動(dòng)的基本形式。制造較為簡(jiǎn)單。（2）斜齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)輪齒傾斜于圓錐母線，制造困難，應(yīng)用較少。二

齒輪傳動(dòng)分類（3）曲齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)輪齒是曲線形，有圓弧齒、螺旋齒等，傳動(dòng)平穩(wěn)，適用于高速、重載傳動(dòng)，但制造成本較高?，F(xiàn)在汽車后橋都采用這種齒輪。二

齒輪傳動(dòng)分類3.交錯(cuò)軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)（1）交錯(cuò)軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)

兩螺旋角數(shù)值不等的斜齒輪嚙合時(shí)，可組成兩軸線任意交錯(cuò)傳動(dòng)，兩輪齒為點(diǎn)接觸，且滑動(dòng)速度較大，主要用于傳遞運(yùn)動(dòng)或輕載傳動(dòng)。二

齒輪傳動(dòng)分類（2）蝸桿蝸輪傳動(dòng)

蝸桿蝸輪傳動(dòng)多用于兩軸交錯(cuò)角為90

的傳動(dòng)，其傳動(dòng)比大，傳動(dòng)平穩(wěn)，具有自鎖性，但效率較低。三

漸開線齒輪1.名稱和符號(hào)(外齒輪)齒數(shù)Z令齒頂圓齒根圓齒槽寬齒厚齒距齒寬齒頂高齒根高分度圓模數(shù)有標(biāo)準(zhǔn)系列（表6-1）分度圓上模數(shù)和壓力角均為標(biāo)準(zhǔn)值。=20o、d、p、s、e三

漸開線齒輪2.直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)(基本參數(shù)為m、Z、

和h、c*)*a在齒輪的整圓周上輪齒總數(shù)，用z表示，顯然z應(yīng)為整數(shù)。(1)齒數(shù)

齒輪的齒數(shù)是根據(jù)設(shè)計(jì)需要確定的，如：傳動(dòng)比、中心距要求、接觸強(qiáng)度等。三

漸開線齒輪（2）模數(shù)m齒輪分度圓的周長(zhǎng)為:分度圓直徑為：為了設(shè)計(jì)、制造和測(cè)量方便令：模數(shù)系列三

漸開線齒輪模數(shù)的意義模數(shù)的量綱mm

，確定模數(shù)m實(shí)際上就是確定周節(jié)p,也就是確定齒厚和齒槽寬e。進(jìn)而推論，模數(shù)越大，輪齒的抗彎強(qiáng)度越大。模數(shù)m越大，周節(jié)p越大，齒厚s和齒槽寬e也越大。確定模數(shù)的依據(jù)根據(jù)輪齒的抗彎強(qiáng)度選擇齒輪的模數(shù)這是一組齒數(shù)相同，模數(shù)不同的齒輪。三

漸開線齒輪（3）分度圓壓力角(齒形角)

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB1356-88）中規(guī)定分度圓壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值為20

。若為提高齒輪的綜合強(qiáng)度而增大分度圓壓力角時(shí)，推薦為25

。（4）齒頂高系數(shù)齒頂高h(yuǎn)a與模數(shù)成正比，即，稱為齒頂高系數(shù)。三

漸開線齒輪（5）徑向間隙系數(shù)

齒根高h(yuǎn)f與模數(shù)成正比，即稱為徑向間隙系數(shù)或頂隙系數(shù)。輪齒間的徑向間隙：齒頂高系數(shù)和徑向間隙系數(shù)均為標(biāo)準(zhǔn)值。

正常齒標(biāo)準(zhǔn)短齒標(biāo)準(zhǔn)三

漸開線齒輪3.直齒圓柱齒輪幾何尺寸計(jì)算基準(zhǔn)分度圓直徑

基圓直徑齒頂高齒頂高系數(shù)齒根高頂隙系數(shù)齒全高齒頂圓直徑齒根圓直徑正常齒制齒距齒厚齒槽寬三

漸開線齒輪四齒輪的構(gòu)造齒輪軸四

齒輪的構(gòu)造實(shí)心式齒輪腹板式輪輻式

五

漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪嚙合傳動(dòng)1.漸開線齒輪的嚙合過程理論嚙合線段N1N2

實(shí)際嚙合線段B1B2

齒廓工作段2.漸開線嚙合傳動(dòng)的特點(diǎn)1）傳動(dòng)比恒定傳動(dòng)比：主、從動(dòng)輪的角速度之比傳動(dòng)比公式可寫成：五

漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪嚙合傳動(dòng)3.漸開線齒輪嚙合傳動(dòng)的條件1）一對(duì)漸開線齒輪的正確嚙合條件若能正確嚙合，必須有：即：因此一對(duì)漸開線齒輪的正確嚙合條件基圓齒距即兩輪的模數(shù)和分度圓壓力角必須分別相等并為標(biāo)準(zhǔn)值?？梢詫鲃?dòng)比的計(jì)算公式改寫為i=Z2/Z1五漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪嚙合傳動(dòng)2）連續(xù)傳動(dòng)條件齒輪要連續(xù)進(jìn)行傳動(dòng)，就必須使前一對(duì)輪齒尚未脫離嚙合時(shí)，后一對(duì)輪齒已經(jīng)進(jìn)入嚙合。即實(shí)際嚙合線必須大于或等于基圓齒距。重合度分析：1）=1表示在嚙合過程中，始終只有一對(duì)齒工作；

2）12表示在嚙合過程中，有時(shí)是一對(duì)齒嚙合，有時(shí)是兩對(duì)齒同時(shí)嚙合。重合度

傳動(dòng)平穩(wěn)性

承載能力

。

重合度ε值越大，表明齒輪傳動(dòng)的連續(xù)性和平穩(wěn)性越好，一般機(jī)械制造業(yè)中，齒輪傳動(dòng)的許用重合度[ε]=1.3～1.4，即要求ε≥[ε]。五

漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪嚙合傳動(dòng)3）標(biāo)準(zhǔn)安裝的條件

一對(duì)正確嚙合的齒輪，其模數(shù)相等，在分度圓上的齒厚與齒槽寬相等，在安裝的時(shí)候可使兩齒輪的分度圓相切作純滾動(dòng)，即節(jié)圓與分度圓重合。這種安裝稱為標(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)，節(jié)圓和分度圓重合。三種常用圓柱蝸桿端截面軸截面車刀法截面軸截面1）阿基米德蝸桿法向剖面：凸形曲線齒廓端面齒廓：阿基米德螺旋線軸向剖面：直線齒廓

這種蝸桿可在車床上加工不需要特殊設(shè)備，因此應(yīng)用較為廣泛。

缺點(diǎn)是傳動(dòng)效率低通常為50~80%，蝸輪副齒部磨損較快，因此，一般用于不重要，載荷小，轉(zhuǎn)速低的傳動(dòng)。阿基米德蝸桿又稱為軸向直廓蝸桿。1.蝸桿類型六蝸桿傳動(dòng)端截面軸截面車刀阿基米德螺旋線

點(diǎn)A沿射線OB作勻速運(yùn)動(dòng)，射線OB作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，點(diǎn)A的軌跡為阿基米德螺旋線。六蝸桿傳動(dòng)2）

延伸漸開線蝸桿端截面軸截面法截面車刀端面齒廓：延伸漸開線軸向剖面：凸形曲線齒廓法向剖面：直齒廓

延長(zhǎng)漸開線和漸開線蝸桿一樣，可以用砂輪端面來(lái)加工，也就可能制造更精密的嚙合和耐磨的蝸輪副，傳動(dòng)效率也高，而加工過程比漸開線蝸桿簡(jiǎn)單，滾齒機(jī)，磨齒機(jī)上的精密蝸輪副一股都采用這種蝸稈。延伸漸開線蝸桿又稱為法向直廓蝸桿。六蝸桿傳動(dòng)延伸漸開線延伸漸開線又稱為長(zhǎng)幅漸開線線段AC與BC固聯(lián)，AC與圓O相切，并且在圓O上作純滾動(dòng)，此時(shí)，點(diǎn)B的軌跡稱為延伸漸開線。六蝸桿傳動(dòng)車刀端截面軸截面與基圓柱相切的剖面3）

漸開線蝸桿端面齒廓：漸開線軸向剖面：凸形曲線齒廓法向剖面：凸形曲線齒廓與基圓柱相切的剖面：直線齒廓

這種蝸桿傳動(dòng)效率可高達(dá)90%，但加工過程復(fù)雜，制造成本高。這種蝸桿一般少見，通常應(yīng)用在載荷大，轉(zhuǎn)速高的場(chǎng)合。六蝸桿傳動(dòng)2.蝸桿蝸輪的正確嚙合條件

過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面稱為蝸桿傳動(dòng)的中間平面。

在中間平面內(nèi)蝸輪與蝸桿的嚙合就相當(dāng)于齒輪與齒條嚙合，因此蝸桿蝸輪的正確嚙合條件為：在中間平面內(nèi)其模數(shù)和壓力角應(yīng)分別相等。六蝸桿傳動(dòng)3.蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)1）模數(shù)m和壓力角

蝸桿的軸面模數(shù)mx1和蝸輪的端面模數(shù)mt2應(yīng)相等,均應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值，以m表示。壓力角

也應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值延伸漸開線蝸桿漸開線蝸桿阿基米德蝸桿取軸向壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值：取法向壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值：2）齒頂高系數(shù)h*a和徑向間隙系數(shù)c*一般采用h*a=1，c*=0.2六蝸桿傳動(dòng)3）蝸桿頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2與傳動(dòng)比i12

為獲得大傳動(dòng)比i12，應(yīng)采用單頭蝸桿,即z1=1，但其傳動(dòng)效率低。為了提高效率應(yīng)增加蝸桿的頭數(shù)，但這又會(huì)造成蝸桿加工的困難。一般取z1=1、2、4、6。動(dòng)力傳動(dòng)中，為提高效率，常用多頭蝸桿。單頭蝸桿傳動(dòng)不僅可以得到大傳動(dòng)比i12，而且其傳動(dòng)具有自鎖性，常用于起重裝置中。蝸桿頭數(shù)z1確定后，按傳動(dòng)比i12的大小確定蝸輪齒數(shù)z2，z2=i12z1。當(dāng)z1=1時(shí)，要求蝸輪齒數(shù)z2≥17；當(dāng)z1=2時(shí)，要求z2>27；一般動(dòng)力傳動(dòng)中，z2<80。六蝸桿傳動(dòng)4）蝸桿直徑d1與蝸桿導(dǎo)程角

設(shè)蝸桿的分度圓直徑為d1，螺旋導(dǎo)程為l，軸向齒距（螺距）為，導(dǎo)程角為

，則有：蝸桿的分度圓直徑為d1必須按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)取值。當(dāng)m一定時(shí)，增大d1值，可以提高蝸桿軸的強(qiáng)度和剛度。增大

值，可提高蝸桿傳動(dòng)的效率。對(duì)于要求高效率的傳動(dòng)，常采用

=15°~30°，此時(shí)應(yīng)采用多頭蝸桿，即取z1>1。當(dāng)要求蝸桿傳動(dòng)具有自鎖性能時(shí)，應(yīng)取

≤3

30'。此時(shí)應(yīng)取z1=1。六蝸桿傳動(dòng)4.蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算蝸輪分度圓直徑d2

蝸桿、蝸輪的齒頂高、齒根高、齒頂圓直徑和齒根圓直徑等尺寸，可參照?qǐng)A柱齒輪相應(yīng)公式計(jì)算，必須注意蝸桿傳動(dòng)的c*=0.2。蝸桿蝸輪的齒頂圓直徑式中：x為蝸輪的變位系數(shù)蝸桿傳動(dòng)的中心距a（無(wú)變位）六蝸桿傳動(dòng)5.蝸桿傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）可實(shí)現(xiàn)空間交錯(cuò)軸間的很大傳動(dòng)比，其結(jié)構(gòu)比交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)緊湊。一般傳動(dòng)比可達(dá)：i12=10～80，在一些手動(dòng)或分度機(jī)構(gòu)中，i12可大于300。

3）當(dāng)蝸桿導(dǎo)程角

很小時(shí)，傳動(dòng)具有自鎖性，即只能由蝸桿帶動(dòng)蝸輪，而蝸輪不能帶動(dòng)蝸桿，故它常用于起重或其它需要自鎖的場(chǎng)合。缺點(diǎn)：1）機(jī)械效率較低，一般效率η=0.7～0.8，具有自鎖性的蝸桿傳動(dòng)的效率η≤0.5。2）蝸桿傳動(dòng)為線接觸，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小。