汽車機械基礎(chǔ),汽車工程系     何雪,模塊三汽車常用機構(gòu)傳動,1）掌握汽車機械中常用傳動機構(gòu)的工作原理、特點、選用及其設(shè)計計算方法。 2）具有運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊等有關(guān)技術(shù)資料的能力。 3）了解使用、維護和管理機械設(shè)備的一些基礎(chǔ)知識。,學習目標：,引入:機械的產(chǎn)生,機械是人類祖先在長期的生活和生產(chǎn)勞動探索中逐漸產(chǎn)生的.機械是人類的生產(chǎn)勞動工具，是人類社會生產(chǎn)力發(fā)展的重要標志，是人類文明的產(chǎn)物.最古老的機械形式：杠桿、連機礁、水車、風車、手工紡織機等.,3.1   機構(gòu)傳動的基本知識,引入:機械的發(fā)展簡況,十八世紀蒸汽機的發(fā)明促進了歐洲機械工業(yè)的發(fā)展，原動機的出現(xiàn)標志著機械工業(yè)的質(zhì)的飛躍；各門力學學科的發(fā)展為機械的設(shè)計制作奠定了科學基礎(chǔ)，使機械工業(yè)迅猛發(fā)展；汽車是機械設(shè)備中的典型代表；機械設(shè)備的其它典型例子：加工機床、機械手、機器人、日用機械設(shè)備等。,機械的典型例子：,機械的作用,機械的重要意義：減輕人類的體力和腦力勞動、提高勞動生產(chǎn)率。,典型轎車構(gòu)造圖,發(fā)動機,底盤,車身,電氣設(shè)備,機器是執(zhí)行機械運動的裝置，用來變換或傳遞能量、物料與信息，以代替或減輕人的勞動。  三大特征：1）由多構(gòu)件組成；2）各構(gòu)件間有確定的相對運動；3）能做功或進行能量轉(zhuǎn)換。 機械：是機器與機構(gòu)的總稱。,一、機器的組成及相關(guān)概念,1、機器,機構(gòu)：具有機器前兩個特征的多構(gòu)件組合           體；或由多構(gòu)件組成且各構(gòu)件間有         確定的相對運動.如:     腳踏自行車、 腳踏縫紉機、     發(fā)動機中的曲柄滑塊機構(gòu).構(gòu)件：機器中運動的基本單元；如:         發(fā)動機的連桿  圖零件：機器中最小的制造單元；如：螺釘  圖部件：一套協(xié)同工作且完成共同任務(wù)的零      件組合。如:軸承,2、機器組成部件,氣環(huán),油環(huán),活塞銷,活塞,連桿,連桿螺栓,連桿軸瓦,連桿蓋,活塞連桿組,機器組成部件,連桿組件分解圖,1、運動副,運動副機構(gòu)中，兩構(gòu)件間直接接觸而又相對運動                      的可動聯(lián)接。機構(gòu)是由構(gòu)件通過運動副聯(lián)接而組成的構(gòu)件系統(tǒng)。運動副中兩構(gòu)件間接觸形式：點、線、面（運動副元素）根據(jù)組成運動副兩構(gòu)件之間的接觸特性，運動副可分為低副和高副。,二、運動副,2、運動副的分類：,（1）低副兩構(gòu)件通過面接觸而構(gòu)成的運動副稱為。根據(jù)低副兩構(gòu)件間的相對運動形式：,轉(zhuǎn)動副（兩構(gòu)件間只可相對轉(zhuǎn)動）,移動副（兩構(gòu)件間只可相對移動）,低副,（2）高副兩構(gòu)件通過點或線接觸組成的運動副稱為高副。,空間運動副運動副中兩構(gòu)件作空間運動。,球面副,螺旋副,實例：構(gòu)件用直線或小方塊等來表示，畫有斜線的表示機架。,三、平面機構(gòu)運動簡圖,機構(gòu)運動簡圖用簡單的線條和符號表示機構(gòu)各構(gòu)件之間相對運動關(guān)系的圖形； 畫機構(gòu)運動簡圖的目的意義：   在研究機構(gòu)運動時，通過機構(gòu)運動簡圖，可以忽略構(gòu)件復雜外形及具體構(gòu)造，僅用簡單的符號和線條表示出與運動有關(guān)的因素，反映與機構(gòu)的運動特征，便于分析運動的關(guān)系和動力傳遞的路線等。,關(guān)于機構(gòu)運動簡圖：,與機構(gòu)運動有關(guān)的因素：構(gòu)件數(shù)目、運動副性質(zhì)、數(shù)目、相對位置等因素有關(guān)；與機構(gòu)運動無關(guān)的因素：構(gòu)件的外形。常用的運動副代表符號見下表。,常用運動副的符號,常用運動副的符號,常用運動副的符號,繪制機構(gòu)運動簡圖的步驟 ：,緒論,例：繪制內(nèi)燃機的機構(gòu)運動簡圖：,四、平面機構(gòu)具有確定運動的條件,、自由度與約束自由度構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨立運動。一個作空間運動的構(gòu)件具有六個自由度；一個作平面運動的自由構(gòu)件具有三個自由度。約束對構(gòu)件獨立運動的限制。,六個自由度,六個自由度,自由度與約束：,在平面機構(gòu)中：每個平面低副(轉(zhuǎn)動副、移動副等) ：  引入2個約束，使構(gòu)件失去兩個自由度，保留1個自由度；而每個平面高副(齒輪副、凸輪副等) ：引入1個約束，使構(gòu)件失去一個自由度，保留2個自由度；,平面機構(gòu)自由度的計算,設(shè)：平面機構(gòu)有n個活動構(gòu)件，聯(lián)接前，活動構(gòu)件自由度總數(shù)為3n；用運動副將活動構(gòu)件與機架聯(lián)接組成機構(gòu)后，活動構(gòu)件具有的自由度受到約束；若機構(gòu)中有PL個低副 、PH個高副，減少的自由度總數(shù)應(yīng)為2  PL+ PH；機構(gòu)相對于固定構(gòu)件的自由度數(shù)應(yīng)為：      活動構(gòu)件自由度數(shù)-引入運動副減少自由度數(shù)機構(gòu)的自由度計算公式：F=3n-2PL-PH,機構(gòu)的自由度計算中特殊情況,（1）復合鉸鏈兩個以上構(gòu)件組成兩個或更多個共軸線的轉(zhuǎn)動副。,有k個構(gòu)件在同一處構(gòu)成的復合鉸鏈時，就構(gòu)成k-1個共線轉(zhuǎn)動副；計算機構(gòu)自由度時，應(yīng)注意是否有復合鉸鏈。,（2）局部自由度機構(gòu)中不影響其輸出與輸入運動關(guān)系的個別構(gòu)件的獨立運動自由度；在計算機構(gòu)自由度時，局部自由度可預先排除。,（3）虛約束在機構(gòu)中與其他約束重復而不起限制運動作用的約束；在計算機構(gòu)自由度時，應(yīng)當除去虛約束不計。,  兩構(gòu)件構(gòu)成多個導路平行的移動副,  兩構(gòu)件組成多個軸線互相重合的轉(zhuǎn)動副,機構(gòu)中存在對傳遞運動不起獨立作用的對稱部分,軌跡重合：在機構(gòu)中，若被聯(lián)接到機構(gòu)上的構(gòu)件，在聯(lián)接點處的運動軌跡與機構(gòu)上的該點的運動軌跡重合時，該聯(lián)接引入的約束是虛約束。,虛約束作用：對機構(gòu)的運動無關(guān)，但可以改善機構(gòu)的受力情況，增強機構(gòu)工作的穩(wěn)定性,平面機構(gòu)具有確定運動的條件,機構(gòu)的自由度必須大于零，才能保證除機架之外的其它構(gòu)件能夠運動；機構(gòu)的自由度等于零，所有構(gòu)件就不能運動了，因此也就構(gòu)不成機構(gòu)了；通常我們用具有一個獨立運動的構(gòu)件作原動件，因此，構(gòu)件系統(tǒng)成為機構(gòu)的充分必要條件為：   構(gòu)件系統(tǒng)的自由度必須大于零，且原動件的數(shù)目必須等于自由度數(shù)。,大篩機構(gòu)的自由度,F 3n-2Pl-PH   =37-29-1   =2=原動件數(shù),機構(gòu)有確定的運動。,綜合例題,計算圖機構(gòu)的自由度,3.2   平面四桿機構(gòu),為什么汽車能轉(zhuǎn)向自如？為什么雨天刮雨器能把汽車前窗水滴刮干凈？為什么汽車轉(zhuǎn)彎不與地面打滑？為什么卡車能自卸翻斗？為什么汽車車門能開關(guān)自如？這就是汽車中存在許許多多的平面連桿機構(gòu)。,導入：,機械式轉(zhuǎn)向系,方向盤是怎樣把運動傳遞給車輪的呢？,概述,連桿機構(gòu)用低副聯(lián)接構(gòu)件組成的機構(gòu)，又稱低                       副機構(gòu)。 連桿機構(gòu)用于：轉(zhuǎn)動、擺動、移動等運動形式之間                          的轉(zhuǎn)換。連桿機構(gòu)應(yīng)用廣泛,而且是組成多桿機構(gòu)的基礎(chǔ)。,最簡單的平面連桿機構(gòu)是由四個構(gòu)件組成的，簡稱平面四桿機構(gòu)。汽車的轉(zhuǎn)向機構(gòu)和刮雨器機就是由平面連桿機構(gòu)組成。,一、平面四桿機構(gòu)的類型與應(yīng)用,平面連桿傳動機構(gòu)        是由若干個構(gòu)件用低副聯(lián)接并作平面運動的機構(gòu)。平面連桿傳動機構(gòu)特點            運動副為低副，壓強小、磨損輕、壽命較長；   表面形狀簡單，易于加工、成本較低。,1、鉸鏈四桿機構(gòu)     當四桿機構(gòu)中的運動副都是轉(zhuǎn)動副時，稱為鉸鏈四桿機構(gòu)。,（1）曲柄搖桿機構(gòu),曲柄搖桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)的兩個連架桿中，其中一個是曲柄，另一個是搖桿。,應(yīng)用,（2）雙曲柄機構(gòu),雙曲柄機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)中兩連架桿均為曲柄。,應(yīng)用,慣性篩機構(gòu),機車聯(lián)動機構(gòu),升降機車,（3）雙搖桿機構(gòu),兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙搖桿機構(gòu)。     功能:將一種擺動轉(zhuǎn)換成另一種擺動。,應(yīng)用,港口起重機,飛機起落機構(gòu),2、鉸鏈四桿機構(gòu)類型的判別, 鉸鏈四桿機構(gòu)中，若最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其余兩桿長度之和，則   取最短桿的相鄰桿為機架時，得曲柄搖桿機構(gòu)；   取最短桿為機架時，得雙曲柄機構(gòu)；   取與最短桿相對的桿為機架時，得雙搖桿機構(gòu)。  鉸鏈四桿機構(gòu)中，若最短桿與最長桿的長度之和大于其余兩桿長度之和，則不論取何桿為機架時均無曲柄存在，而只能得雙搖桿機構(gòu)。,3、鉸鏈四桿機構(gòu)的演化,（1）回轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)化成移動副,曲柄搖桿機構(gòu),曲柄滑塊機構(gòu),演化：,應(yīng)用,滾輪送料機,（2）導桿機構(gòu),導桿是機構(gòu)中與另一運動構(gòu)件組成移動副的構(gòu)件。連架桿中至少有一個構(gòu)件為導桿的平面四桿機構(gòu)稱為導桿機構(gòu)。,擺動導桿機構(gòu)  移動導桿機構(gòu)  曲柄搖塊機構(gòu),轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu),擺動導桿機構(gòu),牛頭刨床主運動機構(gòu),移動導桿機構(gòu),手動抽水機構(gòu),曲柄搖塊機構(gòu),自卸汽車卸料機構(gòu),二、鉸鏈四桿機構(gòu)的基本特性,1、急回特性,空回行程時的平均速度大于工作行程時的平均速度。,2、死點位置,搖桿處于左極限位置C1D時,連桿與從動件(曲柄)的共線位置C1A B1。,搖桿處于右極限位置C2D時,連桿與從動件(曲柄)的共線位置C2B2A。,死點位置的利用,工件夾緊后，BCD成一直線，撤去外力F之后，機構(gòu)在工件反彈力T的作用下，處于死點位置。即使反彈力很大工件也不會松脫，使夾緊牢固可靠。,3.3   凸輪機構(gòu),內(nèi)燃機配氣機構(gòu),發(fā)動機的配氣機構(gòu)中的凸輪輪廓是怎樣形成的？它具有怎樣的特性呢？它是如何保證汽車的緊密性的呢？,凸輪機構(gòu)依靠凸輪輪廓直接與從動件接觸，迫使從動件作有規(guī)律的直線往復運動（直動）或擺動。,1凸輪2從動件3機架,一、凸輪機構(gòu)的分類,二、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用特點,優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，工作可靠，設(shè)計適當?shù)耐馆嗇喞€，可使從動件獲得任意預期的運動規(guī)律。    缺點：凸輪與從動件（桿或滾子）之間以點或線接觸，不便于潤滑，易磨損。    應(yīng)用：多用于傳力不大的場合，如自動機械、儀表、控制機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)中。,推程、遠停程、回程,當凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動時，從動件將重復上述運動過程。,0        s           0,近停程,s ,三、凸輪機構(gòu)的運動規(guī)律,3.4   撓性件機構(gòu),1.在汽車的行駛中，發(fā)動機是如何把運動傳遞到轉(zhuǎn)向器的？2.如何防止帶傳動在工作中出現(xiàn)打滑？3.如何安裝、拆卸帶？4.當帶松動時如何調(diào)整？,導入:請同學們思考幾個問題,帶傳動一般由主動帶輪、從動帶輪及傳動帶組成。帶傳動是利用張緊在帶輪上的柔性帶，借助它們間的摩擦或嚙合，在兩軸（或多軸）間傳遞運動或動力的一種機械傳動。,1帶傳動的組成,一、帶傳動的組成、特點與類型,2、帶的類型：1)摩擦式帶傳動按傳動帶的截面形狀分（1）平帶  平帶的截面形狀為矩形，內(nèi)表面為工作面。平帶傳動，結(jié)構(gòu)簡單，帶輪也容易制造，在傳動中心距較大的場合應(yīng)用較多。 （2）V帶： 截面形狀為梯形，兩側(cè)面為工作表面。應(yīng)用最廣的帶傳動是帶傳動，在同樣的張緊力下，帶傳動較平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力。,V帶結(jié)構(gòu),V帶型號和規(guī)格,V帶的類型與結(jié)構(gòu),（4）圓形帶： 橫截面為圓形。只用于小功率傳動。,2)嚙合式帶傳動,同步帶傳動是一種嚙合傳動，具有的優(yōu)點是：無滑動，能保證固定的傳動比；帶的柔韌性好，所用帶輪直徑可較小;傳遞功率大。用于要求傳動平穩(wěn),傳動精度較高的場合.(強力層為鋼絲繩,變形小;帶輪為漸開線齒形),3、傳動特點優(yōu)點：    1）有過載保護作用（過載打滑) ；          2）有緩沖吸振作用， 運行平穩(wěn)無噪音（帶有彈性）；          3）適于遠距離傳動（中心距大）；          4）結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝精度要求不高，維護方便。缺點：    1）有彈性滑動使傳動比i不恒定；          2）張緊力較大（與嚙合傳動相比）軸上壓力較大 ；          3）結(jié)構(gòu)尺寸較大、不緊湊 ；          4）打滑，使帶壽命較短；          5）帶與帶輪間會產(chǎn)生摩擦放電現(xiàn)象，不適宜高溫、易             燃、的場合；          6）效率低。,帶傳動傳動的功率P100KW，帶速v=5-30m/s，平均傳動比i7，傳動效率為94%-96%。同步齒形帶的帶速為40-50m/s，傳動比i10，傳遞功率可達200KW,效率高達98%-99%。       帶傳動主要用于要求傳動平穩(wěn),傳動比要求不嚴格的中小功率的較遠距離傳動。,應(yīng)用,摩擦帶傳動適用于要求傳動平穩(wěn)、傳動比要求不準確、中小功率的遠距離傳動。,4、帶傳動的受力分析,設(shè)帶的總長度不變，根據(jù)線彈性假設(shè)：F2F0F0F1；或：F1 F22F0；,帶傳動尚未工作時，傳動帶中的預緊力為F0。,帶傳動工作時，一邊拉緊，一邊放松，記緊邊拉力為F2和松邊拉力為F1。,5、帶傳動的失效形式,帶是彈性體，在傳動過程中，由于受拉力而產(chǎn)生彈性變形，但由于緊邊和松邊的拉力不同，因而彈性變形也不同。,帶的彈性滑動示意圖（箭頭表示帶輪對帶的摩擦力方向）,2）打滑,1）疲勞破壞,由于帶的彈性變形而引起的帶與帶輪間的滑動，稱為彈性滑動。,若工作載荷超過極限值，帶將沿整個接觸弧滑動，這種現(xiàn)象稱為打滑。,打滑,彈性滑動,彈性滑動與打滑的區(qū)別  A.現(xiàn)象：彈性滑動發(fā)生在繞出帶輪前帶與輪的部分接觸長度上；打滑發(fā)生在帶與輪的全部接觸長度。B.原因：彈性滑動：帶兩邊的拉力差，帶的彈性        打滑：過載C.結(jié)論：彈性滑動不可避免        打滑可避免,V帶傳動的張緊裝置：  由于傳動帶的材料不是完全的彈性體，因而帶在工作一段時間后會發(fā)生塑性伸長而松弛，使張緊力降低。,二、帶傳動的張緊,帶傳動的張緊方法,續(xù)表,定期張緊,張緊輪,V帶傳動：張緊輪設(shè)置在松邊內(nèi)側(cè)靠大輪處。（ V帶只         能單向彎曲，避免過多減小包角。）平帶傳動：張緊輪設(shè)置在松邊外側(cè)靠小輪處。（ 平帶          可以雙向彎曲，應(yīng)盡量增大包角。）,帶傳動的安裝,(1) 安裝V帶時，應(yīng)按規(guī)定的初拉力張緊。對于中等中心距的帶傳動，也可憑經(jīng)驗安裝，帶的張緊程度以大拇指能將帶按下15mm為宜。新帶使用前，最好預先拉緊一段時間后再使用。嚴禁用其他工具強行撬入或撬出，以免對帶造成不必要的損壞。,（2） 安裝時兩輪軸線應(yīng)相互平行，各帶輪軸線的平行度應(yīng)小于0.006a（a為軸間距）；兩輪相對應(yīng)的V型槽的對稱平面應(yīng)重合，誤差不得超過20，否則將加劇帶的磨損，甚至使帶從帶輪上脫落。,帶傳動的維護,（1）要采用安全防護罩，以保障操作人員的安全；     同時防止油、酸、堿對帶的腐蝕。（2）定期對帶進行檢查有無松馳和斷裂現(xiàn)象，如有     一根松馳和斷裂則應(yīng)全部更換新帶。（3）禁止給帶輪上加潤滑劑，應(yīng)及時清除帶輪槽及     帶上的油污。（4）帶傳動工作溫度不應(yīng)過高，一般不超過60。（5）若帶傳動久置后再用，應(yīng)將傳動帶放松。,三、鏈傳動,1、鏈傳動的組成及其特點鏈傳動由鏈輪和跨繞兩鏈輪的閉合鏈條組成。   鏈傳動是一種以鏈條作中間撓性件的嚙合傳動。鏈傳動的優(yōu)點：   1）沒有滑動，能保持準確的平均傳動比。              I=n1/n2=z2/z1   2）結(jié)構(gòu)比較緊湊，不需要很大的張緊力，作用在軸上的載荷較小。   3）效率比帶傳動高。,汽車機械基礎(chǔ)  第十章,鏈傳動常用的是套筒滾子鏈。它由滾子、套筒、銷軸、內(nèi)鏈板和外鏈板組成。滾子與套筒及銷軸與套筒間均為可動的間隙配合，套筒與內(nèi)鏈板、銷軸與外鏈板間則用過盈配合固聯(lián)，這可以減少鏈與輪齒的磨損。  鏈條、鏈齒已標準化。,2、鏈與鏈輪,3、鏈傳動的失效形式,4、鏈傳動的布置鏈傳動布置要考慮的原則：1）兩鏈輪軸線應(yīng)平行，兩鏈輪端面應(yīng)位于同一鉛垂平面內(nèi)。2）應(yīng)使鏈條緊邊在上，松邊在下，以免垂度過大時，干擾鏈與輪齒的正常嚙合。,i  、a 為任意值,兩輪軸在同一鉛垂面內(nèi)，下垂量增大會減少下鏈輪的有效嚙合齒數(shù)，降低傳動能力，為此應(yīng)采用：(1)中心距可調(diào)；(2)設(shè)張緊裝置；(3)上下兩輪錯開。,汽車機械基礎(chǔ)  第十章,5、鏈傳動的張緊通過調(diào)整鏈輪中心距來張緊鏈條。采用張緊輪張緊，張緊輪常設(shè)在鏈條松邊的內(nèi)側(cè)或外側(cè)。拆除12個鏈節(jié)，縮短鏈長，使鏈張緊。,一、特點和類型         齒輪傳動用來傳遞任意兩軸間的運動和動力，其圓周速度可達到300m/s，傳遞功率可達105KW，齒輪直徑可從不到1mm到150m以上，是現(xiàn)代機械中應(yīng)用最廣的一種機械傳動。,3.5   齒輪機構(gòu),特點：,傳動動力大，效率高,壽命長，工作平穩(wěn)，可靠性高,能保證恒定的傳動比，能傳遞任意夾角兩軸間的運   動,制造、安裝精度要求較高，因而成本也較高,不宜作軸間距離過大的傳動,1.按兩軸位置,2、按工作條件,開式適于低速及不重要的場合；半開式農(nóng)業(yè)機械，建筑機械及簡單機械設(shè)備，只有簡單防護罩；閉式潤滑、密封良好，汽車、機床及航空發(fā)動機等齒輪傳動中。,對齒輪傳動的基本要求：  1.傳動準確平穩(wěn)：   齒輪傳動的最基本要求之一是瞬時傳動比恒定不變。以避免產(chǎn)生動載荷、沖擊、震動和噪聲。這于齒輪的齒廓形狀、制造和安裝精度有關(guān)。2.承載能力強   齒輪傳動在具體的工作條件下，必須有足夠的工作能力，以保證齒輪在整個工作過程中不致產(chǎn)生各種失效。這與齒輪的尺寸、材料、熱處理工藝因素有關(guān)。,二、漸開線直齒圓柱齒輪,1、漸開線齒廓形成,AK漸開線； 基圓：rb   ；n-n：發(fā)生線 ；,2、漸開線的性質(zhì),（1）發(fā)生線沿基圓滾過的線段長度等于基圓上被滾過的相應(yīng)弧長。,（2）漸開線上任意一點法線必然與基圓相切。換言之，基圓的切     線必為漸開線上某點的法線。（3）漸開線上各點壓力角不等，離圓心越遠，壓力角越大。,（4）漸開線的形狀只取決于基圓大小。（5）基圓內(nèi)無漸開線。,3、齒廓嚙合基本定律,傳動比：,一對傳動齒輪的瞬時角速度之比與其連心線被齒廓接觸點的公法線所分割的兩線段長度成反比，這個定律稱為齒廓嚙合基本定律。,常數(shù),過節(jié)點C作兩節(jié)圓的公切線t-t與嚙合線件的夾角，稱為嚙合角。一對齒輪傳動的嚙合角在數(shù)值上等于漸開線齒輪節(jié)圓上的壓力角。,4、標準直齒圓柱齒輪各部分名稱及基本尺寸,（1）齒輪各部分的名稱和符號,（2）標準齒輪的基本參數(shù),分度圓就是齒輪上具有標準模數(shù)和標準壓力角的圓。,模數(shù)m,模數(shù)表示輪齒的大小,定義模數(shù),或,d=mz   單位：mm  ；    m標準化。,分度圓壓力角,（是決定漸開線齒廓形狀的一個基本參數(shù)）,國家標準規(guī)定齒輪分度圓 =20為標準值。某些場合：=14.5、15、22.5、25。,分度圓和節(jié)圓區(qū)別與聯(lián)系,齒數(shù)z,表明：齒輪的大小和漸開線齒輪形狀都與齒數(shù)有關(guān),齒頂高系數(shù)    和頂隙系數(shù),標準值：      =1，    =0.25非標準短齒：     =0.8，     =0.3,（3）標準直齒輪的幾何尺寸計算, m、z決定了分度圓的大小，而齒輪的大小主要取決  于分度圓，因此m、z是決定齒輪大小的主要參數(shù);, 輪齒的尺寸與m， ha* ， c* 有關(guān),與z無關(guān),至于齒形，與m，z，有關(guān),標準齒輪：標準齒輪是指m、ha*、c* 均取標準值，具有標準的齒頂高和齒根高，且分度圓齒厚等于齒槽寬的齒輪。,漸開線標準直齒圓柱齒輪（外嚙合）幾何尺寸計算公式,內(nèi)嚙合：da = d -2ha    = m（z -2ha*） df  = d + 2hf       = m（z + 2ha* +2c *） a = m（z2-z1）/ 2,（1）正確安裝條件分度圓與節(jié)圓重合，嚙合角=壓力角,5、漸開線齒輪的嚙合傳動,（2）正確嚙合條件,(m，不是連續(xù)值),一對輪齒嚙合過程,起始嚙合點：,從動輪的齒頂點與主動輪的齒根處某點接觸，在嚙合線上為從動輪的齒頂圓與嚙合線N1N2的交點B2。,終止嚙合點：,主動輪的齒頂點與從動輪的齒根處某點接觸，在嚙合線N1N2上為主動輪的齒頂圓與嚙合線N1N2的交點B1。,實際嚙合線,理論嚙合線,齒廓工作段，齒廓非工作段,繼續(xù)嚙合:,嚙合點沿N1N2向N2方向移動,同時在主動輪齒廓上由齒根向齒頂移動,在從動輪齒廓上由齒頂 向齒根移動;,（3）漸開線齒輪連續(xù)傳動的條件,連續(xù)傳動條件,要求：前一對輪齒脫離嚙合時，后一對輪齒必須已經(jīng)進入嚙合或剛剛進入嚙合（若否等待）,或,齒輪傳動的連續(xù)性條件:,重合度的定義:,意義：重合度不僅是齒輪傳動的連續(xù)性條件，而且是衡量齒輪承載能力和傳動平穩(wěn)性的重要指標。,設(shè)計一對漸開線外嚙合標準直齒圓柱齒輪機構(gòu)。已知z1=20，傳動比為i12=0.5，模數(shù)m=3mm，壓力角與齒頂高系數(shù)為標準值，試求： 兩輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、基圓直徑、分度圓上齒厚。求兩輪的中心距。,例題：,例題：,已知一對內(nèi)嚙合標準直齒圓柱齒輪傳動，模數(shù)m=6mm，齒數(shù)Z1=14，Z2=39，試求：兩齒輪的尺寸d、da、df及a。,解：,da2=(z2+2ha*)m=222mm,df2=(z2-2ha*-2c*)m=249mm,6、根切現(xiàn)象與最少齒數(shù)    概念：用展成法加工齒輪時，被加工齒輪齒根附近的漸開線齒廓將被切去一部分，這種現(xiàn)象稱為根切。后果：削弱了輪齒的抗彎強度，重合度減小，導致傳動的不平穩(wěn)   原因：若刀具的齒頂線（或齒頂圓）超過理論嚙合線極限點N  標準齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)：Z1 Zmin    （ Zmin =17）,三、斜齒圓柱齒輪,1.齒廓曲面的形成:圓柱齒輪是有一定寬度的，因此輪齒的齒廓沿軸線方向形成一曲面。,直齒輪輪齒漸開線曲面:    發(fā)生面與基圓柱相切于母線，當平面沿基圓柱作純滾動時，其上與母線平行的直線KK在空間所走過的軌跡即為漸開線曲面。,斜齒圓柱齒輪齒廓曲面:   發(fā)生面沿基圓柱作純滾動時，其上與母線成一傾斜角b的斜直線KK在空間所走過的軌跡為漸開線螺旋面，該螺旋面即為斜齒圓柱齒輪齒廓曲面。b稱為基圓柱上的螺旋角。,2.嚙合特點,(1).直齒圓柱齒輪嚙合時:齒面的接觸線均平行于齒輪軸線。因此輪齒是沿整個齒寬同時進入嚙合、同時脫離嚙合的，載荷沿齒寬突然加上及卸下。因此直齒輪傳動的平穩(wěn)性較差，容易產(chǎn)生沖擊和噪聲，不適合用于高速和重載的傳動中。(2). 斜齒圓柱齒輪嚙合時:斜齒輪的齒廓是逐漸進入嚙合、逐漸脫離嚙合的。如圖所示，斜齒輪齒廓接觸線的長度由零逐漸增加，又逐漸縮短，直至脫離接觸，載荷也不是突然加上或卸下的，因此斜齒輪傳動工作較平穩(wěn)。,3、斜齒圓柱齒輪的主要參數(shù)和幾何尺寸計算,斜齒輪的輪齒為螺旋形，在垂直于齒輪軸線的端面（下標以t表示）和垂直于齒廓螺旋面的法面（下標以n表示）上有不同的參數(shù)（端面參數(shù)和法面參數(shù)）。斜齒輪的端面是標準的漸開線，但從斜齒輪的加工和受力角度看，斜齒輪的法面參數(shù)應(yīng)為標準值。,斜齒輪的幾何尺寸是按其端面參數(shù)來進行計算的。它與直齒輪的幾何尺寸計算一樣，即可將直齒輪的各幾何尺寸計算公式中的標準參數(shù)（m、ha*、c*）全改寫為斜齒輪的端面參數(shù)，再代換以法面參數(shù)表示的計算公式，即可得斜齒輪的幾何尺寸的計算公式。,（3）斜齒輪的幾何尺寸計算,4、斜齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件和重合度   （斜齒輪在端面內(nèi)的嚙合相當于直齒輪的嚙合） 一對外嚙合斜齒輪傳動的正確嚙合條件為：1）兩斜齒輪的法面模數(shù)相等；2）兩斜齒輪的法面壓力角相等；3）兩斜齒輪的螺旋角大小相等，方向相反。,四、直齒圓錐齒輪,1.特點：    圓錐齒輪機構(gòu)是用來傳遞空間兩相交軸之間運動和動力的一種齒輪機構(gòu)，其輪齒分布在截圓錐體上，齒形從大端到小端逐漸變小。圓柱齒輪中的有關(guān)圓柱均變成了圓錐。為計算和測量方便，通常取大端參數(shù)為標準值。,一對圓錐齒輪兩軸線間的夾角稱為軸角。其值可根據(jù)傳動需要任意選取，在一般機械中，多取90。,2.應(yīng)用,圓錐齒輪,直齒圓錐齒輪：,斜齒圓錐齒輪：,由于設(shè)計、制造、安裝方便，應(yīng)用最廣。,介于兩者之間，傳動較平穩(wěn)，設(shè)計較簡單。,曲齒圓錐齒輪：,傳動平穩(wěn)、承載能力強，用于高速，重載傳動。,3、直齒圓錐齒輪齒廓的形成,一個圓平面S與一個基圓錐切于直線OC，圓平面半徑與基圓錐錐距 R 相等，且圓心與錐頂重合。當圓平面繞圓錐作純滾動時，該平面上任一點B將在空間展出一條漸開線AB。漸開線必在以O(shè) 為中心、錐距 R 為半徑的球面上，成為球面漸開線。,4、錐齒輪傳動的基本參數(shù)和幾何尺寸計算,直齒圓錐齒輪傳動的基本參數(shù)及幾何尺寸是以輪齒大端為標準的。規(guī)定錐齒輪大端模數(shù)，與壓力角 為標準值。,正確嚙合條件：,圓錐齒輪大端的模數(shù)和壓力角分別相等，且錐距相等，錐頂重合,五、蝸桿傳動,蝸桿傳動是一種在空間交錯軸間傳遞運動的機構(gòu)(交錯角一般為90)。由主動件蝸桿和從動件蝸輪組成。,1、蝸桿傳動的特點,2、傳動比i：,較少的蝸桿頭數(shù)（如：單頭蝸桿）可以實現(xiàn)較大的傳動比，但傳動效率較低；蝸桿頭數(shù)越多，傳動效率越高，但蝸桿頭數(shù)過多時不易加工。通常蝸桿頭數(shù)取為1、2、4、6。    z2不宜太?。ㄈ鐉2>28)，否則將使傳動平穩(wěn)性變差。 z2也不宜太大，否則在模數(shù)一定時，蝸輪直徑將增大，從而使相嚙合的蝸桿支承間距加大，降低蝸桿的彎曲剛度。,蝸桿頭數(shù)與蝸輪齒數(shù)的薦用值,3、力的方向和蝸輪轉(zhuǎn)向的判別,判定蝸桿、蝸輪的轉(zhuǎn)向：,蝸桿為左旋，蝸輪轉(zhuǎn)向為順時針,練習：,如圖所示，蝸桿1主動，其旋向、轉(zhuǎn)向已知。試確定：蝸輪的轉(zhuǎn)向。,判定圖中蝸輪、蝸桿的回轉(zhuǎn)方向或螺旋方向。,逆時針,左旋,逆時針,一蝸桿傳動，已知：蝸桿頭數(shù)Z1=2，蝸輪齒數(shù)Z2=70,蝸輪轉(zhuǎn)速n2=28r/min，。求蝸桿的轉(zhuǎn)速n1為多少？如果要求蝸輪的齒數(shù)Z2=56，則蝸輪轉(zhuǎn)速n2應(yīng)為多少？,1.輪齒折斷 ：,疲勞拆斷；                       突然過載拆斷 ；                 嚴重磨損及安裝制造誤差等造成輪齒折斷；,問題：如何提高齒輪的抗折斷能力？,六、齒輪傳動的失效形式,主要措施：合適材料和熱處理方法降低齒面硬度；增大齒根處的圓角半徑減少齒根的彎曲應(yīng)力等。,齒根處,2.齒面磨損：,問題：如何提高齒輪的抗磨損能力？,磨損是開式傳動的主要失效形式。,主要措施：采用閉式傳動；提高齒面硬度；降低齒面粗糙度；采用清潔的潤滑油。,齒面工作高度上,3.齒面點蝕： 輪齒工作面某一固定點受到近似脈動的變應(yīng)力作用，由于疲勞而產(chǎn)生的麻點狀剝蝕損傷的現(xiàn)象。,主要措施：提高齒面硬度；降低齒面粗糙度；增大潤滑油粘度；采用合理變位。,靠近節(jié)圓偏齒根處,4.齒面膠合：,高速重載傳動中，齒面間壓力大，瞬時溫度高，潤滑油膜被破壞，齒面間會發(fā)生粘接在一起的現(xiàn)象，在輪齒表面沿滑動方向出現(xiàn)條狀傷痕，稱為膠合。,靠近節(jié)圓偏齒頂處,5.塑性變形：,措施：提高齒面硬度；增大潤滑油粘度。,重載且摩擦力很大時，齒面較軟的輪齒表面就會沿摩擦力方向產(chǎn)生塑性變形。,輪齒的節(jié)圓處,齒輪材料,金屬材料,45號鋼,中碳合金鋼,鑄鋼,低碳合金鋼,鑄鐵,非金屬材料,選材時考慮：,工作條件、載荷性質(zhì)、經(jīng)濟性、制造方法等,齒輪毛坯鍛造選可鍛材料；鑄造選可鑄材料,熱處理,調(diào)        質(zhì),正        火,表面淬火,滲碳淬火,滲氮,軟齒面。,改善機械性能，增大強度和韌性,硬齒面。,接觸強度高、耐磨性好、可抗沖擊,配對齒輪均采用軟齒面時：,小齒輪受載次數(shù)多，故材料應(yīng)選好些，熱處理硬度稍高于大齒輪（約3040HBS）,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(yīng)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(shù)。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,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?qū)崿F(xiàn)相交軸之間的運動與動力的傳遞的齒輪傳動機構(gòu)是 。A、直齒圓柱齒輪機構(gòu)B、斜齒圓齒輪機構(gòu)C、圓錐齒輪機構(gòu)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(shù)B、小端模數(shù)C、大端參數(shù)D、大端模數(shù)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、阿基米德螺旋線B、直線,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(nèi)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(shè)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。,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(shù)中最基本的參數(shù)是齒數(shù)、模數(shù)、壓力角。（    ）4、兩齒輪模數(shù)相同時，說明其漸開線齒廓曲線一致。（    ）,5、用展成法加工齒輪時，當齒數(shù)較少時，有時會發(fā)現(xiàn)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(xiàn)象，通常稱之為根切。（    ）6、內(nèi)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(gòu)所無法實現(xiàn)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。（    ）,四、計算題1、有一齒輪傳動，主動輪齒數(shù)z1=20，從動輪齒數(shù)z2=50，試計算傳動比i12=？若主動輪轉(zhuǎn)速n1=800r/min，求從動輪轉(zhuǎn)速n2=?2、已知相嚙合的一對標準直齒圓柱齒輪傳動，主動輪轉(zhuǎn)速n1=900r/min，從動輪轉(zhuǎn)速n2=300r/min，中心距a=200mm，模數(shù)m=5mm，求齒數(shù)z1和z2。3、已知相嚙合的一對標準直齒圓柱齒輪傳動，z1：20，z2=50，a=210rnm，求d1和 d2各是多少?4、已知一蝸桿傳動，蝸桿頭數(shù)z1=2，轉(zhuǎn)速n1=1450r/min，蝸輪齒數(shù)z2=62，求蝸輪轉(zhuǎn)速n2=？五、討論題了解一種型號的汽車中采用了哪些齒輪傳動機構(gòu)?,輪系：由一系列互相嚙合的齒輪將主動軸和從動軸連接起來的傳動系統(tǒng)。,3.6   輪系,輪系常常應(yīng)用于機床傳動、儀器儀表、汽車傳動等機構(gòu)中.,一、輪系的分類,仔細觀察下列3個圖，分析它們的不同,輪系的形式有很多，按照輪系傳動時各齒輪的軸線位置是否固定分為定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系和混合輪系三大類。,1、定軸輪系,當輪系運轉(zhuǎn)時，所有齒輪的幾何軸線位置相對于機架固定不變，即定軸輪系（也稱普通輪系）,平面定軸輪系,空間定軸輪系,2、周轉(zhuǎn)輪系,輪系運轉(zhuǎn)時，至少有一個齒輪的幾何軸線相對于機架的位置是不固定的，而是繞另一個齒輪的幾何軸線轉(zhuǎn)動。,簡單行星輪系,3、混合輪系,由定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系組成的輪系稱為混合輪系 。,二、輪系的功用,一對齒輪：i35輪系的傳動比i可達 10000。,1.可獲得很大的傳動比,2.可作較遠距離的傳動,3.可實現(xiàn)變速和變向,4.可合成或分解運動,汽車差速器,三、定軸輪系,定軸輪系傳動比計算包括計算輪系傳動比的大小和確定末輪的回轉(zhuǎn)方向,1.定軸輪系回轉(zhuǎn)方向的確定,轉(zhuǎn)向相反,轉(zhuǎn)向相同,惰輪:只改變從動輪回轉(zhuǎn)方向，不改變主、從動輪傳動比的大小。,另：加奇數(shù)個惰輪，主、從動輪旋轉(zhuǎn)方向一致；加偶數(shù)個惰輪，主、從動輪旋轉(zhuǎn)方向相反。,圓錐齒輪傳動：只能用畫箭頭的方法來確定從動輪的轉(zhuǎn)向。,蝸桿傳動：可用左右手規(guī)則進行判斷。,  傳動比的大小  輸入、輸出軸的轉(zhuǎn)向關(guān)系,2、定軸輪系的傳動比計算,定軸輪系的傳動比是指輪系首末兩輪轉(zhuǎn)速之比，即：,定軸輪系傳動比計算,推廣到一般情形，設(shè)A為輸入軸，B為輸出軸，則定軸輪系傳動比大小的計算公式為：,注意：,平面定軸輪系和空間定軸輪系的傳動比大小均可用上式計算，但轉(zhuǎn)向的確定有不同的方法。,空間定軸輪系的轉(zhuǎn)向關(guān)系可用，但應(yīng)去掉 (-1)m，必須用箭頭的方式標注各齒輪方向。m為從輸入軸到輸出軸所含外嚙合齒輪的對數(shù)。若傳動比的計算結(jié)果為正，則表示輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)向相同，為負則表示輸入軸與輸出軸轉(zhuǎn)向相反。,例：,已知：z1=18,z2=36,z2=20,z3=80,z3=20,z4=18,z5=30,z5=15,z6=30,z6=2(右旋)，z7=60,n1=1440r/min，其轉(zhuǎn)向圖如上所示。求：傳動比i17,i15,i25及蝸輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。,四、周轉(zhuǎn)輪系,輪系運轉(zhuǎn)時，至少有一個齒輪軸線的位置不固定，而是繞某一固定軸線回轉(zhuǎn)，稱該輪系為周轉(zhuǎn)輪系。,周轉(zhuǎn)輪系由中心輪1、行星輪2、中心輪3和系桿（行星架或轉(zhuǎn)臂）組成。行星輪 2裝在系桿 H上，一方面繞軸線O1O1自轉(zhuǎn)，同時又隨系桿H繞固定軸線OO作公轉(zhuǎn)。,按照自由度數(shù)目的不同，又可將周轉(zhuǎn)輪系分為兩類。,（1）差動輪系自由度為2,如圖所示的輪系，其中心輪1和3都是轉(zhuǎn)動的，則該機構(gòu)的自由度為2。這表明，需要有兩個獨立運動的原動件，機構(gòu)的運動才能完全確定。這種兩個中心輪都不固定、自由度為2的周轉(zhuǎn)輪系稱為差動輪系。,（2）行星輪系自由度為1,如圖所示，中