第11章

齒輪傳動

11.1齒輪傳動概述 11.2標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱及幾何尺寸計(jì)算 11.3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動11.4漸開線圓柱齒輪的加工方法 11.5齒輪傳動的失效形式 11.6斜齒圓柱齒輪傳動設(shè)計(jì) 11.7圓柱齒輪的規(guī)定畫法 11.8齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11.9齒輪傳動的潤滑 11.10蝸桿傳動 11.11輪系 一、特點(diǎn)和類型

齒輪傳動是近現(xiàn)代機(jī)械中用得最多的傳動形式之一，用來傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動和動力。11.1齒輪傳動概述

外嚙合直齒圓柱齒輪傳動內(nèi)嚙合直齒圓柱齒輪傳動齒輪齒條傳動（直齒條）外嚙合斜齒圓柱齒輪傳動人字齒輪傳動齒輪齒條傳動（斜齒條）直齒圓錐齒輪傳動11.1齒輪傳動概述

螺旋齒輪傳（交錯(cuò)軸斜齒輪傳動）蝸桿傳動圖片11.1齒輪傳動概述11.1齒輪傳動概述齒輪傳動1.按兩軸位置直齒圓柱齒輪傳動（輪齒與軸平行）斜齒圓柱齒輪傳動（輪齒與軸不平行）外嚙合內(nèi)嚙合齒輪齒條外嚙合內(nèi)嚙合齒輪齒條人字齒輪傳動（輪齒成人字形）空間齒輪運(yùn)動傳遞相交軸運(yùn)動（錐齒輪傳動）傳遞交錯(cuò)軸運(yùn)動直齒斜齒曲線齒交錯(cuò)軸斜齒輪傳動蝸輪蝸桿傳動準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動平面齒輪傳動(圓柱齒輪傳動)優(yōu)點(diǎn)：1）傳動效率高2）傳動比恒定3）結(jié)構(gòu)緊湊4）工作可靠、壽命長缺點(diǎn)：1）制造、安裝精度要求較高2）不適于中心距a較大兩軸間傳動3）使用維護(hù)費(fèi)用較高）精度低時(shí)、噪音、振動較大11.1齒輪傳動概述11.1齒輪傳動概述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(jī)械，建筑機(jī)械及簡單機(jī)械設(shè)備，只有簡單防護(hù)罩閉式—潤滑、密封良好，汽車、機(jī)床及航空發(fā)動機(jī)等齒輪傳動中3、按齒形1）漸開線——常用；2）擺線——計(jì)時(shí)儀器；3）圓弧——承載能力較強(qiáng)4.按使用情況分：動力齒輪─以動力傳輸為主，常為高速重載或低速重載傳動。傳動齒輪─以運(yùn)動準(zhǔn)確為主，一般為輕載高精度傳動。5.按齒面硬度分：軟齒面齒輪（齒面硬度≤350HBS）硬齒面齒輪（齒面硬度＞350HBS）11.1齒輪傳動概述一、直齒圓柱齒輪的各部分名稱及主要參數(shù)1、齒輪各部分名稱和尺寸齒數(shù)——Z(1)、基圓db(rb)(2)、齒頂圓da(ra)(3)、齒根圓df(rf)(4)、分度圓d(r)

測量基準(zhǔn)(5)、在任意圓上dk

齒槽寬ek

齒厚SK

齒距PK=ek+SK11.2標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱及幾何尺寸計(jì)算基節(jié)Pb—基圓上的齒距周節(jié)P—分度圓上的齒距P=s+e=2s=2e(6).

齒頂高h(yuǎn)a：d與da之間

ha=(da-d)/2

齒全高h(yuǎn)：h=ha+hf

齒根高h(yuǎn)f：d與df之間hf=(d-df)/2hahfh11.2標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱及幾何尺寸計(jì)算11.2標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱及幾何尺寸計(jì)算2、標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)定義模數(shù)或

模數(shù)m已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，單位：mm。(1)、模數(shù)m分度圓就是齒輪上具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓。模數(shù)表示輪齒的大小11.2標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱及幾何尺寸計(jì)算第一系列1；1.25；1.5；2；2.5；3；4；5；。。。40；50第二系列1.75；2.25；2.75；（3.25）；3.5。。。36；45模數(shù)m--已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化表11-1常用的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m（摘自GB/T1357-2008）11.2標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱及幾何尺寸計(jì)算(2)、分度圓壓力角α國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定齒輪分度圓α=20°為標(biāo)準(zhǔn)值某些場合：α=14.5°、15°、22.5°、25°。11.2標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱幾何尺寸計(jì)算(3)、齒數(shù)z(4)、齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值：=1，=0.25非標(biāo)準(zhǔn)短齒：=0.8，=0.311.2標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱及幾何尺寸計(jì)算二、標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的幾何尺寸計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)齒輪：標(biāo)準(zhǔn)齒輪是指m、α、ha*、c*

均取標(biāo)準(zhǔn)值，具有標(biāo)準(zhǔn)的齒頂高和齒根高，且分度圓齒厚等于齒槽寬的齒輪。一個(gè)齒輪：d=mz

da=d+2ha=(z+2ha*)mdf=d-2hf=(z-2ha*-2c*)mdb=dcosαha=ha*mhf=(ha*+c*)mh=ha+hf=(2ha*+c*)mP=πm一對標(biāo)準(zhǔn)齒輪：11.2標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱及幾何尺寸計(jì)算一、正確嚙合條件11.3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動兩齒輪的模數(shù)和壓力角分別相等。即一對漸開線直齒圓柱齒輪的傳動比可表達(dá)為二、標(biāo)準(zhǔn)安裝標(biāo)準(zhǔn)中心距：頂隙→標(biāo)準(zhǔn)值一對模數(shù)和壓力角都相等的標(biāo)準(zhǔn)齒輪要想標(biāo)準(zhǔn)安裝，必須兩輪的分度圓相切，即分度圓與節(jié)圓重合11.3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動一、齒輪輪齒的加工方法1.仿形法

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銑刀切制齒輪的方法，如圖所示。銑完一個(gè)齒槽后，分度頭將齒坯轉(zhuǎn)過3600/z，再銑下一個(gè)齒槽，直到銑出所有的齒槽。11.4漸開線圓柱齒輪的加工方法

仿形法加工方便易行，但精度難以保證。由于漸開線齒廓形狀取決于基圓的大小，而基圓半徑rb=(mzcosα)/2，故齒廓形狀與m、z、α有關(guān)。欲加工精確齒廓，對模數(shù)和壓力角相同的、齒數(shù)不同的齒輪，應(yīng)采用不同的刀具，而這在實(shí)際中是不可能的。生產(chǎn)中通常用同一號銑刀切制同模數(shù)、不同齒數(shù)的齒輪，故齒形通常是近似的。表中列出了1-8號圓盤銑刀加工齒輪的齒數(shù)范圍。圓盤銑刀加工齒數(shù)的范圍刀號12345678加工齒數(shù)范圍12-1314-1617-2021-2526-3435-5455-134135以上11.4漸開線圓柱齒輪的加工方法2.

展成法是利用一對齒輪無側(cè)隙嚙合時(shí)兩輪的齒廓互為包絡(luò)線的原理加工齒輪的。加工時(shí)刀具與齒坯的運(yùn)動就像一對互相嚙合的齒輪，最后刀具將齒坯切出漸開線齒廓。范成法切制齒輪常用的刀具有三種：

a齒輪插刀

是一個(gè)齒廓為刀刃的外齒輪；

b齒條插刀

是一個(gè)齒廓為刀刃的齒條；插直齒動畫演示插斜齒動畫演示11.4漸開線圓柱齒輪的加工方法C齒輪滾刀像梯形螺紋的螺桿，軸向剖面齒廓為精確的直線齒廓，滾刀轉(zhuǎn)動時(shí)相當(dāng)于齒條在移動?？蓪?shí)現(xiàn)連續(xù)加工，生產(chǎn)率高。

滾直齒動畫演示滾斜齒動畫演示

齒輪加工實(shí)景錄像

用展成法加工齒輪時(shí)，只要刀具與被切齒輪的模數(shù)和壓力角相同，不論被加工齒輪的齒數(shù)是多少，都可以用同一把刀具來加工，這給生產(chǎn)帶來了很大的方便，因此展成法得到了廣泛的應(yīng)用。11.4漸開線圓柱齒輪的加工方法11.4漸開線圓柱齒輪的加工方法11.4漸開線圓柱齒輪的加工方法11.4漸開線圓柱齒輪的加工方法二.根切現(xiàn)象與最少齒數(shù)

概念：用展成法加工齒輪時(shí)，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(qiáng)度，重合度減小，導(dǎo)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(diǎn)N標(biāo)準(zhǔn)齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)：

根切現(xiàn)象動畫演示

防止：

若需Z<Zmin

,采用變位齒輪11.4漸開線圓柱齒輪的加工方法11.5齒輪傳動的失效形式

1.輪齒折斷2.齒面磨損11.5齒輪傳動的失效形式

3.齒面點(diǎn)蝕11.5齒輪傳動的失效形式4.齒面膠合

11.5齒輪傳動的失效形式5.塑性變形11.5齒輪傳動的失效形式11.6斜齒圓柱齒輪傳動設(shè)計(jì)嚙合特點(diǎn)(1).直齒圓柱齒輪嚙合時(shí):齒面的接觸線均平行于齒輪軸線。因此輪齒是沿整個(gè)齒寬同時(shí)進(jìn)入嚙合、同時(shí)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(shí):斜齒輪的齒廓是逐漸進(jìn)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)。二、斜齒圓柱齒輪的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算1.螺旋角意義：表示輪齒的傾斜程度大小：各圓柱的螺旋角不同，一般提到的是分度圓柱上的螺旋角β旋向：左旋，右旋（沿軸向輪齒向哪側(cè)上升）β越大，重合度越大，但嚙合時(shí)產(chǎn)生軸向力也越大斜齒輪的輪齒為螺旋形，在垂直于齒輪軸線的端面（下標(biāo)以t表示）和垂直于齒廓螺旋面的法面（下標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)值。11.6斜齒圓柱齒輪傳動設(shè)計(jì)2.模數(shù):法面模數(shù)mn與端面模數(shù)mt11.6斜齒圓柱齒輪傳動設(shè)計(jì)3.壓力角:法面壓力力角αn與端面壓力角αt4.齒頂高系數(shù)與頂隙系數(shù)

11.6斜齒圓柱齒輪傳動設(shè)計(jì)5、斜齒輪的幾何尺寸計(jì)算1、斜齒輪端面參數(shù)帶入直齒輪的計(jì)算公式2、斜齒輪傳動可通過在一定范圍內(nèi)調(diào)整螺旋角的大小來湊配中心距11.6斜齒圓柱齒輪傳動設(shè)計(jì)三、斜齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件

（斜齒輪在端面內(nèi)的嚙合相當(dāng)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。11.6斜齒圓柱齒輪傳動設(shè)計(jì)圓柱齒輪的規(guī)定畫法：齒輪視圖

11.7圓柱齒輪的規(guī)定畫法單個(gè)齒輪的規(guī)定畫法-齒輪剖視圖11.7圓柱齒輪的規(guī)定畫法單個(gè)斜齒圓柱齒輪的畫法11.7圓柱齒輪的規(guī)定畫法單個(gè)人字齒圓柱齒輪的畫法

11.7圓柱齒輪的規(guī)定畫法齒輪嚙合的外形畫法

11.7圓柱齒輪的規(guī)定畫法圓柱齒輪的嚙合剖視畫法11.7圓柱齒輪的規(guī)定畫法嚙合區(qū)放大圖11.7圓柱齒輪的規(guī)定畫法斜齒輪嚙合視圖11.7圓柱齒輪的規(guī)定畫法人字齒圓柱齒輪的嚙合畫法

11.7圓柱齒輪的規(guī)定畫法11.8齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

齒輪軸實(shí)心結(jié)構(gòu)齒輪當(dāng)齒頂圓直徑da≤160mm時(shí)，可以做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪11.8齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)腹板式結(jié)構(gòu)齒輪當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑da=200～500mm時(shí)，采用腹板式齒輪11.8齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輪輻式結(jié)構(gòu)齒輪當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑mm時(shí)，采用腹板式齒輪

11.8齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11.9齒輪傳動的潤滑

油池潤滑

帶油輪潤滑

11.9齒輪傳動的潤滑

壓力噴油潤滑11.9齒輪傳動的潤滑

11.10蝸桿傳動

蝸桿傳動的類型11.10蝸桿傳動

蝸桿傳動的特點(diǎn)

與齒輪傳動相比，蝸桿傳動的特點(diǎn)：1）傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊。單級傳動比一般為10～40(