1、齒輪傳動,徐水區(qū)職教中心 機械加工技術專業(yè),2016.12,1,特選材料%,一、齒輪傳動特點,齒輪傳動是應用最廣泛的傳動機構之一。齒輪傳動的優(yōu)缺點如下： 優(yōu)點：1、傳遞動力大，效率高。 2、壽命長，工作平穩(wěn)，可靠性高。 3、能保證恒定的傳動比，能傳遞任意夾角 兩軸間的運動。 缺點：1、制造、安裝精度要求高，因而成本也較高。 2、不宜作軸間距離過大的傳動。,2,特選材料%,二、齒輪傳動的類型,1、按兩輪軸幾何特性可分為： 圓柱齒輪傳動:兩軸線相互平行。 圓錐齒輪傳動:兩軸線相交。 螺旋齒輪傳動:兩軸線交錯在空間既不平行也不相交。,3,特選材料%,二、齒輪傳動的類型,2、按輪齒形狀可分為:,直齒圓

2、柱齒輪傳動 斜齒圓柱齒輪傳動 人字齒圓柱齒傳動,斜齒齒輪傳動,人字齒輪傳動,直齒齒輪傳動,4,特選材料%,外嚙合齒輪傳動,內嚙合齒輪傳動,齒輪齒條傳動,2、按齒輪嚙合形式可分為:,外嚙合齒輪傳動 內嚙合齒輪傳動 齒輪齒條傳動,5,特選材料%,齒輪傳動,平行軸間齒輪傳動,相交軸間齒輪傳動,交錯軸間齒輪傳動,直齒外嚙合 內嚙合 齒輪齒條 斜齒 人字齒,直齒 斜齒 曲齒,弧齒輪傳動 準雙曲面錐齒輪傳動,6,特選材料%,多齒輪傳動機構,7,特選材料%,（一）漸開線的形成與漸開線齒廓,1、漸開線的形成 當一條動直線（發(fā)生線），沿著一個固定的圓（基圓）作純滾動時，動直線上任意一點K的軌跡稱為該圓的漸開線。

3、,三、漸開線標準直齒圓柱齒輪各部分,名稱和基本尺寸,8,特選材料%,2、漸開線的性質,（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）漸開線齒廓上某點的法線與該點的速度方向所夾的銳角稱為該點的壓力角。,（4）漸開線的形狀只取決于基圓大小。 （5）基圓內無漸開線。,9,特選材料%,（二）直齒圓柱齒輪各部分的名稱及符號,齒頂圓：過齒輪各輪齒頂端的圓，其直徑用 da 表示。 齒根圓：過齒輪各齒槽底部的圓，其直徑用 df 表示。,10,特選材料%,齒厚：在任意圓周上輪齒兩側間的弧長，用 s表示。

4、 齒寬：沿齒輪軸線量得齒輪的寬度用 b 表示。,齒槽寬：在任意圓周上相鄰兩齒空間部分的弧長，用 e表示。,11,特選材料%,分度圓： 對標準齒輪來 說，齒厚與齒 槽寬相等的那 個圓稱為分度 圓，直徑用 d 表示。分度圓 上的齒厚和齒 槽寬分別用 s 和 e 表示，即 se。,周節(jié)或齒距：相鄰兩齒在分度圓上對應點間的弧長， 用 p 表示，pse。,12,特選材料%,（三）直齒圓柱齒輪的基本參數,決定齒輪尺寸和齒形的基本參數有5個： 齒輪的模數 m 壓力角a 齒數 z 齒頂高系數ha* 頂隙系數c* 以上5個參數，除齒數 z 外均已標準化了。,13,特選材料%,1.模數m,分度圓上的周節(jié) p 對

5、p 的值稱為模數，用m（mm）表示，即： m= p/p 模數是齒輪幾何尺寸計算的基礎。顯然，m越大，則 p越大，輪齒就越大，輪齒的抗彎曲能力也越高。,14,特選材料%,我國已規(guī)定了標準模數系列。,15,特選材料%,2壓力角a,我國標準規(guī)定分度圓上齒廊的壓力角a20。以后凡是不加指明，壓力角都是指分度圓上的標準壓力角a。,漸開線上某點的法線（壓力方向線）與該點速度方向所夾的銳角a K稱為該點的壓力角。當一根直線BK在一圓周上作純滾動時（如右圖所示）此直線上任意一點K的軌跡AK稱為該圓的漸開線。,16,特選材料%,3齒頂高系數ha*和頂隙系數c*,齒頂高：分度圓到齒頂的距離。ha= ha*m 式中

6、：ha*為齒頂高系數,17,特選材料%,頂隙：當齒輪嚙合時，一個齒輪的齒頂圓與配對齒輪的齒根圓的徑向距離，用 c 表示，c= hf-ha。 c的存在可避免一個輪的齒頂與另一輪的齒底相碰并可儲存潤滑油。如果用模數來表示，則齒頂高和齒根高可分別寫為：,標準值： ha*=1， c*=0.25 非標準短齒： ha*=0.8， c*=0.3,18,特選材料%,（四）標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸關系,模數、壓力角、齒頂高系數及頂隙系數均取標準值，分度圓上齒厚與齒槽寬相等的齒輪稱為標準齒輪。因此，對于標準齒輪有： sep/2=mp/2 分度圓直徑d、齒頂圓直徑da 和齒根圓直徑df的計算式為： d =zm d

7、a =d+2ha=2ha*+z df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m,19,特選材料%,20,特選材料%,正確嚙合條件,一對漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是： 兩輪的模數相等，兩輪的壓力角相等。,21,特選材料%,四、直齒圓柱齒輪的傳動比,齒輪傳動是由主動輪與從動輪組成的齒輪副來傳遞運動和動力的傳動裝置。其傳動比為： 一對齒輪的傳動比不宜過大，否則，會使齒輪結構尺寸過大，不利于制造和安裝。通常一對圓柱齒輪的傳動比i12=58,22,特選材料%,五、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。銑完一個齒槽后

8、，分度頭將齒坯轉過3600/z，再銑下一個齒槽，直到銑出所有的齒槽。,優(yōu)點：方法簡單。 缺點：精度差，生產效率低，操作間斷。,23,特選材料%,2.范成法 是利用輪齒嚙合時齒廓曲線互為包絡線的原理來加工齒廓，其中一個齒輪（或齒條）作為刀具，另一個齒輪則為被切齒輪毛坯，刀具相對于被切齒輪毛坯運動時，刀具齒廓即可切出被加工齒輪的齒廓。,刀具：齒輪插刀、齒條插刀和齒輪滾刀。,24,特選材料%,（1）齒輪插刀,切制方法：輪坯與刀具按一定的傳動比作嚙合運動，同時刀具沿軸 線上下運動以切出齒寬。,25,特選材料%,（2）齒條插刀,加工方法：相當于齒輪與齒條的嚙合， 與齒輪插刀的加工方法相同。,26,特選材

9、料%,（3）齒輪滾刀,刀具形狀：外形象螺旋，其軸剖面為一個齒條刀具。,滾刀轉動時相當于齒條在移動。可實現連續(xù)加工，生產率高。,27,特選材料%,六、齒輪的失效形式,失效的形式有5種：輪齒折斷、齒面疲勞點蝕、齒面膠合、齒面磨損、齒面塑性變形。但以折斷和齒面點蝕為常見。,1、輪齒折斷 如圖,28,特選材料%,2、齒面疲勞點蝕,3、齒面膠合,29,特選材料%,4、齒面磨損,5、齒面塑性變形,30,特選材料%,七、齒輪的材料,（一）齒輪材料的基本要求,(1)齒面應有足夠的硬度，以抵抗齒面磨損、點蝕、膠合以及塑性變形等； (2)齒芯應有足夠的強度和較好的韌性，以抵抗齒根折斷和沖擊載荷： (3)應有良好的

10、加工工藝性能及熱處理性能使之便于加工且便于提高其力學性能。,（二）齒輪的常用材料,1鍛鋼 鍛鋼經鍛造后，改善了內部纖維組織，提高了強度，韌性好，并通過熱處理可改善其他機械性能。大多數齒輪都用鍛鋼制造。,2鑄鋼 當齒輪的尺寸較大(大于400一600mm)而不便于鍛造時可用鑄造方法制成鑄鋼齒坯，再進行正火處理以細化晶粒。,3鑄鐵低速、輕載場合的齒輪可以制成鑄鐵齒坯。當尺寸大于500mmm時可制成大齒圈，或制成輪輻式齒輪。,4.非金屬材料 適用于高速輕載、精度要求不高的場合。,31,特選材料%,蝸桿傳動,蝸桿傳動是由蝸桿和蝸輪組成的，用于傳遞空間交錯兩軸之間的運動和動力。交錯角一般為90。傳動中一般

11、蝸桿是主動件，蝸輪是從動件。,32,特選材料%,一、蝸桿傳動的特點：,1傳動比大，一般 i =1080，最大可達1000；,2重合度大，傳動平穩(wěn)，噪聲低；,3結構緊湊，可實現反行程自鎖；,4 蝸桿傳動的主要缺點齒面的相對滑動速度大，效率低；,5. 蝸輪的造價較高。,主要用于中小功率，間斷工作的場合。 廣泛用于機床、冶金、礦山及起重設備中。,33,特選材料%,二、蝸桿傳動的類型,阿基米德蝸桿（ ZA蝸桿） 漸開線蝸桿 （ZI蝸桿） 法向直廓蝸桿（ZN蝸桿）,蝸桿的外形是圓弧回轉面，同時嚙合的齒數多，傳動平穩(wěn)；齒面利于潤滑油膜形成，傳動效率較高；,重合度大；承載能力和效率較高。,34,特選材料%,

12、蝸桿分左旋和右旋,蝸桿還有單頭和多頭之分,左旋,右旋,35,特選材料%,三、蝸桿傳動的常用材料,蝸桿的常用材料為碳鋼和合金鋼。高速重載的蝸桿常用15Cr、20Cr滲碳淬火，或45鋼、40Cr淬火。低速中輕載的蝸桿可用45鋼調質。精度要求高的蝸桿需經磨削。,適用于齒面滑動速度 較高的傳動。,（抗膠合能力強，抗點蝕能力差）,vs 8 m/s 的場合。（抗膠合能力差）,vs 2 m/s 的場合。,由于蝸桿傳動的特點，蝸桿副的材料不僅要求有足夠的強度，更重要的是具有良好的減摩耐磨和抗膠合性能。為此常采用青銅作蝸輪齒圈，并與淬硬磨削的鋼制蝸桿相匹配。,36,特選材料%,輪系,輪系：由一系列齒輪組成的傳動

13、系統(tǒng)稱為齒輪系，簡稱輪系,37,特選材料%,一、輪系分類,輪 系,定軸輪系,輪系中所有齒輪軸線都是固定的,周轉輪系,輪系中至少有一個齒輪的軸線相對機架不固定,復合輪系,定軸輪系+周轉輪系 或周轉輪系+周轉輪系,38,特選材料%,平面定軸輪系,39,特選材料%,周轉輪系,40,特選材料%,復合輪系,41,特選材料%,二、定軸輪系傳動比的計算,傳動比的內容：傳動比數值,主從動輪的轉向關系,42,特選材料%,一對齒輪嚙合的傳動比,*主、從動輪轉向關系用畫箭頭表示,*只能表示平行軸之間的轉向關系,43,特選材料%,定軸輪系的傳動比=各對齒輪傳動比的連乘積=從動輪齒數積/主從動輪齒數積 首末兩輪的轉向取

14、決于外嚙合齒輪的對數 齒輪4 (惰輪)不影響大小, 但改變轉向,(-1)m,m為外嚙合的對數,44,特選材料%,傳動比計算實例,例7-1 圖示輪系中，已知1輪轉向如圖示，n1 = 405 r/min， 各輪齒數為： Z1=Z2=Z4=20，Z2=Z3=Z5=30，Z4=Z6=60， 試求：1）i16； 2）n6大小及其轉動方向。,解答：,1判定輪系類型 輪系類型因在輪系運轉時，所有齒的軸線相對于機架的位 置都是固定的，且各輪的軸線相互平行，故為平面定軸輪系.,45,特選材料%,2分析輪系的傳動關系：1 2=2 3 4=4 5 6,3計算i16,4求 n6大?。?n6 = n1/i16 = 405/-13.5 = - 30 r/min；,n6轉向： 與n1轉向相反（即n6 ）。,46,特選材料%,三、輪系的應用,實現分路傳動 獲得較大的傳動比 用于距離較大的兩軸間傳動