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1、中等职业技术学校规划教材,机械基础 主编 林振琨 雷凤琼 制作 雷凤琼 杨剑锋,第5章 齿轮传动,5.1 齿轮传动的应用和特点 5.2 齿轮传动的常用类型 5.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸 的计算 5.4 渐开线直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件和连续 传动条件 5.5 渐开线齿轮的加工方法与根切现象 5.6 其他齿轮传动 5.7 齿轮传动的失效形式及维护 5.8 蜗杆传动, 了解齿轮传动的类型及应用特点 掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数与几何尺 寸计算 了解渐开线直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件和连 续传动条件 了解渐开线齿轮的加工方法与根切现象 理解斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿
2、轮、齿轮齿条传动 的应用特点及正确啮合条件 理解齿轮传动的失效形式、失效原因和预防措施 了解蜗杆传动的类型与应用特点 熟练判断蜗杆、蜗轮旋向及蜗轮回转方向,齿轮是一种传动零件,被广泛地应用于各类机器和部件的传动中。在机器或部件中,利用齿轮把一根轴的旋转运动传递到另一根轴上去,同时改变转速和旋转方向,使机器或部件进行工作。如右图所示手表中,就是应用齿轮传动的实例,你知道手表是如何工作的吗?,5.1 齿轮传动的应用和特点,z1,齿轮传动是指利用齿轮副来传递运动和(或)动力的一种机械传动。齿轮副的一对齿轮的齿依次交替接触,从而实现一定规律的相对运动的过程和形态称为啮合。,1. 齿轮传动的传动比i,齿
3、轮传动的传动比是主动齿轮与从动齿轮转速(或角速度)之比。,式中:n1、n2主、从动轮的转速,r/min; 1、2主、从动轮的角速度,rad/s; z1、z2 主、从动轮齿数。,例5-1 有一对齿轮传动,己知主动齿轮的转速n11500 r/min,齿数z125,从动齿轮齿数z250,试计算传动比i和从动轮转速n2。,r/min,【解】,2. 应用特点,5.2 齿轮传动的常用类型,a)直齿圆柱齿轮传动 b)斜齿圆柱齿轮传动,c)人字齿圆柱齿轮传动 d)内啮合齿轮传动,e)齿轮齿条传动 f)锥齿轮传动,g)交错轴斜齿轮传动 h)蜗轮蜗杆传动,5.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸的计算,
4、1. 渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何要素,2. 渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数 (1)齿数z 在齿轮的整个圆周上,均匀分布的轮齿总数,称为齿数,用z表示。 (2)模数m 模数是齿距p除以圆周率所得的商,即mp /,单位为mm。,(3)压力角 在标准齿轮廓上,分度圆上的端面压力角,简称为压力角。该压力角已经标准化,压力角 =20。 (4)齿顶高系数ha* 为了用模数的倍数表示齿顶高的大小,引入了齿顶高系数ha*,其标准值见下表。 (5)顶隙系数c* 当一对齿轮啮合时,为使一个齿轮的齿顶面不与另一个齿轮的齿槽底面相抵触,轮齿的齿根高应大于齿顶高,即应留有一定的径向间隙,称为顶隙,用c表示。,齿顶高
5、系数ha*及顶隙系数c*,3. 外啮合标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算,若渐开线直齿圆柱齿轮采用标准模数m,分度圆上的压力角=20,齿顶高系数ha*=1,顶隙系数c*=0.25,且端面分度圆上的齿厚s与齿槽宽e相等,则称为标准直齿圆柱齿轮,简称标准直齿轮。,标准直齿圆柱齿轮几何要素的名称、代号、定义和尺寸计算公式,标准直齿圆柱齿轮几何要素的名称、代号、定义和尺寸计算公式,例5-2 己知一对标准直齿齿轮传动,其传动比i3,主动轮转速nl1200 rmin,中心距a100 mm,模数 m2 mm。试求:(1)从动轮转速n2;(2)齿数z1和z2;(3)这对齿轮以下的主要尺寸:分度圆直径、齿顶圆直径、
6、齿根圆直径、基圆直径、齿距、齿厚、齿槽宽、齿高。,【解】 (1)从动轮转速:,(2), z2 = 3z1 又, z2 = 25 z2 = 75,r/min,(3)这对齿轮的主要尺寸为 分度圆直径:d1 = mz1 = 225 = 50 mm d2 = mz2 = 275 = 150 mm 齿顶圆直径:da1 = m(z1+2)= 2(25+2)= 54 mm da2 = m(z2+2)= 2(75+2)= 154 mm 齿根圆直径:df1 = m(z125)= 2(252.5)= 45 mm df2 = m(z22.5)= 2(752.5)= 145 mm 基圆直径: db1 = d1cos
7、= 50cos20= 46.98 mm db2 = d2cos= 150cos20= 140.95 mm 齿距: p1 = p2 =m = 3.142= 6.28 mm 齿厚: s1 = s2 =m/2 = 3.1422= 3.14 mm 齿槽宽: e1 = e2 =m/2 = 3.1422= 3.14 mm 齿高: h1 = h2 =2.25m = 2.252= 4.5 mm,5.4 渐开线直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件和连续传动条件,1. 正确啮合条件 渐开线标准直齿圆柱齿轮要能正确啮合传动,需要各对轮齿依次正确啮合,互不干涉。两齿轮必须满足一定的条件,即正确啮合条件为: (1)两齿轮的模
8、数相等,即m1=m2=m。 (2)两齿轮分度圆上的齿形角相等,即1=2=。,2. 连续传动条件 齿轮传动的连续条件是前一对轮齿尚未结束啮合,后一对轮齿已进入啮合状态。即重合度1。,5.5 渐开线齿轮的加工方法与根切现象,1. 渐开线齿轮的加工方法,2. 根切现象和最少齿数 (1)根切现象 当用展成法切削加工渐开线标准齿轮时,如果被加工齿轮的齿数太少,会出现齿轮刀具的顶部切入到轮齿的根部,使轮齿根部渐开线齿廓被多切去一部分,如图所示,这种现象称为齿轮的根切现象。,(2)最少齿数 为了避免发生根切现象,标准齿轮的齿数应有一个最少的限度,这个齿数称为最少齿数,用zmin表示。对于渐开线标准直齿圆柱齿
9、轮,zmin=17。,5.6 其他齿轮传动,斜齿圆柱齿轮的形成,5.7 齿轮传动的失效形式及维护,齿轮传动是由轮齿来传递运动和动力的,在齿轮传动过程中,因轮齿发生折断、齿面损坏等现象,使齿轮失去了正常的工作能力,这种现象称为齿轮的失效。,常见轮齿失效形式及引起原因与防止措施,常见轮齿失效形式及引起原因与防止措施,常见轮齿失效形式及引起原因与防止措施,常见轮齿失效形式及引起原因与防止措施,常见轮齿失效形式及引起原因与防止措施,齿面点蚀(动画演示),齿面塑性变形(动画演示),轮齿折断(动画演示),5.8 蜗杆传动,如右图所示,蜗杆传动由蜗杆、蜗轮和机架组成,用于传递空间两交错轴间的运动和动力,通常
10、两轴的交错角为90。在一般蜗杆传动中,都是由蜗杆(主动件)带动蜗轮(从动件)转动蜗杆传动,常用作减速传动。,a)圆柱蜗杆传动 b)环面蜗杆传动 c)锥蜗杆传动,1. 蜗杆传动的类型和特点 (1)蜗杆传动的类型,(2)蜗杆传动的特点 传动比大,结构紧凑。用于传递动力时,i=880,用于传递运动时,i可达1000。 传动平稳,无噪声。因为蜗杆与蜗轮齿的啮合是连续的,同时啮合的齿数较多,所以平稳性好。 当蜗杆的螺旋角小于轮齿间的当量摩擦角时,蜗杆传动能自锁,即只能由蜗杆带动蜗轮,而不能蜗轮带动蜗杆。 传动效率低。因为在传动中摩擦损失大,其效率一般为0.70.8,具有自锁性传动时效率为0.40.5。故
11、不适用于传递大功率和长期连续工作。 为了减少摩擦,蜗轮常用贵重的减摩材料(如青铜)制造,成本高。,2. 蜗杆传动的主要参数 在蜗杆传动中,其几何参数及尺寸计算均以中间平面为准。通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面称为中间平面,如下图所示。在此平面内,普通圆柱蜗杆传动相当于齿轮与齿条的啮合传动。,(1)模数m、齿形角 蜗杆的轴面模数mx1等于蜗轮的端面模数mt2,且为标准值;蜗杆的轴面齿形角x1等于蜗轮的端面齿形角t2,为标准齿形角20。 (2)蜗杆直径系数q 加工蜗轮时,用的是与蜗杆具有相同尺寸的滚刀,因此加工不同尺寸的蜗轮需要不同的滚刀。为限制滚刀的数量,并使滚刀标准化,对每一标准模数,规定了
12、一定数量的蜗杆分度圆直径d1。蜗杆分度圆直径d1与模数m的比值称为蜗杆直径系数q,即q= d1/m。,(3)蜗轮的分度圆导程角 如下图所示为蜗杆展开图。蜗杆螺旋面和分度圆柱的交线是螺旋线,为蜗轮的分度圆导程角。,(4)蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2 如果在蜗杆上只有一条螺旋线,称为单头蜗杆(单线蜗杆),即在端面上只有一个轮齿。如果在蜗杆上有两条螺旋线,称为双头蜗杆(双线蜗杆)。以此类推,蜗杆螺旋线头数即为齿数。 一般推荐选用蜗杆头数z1 = 1、2、4、6。蜗杆头数少,传动效率低,容易自锁;蜗杆头数越多,效率越高,但加工越困难。 蜗轮齿数z2可根据z1和传动比i来确定,一般推荐z2 = 2980。
13、,(5)传动比i 蜗杆传动的传动比就是蜗杆转速与蜗轮转速的比值,也等于蜗杆头数和蜗轮齿数的反比。即:,式中:n1、n2主动蜗杆、传动蜗轮的转速,r/min; z1 主动蜗杆头数; z2 从动蜗轮齿数。,3. 蜗杆、蜗轮旋向及蜗轮回转方向的判断 (1)蜗杆、蜗轮旋向的判定 蜗杆传动与斜齿轮传动一样,也有左旋与右旋之分。蜗杆、蜗轮的螺旋方向可用右手法则判定:手心对着自己,四指顺着蜗杆(蜗轮)的轴线方向摆正。若啮合与右手拇指指向一致,该蜗杆(蜗轮)为右旋,反之为左旋。其简图如下图所示。,(2)蜗轮回转方向的判定 蜗轮回转方向的判定取决于蜗杆的旋向与蜗杆的回转方向。蜗轮回转方向的判定方法如下:当蜗杆是左旋(或右旋)时,伸出右手(或左手)半握拳,用四指顺着蜗杆的回转方向,大拇指指向的相反方向就是蜗轮的回转方向。其图例如下图所示。,4. 蜗杆传动的正确啮合条件 (1)在中间平面内,蜗杆的轴向模数和蜗轮的端面模数相等,即mx1= mt2 = m。 (2)在中间平面内,蜗杆的轴向齿形角和蜗轮的端面齿形角相等,即x1= t2 = 。 (3)蜗杆分度圆柱面导程角和蜗轮分度圆柱面螺旋角相等,且旋向一致,即1= 2。,
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