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齿轮传动的类型及应用

类别:行业新闻   发布时间:2019-06-25 03:36   浏览:

  齿轮传动的类型及应用_物理_自然科学_专业资料。齿轮传动概述 新课引入 想一想: 日常生活中哪里用到了齿轮传 动呢? 钟表、机床、汽车、 减速器等 你或▷•●许拥有一块手表,或是 拥有一个闹钟,当你打开机 械式的手表或闹钟的后盖时, 就能看到齿

  齿轮传动概述 新课引入 想一想: 日常生活中哪里用到了齿轮传 动呢? 钟表、机床、汽车、 减速器等 你或许拥有一块手表,或是 拥有一个闹钟,当你打开机 械式的手表或闹钟的后盖时, 就能看到齿轮是怎样进行啮 合传动的。 3-1齿轮传动概述 齿轮传动——利用齿轮副来传递运动和(或) 动力的一种机械传动。 齿轮传动由主动轮、从动轮◆▼和机架组成。 齿轮副是由两个相互啮合的齿轮组成的基本机 构,两齿轮轴线相对位置不变,并绕其自身的 轴线转动。 齿轮副是高副 一、齿轮传动的基本特点 二、齿轮传动的常用类型 1、按轴的相对位置分类 按轮齿方向 两轴平行 按啮合情况 直齿圆柱齿轮传动 斜齿圆柱齿轮传动 人字齿圆柱齿轮传动 外啮合齿轮传动 内啮合齿轮传动 齿轮齿条传动 相交轴齿轮传动 两轴不平行 交错轴齿轮传动 锥齿轮传动 交错轴斜齿轮传动 蜗轮蜗杆传动 1 2 3 直齿圆柱齿轮传动:轮齿分布在圆柱体 外表面且与其轴线平行, 两轮的转动方向 相反。 斜齿圆柱齿轮传动:轮齿与其轴线倾斜 一个角度,沿螺旋线方向排列在圆柱体 上。两轮转向相反,传动平稳,适合于高 速重载传动,但有轴向力。 人字齿齿轮传动:它相当于两个全等、但 螺旋方向相反的斜齿轮拼接而成,其轴向 力被相互抵消。适合高速和重载传动,但 制造成本较高。 内啮合齿轮传动:两轮的轮齿分别排列 在圆柱体的内、外表面上,两轮的转动 方向相同。 齿轮齿条传动:齿数趋于无穷多的外齿 轮演变成齿条,它与外齿轮啮合时,齿 轮转动,齿条直线移动。 圆锥齿轮传动:轮齿沿圆锥母线排列于 截锥表面,是相交轴齿轮传动的基本形 式。制造较为简单。 曲齿锥齿轮传动:轮齿是曲线形,有圆 弧齿、螺旋齿等,传动平稳,适用于高 速、重载传动,但制造成本高。现在汽 车后桥都□◁采用这种齿轮。 交错轴斜齿轮传动:两螺旋角数值不等 的斜齿轮啮合时,可组成两轴线任意交 错◇…=▲传动,两轮齿为点接触,且滑动速度 较大,主要用于传递运动或轻载传动。 蜗轮蜗杆传动:两轴垂直交错,广泛应 用于机床、汽车、起重设备等传统机械 中。 齿轮传动常用类型 2、按工作条件 分 开式—适于低速及不重要的场合 半开式—农业机械,建筑机械及简单机械设备,只有简 单防护罩 闭式—润滑、密封良好,汽车、机床及航空发动机 等齿轮传动中 3、按齿形分 渐开线——常用 摆线——计时仪器 圆弧——承载能力较强 4.按使用情况分: 动力齿轮─以动力传输为主,常为高速重载或低速重载传动。 传动齿轮─以运动准确为主,一般为轻载高精度传动。 5.按齿面硬度分: 软齿面齿轮(齿面硬度≤350HBS) 硬齿面齿轮(齿面硬度>350HBS) 三、齿轮传动的基本要求 四、渐开线.对齿轮齿廓曲线的基本要求 一对啮合齿轮的传动,是靠主动轮齿廓上各点依次 推动从动轮齿廓上各点来实现的。 为了保证齿轮传动的平稳可靠性,必须要求 每对啮合齿廓在任何一点啮合时,都能保持两齿 轮的传动比不变,即能保证恒定的瞬时传动比。 齿廓啮合基本定律 齿轮传动的基本要求之一是其瞬时角速度之比必须保持不变。否则从动轮 会产生惯性力,影响齿轮寿命、引起机器的振动和噪声。 传动比: i12 ?1 ? ? C ?2 图示为一对相互啮合的齿轮,齿廓在K点接 触,若两轮的角速度分别为w1和w2,则两齿 廓在K点的线。 过K点作两齿廓的公法线nn,为保证两齿廓 连续传动,即不发生分离及互相嵌入,则必 须使两齿廓在公法线方向上无相对运动,即 Vk1和Vk2在nn方向上的分速度应相等。推 导获得: ?1 O 2 C ? ? i12 ? 2 O1C ?1 O 2 C ? ? i12 ? 2 O1C 上式表明:互相啮合传动的一对齿轮,在任一瞬时的传动比等于该 瞬时两轮连心线被其啮合齿廓接触的公法线所分割的两线段成反比。这 一定律为齿廓啮合的基本定律。 齿廓啮合基本定律表明:齿廓曲线的形状决定接触点处齿廓公法线的方 向,进而决定公法线与连心线交点的位置,从而影响传动比的大小。 欲使两齿轮瞬时角速度比恒定不变,必须使C点为连心线上的固定点。由 此可知,满足定传动比的齿廓形状必须符合:不论两齿廓在哪一点接触, 过接触点的两齿廓公法线必须与两轮连心线交于一点。该定点C称为节点。 过节点C所作的两个相切的圆称为节圆。一对齿轮的啮合传动可以看作一 对节圆作纯滚动。一对外啮合齿轮的中心距等于其节圆半径之和。 凡能满足上述要求的一对齿廓称为共轭齿廓。 轭 两头牛背上的架子——轭,轭使两头牛同步行走。 共轭即为按一定规律相配的一对。 作为◇=△▲共轭齿廓曲线,从理论上讲有无穷多,但在生产实践 中除◆●△▼●了要考率传动比要求外,还要考虑设计、制造、安装 和使用等要求。对于定传动比要求的齿轮,目前最常用的 齿廓曲线.渐开线的形成 当一直线沿一个圆的圆周作纯滚动时,此直线上任一点的轨迹称为 该圆的渐开线。这个圆称为基圆,该直线称为发生线。渐开线齿轮轮齿 的齿廓就是由同一基圆上产生的两条反向且对称的渐开线组成。 渐开线齿廓上某点的法线与齿廓上该点速度方向所夹的锐角αK,称 为该点的压力角。 cos ? K O B rb ? ? O K rK 基圆半径 3、渐开线、发生线在基圆上滚过的长度,等于基圆上被滚过 ?B 的弧长,即 BK ? A 2、渐开线上任意一点的法线、B点为渐开线在K点的曲率中心,BK是K点的曲率 半径,因此K点离基圆越远,曲率半径越大,渐开线、渐开线的形状取决于基圆的大小。大小相等 的基圆其渐开线形状相同;大小不等的基圆其渐开 线形状不同。基圆越大,渐开线越平直,基圆半径 为无穷大时,渐开线为直线。齿条的齿廓就是这种 直线 ∞ ∞ N 3 O2 ∞ O3 5、基圆内无渐开线、渐开线上各点的压力角不相等,离基圆越 远,压力角越大。 rb2 课堂练习 1、下图中属于平行轴齿轮传动的是? A B C D 2、下图中属于相交轴齿轮传动的是? A B C D 课堂练习 3、下图中属于交错轴齿轮传动的是? A B C D 4、下图中属于蜗轮蜗杆传动的是? B A C D 抢答: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1、图中属于平行轴齿轮传动的○▲-•■□是: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2、图中属于圆锥齿轮传动的是: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3、图中属于交错轴齿轮传动的是: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4、图中属于直齿齿轮传动的是: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 检测题 ?1、齿轮传动是指主从动轮直接接触的 传 动,用以传递两轴间的 和 。 ?2、齿轮传动根据两轴的相对位置和轮齿方向 ,可分为 、 和交错的 传动。 ?3、齿轮传动根据工作条件不同可分为 、 和 。 ?4、齿轮根•□▼◁▼据啮合方式可分 和 。 判断下列图形属于哪种齿轮传动形式? 外 啮 合 直 齿 圆 柱 齿 轮 传 动 内 啮 合 直 齿 圆 柱 齿 轮 传 动 直 齿 齿 轮 齿 条 传 动 内 啮 合 斜 齿 圆 柱 齿 轮 传 动 斜 齿 齿 轮 齿 条 传 动 人 字 齿 轮 传 动 直 齿 圆 锥 齿 轮 传 动 斜 齿 圆 锥 齿 轮 传 动 曲 线 齿 圆 锥 齿 轮 传 动 交 错 轴 斜 齿 轮 传 动 蜗 杆 传 动 课堂小结 一、齿轮传动的特点。 二、齿轮传动的分类 外啮合 直齿圆柱齿轮传动 内啮合 齿轮齿条啮合 平行轴齿轮传动 斜齿圆柱齿轮传动 人字齿圆柱齿轮传动 直齿圆锥齿轮传动 斜齿圆锥齿轮传动 曲齿圆锥齿轮传动 交错轴斜齿圆柱齿轮传动 蜗轮蜗杆传动 1、按两齿轮轴线 的相对位置及 轮齿的形状 2、啮合方式 相交轴齿轮传动 交错轴齿轮传动 课堂小结 三、齿轮传动的基本要求 1、传动平稳 2、承载能力高 四、渐开线、齿廓曲线的基本要求:满足恒定不变的瞬时传动比,故齿廓为渐开线、渐开线、渐开线标准直齿圆柱齿轮传动 直齿圆柱齿轮传动是齿轮传动的最基本形式 ,它在机械传动装置中应用极为广泛。 一、直齿圆柱齿轮各部分名称和定义 二、直齿圆柱齿轮的主要参数 三、标准直齿圆柱齿轮各部分几何尺寸计算 四、标准直齿圆柱齿轮的啮合条件和传动比 五、计算举例 一、直齿圆柱齿轮各部分名称和定义 (1).齿顶圆:过所有轮齿顶端的圆,其半径用ra表示。 (2).齿根圆:过所有齿槽底部的圆,其半径用rf表示。 (3).基圆:形成渐开线齿廓的圆,其半径用rb表示。 (4).分度圆:位于轮齿的中部,是设计、制造 的基准圆,其半径用r表示 (5).齿顶高:齿顶圆与分度圆之间的径向距离, 其长度用ha表示。 (5).齿根高:齿根圆与分度圆之间的径向距离,其长度 用hf表示。 (7).全齿高:齿顶圆与齿根圆之间的径向距离,其长度用h表示,且h=ha+hf。 (8).齿厚:每个轮齿在某一个圆上的圆周弧长。不同圆周上的齿厚不同,在半径 ]为rk的圆上,齿厚用sk表示;在半径为r的分度圆上,齿厚用s表示 (9).齿槽宽:相邻两个齿间在某一个圆上的齿槽的圆周弧长。不同圆周上的齿槽宽 不同,在半径为rk的圆上,齿槽宽用ek表示;在半径为r的分度圆上,齿槽宽用e表示 (10).齿距((或称周节):相邻两个轮齿同侧齿廓之间在某一个圆上对应点的的 圆周弧长。不同圆周上的齿距不同,在半径为rk的圆上,齿距用pk表示,显然有 pk=sk+ek;在半径为r的分度圆上,齿距用p表示,同样p=s+e。若为标准齿轮, 则有s=e=p /2。 动画演示 齿轮基本尺寸的名称和符号 分度圆 四圆 齿顶圆(da 和 ra) 齿根圆(df 和 rf) 分度圆(d 和 r) 齿距pi 齿厚si 齿槽宽ei 齿顶圆 基圆 基圆(db 和 rb) 齿顶高ha 齿距pi 三弧 齿厚si 齿根高hf 齿槽宽ei 同一圆上 三高 齿根圆 pi ? si ? ei rb rf o ra r ri 齿顶高ha 齿根高hf 齿全高h h ? ha ? hf 二、直齿圆柱齿轮的主要参数 1)齿数 在齿轮的整圆周上轮齿总数,用z表示,显然z应为整数。 齿轮的齿数是根据设计需要确定的,如:传动比、中心距要求、 接触强度等。一般直齿圆柱齿轮的最少齿数zmin≥17。 2)模数m 定义模数 或 模数反映了轮齿的大小。当齿数一定 时,模数越大,轮齿也越大。承载能力就 越大。当模数一定时,齿数越多,齿轮 的几何尺寸越大。 由于任何一个齿轮的齿数Z和模数m是 一定的,由此可知:任何齿轮都有而且只有一个 分度圆。 第一系列 0.1 0.12 0.15 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 2.5 3 12 16 0.8 4 20 1 5 25 1.25 6 32 1.5 8 40 2 10 50 第二系列 0.35 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 (3.25) 3.5 (3.75) 4.5 5.5 (6.5) 7 9 (11) 14 18 22 28 36 45 注:1.本表适用于渐开线直齿轮和斜齿轮:对斜齿圆柱齿轮是指 法向模数mn ? 2.优先选用第一系列,括号内的模数尽可能不用。 3)齿形角α 在端平面上,过端面齿廓与分度圆交点 处的径向直线与齿廓在该点处的切线所夹 的锐角称为齿形角 。 α是决定渐开线齿廓形状的一个基本参数,齿数、模数一 定时,分度圆一定;齿廓上不同点的齿形角是不相等的。 越远离基圆,齿形角越大;越靠近基圆,齿形角越小。 国家标准规定齿轮分度圆 α=20°为标准值 某些场合:α=14.5°、15°、22.5°、25°。 齿数、模数、齿形角为渐开线齿轮的三个最基本参数。 在分度圆半径不变的条件下,齿形角大于20°时, rb 减小,齿顶变尖,齿根变厚,承载能力增强,但传动 较费力;齿形角小于20°时, rb增大,齿顶变宽,齿 根变细,承载能力降低。 4)、齿顶高系数和顶隙(径向间隙)系数 齿顶高 齿根高 标准值: =1, c * =0.25 ha * * a h c* 顶隙;一齿轮的齿顶与另一个齿轮的槽底间 的径向间隙。用c表示 C=c*m 作用:1)储油润滑 2)避免一齿轮的齿顶与另一个齿轮 的齿槽相接触。 * h* 只要z、m、α、ha 、hf 这五个参数一经确定,齿轮的几何 尺寸,包括轮齿的渐◆■开线形状也即全部确定,因而以上五个 参数称为渐开线标准齿轮的基本参数。 a c 标准齿轮的齿轮特征: (1)具有标准模数和标准压力角。 (2)分度圆上的齿厚和齿槽宽相等, 即s=e=πm/2。 (3)具有标准的齿顶高和齿根高,即 ha=ha*m,hf=(ha*+c*)m。 不具备上述特征的齿轮称为非标准齿轮。 标准直齿圆柱齿轮各部分尺寸计算公式 例1:相互啮合的一对标准直齿圆柱齿轮,齿数分别为z1=20 、z2=32,模数m=10 mm,试计算两齿轮的分度圆直径d、 顶圆直径da、根圆直径df和中心距a。 解:按公式计算如下: d1 = m z1 =10?20= 200 mm d2 = m z2 =10?32=320 mm da1 = m (z1+2)=10?(20+2)= 220 mm da2 = m (z2+2)=10?(32+2)= 340 mm df1 = m (z1-2.5)=10?(20-2.5)= 175 mm df2 = m (z2-2.5)=10?(32-2.5)= 295 mm a =(z1+z2)=?(20+32)= 260 mm 例2:已知一标准直齿圆柱齿轮,齿数z=30,齿根圆直径 df=192.5 mm,试计算其分度圆直径d和顶圆直径da。 解:由题中给出的条件,可以利用df和m的关系求出m。 由表中公式df =m(z-2.5) 得 m= z ? 2.5 30 ? 2.5 df = 192.5 =7 mm 则 d=mz=7?30=210 mm da=m(z+2)=7?(30+2)=224 mm 四、标准直齿圆柱齿轮的啮合条件和传动比 为保证渐开线齿轮传动中各队齿轮依 次正确啮合,避免因齿廓局部重叠或 侧隙过大而引起的卡死或冲击现象, 必须使两齿轮的基圆★◇▽▼•齿距相等,即 pb1=pb2 (1)模数必须相等。 (2)分度圆上的齿形角相等。 渐开线齿轮的正确啮合条件 ? 在一对齿轮传动中,主动轮转速n1与从动轮转速 n2之比称为传动比,用符号i 12表示。由于相啮合 齿轮的传动关系是一齿对一齿,因此两啮合齿轮 的转速与其齿数成反比,传动比的表达式为 z2 n1 i12 = = z1 n2 式中 z1、z2 —主、从动轮齿数。 §3-3 其他类型齿轮传动 一、斜齿圆柱齿轮传动 二、直齿锥齿轮传动 三、蜗杆传动 一、斜齿圆柱齿轮传动 齿线为螺旋线的圆柱齿轮称为斜齿圆柱齿轮,简称斜齿轮。 1、斜齿圆柱齿轮的形成 与直齿圆柱齿轮比较: 发生面 S 基圆柱 面 发生 面S 基圆 柱面 螺旋 角 基圆 柱面 直齿圆柱齿轮的齿廓是发生面在基圆柱上作纯滚动时,平行与 基圆柱母线的直线所展出的一个渐开线曲面,称为渐☆△◆▲■开面。斜 齿圆柱齿轮齿面的形成原理与直齿圆柱齿轮基本相同,斜齿圆 柱齿轮发生面上的直线不平行与基圆柱的直母线,而是形成一 定角度(螺旋角),当发生面沿基圆作纯滚动时,形成的一个 螺旋形渐开线曲面,称为渐开线螺旋面。 渐开线、斜齿圆柱齿轮传动的特点 与直齿圆柱齿轮比较: 直齿圆柱齿轮的啮合特▼▲性 直齿圆柱齿轮啮合时,其 接触线是与轴线平行的直线, 因而一对齿廓沿齿宽同时进入 啮合或退出啮合,容易引起冲 击和噪音,传动平稳性差,不 适宜用于高速齿轮传动。 斜齿圆柱齿轮的啮合特性 斜齿圆柱齿轮由于螺旋角的存在, 使得两轮齿廓啮合过程中,接触线长 度▽•●◆由零逐渐增长,从某一位置以后又 逐渐缩短,直至脱离啮合,即斜齿轮 进入和脱离接触都是逐渐进行的,故 传动平稳,噪音小,此外,由于斜齿 轮的轮齿是倾斜的,同时啮合的轮齿 对数比直齿轮多,故重合度比直齿轮 大。 2、斜齿圆柱齿轮传动的特点 所以,斜齿轮传动与直齿轮传动比较,有如下特点: (1)啮合性能好,承载能力比直齿轮大,用于大功率传动; (2)传动平稳。冲击、噪声和振动减小,可用于高速传动; (3)使用寿命长 (4)不能当作变速滑移齿轮使用 2、斜齿圆柱齿轮传动的特点 (5)传动中产生轴向力 由于斜齿轮的轮齿倾斜β角,产生轴向力,增大摩擦损失, 这是斜齿轮传动的主要缺点。为克服这一缺点,可采用左右两 排对称的斜齿轮组成“人字齿轮”,以便抵消轴向力。当然, 人字齿轮制造较麻烦,这又是其缺点。 3、斜齿圆柱齿轮的几何参数 ?端面和法面 : Pt n t t ? 垂直于斜齿轮轴线 的平面称为端面t - t,与 分度圆柱螺旋线垂直的平 面称为法面n - n。在斜齿 s e 轮几何尺寸计算时,应当 n 注意端面参数与法面参数 之间的关系。 斜齿圆柱齿轮分度圆柱面的展开图 1. 螺旋角β: 螺旋角β是螺旋线与轴线的夹角。用螺旋角β表 示斜齿圆柱齿轮轮齿的倾斜程度。通常所说斜齿轮的 螺旋角是指分度圆柱上的螺旋角。 t t 3、斜齿圆柱齿轮的几何参数 Pt n t t (2) 螺旋角β 的存在,传动时 就会产生轴向力Fa,且β↑, F▪…□▷▷•a↑。一般地,β太小或太 大都有利有弊,太小时显示 不出斜齿轮的优点,太大则 n st et 会使轴向推力过大; 常取β = 8°~ 15° (3)轮齿螺旋方向的判别方法: 右手螺旋法 3、斜齿圆柱齿轮的几何参数 ?2. 法面模数 mn 和端面模 数 mt 端面齿距pt与法面齿距p n的关系为: pn pt ? ? ? mn ? ? mt cos ? cos ? 故法面模数mn与端面模数mt的关系为: mn ? mt cos ? n Pt n t t s t et 斜齿圆柱齿轮分度圆柱面的展开图 用铣刀或滚刀加工斜齿轮时,刀具沿着螺旋齿槽方向进行 切削,刀刃位于法面上,故一般规定斜齿圆柱齿轮的法面模数 和法面压力角为标准值 3、斜齿圆柱齿轮的几何参数 ?3. 法面齿形角和端面齿形角 图中所示为端面 ( ABD平面)齿形角和法面 ( A1 B1 D平面)齿形角的关系 tan? t ? 及 BD AB tan? n ? B1 D A1 B1 B1 D ? BD cos ? tan? n ? tan? t cos ? 故法面齿形角? n与端面齿形角? t的关系为: 4.齿顶高系数h*an顶隙系数C*n ? n ? 20? h* an ? 1 C * n ? 0.25 75 4、斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件 (1) 两轮的法面压力角相等 αn1=αn2=α; (2) 法面模数相等 m n1= mn2 = mn; (3) 两轮螺旋角大小相等、方向相反, 即 ?1 = -?2 二、直齿锥齿轮传动 分度曲面为圆锥面的齿轮称为锥齿轮,它是轮齿分布在圆锥面 上的齿轮,当其齿向线是分度圆锥面的直母线时称为直齿锥齿 轮。 直齿锥齿轮 圆锥齿轮传动用来传递两相 交轴之间的旋转运动。两相交轴 d1 R 的交角可以是任意的, 其中应用最广泛的是两轴交 δ1 δ2 b 角? = ?1 + ?2 = 90°的直齿圆锥 齿轮。 d2 直齿锥齿轮 直齿锥齿轮的几何特点: ? (1) 圆锥齿轮的轮齿是沿圆锥面分 布的,其轮齿尺寸朝锥顶方向逐渐 缩小,大端尺寸最大。 ? (2) 各锥面的母线垂直于背锥的展 开面上,齿廓曲线为渐开线 顶锥 分度圆锥 背锥 根锥 ? (3) 锥齿轮由大端至小端,其模数 不同。规定以大端模数为依据并采 用标准模数。 标准直齿圆锥齿轮正确啮合条件 大端的模数和齿形角分 别相等 即 ? m1 ? m 2 ? m ? ? ?1 ? ? 2 ? ? 三、蜗杆传动 蜗杆传动由蜗杆、蜗轮 与机架组成。一般蜗杆为主 动件、蜗轮为从动件。蜗杆 传动用来传递空间两交错轴 之间的运动和动力,一般两 轴交角为90°,如图所示。 蜗杆传动△▪▲□△在机床、起重及矿 山机械、仪器仪表等工业领 域中应用广泛。 蜗杆主动、蜗轮从动。 1、蜗杆、蜗轮的外形 ?蜗杆外形像根螺杆,它相当于一 个齿数很少,分度圆柱直径较小的 螺旋齿圆柱齿轮 . ?而蜗轮类似于斜齿圆柱齿轮。 ?蜗杆传动一般以蜗杆为主动件, 蜗轮为从动件。 2、蜗杆传动的相关参数 中间平面:蜗杆传动中,通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线 的平面称为中间平面。中间平面是蜗杆的轴向平面,同时是蜗 轮的端平面。 常用的蜗杆是阿基米德蜗杆,其轴面齿廓为直线。在蜗 杆传动★▽…◇的中间平面内,蜗杆和蜗轮的啮合相当于圆柱齿轮和 齿条的啮合。 2、蜗杆传动的相关参数 ? 蜗杆导程角 圆柱蜗杆的分度圆柱螺旋线的切线与端平面之间所夹的锐 角称为导程角。用 ? 表示 ,图为双头右旋蜗杆分度圆柱面展开 图。 蜗杆的传动效率与导程角有关,导程角大,传动效率高, 但自锁性差;导程角小,传动◇•■★▼效率低,自锁性强。 ? 蜗杆旋向 按螺旋方向的不同,蜗杆分为左旋蜗杆和右旋蜗杆。 ? 传动比 蜗杆转速n1与蜗轮转速n2之比称为蜗杆传动的传动比,以 i12表示。 由于蜗杆的头数(齿数)很少,通常z1=1~4,所以蜗杆 传动的传动比可以达到很大。在动力传动中,一般i 12 = 8~ 80,在分度机构中i 12可达1000 。 较少的蜗杆头数可以实现较大的传动比,但传动效率较低 ;蜗杆头数▲●…△越多,传动效率越高,但蜗杆头数过多时不易加 工。 ? 传动特点 ? 正确啮合条件 3、蜗杆传动蜗轮旋向的判定 ? 蜗杆传动时,蜗轮的回转方向不仅与蜗杆的回转 方向有关,而且与蜗杆的旋向有关。 第一步:判断蜗杆或蜗轮的旋向 第二步:判断蜗轮的回转方向 第一步:判断蜗杆或蜗轮的旋向 ?右手法则: 手心对着自己,四指顺 着蜗杆或蜗轮轴线方向摆正 ,若齿向与右手拇指指向一 致,则该蜗杆或蜗轮为右 旋,反之则为左旋。 图例解析(一) 第二步:判断蜗轮的回转方向 左、右手法则: 左旋蜗杆用左手,右旋蜗杆用右手,用四 指弯曲表示蜗杆的回转方向,拇指伸直代表 蜗杆轴线,则拇指所指方向的相反方向即为 蜗轮上啮合点的线速度方向。 图例解析(一) 右旋 向左(逆时针) 图例解析(二) 随堂练习 (1) (3) (2) §3-4 齿轮的失效形式 什么叫失效? 齿轮传动过程中,若齿轮发生折断、齿面 损坏等现象,则齿轮失去了正常的工作能 力,称为失效。 ? 齿轮传动是靠轮齿的啮合传动来传递运动 和动力的,轮齿失效是齿轮常见的主要失效 形式。 ? 由于齿轮传动装置有开式、闭式,齿面有 软齿面、硬齿面,齿轮转速有高有低,载荷 有轻重之分,所以设计应用中会出现各种不 同的失效形式。 ? 齿轮传动的主要失效形式有轮齿折断、齿 面点蚀、齿面磨损、齿面胶合以及塑性变形 等几种形式。 一、齿面磨损 1.原因 齿面磨损主要是由于灰砂、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨 是因齿面互相摩擦而产生的跑合性磨损。磨损后齿廓失去正 中产生冲击和噪声。 2.现象及避免措施 ?齿面磨损是不可避免的,特别是对于润滑不好的开式齿轮, 的失效形式。齿面磨损使齿厚减薄,使齿根的抗弯曲疲劳强 轮最终表现为齿根减薄后的弯曲疲劳折断。 ?采用闭式传动,提高齿面光洁度和保持良好的润滑可以防止 损。 二、齿面点蚀 1.原因及现象 齿面点蚀轮齿工作时,由于在齿面啮合处脉动循环变接触应力 长期作用下,当应力峰值超过材料的接触疲劳极限,经过一定应 力循环次数后,先在节线附近的齿廓表面产生细微的疲劳裂纹。 随着裂纹的扩展,将导致小块金属剥落,产生齿面点蚀。点蚀影 响轮齿正常啮合,引起冲击和噪声,造成传动的不平稳。 齿面抗点蚀要与齿面硬度有关,齿面硬度越高,则抗点 蚀能力越强。一般闭式传动中的软齿面较易发生点蚀失效,设计 时应保证齿面有足够的接触强度。对于开式齿轮传动,由于磨损 严重,一般不会出现点蚀。 2.避免措施 提高材料的硬度;加强润滑,提高油的粘度。 三、齿面胶合 1.原因 高速重载传动时,啮合区载荷集中,温升快,因而易 引起润滑失效;低速重载时,油膜不易形成,均可致 使两齿面金属直接接触而熔粘到一起,随着运动的继 续而使软齿面上的金属被撕下,在轮齿工作表面上形 成与滑动方向一致的沟纹,这种现象称为齿面胶合。 2.现象及避免措施 ?金属从表面被撕落下来,沿齿轮滑动方向出现条状伤痕。 低速重载的传动因不易形成油膜,发生胶合后,齿廓形状改 变,以致不能正常工作。 ?为了防止产生胶合,除适当提高齿面硬度和降低齿面胶合 表面粗糙度外,对于低速传动宜采用粘度大的润滑油,高速 传动则应采用含有抗胶合添加剂的润滑油。 四、轮齿折断 轮齿折断一般发生在齿根部分,因为轮齿受力时齿根 弯曲应力最大,而且有应力集中。 1.疲劳折断 由于受载后齿根部产生的弯曲应力最 大,而且是交变应力,齿轮受交变弯 曲力应力的反复作用,齿根过度部分 存在应力集中,当应力值超过材料的 弯曲程度极限时,齿根处产◆◁•生疲劳裂 纹,裂纹渐渐扩大致使齿轮轮齿折断, 这种折断称为疲劳折断。 2. 过载折断 当齿轮工作时突然过载,或严重磨损后齿厚变薄时, 也会发生齿轮折断,称为过载折断。 3. 局部折断 齿轮宽度过大时,制造安装的误差会使其局部受 载过大,造成局部折断。在斜齿圆柱齿传动中, 齿轮工作面上的接触线为一斜线,齿轮受载后如 有载荷集中,就会发生局部折断。若轴的弯曲变 形过大而引起齿轮局部受载过大,也会发生局部 折断。 4. 避免措施 ? 增大齿根圆角半径,降低齿根的应力集中。 ? 降低齿面的表面结构值。 ? 增大轴及支承物的厚度。 ?对轮齿进行喷丸、碾压等强化处理,提高齿△▪▲□△面硬 度,保持芯部的韧性等。 五、齿面塑性变形 1.原因 低速重载传动时,若轮齿齿面硬度较低,当齿面间作用力过 大,啮合中的齿面表层材料就会沿着摩擦力方向产生塑性流 动,这种现象称为塑性变形。 2.现象 主动轮齿面处出现凹坑,从动轮齿面处出现凸脊,齿形被 破坏,影响齿轮的正常啮合。 3.避免措施 提高齿面硬度和采用粘度较高的润滑油,都有助于防止或 减轻齿面的塑性变形。 本章小结 1. 2. 3. 本章重点为渐开线标准直齿圆柱齿轮的概念、主要参数、几何尺寸、啮 合条件和传动比。 齿轮传动•●属啮合传动,其主要优点有传动比恒定、传动平稳、传动效率 高、齿轮种类繁多,满足各种▪▲□◁传动形式等。 分度圆是齿轮上具有的标准模数和标准齿形角的圆,它是确定齿轮尺寸的 一个基准圆。模数是齿轮几何尺寸计算中重要的基本参数,其大小直接 影响齿轮的各部分几何尺寸和承载能力。渐开线 o。 标准直齿圆柱齿轮各部分尺寸计算公式见表3—3。 常见的齿轮失效形式有齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、轮齿折断和轮 齿塑性变形五种。 4. 5.

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