汽车机械基础 第十一章 齿轮传动 汽车机械基础 第十一章.

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1 汽车机械基础 第十一章 齿轮传动 汽车机械基础 第十一章

2 第十一章 齿轮传动 本章的教学目标： 1)了解齿轮传动的特点、分类与应用；齿轮传动基本知识。
2)熟悉掌握渐开线直齿圆柱齿轮齿轮各部分名称、基本参数及各部分几何尺寸计算。 3)掌握渐开线斜齿轮传动的特点与应用、基本参数及各部分几何尺寸计算； 4)了解标准直齿圆锥齿轮传动的特点与应用、基本参数及各部分几何尺寸计算； 5)了解蜗杆传动的特点与应用、基本参数和几何尺寸计算； 6)了解齿轮传动设计方法及参数选择。 汽车机械基础 第十一章

3 目录 第二节 渐开线直齿圆柱齿轮 第三节 渐开线直齿圆柱齿轮传动 第四节 斜齿圆柱齿轮传动 第五节 锥齿轮传动 第六节 蜗杆传动
第一节 齿轮传动的特点与类型 第二节 渐开线直齿圆柱齿轮 第三节 渐开线直齿圆柱齿轮传动 第四节 斜齿圆柱齿轮传动 第五节 锥齿轮传动 第六节 蜗杆传动 第七节 圆弧齿轮传动 第八节 齿轮结构设计与齿轮传动润滑 汽车机械基础 第十一章

4 齿轮传动 汽车机械基础 第十一章

5 第一节 齿轮传动的特点与类型 一. 特点： 传动动力大，效率高 寿命长，工作平稳，可靠性高 能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的运动
一. 特点： 传动动力大，效率高 寿命长，工作平稳，可靠性高 能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的运动 制造、安装精度要求较高，因而成本也较高 不宜作轴间距离过大的传动 汽车机械基础 第十一章

6 二.齿轮传动的类型 汽车机械基础 第十一章

7 二. 齿轮传动的类型 汽车机械基础 第十一章 内啮合 直齿圆柱齿轮传动 外啮合 齿轮齿条 平面齿轮传动 内啮合 斜齿圆柱齿轮传动 外啮合
人字齿齿轮运动 直齿 传递相交运动 斜齿 曲线齿 空间齿轮传动 交错轴斜齿轮传动 传递交错轴运动 蜗杆涡轮 准双曲面齿轮 汽车机械基础 第十一章

8 第二节 渐开线直齿圆柱齿轮 动画 一. 齿廓啮合基本定律：(传动比：ｉ12=常数) 1.齿廓啮合基本定律
第二节 渐开线直齿圆柱齿轮 一. 齿廓啮合基本定律：(传动比：ｉ12=常数) 1.齿廓啮合基本定律 要使传动比：ｉ12=常数，那么其齿廓的形状必须是：不论两齿廓在哪一点啮合，过啮合点所作的齿廓公法线都与连心线交与一定点P——（轮齿齿廓正确啮合的条件 ） 节点:定点P 节圆:O1P 、O２P为半径的圆。） ｉ12 =ω1/ω2== O2N2 / O1N1= O2C/ O1C 动画 汽车机械基础 第十一章

9 齿廓曲线：工业上通常采用渐开线、摆线、变态摆线
一. 齿廓啮合基本定律： 2、共轭齿廓，共轭曲线 凡满足齿廓啮合基本定律的一对齿轮的齿廓称共轭齿廓，共轭齿廓的齿廓曲线称为共轭曲线 3、齿廓曲线的选择 1)满足定传动比的要求；2)考虑设计、制造等方面。 齿廓曲线：工业上通常采用渐开线、摆线、变态摆线 汽车机械基础 第十一章

10 二、渐开线齿廓的形成及其啮合特性 1. 渐开线的形成 观看渐开线生成 汽车机械基础 第十一章
如图，当一直线n-n沿一个半径为rb的圆的圆周作纯滚动时，该直线上任一点K的轨迹AK称为该圆的渐开线。这个圆称为基圆，该直线称为渐开线的发生线。渐开线上任一点K的向径与起始点A的向径的夹角<AOK（ < AOK＝ θk）称为渐开线(AK段)的展角。 观看渐开线生成 汽车机械基础 第十一章

11 2. 渐开线的性质 （1） BC=BK （2）BK为渐开线在K点的法线，B为曲率中心，BK为曲率半径，渐开线上任一点的法线与基圆相切。
（3）渐开线离基圆愈远，曲半半径愈大，渐开线愈平 直 （4）渐开线的形状决定于基圆的大小。 θK相同时，rb越大，曲半半径越大 rb→∞，渐开线→⊥N3K的直线 （5）基圆内无渐开线 n (6)cosak =R b/Rk 汽车机械基础 第十一章

12 2. 渐开线的性质 汽车机械基础 第十一章

13 3. 渐开线齿廓的啮合特点 1).四线合一 :满足齿廓啮合基本定律. 两轮中心距稍微有变化，也不会改变其瞬时传动比.
2).中心距可分性: 两轮中心距稍微有变化，也不会改变其瞬时传动比. 3).啮合角不变 齿廓啮合线、压力作用线方向不变 . 汽车机械基础 第十一章

14 二. 标准直齿圆柱齿轮各部分名称及基本尺寸 1.齿轮各部分的名称和符号 汽车机械基础 第十一章

15 渐开线齿轮 3.渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 汽车机械基础 第十一章

16 外齿轮各部分名称及符号： 齿轮圆周上轮齿的数目称为齿数,用z表示。 汽车机械基础 第十一章

17 外齿轮基本参数及几何尺寸计算： p z = m z 模数m 则d= Z p = d
模数单位为mm，标准模数见表。它是确定齿轮尺寸的重要参数。 压力角: 渐开线齿廓在分度圆处 的压力角。用 表示。 C o s k =r b/r k C o s =rb/r 我国规定标准压力角为20 汽车机械基础 第十一章

18 ２. 基本参数及几何尺寸运算 基本参数 我国规定 任意圆齿厚 基圆齿厚 公法线长度 汽车机械基础 第十一章

19 三、标准直齿轮的几何尺寸 标准齿轮：标准齿轮是指m、α、ha*、c* 均取标准值，具有标准的齿顶高和齿根高，且分度圆齿厚等于齿槽宽的齿轮。
一个齿轮： d=mz da=d+2ha=(z+2 ha*)m df=d-2hf=(z-2 ha*-2 c*)m db=dcosα ha= ha*m hf=( ha*+ c*)m h=ha+hf=(2 ha*+ c*)m P=πm 汽车机械基础 第十一章

20 三、标准直齿轮的几何尺寸 1.一对标准齿轮中心距： 汽车机械基础 第十一章 径向方向上留有间隙c 一对标准安装的标准直齿轮，其
分度圆上的齿厚等于齿槽宽，即 　　　S1=e1=s2=e2=πm/2 汽车机械基础 第十一章

21 2.非标安装时，中心距 汽车机械基础 第十一章

22 3、传动比 常数 汽车机械基础 第十一章

23 4. 齿轮齿条啮合 齿轮齿条啮合时，相当于齿轮的分度圆与齿条的节圆作纯滚动。标准安装时，齿条的节线与齿轮的分度圆相切。 此时， 当齿条圆离或靠近齿轮时，啮合线位置不 变，啮合角不变，节点位置不变，齿轮与齿条啮合时齿轮的分度圆永远与节圆重合，啮合角等于压力角。但只有标准安装时，齿条的分度线才与节线重合。 汽车机械基础 第十一章

24 第三节 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 动画 一 . 正确啮合条件 两齿轮的正确啮合条件为 即啮合条件为：两轮的模数和压力角必须分别相等。
第三节 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 一 . 正确啮合条件 两齿轮的正确啮合条件为 即啮合条件为：两轮的模数和压力角必须分别相等。 动画 图11-9 一对渐开线齿轮的传动过程 汽车机械基础 第十一章

25 第三节 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 二. 渐开线齿轮传动的条件 齿轮传动是依靠两轮的轮齿依次啮合而实现的。 要求重合度大于等于１
第三节 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 二. 渐开线齿轮传动的条件 齿轮传动是依靠两轮的轮齿依次啮合而实现的。 要求重合度大于等于１ 汽车机械基础 第十一章

26 3. 渐开线齿轮的加工方法 1) 仿型法 仿型法加工动画演示 汽车机械基础 第十一章
仿形法是在普通铣床上用轴向剖面形状与被切齿轮齿槽形状完全相同的铣刀切制齿轮的方法。铣完一个齿槽后，分度头将齿坯转过360°/z，再铣下一个齿槽，直到铣出所有的齿槽。 仿形法加工方便易行，但精度难以保证。在生产中通常用同一号铣刀切制同模数、不同齿数的齿轮，故仿形法通常是近似的。 圆盘铣刀加工齿数的范围 刀号 1 2 3 4 5 6 7 8 加工齿数范围 12~13 14~16 17~20 21~25 26~34 35~54 55~134 135以上 仿型法加工动画演示 汽车机械基础 第十一章

27 2. 渐开线齿轮的加工方法 用盘铣刀切齿 用指状铣刀切齿 汽车机械基础 第十一章

28 2.渐开线齿轮的加工方法 2) 展成法 汽车机械基础 第十一章 原理 利用一对齿轮无侧隙啮合时两轮的齿廓互为包络线的原理加工齿轮 常用的刀具
齿轮插刀 齿条插刀 齿轮滚刀 展成法加工的基本要求 用展成法加工齿轮时，只要刀具与被加工齿轮的模数和压力角相同，不管被加工齿轮的齿数是多少，都可以用同一把刀具来加工。 汽车机械基础 第十一章

29 2. 渐开线齿轮的加工方法 3) 根切现象 汽车机械基础 第十一章
用展成法加工齿轮时，若刀具的齿顶线（或齿顶圆）超过理论啮合线极限点N1时，被加工齿轮齿根附近的渐开线齿廓将被切去一部分，这种现象称为根切。 轮齿的根切大大削弱了轮齿的弯曲强度，降低齿轮传动的平稳性和重合度，因此应力求避免 汽车机械基础 第十一章

30 标准外齿轮的最少齿数 汽车机械基础 第十一章 要使被切齿轮不产生根切，刀具的齿项线不得超过N点，即 由图中可看出 带入上式得 整理后得 即
当 时 汽车机械基础 第十一章

31 三、变位齿轮的概念 1. 变位齿轮 标准齿轮的局限性 不适用于安装中心距a'不等于标准中心距a的场合。
受根切限制，齿数不得少于17，使传动结构不够紧凑； 不适用于安装中心距a'不等于标准中心距a的场合。 一对标准齿轮传动时，小齿轮的齿根厚度小而啮合次数又较多，故小齿轮的强度较低，齿根部分磨损也较严重，因此小齿轮容易损坏，同时也限制了大齿轮的承载能力。 汽车机械基础 第十一章

32 变位齿轮的概念 汽车机械基础 第十一章 b)标准齿轮与变位齿轮齿形比较 切削变位齿轮
正变位齿轮的齿根部齿厚增大，可提高齿轮的强度和使用寿命。 汽车机械基础 第十一章

33 四、直齿圆柱齿轮强度校核 （一）齿轮常见的失效形式 1.轮齿折断 ： 疲劳拆断； 突然过载拆断 ； 严重磨损及安装制造误差等造成轮齿折断；
疲劳拆断； 突然过载拆断 ； 严重磨损及安装制造误差等造成轮齿折断； 问题：如何提高齿轮的抗折断能力？ 汽车机械基础 第十一章

34 （一）齿轮常见的失效形式 2.齿面磨损： 汽车机械基础 第十一章 磨损是开式传动的主要失效形式。
主要措施：采用闭式传动；提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；采用清洁的润滑油。 问题：如何提高齿轮的抗磨损能力？ 汽车机械基础 第十一章

35 3.齿面点蚀： ——轮齿工作面某一固定点受到近似脉动的变应力作用，由于疲劳而产生的麻点状剥蚀损伤的现象。
（一）齿轮常见的失效形式 3.齿面点蚀： ——轮齿工作面某一固定点受到近似脉动的变应力作用，由于疲劳而产生的麻点状剥蚀损伤的现象。 主要措施：提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；增大润滑油粘度；采用合理变位。 汽车机械基础 第十一章

36 （一）齿轮常见的失效形式 4.齿面胶合： 汽车机械基础 第十一章
高速重载传动中，齿面间压力大，瞬时温度高，润滑油膜被破坏，齿面间会发生粘接在一起的现象，在轮齿表面沿滑动方向出现条状伤痕，称为胶合。 汽车机械基础 第十一章

37 （一）齿轮常见的失效形式 5.塑性变形： 措施：提高齿面硬度；增大润滑油粘度。 汽车机械基础 第十一章
重载且摩擦力很大时，齿面较软的轮齿表面就会沿摩擦力方向产生塑性变形。 5.塑性变形： 措施：提高齿面硬度；增大润滑油粘度。 汽车机械基础 第十一章

38 齿轮传动设计准则 对一般工况下的齿轮传动，其设计准则是： 保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断。
保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀。 　　对高速重载齿轮传动，除以上两设计准则外，还应按齿面抗胶合能力的准则进行设计。 由实践得知：闭式软齿面齿轮（≤350HBS）传动，以保证齿面接触疲劳强度为主。 　　　　　　闭式硬齿面（>350HBS）或开式齿轮传动，以保证齿根弯曲疲劳强度为主。 汽车机械基础 第十一章

39 (二) 齿轮的常用材料及许用应力 1.齿轮材料的基本要求 汽车机械基础 第十一章
　　齿轮的齿体应有较高的抗折断能力，齿面应有较强的抗点蚀、抗磨损和较高的抗胶合能力，即要求：齿面硬、芯部韧、加工工艺性能及热处理性能良好。 齿轮材料选用的基本原则 齿轮材料必须满足工作条件的要求，如强度、寿命、可靠性、经济性等； 应考虑齿轮尺寸大小，毛坯成型方法及热处理和制造工艺； 钢制软齿面齿轮，其配对两轮齿面的硬度差应保持在30~50HBS或更多。 汽车机械基础 第十一章

40 (二) 齿轮的常用材料及许用应力 2. 齿轮常用材料及其热处理 钢：许多钢材经适当的热处理或表面处理，可以成为常用的齿轮材料；
2. 齿轮常用材料及其热处理 钢：许多钢材经适当的热处理或表面处理，可以成为常用的齿轮材料； 常用材料 铸铁：常作为低速、轻载、不太重要场合的齿轮材料； 非金属材料：适用于高速、轻载、且要求降低噪声的场合。 汽车机械基础 第十一章

41 汽车机械基础 第十一章

42 选择齿轮材料的注意事项： 在确定大、小齿轮硬度时应注意： 小齿轮的齿面硬度—大齿轮的齿面硬度= 30~50HBS；
原因：小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄．为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。 汽车机械基础 第十一章

43 齿轮的常用材料 锻钢：强度高、韧性好、便于制造、便于热处理等，大多数齿轮都用锻钢制造。
软齿面齿轮:齿面硬度≤350HBS，常用中碳钢和中碳合金钢，如45钢．40Cr，35SiMn等材料，进行调质或正火处理。 硬齿面齿轮 齿面硬度≥350HBS，常用的材料为中碳钢或中碳合金钢经表面淬火处理。 汽车机械基础 第十一章

44 齿轮的常用材料 铸钢 当尺寸在400一600mm不便于锻造时，用铸造方法制成铸钢齿坯，再正火处理细化晶粒。
非金属材料     高速轻载及精度不高的齿轮传动，为了降低噪声，常用非金属材料（如夹布胶木、尼龙等）做小齿轮，大齿轮仍用钢或铸铁。 汽车机械基础 第十一章

45 汽车机械基础 第十一章

46 (三)直齿圆柱齿轮轮齿的受力分析 圆周力： d1—小齿轮分度圆直径； 径向力： 汽车机械基础 第十一章

47 (三)直齿圆柱齿轮轮齿的受力分析 汽车机械基础 第十一章

48 (三)直齿圆柱齿轮轮齿的受力分析 受力方向： 圆周力： 主动轮上与转向相反，从动轮上与转向相同； 径向力：分别指向各自轮心。 各力的关系：
圆周力： 主动轮上与转向相反，从动轮上与转向相同； 径向力：分别指向各自轮心。 各力的关系： 作用在主动轮和从动轮上的力大小相等，方向相反。即： Ft1=-Ft2 , Fn1=-Fn2, Fr1=-Fr2 齿轮传动一般加以润滑，啮合轮齿间的摩擦力很小，计算轮齿受力时，可不予考虑。 汽车机械基础 第十一章

49 (四)齿根弯曲疲劳强度计算 齿根危险截面的弯曲强度校核公式： YFa为应力校正系数； Ysa为齿形系数（表11-5）；
K为载荷系数，表11-4； b为齿宽；m为模数； 汽车机械基础 第十一章

50 (四)齿根弯曲疲劳强度计算 齿根危险截面的弯曲强度设计公式： 上式中：Z1小齿轮齿数；为齿宽系数； 式中： 汽车机械基础 第十一章

51 (五)齿面接触疲劳强度计算 齿面接触疲劳强度校核公式： i——传动比，i=z2/z1>1； 汽车机械基础 第十一章
     T1——小齿轮所传递的转矩(N.mm)；      K——载荷系数，见表；      a——中心距(mm)；     ψa——齿宽系数；      [σH]——齿轮材料许用接触应力(MPa) 汽车机械基础 第十一章

52 (五)齿面接触疲劳强度计算 齿面接触疲劳强度设计公式： 汽车机械基础 第十一章

53 第四节 斜齿圆柱齿轮传动 一.齿面的形成及特点 直齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成如图所示。直齿轮的齿廓曲面为渐开线曲面。
1.斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成如图所示，当平面沿基圆柱作纯滚动时，其上与母线成一倾斜角βb的斜直线KK在空间所走过的轨迹为渐开线螺旋面，该螺旋面即为斜齿圆柱齿轮齿廓曲面，βb称为基圆柱上的螺旋角。 汽车机械基础 第十一章

54 一.齿面的形成及特点 2.啮合特点    斜齿圆柱齿轮啮合时，斜齿轮的齿廓是逐渐进入啮合、逐渐脱离啮合的。斜齿轮齿廓接触线的长度由零逐渐增加，又逐渐缩短直至脱离，载荷不是突然加上或卸下的，因此工作较平稳。斜齿轮传动的重合度要比直齿轮大，啮合性能好。主要缺点是运转时会产生轴向力（可用人字齿克服）。 广泛用于高速重载传动中 汽车机械基础 第十一章

55 汽车机械基础 第十一章

56 汽车机械基础 第十一章

57 3.平行轴斜齿轴传动的主要优缺点 1)优点： ①重合度大，传动平稳，承载能力高 ②比直齿轮小，机构更紧凑 ③制造成本与直齿轮相同
广泛应用于高速、重载传动中 2)缺点： 有轴向力 汽车机械基础 第十一章

58 二、斜齿轮的基本参数 斜齿轮的切削加工： ①仿形法；②范成法：滚齿 （用仿形法加工斜齿轮时，铣刀是沿螺旋齿槽的方向进刀的）
法面：垂直于分度圆柱面螺旋线的切线的平面 进刀方向⊥法面 (参数用下角标n表示,如Pn) 端面：⊥轴线的面(参数用下角标t表示,如Pt) 斜齿轮的法面模数与刀具的模数一致， →法面上的模数和压力角为标准值 。 汽车机械基础 第十一章

59 汽车机械基础 第十一章

60 二、斜齿轮的基本参数 计算斜齿轮端面参数与尺寸： 1.齿距： 在△DFE中 2.模数 ： 汽车机械基础 第十一章

61 二、斜齿轮的基本参数 3.压力角 ： ∵BD=CE 汽车机械基础 第十一章

62 二、斜齿轮的基本参数 4.齿顶高系数，顶隙系数： 汽车机械基础 第十一章

63 二、斜齿轮的基本参数 5.螺旋角β：一般机械 β=10—25 小轿车β=35—37 螺旋线的导程 Pz:
5.螺旋角β：一般机械 β=10—25 小轿车β=35—37 螺旋线的导程 Pz: 螺旋线绕同一周时它沿轴线方向前进的距离 （上式表明，不同圆柱面的螺旋角不等） 汽车机械基础 第十一章

64 二、斜齿轮的基本参数 5.正确啮合条件 （斜齿轮在端面内的啮合相当于直齿轮的啮合） 汽车机械基础 第十一章

65 三、平行轴斜齿轮的几何尺寸计算 平行轴斜齿轮在端面内的几何尺寸关系与直齿轮相同。 1.尺寸计算 ——改变螺旋角可凑中心距，无须变位。
<直齿轮最少齿数 汽车机械基础 第十一章

66 四、斜齿轮的当量齿数 当量齿轮：以ρ为分度圆半径，用斜齿轮的mn和αn分别为模数和压力角作一虚拟的直齿轮，其齿形与斜齿轮的法面齿形最接近。这个齿轮称斜齿轮的当量齿轮，齿数ZV称当量齿数。 由解析几何知 汽车机械基础 第十一章

67 五、斜齿轮的受力分析 （一）斜齿轮命名：左旋轮 右旋轮(观察者面对轴线) （二）受力分析：
（一）斜齿轮命名：左旋轮 右旋轮(观察者面对轴线) （二）受力分析： 1.力的分类：法向力（Fn）圆周力（Ft）径向力（Fr）轴向力（Fx） 2.力大小计算： 右旋轮 汽车机械基础 第十一章

68 五、斜齿轮的受力分析 3.力方向的判别 Ft:主反从同转向 Fr:指向轮心 Fx(左右手定则)主动轮:左旋---左手 右旋---右手
左手定则:伸出左手,四指指向齿轮的转动方向,大拇指指向为轴向力方向. 右旋轮 汽车机械基础 第十一章

69 第五节 锥齿轮传动 一、圆锥齿轮机构的特点及应用 1.特点 圆锥齿轮机构是用来传递空间两相交轴之间运动和动力的一种齿轮机构.
第五节 锥齿轮传动 一、圆锥齿轮机构的特点及应用 1.特点 圆锥齿轮机构是用来传递空间两相交轴之间运动和动力的一种齿轮机构. 一对圆锥齿轮两轴线间的夹角Σ称为轴角。其值可根据传动需要任意选取，在一般机械中，多取Σ＝90°。 2.应用 直齿圆锥齿轮： 由于设计、制造、安装方便，应用最广 斜齿圆锥齿轮： 介于两者之间，传动较平稳，设计较简单 圆锥齿轮 曲齿圆锥齿轮： 传动平稳、承载能力强，用于高速，重载传动 汽车机械基础 第十一章

70 二、直齿圆锥齿轮齿廓的形成 如图，一个圆平面S与一个基圆锥切于直线OC，圆平面半径与基圆锥锥距 R 相等，且圆心与锥顶重合。当圆平面绕圆锥作纯滚动时，该平面上任一点B将在空间展出一条渐开线AB。渐开线必在以O 为中心、锥距 R 为半径的球面上，成为球面渐开线。 汽车机械基础 第十一章

71 三、锥齿轮的传动比 I12=w1/w2=d2/d1=z2/z1=tan 四、直齿圆锥齿轮的基本参数和尺寸 1.基本参数：规定以大端参数为标准值。 2.正确啮合条件 m1=m2=m a1=a2=a =90 3.基本尺寸计算：表11-10 汽车机械基础 第十一章

72 五、直齿圆锥齿轮的啮合传动 圆锥齿轮大端的模数和压力角分别相等，且锥距相等，锥顶重合 正确啮合条件：
连续传动的条件： 重合度大于1，重合度可按当量齿轮进行计算 传动比： 汽车机械基础 第十一章

73 第六节 蜗杆传动 若将一对斜齿轮安装成其轴线既不平行也不相交，就成为交错轴斜齿轮机构。 交错轴斜齿轮机构 ： 两轮轴线之间的夹角∑称为轴角
1、轴角 2、点接触，承载能力低 3、相对滑动速度大，轮齿易磨损。 汽车机械基础 第十一章

74 第六节 蜗杆传动 蜗杆蜗轮的形成 1、交错轴斜齿轮机构 →蜗杆蜗轮 2、啮合特点： 点接触 线接触 右旋蜗杆，
头数是从端面上看蜗杆具有的齿数Z1 汽车机械基础 第十一章

75 蜗杆的中圆柱（分度圆柱） ——过齿形中线处的圆柱 在中圆柱上轴向齿厚与齿槽相等 蜗杆分度圆柱面上螺旋线的导程角 ： 汽车机械基础 第十一章

76 一 蜗杆传动特点、类型和应用 1．蜗杆传动的特点
一　蜗杆传动特点、类型和应用 1．蜗杆传动的特点 与其它传动机构相比，蜗杆传动的特点是：传动比大，在动力传动中一般=8～100，在分度机构中传动比可达1000。传动平稳，噪声低，结构紧凑，在一定条件下可以实现自锁。但蜗杆传动效率低，发热量大，磨损较严重。因此，蜗轮齿圈部分常用减摩性能好的有色金属（如青铜）制造，成本较高。 汽车机械基础 第十一章

77 1．蜗杆传动的特点 1、优点： ①i大，机构紧凑 ②传动平稳、无噪音。 ③反行程时可自锁，安全保护（起重机）
①轮齿间相对滑动速度较大，易磨损。 2、缺点： ②效率低（最高70%） ③成本较高 蜗杆：钢，蜗轮：青铜 汽车机械基础 第十一章

78 2、蜗杆蜗轮机构的分类 圆柱蜗杆机构 环面蜗杆机构 按蜗杆形状分： 锥蜗杆机构 阿基米德圆柱蜗杆 渐开线圆柱蜗杆 按蜗杆齿廓曲线的形状
延伸渐开线蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆 汽车机械基础 第十一章

79 汽车机械基础 第十一章

80 a）圆柱蜗杆传动 b）环面蜗杆传动 c）锥蜗杆传动
蜗杆传动的类型 a）圆柱蜗杆传动 b）环面蜗杆传动 c）锥蜗杆传动 汽车机械基础 第十一章

81 二、蜗杆传动的主要参数及尺寸计算 1、模数m 2、压力角α 20° 标准值 25° 动力传动中 α= 12°、15° 分度传动 3、头数Z1
20° 标准值 25° 动力传动中 α= 12°、15° 分度传动 3、头数Z1 Z1=1，2，4，6 Z2=27~80 汽车机械基础 第十一章

82 三、蜗杆传动 通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面 1、主平面： 2、在主平面内，蜗杆传动相当于齿轮齿条传动 3、正确啮合条件：
（螺旋线方向相同、旋向相同） 汽车机械基础 第十一章

83 4、螺旋升角γ（导程角） 5、直径系数q 汽车机械基础 第十一章

84 6、尺寸计算 （蜗杆、蜗轮的齿顶高、齿根高、齿全高、齿顶圆直径、齿根圆直径可用直齿轮公式计算） 标准中心距： 汽车机械基础 第十一章

85 ☆判定蜗杆、蜗轮的转向： 蜗杆为左旋，蜗轮转向为顺时针 汽车机械基础 第十一章

86 三、蜗杆传动的受力分析 汽车机械基础 第十一章

87 三、蜗杆传动的受力分析 四、蜗杆传动的失效形式及强度计算准则
Ft1=2T1／d1= -Fa2 Fa1=2T2／d2= - Ft2 （11-29） Fr1= Ft2 tanα= - Fr2 四、蜗杆传动的失效形式及强度计算准则 蜗杆传动的失效形式与齿轮传动基本相同，有胶合、磨损、疲劳点蚀和轮齿折断。 闭式蜗杆传动按蜗轮轮齿的齿面接触疲劳强度进行设计计算，按齿根弯曲疲劳强度校核，并进行热平衡验算； 汽车机械基础 第十一章

88 第七节 圆弧齿轮传动 一、圆弧齿轮啮合原理简介 汽车机械基础 第十一章

89 二、单圆弧齿轮的优缺点 1．优点 1）齿面接触强度高； 2）齿廓形状对润滑有利，传动效率较高； 3）齿面容易跑合；
4）无根切，故齿数可较少，最少齿数主要受轴的强度和刚度限制。 2．缺点 1）对中心距及切齿深度的精度要求较高，这二者的误差会使圆弧齿轮传动的承载能力显著下降； 2）噪声较大，故高速传动中其应用受到限制； 3）通常轮齿弯曲强度较低； 4）切削同一模数凸圆弧齿廓和凹圆弧齿廓需要不同的滚刀，加工成本高。 汽车机械基础 第十一章

90 三、双圆弧齿轮 与单圆弧齿轮相比，其优点为： 　　1) 因是多点接触，故使载荷分散，相应的降低了接触应力和弯曲应力。此外，由于其轮齿根部较强，故其弯曲强度有明显的提高。 　　2) 正因为是多点接触，提高了传动的平稳性，故振动和噪声均较小。 　　3) 互相啮合的一对齿轮可用同一把刀具来加工。 汽车机械基础 第十一章

91 第八节 齿轮结构设计与齿轮传动润滑 一、圆柱齿轮的结构设计与润滑 二、蜗杆传动的结构设计、润滑与冷却方法 汽车机械基础 第十一章

92 一、圆柱齿轮的结构设计与润滑 （一）圆柱齿轮的结构形状 圆柱齿轮结构一般分为轮缘、轮毂和轮辐三部分. 常用的齿轮结构形式有以下几种：
1．齿轮轴 2．实心式齿轮 3．辐板式齿轮 汽车机械基础 第十一章

93 常用的齿轮结构形式有以下几种： 图 齿轮轴 图 实心式齿轮 汽车机械基础 第十一章

94 常用的齿轮结构形式有以下几种： 图11-40 辐板式齿轮 图11-41 铸造的辐板式齿轮 模锻圆柱齿轮 b）自由锻造的圆柱齿轮
汽车机械基础 第十一章

95 （二）齿轮精度、公差选用与常用检测方法 1．齿轮精度
GB 规定了锥齿轮传动精度等级和公差。两标准将齿轮精度等级分为12级，1级最高，12级最低，由于目前1、2级精度的加工工艺水平和测量手段尚难以达到，一般不用，最常用的为6～9级。齿轮的精度等级应根据齿轮传动的用途、使用条件、传动功率、圆周速度以及经济性等技术要求来选择，其允许的圆周速度和一般应用见表11-14。 汽车机械基础 第十一章

96 （二）齿轮精度、公差选用与常用检测方法 2．齿轮、齿轮副的公差项目和代号
按误差特性和它们对传动性能的影响，GB/T10095．1—2001和GB/T10095．2—2001对渐开线圆柱齿轮传动的齿轮和齿轮副规定了22个公差项目，其中对齿轮为16个项目，对齿轮副为6个项目。各项目的名称和代号见表11-15。 汽车机械基础 第十一章

97 3．齿轮的各项公差（和极限偏差）的分组和检验分组
（二）齿轮精度、公差选用与常用检测方法 3．齿轮的各项公差（和极限偏差）的分组和检验分组 国家标准根据各公差项目对三类传动精度的不同影响相应分为三个公差组：主要反映运动精度的第Ⅰ公差组、主要反映工作平稳性精度的第Ⅱ公差组以及主要反映接触精度的第Ⅲ公差组，见表11-16。 汽车机械基础 第十一章

98 （二）齿轮精度、公差选用与常用检测方法 4．齿轮副的检验和公差 （1）接触斑点 （2） 侧隙要求 汽车机械基础 第十一章

99 a) 不带油轮的油池润滑 b) 带油轮的油池润滑 c) 喷油润滑
（三）齿轮传动的润滑和效率 润滑方式:（1）浸油润滑 , （2） 喷油润滑 图11-42 油池润滑和喷油润滑 a) 不带油轮的油池润滑 b) 带油轮的油池润滑 c) 喷油润滑 汽车机械基础 第十一章

100 二、蜗杆传动的结构设计、润滑与冷却方法 1．蜗杆与蜗轮的材料 2．蜗杆与蜗轮的结构 3．蜗杆传动的精度等级与标记 4．蜗杆传动的润滑
图 蜗杆的整体结构 汽车机械基础 第十一章

101 a)风扇冷却 b）循环水冷却 c）循环油冷却
6．蜗杆传动的冷却 图 蜗杆传动的冷却方法 a)风扇冷却 b）循环水冷却 c）循环油冷却 汽车机械基础 第十一章

102 小 结 1)本章重点内容是齿轮传动特点、传动类型及应用，以及渐开线齿轮特性、失效形式及强度计算。
2)了解渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合传动条件、几何尺寸计算、受力分析及强度计算方法。 3)斜齿轮传动、圆锥齿轮传动、蜗轮蜗杆传动特点及受力分析。 4） 齿轮结构设计和齿轮传动润滑方式，以及蜗杆传动的结构设计、润滑和冷却方式。 汽车机械基础 第十一章