《汽车机械基础》-汽车常用机构传动

汽车机械基础,汽车工程系     何雪,模块三汽车常用机构传动,1）掌握汽车机械中常用传动机构的工作原理、特点、选用及其设计计算方法。 2）具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。 3）了解使用、维护和管理机械设备的一些基础知识。,学习目标：,引入:机械的产生,机械是人类祖先在长期的生活和生产劳动探索中逐渐产生的.机械是人类的生产劳动工具，是人类社会生产力发展的重要标志，是人类文明的产物.最古老的机械形式：杠杆、连机礁、水车、风车、手工纺织机等.,3.1   机构传动的基本知识,引入:机械的发展简况,十八世纪蒸汽机的发明促进了欧洲机械工业的发展，原动机的出现标志着机械工业的质的飞跃；各门力学学科的发展为机械的设计制作奠定了科学基础，使机械工业迅猛发展；汽车是机械设备中的典型代表；机械设备的其它典型例子：加工机床、机械手、机器人、日用机械设备等。,机械的典型例子：,机械的作用,机械的重要意义：减轻人类的体力和脑力劳动、提高劳动生产率。,典型轿车构造图,发动机,底盘,车身,电气设备,机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息，以代替或减轻人的劳动。  三大特征：1）由多构件组成；2）各构件间有确定的相对运动；3）能做功或进行能量转换。 机械：是机器与机构的总称。,一、机器的组成及相关概念,1、机器,机构：具有机器前两个特征的多构件组合           体；或由多构件组成且各构件间有         确定的相对运动.如:     脚踏自行车、 脚踏缝纫机、     发动机中的曲柄滑块机构.构件：机器中运动的基本单元；如:         发动机的连杆  图零件：机器中最小的制造单元；如：螺钉  图部件：一套协同工作且完成共同任务的零      件组合。如:轴承,2、机器组成部件,气环,油环,活塞销,活塞,连杆,连杆螺栓,连杆轴瓦,连杆盖,活塞连杆组,机器组成部件,连杆组件分解图,1、运动副,运动副机构中，两构件间直接接触而又相对运动                      的可动联接。机构是由构件通过运动副联接而组成的构件系统。运动副中两构件间接触形式：点、线、面（运动副元素）根据组成运动副两构件之间的接触特性，运动副可分为低副和高副。,二、运动副,2、运动副的分类：,（1）低副两构件通过面接触而构成的运动副称为。根据低副两构件间的相对运动形式：,转动副（两构件间只可相对转动）,移动副（两构件间只可相对移动）,低副,（2）高副两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。,空间运动副运动副中两构件作空间运动。,球面副,螺旋副,实例：构件用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。,三、平面机构运动简图,机构运动简图用简单的线条和符号表示机构各构件之间相对运动关系的图形； 画机构运动简图的目的意义：   在研究机构运动时，通过机构运动简图，可以忽略构件复杂外形及具体构造，仅用简单的符号和线条表示出与运动有关的因素，反映与机构的运动特征，便于分析运动的关系和动力传递的路线等。,关于机构运动简图：,与机构运动有关的因素：构件数目、运动副性质、数目、相对位置等因素有关；与机构运动无关的因素：构件的外形。常用的运动副代表符号见下表。,常用运动副的符号,常用运动副的符号,常用运动副的符号,绘制机构运动简图的步骤 ：,绪论,例：绘制内燃机的机构运动简图：,四、平面机构具有确定运动的条件,、自由度与约束自由度构件可能出现的独立运动。一个作空间运动的构件具有六个自由度；一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。约束对构件独立运动的限制。,六个自由度,六个自由度,自由度与约束：,在平面机构中：每个平面低副(转动副、移动副等) ：  引入2个约束，使构件失去两个自由度，保留1个自由度；而每个平面高副(齿轮副、凸轮副等) ：引入1个约束，使构件失去一个自由度，保留2个自由度；,平面机构自由度的计算,设：平面机构有n个活动构件，联接前，活动构件自由度总数为3n；用运动副将活动构件与机架联接组成机构后，活动构件具有的自由度受到约束；若机构中有PL个低副 、PH个高副，减少的自由度总数应为2  PL+ PH；机构相对于固定构件的自由度数应为：      活动构件自由度数-引入运动副减少自由度数机构的自由度计算公式：F=3n-2PL-PH,机构的自由度计算中特殊情况,（1）复合铰链两个以上构件组成两个或更多个共轴线的转动副。,有k个构件在同一处构成的复合铰链时，就构成k-1个共线转动副；计算机构自由度时，应注意是否有复合铰链。,（2）局部自由度机构中不影响其输出与输入运动关系的个别构件的独立运动自由度；在计算机构自由度时，局部自由度可预先排除。,（3）虚约束在机构中与其他约束重复而不起限制运动作用的约束；在计算机构自由度时，应当除去虚约束不计。,  两构件构成多个导路平行的移动副,  两构件组成多个轴线互相重合的转动副,机构中存在对传递运动不起独立作用的对称部分,轨迹重合：在机构中，若被联接到机构上的构件，在联接点处的运动轨迹与机构上的该点的运动轨迹重合时，该联接引入的约束是虚约束。,虚约束作用：对机构的运动无关，但可以改善机构的受力情况，增强机构工作的稳定性,平面机构具有确定运动的条件,机构的自由度必须大于零，才能保证除机架之外的其它构件能够运动；机构的自由度等于零，所有构件就不能运动了，因此也就构不成机构了；通常我们用具有一个独立运动的构件作原动件，因此，构件系统成为机构的充分必要条件为：   构件系统的自由度必须大于零，且原动件的数目必须等于自由度数。,大筛机构的自由度,F 3n-2Pl-PH   =37-29-1   =2=原动件数,机构有确定的运动。,综合例题,计算图机构的自由度,3.2   平面四杆机构,为什么汽车能转向自如？为什么雨天刮雨器能把汽车前窗水滴刮干净？为什么汽车转弯不与地面打滑？为什么卡车能自卸翻斗？为什么汽车车门能开关自如？这就是汽车中存在许许多多的平面连杆机构。,导入：,机械式转向系,方向盘是怎样把运动传递给车轮的呢？,概述,连杆机构用低副联接构件组成的机构，又称低                       副机构。 连杆机构用于：转动、摆动、移动等运动形式之间                          的转换。连杆机构应用广泛,而且是组成多杆机构的基础。,最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的，简称平面四杆机构。汽车的转向机构和刮雨器机就是由平面连杆机构组成。,一、平面四杆机构的类型与应用,平面连杆传动机构        是由若干个构件用低副联接并作平面运动的机构。平面连杆传动机构特点            运动副为低副，压强小、磨损轻、寿命较长；   表面形状简单，易于加工、成本较低。,1、铰链四杆机构     当四杆机构中的运动副都是转动副时，称为铰链四杆机构。,（1）曲柄摇杆机构,曲柄摇杆机构铰链四杆机构的两个连架杆中，其中一个是曲柄，另一个是摇杆。,应用,（2）双曲柄机构,双曲柄机构铰链四杆机构中两连架杆均为曲柄。,应用,惯性筛机构,机车联动机构,升降机车,（3）双摇杆机构,两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。     功能:将一种摆动转换成另一种摆动。,应用,港口起重机,飞机起落机构,2、铰链四杆机构类型的判别, 铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则   取最短杆的相邻杆为机架时，得曲柄摇杆机构；   取最短杆为机架时，得双曲柄机构；   取与最短杆相对的杆为机架时，得双摇杆机构。  铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和，则不论取何杆为机架时均无曲柄存在，而只能得双摇杆机构。,3、铰链四杆机构的演化,（1）回转副转化成移动副,曲柄摇杆机构,曲柄滑块机构,演化：,应用,滚轮送料机,（2）导杆机构,导杆是机构中与另一运动构件组成移动副的构件。连架杆中至少有一个构件为导杆的平面四杆机构称为导杆机构。,摆动导杆机构  移动导杆机构  曲柄摇块机构,转动导杆机构,摆动导杆机构,牛头刨床主运动机构,移动导杆机构,手动抽水机构,曲柄摇块机构,自卸汽车卸料机构,二、铰链四杆机构的基本特性,1、急回特性,空回行程时的平均速度大于工作行程时的平均速度。,2、死点位置,摇杆处于左极限位置C1D时,连杆与从动件(曲柄)的共线位置C1A B1。,摇杆处于右极限位置C2D时,连杆与从动件(曲柄)的共线位置C2B2A。,死点位置的利用,工件夹紧后，BCD成一直线，撤去外力F之后，机构在工件反弹力T的作用下，处于死点位置。即使反弹力很大工件也不会松脱，使夹紧牢固可靠。,3.3   凸轮机构,内燃机配气机构,发动机的配气机构中的凸轮轮廓是怎样形成的？它具有怎样的特性呢？它是如何保证汽车的紧密性的呢？,凸轮机构依靠凸轮轮廓直接与从动件接触，迫使从动件作有规律的直线往复运动（直动）或摆动。,1凸轮2从动件3机架,一、凸轮机构的分类,二、凸轮机构的应用特点,优点：结构简单紧凑，工作可靠，设计适当的凸轮轮廓曲线，可使从动件获得任意预期的运动规律。    缺点：凸轮与从动件（杆或滚子）之间以点或线接触，不便于润滑，易磨损。    应用：多用于传力不大的场合，如自动机械、仪表、控制机构和调节机构中。,推程、远停程、回程,当凸轮连续转动时，从动件将重复上述运动过程。,0        s           0,近停程,s ,三、凸轮机构的运动规律,3.4   挠性件机构,1.在汽车的行驶中，发动机是如何把运动传递到转向器的？2.如何防止带传动在工作中出现打滑？3.如何安装、拆卸带？4.当带松动时如何调整？,导入:请同学们思考几个问题,带传动一般由主动带轮、从动带轮及传动带组成。带传动是利用张紧在带轮上的柔性带，借助它们间的摩擦或啮合，在两轴（或多轴）间传递运动或动力的一种机械传动。,1带传动的组成,一、带传动的组成、特点与类型,2、带的类型：1)摩擦式带传动按传动带的截面形状分（1）平带  平带的截面形状为矩形，内表面为工作面。平带传动，结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。 （2）V带： 截面形状为梯形，两侧面为工作表面。应用最广的带传动是带传动，在同样的张紧力下，带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。,V带结构,V带型号和规格,V带的类型与结构,（4）圆形带： 横截面为圆形。只用于小功率传动。,2)啮合式带传动,同步带传动是一种啮合传动，具有的优点是：无滑动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直径可较小;传递功率大。用于要求传动平稳,传动精度较高的场合.(强力层为钢丝绳,变形小;带轮为渐开线齿形),3、传动特点优点：    1）有过载保护作用（过载打滑) ；          2）有缓冲吸振作用， 运行平稳无噪音（带有弹性）；          3）适于远距离传动（中心距大）；          4）结构简单，制造、安装精度要求不高，维护方便。缺点：    1）有弹性滑动使传动比i不恒定；          2）张紧力较大（与啮合传动相比）轴上压力较大 ；          3）结构尺寸较大、不紧凑 ；          4）打滑，使带寿命较短；          5）带与带轮间会产生摩擦放电现象，不适宜高温、易             燃、的场合；          6）效率低。,带传动传动的功率P100KW，带速v=5-30m/s，平均传动比i7，传动效率为94%-96%。同步齿形带的带速为40-50m/s，传动比i10，传递功率可达200KW,效率高达98%-99%。       带传动主要用于要求传动平稳,传动比要求不严格的中小功率的较远距离传动。,应用,摩擦带传动适用于要求传动平稳、传动比要求不准确、中小功率的远距离传动。,4、带传动的受力分析,设带的总长度不变，根据线弹性假设：F2F0F0F1；或：F1 F22F0；,带传动尚未工作时，传动带中的预紧力为F0。,带传动工作时，一边拉紧，一边放松，记紧边拉力为F2和松边拉力为F1。,5、带传动的失效形式,带是弹性体，在传动过程中，由于受拉力而产生弹性变形，但由于紧边和松边的拉力不同，因而弹性变形也不同。,带的弹性滑动示意图（箭头表示带轮对带的摩擦力方向）,2）打滑,1）疲劳破坏,由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的滑动，称为弹性滑动。,若工作载荷超过极限值，带将沿整个接触弧滑动，这种现象称为打滑。,打滑,弹性滑动,弹性滑动与打滑的区别  A.现象：弹性滑动发生在绕出带轮前带与轮的部分接触长度上；打滑发生在带与轮的全部接触长度。B.原因：弹性滑动：带两边的拉力差，带的弹性        打滑：过载C.结论：弹性滑动不可避免        打滑可避免,V带传动的张紧装置：  由于传动带的材料不是完全的弹性体，因而带在工作一段时间后会发生塑性伸长而松弛，使张紧力降低。,二、带传动的张紧,带传动的张紧方法,续表,定期张紧,张紧轮,V带传动：张紧轮设置在松边内侧靠大轮处。（ V带只         能单向弯曲，避免过多减小包角。）平带传动：张紧轮设置在松边外侧靠小轮处。（ 平带          可以双向弯曲，应尽量增大包角。）,带传动的安装,(1) 安装V带时，应按规定的初拉力张紧。对于中等中心距的带传动，也可凭经验安装，带的张紧程度以大拇指能将带按下15mm为宜。新带使用前，最好预先拉紧一段时间后再使用。严禁用其他工具强行撬入或撬出，以免对带造成不必要的损坏。,（2） 安装时两轮轴线应相互平行，各带轮轴线的平行度应小于0.006a（a为轴间距）；两轮相对应的V型槽的对称平面应重合，误差不得超过20，否则将加剧带的磨损，甚至使带从带轮上脱落。,带传动的维护,（1）要采用安全防护罩，以保障操作人员的安全；     同时防止油、酸、碱对带的腐蚀。（2）定期对带进行检查有无松驰和断裂现象，如有     一根松驰和断裂则应全部更换新带。（3）禁止给带轮上加润滑剂，应及时清除带轮槽及     带上的油污。（4）带传动工作温度不应过高，一般不超过60。（5）若带传动久置后再用，应将传动带放松。,三、链传动,1、链传动的组成及其特点链传动由链轮和跨绕两链轮的闭合链条组成。   链传动是一种以链条作中间挠性件的啮合传动。链传动的优点：   1）没有滑动，能保持准确的平均传动比。              I=n1/n2=z2/z1   2）结构比较紧凑，不需要很大的张紧力，作用在轴上的载荷较小。   3）效率比带传动高。,汽车机械基础  第十章,链传动常用的是套筒滚子链。它由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成。滚子与套筒及销轴与套筒间均为可动的间隙配合，套筒与内链板、销轴与外链板间则用过盈配合固联，这可以减少链与轮齿的磨损。  链条、链齿已标准化。,2、链与链轮,3、链传动的失效形式,4、链传动的布置链传动布置要考虑的原则：1）两链轮轴线应平行，两链轮端面应位于同一铅垂平面内。2）应使链条紧边在上，松边在下，以免垂度过大时，干扰链与轮齿的正常啮合。,i  、a 为任意值,两轮轴在同一铅垂面内，下垂量增大会减少下链轮的有效啮合齿数，降低传动能力，为此应采用：(1)中心距可调；(2)设张紧装置；(3)上下两轮错开。,汽车机械基础  第十章,5、链传动的张紧通过调整链轮中心距来张紧链条。采用张紧轮张紧，张紧轮常设在链条松边的内侧或外侧。拆除12个链节，缩短链长，使链张紧。,一、特点和类型         齿轮传动用来传递任意两轴间的运动和动力，其圆周速度可达到300m/s，传递功率可达105KW，齿轮直径可从不到1mm到150m以上，是现代机械中应用最广的一种机械传动。,3.5   齿轮机构,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,1.按两轴位置,2、按工作条件,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。,对齿轮传动的基本要求：  1.传动准确平稳：   齿轮传动的最基本要求之一是瞬时传动比恒定不变。以避免产生动载荷、冲击、震动和噪声。这于齿轮的齿廓形状、制造和安装精度有关。2.承载能力强   齿轮传动在具体的工作条件下，必须有足够的工作能力，以保证齿轮在整个工作过程中不致产生各种失效。这与齿轮的尺寸、材料、热处理工艺因素有关。,二、渐开线直齿圆柱齿轮,1、渐开线齿廓形成,AK渐开线； 基圆：rb   ；n-n：发生线 ；,2、渐开线的性质,（1）发生线沿基圆滚过的线段长度等于基圆上被滚过的相应弧长。,（2）渐开线上任意一点法线必然与基圆相切。换言之，基圆的切     线必为渐开线上某点的法线。（3）渐开线上各点压力角不等，离圆心越远，压力角越大。,（4）渐开线的形状只取决于基圆大小。（5）基圆内无渐开线。,3、齿廓啮合基本定律,传动比：,一对传动齿轮的瞬时角速度之比与其连心线被齿廓接触点的公法线所分割的两线段长度成反比，这个定律称为齿廓啮合基本定律。,常数,过节点C作两节圆的公切线t-t与啮合线件的夹角，称为啮合角。一对齿轮传动的啮合角在数值上等于渐开线齿轮节圆上的压力角。,4、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,（2）标准齿轮的基本参数,分度圆就是齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆。,模数m,模数表示轮齿的大小,定义模数,或,d=mz   单位：mm  ；    m标准化。,分度圆压力角,（是决定渐开线齿廓形状的一个基本参数）,国家标准规定齿轮分度圆 =20为标准值。某些场合：=14.5、15、22.5、25。,分度圆和节圆区别与联系,齿数z,表明：齿轮的大小和渐开线齿轮形状都与齿数有关,齿顶高系数    和顶隙系数,标准值：      =1，    =0.25非标准短齿：     =0.8，     =0.3,（3）标准直齿轮的几何尺寸计算, m、z决定了分度圆的大小，而齿轮的大小主要取决  于分度圆，因此m、z是决定齿轮大小的主要参数;, 轮齿的尺寸与m， ha* ， c* 有关,与z无关,至于齿形，与m，z，有关,标准齿轮：标准齿轮是指m、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。,渐开线标准直齿圆柱齿轮（外啮合）几何尺寸计算公式,内啮合：da = d -2ha    = m（z -2ha*） df  = d + 2hf       = m（z + 2ha* +2c *） a = m（z2-z1）/ 2,（1）正确安装条件分度圆与节圆重合，啮合角=压力角,5、渐开线齿轮的啮合传动,（2）正确啮合条件,(m，不是连续值),一对轮齿啮合过程,起始啮合点：,从动轮的齿顶点与主动轮的齿根处某点接触，在啮合线上为从动轮的齿顶圆与啮合线N1N2的交点B2。,终止啮合点：,主动轮的齿顶点与从动轮的齿根处某点接触，在啮合线N1N2上为主动轮的齿顶圆与啮合线N1N2的交点B1。,实际啮合线,理论啮合线,齿廓工作段，齿廓非工作段,继续啮合:,啮合点沿N1N2向N2方向移动,同时在主动轮齿廓上由齿根向齿顶移动,在从动轮齿廓上由齿顶 向齿根移动;,（3）渐开线齿轮连续传动的条件,连续传动条件,要求：前一对轮齿脱离啮合时，后一对轮齿必须已经进入啮合或刚刚进入啮合（若否等待）,或,齿轮传动的连续性条件:,重合度的定义:,意义：重合度不仅是齿轮传动的连续性条件，而且是衡量齿轮承载能力和传动平稳性的重要指标。,设计一对渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮机构。已知z1=20，传动比为i12=0.5，模数m=3mm，压力角与齿顶高系数为标准值，试求： 两轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、分度圆上齿厚。求两轮的中心距。,例题：,例题：,已知一对内啮合标准直齿圆柱齿轮传动，模数m=6mm，齿数Z1=14，Z2=39，试求：两齿轮的尺寸d、da、df及a。,解：,da2=(z2+2ha*)m=222mm,df2=(z2-2ha*-2c*)m=249mm,6、根切现象与最少齿数    概念：用展成法加工齿轮时，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。后果：削弱了轮齿的抗弯强度，重合度减小，导致传动的不平稳   原因：若刀具的齿顶线（或齿顶圆）超过理论啮合线极限点N  标准齿轮不产生根切的最少齿数：Z1 Zmin    （ Zmin =17）,三、斜齿圆柱齿轮,1.齿廓曲面的形成:圆柱齿轮是有一定宽度的，因此轮齿的齿廓沿轴线方向形成一曲面。,直齿轮轮齿渐开线曲面:    发生面与基圆柱相切于母线，当平面沿基圆柱作纯滚动时，其上与母线平行的直线KK在空间所走过的轨迹即为渐开线曲面。,斜齿圆柱齿轮齿廓曲面:   发生面沿基圆柱作纯滚动时，其上与母线成一倾斜角b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。b称为基圆柱上的螺旋角。,2.啮合特点,(1).直齿圆柱齿轮啮合时:齿面的接触线均平行于齿轮轴线。因此轮齿是沿整个齿宽同时进入啮合、同时脱离啮合的，载荷沿齿宽突然加上及卸下。因此直齿轮传动的平稳性较差，容易产生冲击和噪声，不适合用于高速和重载的传动中。(2). 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。如图所示，斜齿轮齿廓接触线的长度由零逐渐增加，又逐渐缩短，直至脱离接触，载荷也不是突然加上或卸下的，因此斜齿轮传动工作较平稳。,3、斜齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸计算,斜齿轮的轮齿为螺旋形，在垂直于齿轮轴线的端面（下标以t表示）和垂直于齿廓螺旋面的法面（下标以n表示）上有不同的参数（端面参数和法面参数）。斜齿轮的端面是标准的渐开线，但从斜齿轮的加工和受力角度看，斜齿轮的法面参数应为标准值。,斜齿轮的几何尺寸是按其端面参数来进行计算的。它与直齿轮的几何尺寸计算一样，即可将直齿轮的各几何尺寸计算公式中的标准参数（m、ha*、c*）全改写为斜齿轮的端面参数，再代换以法面参数表示的计算公式，即可得斜齿轮的几何尺寸的计算公式。,（3）斜齿轮的几何尺寸计算,4、斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件和重合度   （斜齿轮在端面内的啮合相当于直齿轮的啮合） 一对外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件为：1）两斜齿轮的法面模数相等；2）两斜齿轮的法面压力角相等；3）两斜齿轮的螺旋角大小相等，方向相反。,四、直齿圆锥齿轮,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，其轮齿分布在截圆锥体上，齿形从大端到小端逐渐变小。圆柱齿轮中的有关圆柱均变成了圆锥。为计算和测量方便，通常取大端参数为标准值。,一对圆锥齿轮两轴线间的夹角称为轴角。其值可根据传动需要任意选取，在一般机械中，多取90。,2.应用,圆锥齿轮,直齿圆锥齿轮：,斜齿圆锥齿轮：,由于设计、制造、安装方便，应用最广。,介于两者之间，传动较平稳，设计较简单。,曲齿圆锥齿轮：,传动平稳、承载能力强，用于高速，重载传动。,3、直齿圆锥齿轮齿廓的形成,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。,4、锥齿轮传动的基本参数和几何尺寸计算,直齿圆锥齿轮传动的基本参数及几何尺寸是以轮齿大端为标准的。规定锥齿轮大端模数，与压力角 为标准值。,正确啮合条件：,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,五、蜗杆传动,蜗杆传动是一种在空间交错轴间传递运动的机构(交错角一般为90)。由主动件蜗杆和从动件蜗轮组成。,1、蜗杆传动的特点,2、传动比i：,较少的蜗杆头数（如：单头蜗杆）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。通常蜗杆头数取为1、2、4、6。    z2不宜太小（如z2>28)，否则将使传动平稳性变差。 z2也不宜太大，否则在模数一定时，蜗轮直径将增大，从而使相啮合的蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。,蜗杆头数与蜗轮齿数的荐用值,3、力的方向和蜗轮转向的判别,判定蜗杆、蜗轮的转向：,蜗杆为左旋，蜗轮转向为顺时针,练习：,如图所示，蜗杆1主动，其旋向、转向已知。试确定：蜗轮的转向。,判定图中蜗轮、蜗杆的回转方向或螺旋方向。,逆时针,左旋,逆时针,一蜗杆传动，已知：蜗杆头数Z1=2，蜗轮齿数Z2=70,蜗轮转速n2=28r/min，。求蜗杆的转速n1为多少？如果要求蜗轮的齿数Z2=56，则蜗轮转速n2应为多少？,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；,问题：如何提高齿轮的抗折断能力？,六、齿轮传动的失效形式,主要措施：合适材料和热处理方法降低齿面硬度；增大齿根处的圆角半径减少齿根的弯曲应力等。,齿根处,2.齿面磨损：,问题：如何提高齿轮的抗磨损能力？,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。,齿面工作高度上,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。,靠近节圆偏齿根处,4.齿面胶合：,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。,靠近节圆偏齿顶处,5.塑性变形：,措施：提高齿面硬度；增大润滑油粘度。,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。,轮齿的节圆处,齿轮材料,金属材料,45号钢,中碳合金钢,铸钢,低碳合金钢,铸铁,非金属材料,选材时考虑：,工作条件、载荷性质、经济性、制造方法等,齿轮毛坯锻造选可锻材料；铸造选可铸材料,热处理,调        质,正        火,表面淬火,渗碳淬火,渗氮,软齿面。,改善机械性能，增大强度和韧性,硬齿面。,接触强度高、耐磨性好、可抗冲击,配对齿轮均采用软齿面时：,小齿轮受载次数多，故材料应选好些，热处理硬度稍高于大齿轮（约3040HBS）,一、选择题   1、齿轮传动中大体有三种齿廓曲线的齿轮，其中齿轮制造容易、便于安装、互换性亦好，应用最广。A、渐开线B、摆线C、圆弧2、齿轮传动能保证两轮恒等于常数。A、传动比B、平均传动比C、瞬时传动比3、一对刚性齿轮外啮合时，过齿廓接触点所作的公法线与两轮中心线连线的交点所作的两个相切的圆称为。A、分度圆B、节圆C、齿项圆D、齿根圆4齿条的齿廓曲线是一条直线，其原因是变成无穷大。A、分度圆B、节圆C、基圆D、齿项圆5、刚性齿廓啮合传动比为定值的条件是为定点。A、节圆B、分度圆C、基圆D、节点C,复习试题,6、斜齿圆柱齿轮传动与直齿圆柱齿轮传动相比最大的优点是： 。A、传动效率高B、传动比恒定C、传动平稳、噪声小7、能够实现相交轴之间的运动与动力的传递的齿轮传动机构是 。A、直齿圆柱齿轮机构B、斜齿圆齿轮机构C、圆锥齿轮机构8、直齿锥齿轮的轮齿分布在圆锥面上，因此有大端、小端之分。为便于计算和测量，通常取锥齿轮的为标准值，即             为标准值。A、小端参数B、小端模数C、大端参数D、大端模数9、蜗杆传动用于传递轴之间的运动和动力。A、两平行B、两相交C、两空间交错10、阿基米德蜗杆的轴向齿廓是 ，端面齿廓是 。A、阿基米德螺旋线B、直线,二、填空题1、按齿轮的齿廓曲线不同，齿轮又可分为、 和等三种齿轮。2、渐开线齿轮传动的为恒定值，就保证了渐开线齿轮传动的 。3、渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件为：两轮的和必须分别相等并为标准值。4、内齿轮的齿厚相当于外齿轮的 ，而齿槽宽相当于外齿轮的 。5、避免发生齿轮根切的措施是和 。6、为使设计、制造和互换方便，在齿轮上取某一个圆，使其具有和 ，这个圆就是分度圆。7、常见的失效形式有 、 、齿面磨损、 以及塑性变形等几种形式。,8、斜齿轮按其齿廓渐开线螺旋面的旋向，可以分为和两种。  9、直齿锥齿轮按其顶隙沿齿宽是否变化，可分为收缩齿和 收缩齿两种。10、普通圆柱蜗杆传动主要有 、法向直廓蜗杆传动和三种类型。三、判断题1、渐开线形状取决于基圆的大小。（    ）2、在制造、安装过程中，一对相互啮合的齿轮的中心距的微小误差会改变其瞬时传动比，因此在制造、安装要求较高。（    ）3、齿轮参数中最基本的参数是齿数、模数、压力角。（    ）4、两齿轮模数相同时，说明其渐开线齿廓曲线一致。（    ）,5、用展成法加工齿轮时，当齿数较少时，有时会发现刀具的顶部切人齿轮的根部，将齿轮根部的渐开线切去的现象，通常称之为根切。（    ）6、内齿轮与外齿轮一样，其齿顶圆大于分度圆，也大于齿根圆。（    ）7、斜齿圆柱齿轮螺旋角8越大，轮齿越倾斜，则传动的平稳性越好，但轴向力也越大。（    ）8、蜗杆传动与其他齿轮传动相比较，最大的特点是传动比大，是其他齿轮机构所无法实现的。（    ）9、蜗杆传动与齿轮传动相比，轮齿相互接触的时间较长，所以传动平稳。（    ）10、圆弧齿与渐开线齿一样可以制成直齿，也可制成斜齿等形式。（    ）,四、计算题1、有一齿轮传动，主动轮齿数z1=20，从动轮齿数z2=50，试计算传动比i12=？若主动轮转速n1=800r/min，求从动轮转速n2=?2、已知相啮合的一对标准直齿圆柱齿轮传动，主动轮转速n1=900r/min，从动轮转速n2=300r/min，中心距a=200mm，模数m=5mm，求齿数z1和z2。3、已知相啮合的一对标准直齿圆柱齿轮传动，z1：20，z2=50，a=210rnm，求d1和 d2各是多少?4、已知一蜗杆传动，蜗杆头数z1=2，转速n1=1450r/min，蜗轮齿数z2=62，求蜗轮转速n2=？五、讨论题了解一种型号的汽车中采用了哪些齿轮传动机构?,轮系：由一系列互相啮合的齿轮将主动轴和从动轴连接起来的传动系统。,3.6   轮系,轮系常常应用于机床传动、仪器仪表、汽车传动等机构中.,一、轮系的分类,仔细观察下列3个图，分析它们的不同,轮系的形式有很多，按照轮系传动时各齿轮的轴线位置是否固定分为定轴轮系、周转轮系和混合轮系三大类。,1、定轴轮系,当轮系运转时，所有齿轮的几何轴线位置相对于机架固定不变，即定轴轮系（也称普通轮系）,平面定轴轮系,空间定轴轮系,2、周转轮系,轮系运转时，至少有一个齿轮的几何轴线相对于机架的位置是不固定的，而是绕另一个齿轮的几何轴线转动。,简单行星轮系,3、混合轮系,由定轴轮系和周转轮系组成的轮系称为混合轮系 。,二、轮系的功用,一对齿轮：i35轮系的传动比i可达 10000。,1.可获得很大的传动比,2.可作较远距离的传动,3.可实现变速和变向,4.可合成或分解运动,汽车差速器,三、定轴轮系,定轴轮系传动比计算包括计算轮系传动比的大小和确定末轮的回转方向,1.定轴轮系回转方向的确定,转向相反,转向相同,惰轮:只改变从动轮回转方向，不改变主、从动轮传动比的大小。,另：加奇数个惰轮，主、从动轮旋转方向一致；加偶数个惰轮，主、从动轮旋转方向相反。,圆锥齿轮传动：只能用画箭头的方法来确定从动轮的转向。,蜗杆传动：可用左右手规则进行判断。,  传动比的大小  输入、输出轴的转向关系,2、定轴轮系的传动比计算,定轴轮系的传动比是指轮系首末两轮转速之比，即：,定轴轮系传动比计算,推广到一般情形，设A为输入轴，B为输出轴，则定轴轮系传动比大小的计算公式为：,注意：,平面定轴轮系和空间定轴轮系的传动比大小均可用上式计算，但转向的确定有不同的方法。,空间定轴轮系的转向关系可用，但应去掉 (-1)m，必须用箭头的方式标注各齿轮方向。m为从输入轴到输出轴所含外啮合齿轮的对数。若传动比的计算结果为正，则表示输入轴与输出轴的转向相同，为负则表示输入轴与输出轴转向相反。,例：,已知：z1=18,z2=36,z2=20,z3=80,z3=20,z4=18,z5=30,z5=15,z6=30,z6=2(右旋)，z7=60,n1=1440r/min，其转向图如上所示。求：传动比i17,i15,i25及蜗轮的转速和转向。,四、周转轮系,轮系运转时，至少有一个齿轮轴线的位置不固定，而是绕某一固定轴线回转，称该轮系为周转轮系。,周转轮系由中心轮1、行星轮2、中心轮3和系杆（行星架或转臂）组成。行星轮 2装在系杆 H上，一方面绕轴线O1O1自转，同时又随系杆H绕固定轴线OO作公转。,按照自由度数目的不同，又可将周转轮系分为两类。,（1）差动轮系自由度为2,如图所示的轮系，其中心轮1和3都是转动的，则该机构的自由度为2。这表明，需要有两个独立运动的原动件，机构的运动才能完全确定。这种两个中心轮都不固定、自由度为2的周转轮系称为差动轮系。,（2）行星轮系自由度为1,如图所示，中