第5章 链传动和齿轮传动3

1、n 链传动概述链传动概述n链传动是一种具有中间挠性件链传动是一种具有中间挠性件(链条链条)的啮合的啮合传动，它同时具有刚柔特点，是一种应用十传动，它同时具有刚柔特点，是一种应用十分广泛的机械传动形式。如图所示，链传动分广泛的机械传动形式。如图所示，链传动由主动链轮由主动链轮1、从动链轮、从动链轮2和中间挠性件和中间挠性件(链链条条)3组成，通过链条的链节与链轮上的轮齿组成，通过链条的链节与链轮上的轮齿相啮合传递运动和动力。相啮合传递运动和动力。n按用途的不同，传动链可分为传动链按用途的不同，传动链可分为传动链/起重起重链和曳引链。用于传递动力的传动链又有齿链和曳引链。用于传递动力的传动链又有齿

2、形链形链(图图)和滚子链和滚子链(图图)两种。齿形链运转较两种。齿形链运转较平稳，噪声平稳，噪声5.3 链传动和齿轮传动链传动和齿轮传动 小，又称为无声链。它适用于高速小，又称为无声链。它适用于高速/运动精度较运动精度较高的传动中，链速可达高的传动中，链速可达40 m/s，但缺点是制造，但缺点是制造成本高，重量大。成本高，重量大。图图 链传动的组成链传动的组成图图 齿形链齿形链图图 滚子链滚子链图图 双排滚子链双排滚子链图图 滚子链接头形式滚子链接头形式n滚子链和链轮n滚子链的结构和标准n滚子链有单排/双排和多排。单排滚子链的结构如图所示。n图为常用的双排链，排距用pt表示。n滚子链链轮n国家

3、标准规定了滚子链链轮端面齿形，如图所示。图图 链传动的润滑链传动的润滑(a)人工定期润滑；人工定期润滑；(b)滴油润滑图滴油润滑图; (c)油浴润滑；油浴润滑；(d)飞溅润滑飞溅润滑; (e)压力喷油润滑压力喷油润滑齿轮传动齿轮传动n 齿轮传动的类型和它的基本要求n 齿轮传动的类型n(1)平面齿轮传动(两轴平行的齿轮传动)n1)直齿圆柱齿轮传动n如图所示 (a)、(b)和(c)所示。图图 直齿圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮传动n2)平行轴斜齿圆柱齿轮传动n如图所示。n3)人字齿轮传动n如图所示。n(2)空间齿轮传动(两轴不平行的齿轮传动)n1)圆锥齿轮传动n如图和图所示。n2)交错轴斜齿轮传动n如图

4、所示。图图 平行轴斜齿圆柱齿轮传动平行轴斜齿圆柱齿轮传动图图 人字齿轮传动人字齿轮传动图图 直齿圆锥齿轮直齿圆锥齿轮图图 曲齿圆锥齿轮曲齿圆锥齿轮图图 交错轴斜齿轮传动交错轴斜齿轮传动 3)蜗杆传动n 如图所示。n4)准双曲面齿轮传动图图 蜗杆传动蜗杆传动图图 准双曲面齿轮传动准双曲面齿轮传动n对齿轮传动的基本要求n(1)传动准确、平稳n(2)承载能力强n齿廓啮合基本定律n图为一对互相啮合的齿轮，主动齿廓C1与从动齿廓C2在K点接触。若两轮的角速度分别为1和2，则两齿廓在K点的线速度分别为vK1,vK2。图图 齿廓啮合齿廓啮合n渐开线齿廓n渐开线的形成及其特性n当一直线在圆周上作纯滚动时，该直

5、线上任一点的轨迹称为该圆的渐开线，这个圆称为渐开线的基圆，该直线称为渐开线的发生线，如图 (a)所示。n如图所示，基圆越小，渐开线越弯曲；基圆越大，渐开线越平直。n渐开线齿廓的啮合特性图图 渐开线的形成及特征渐开线的形成及特征图图 渐开线形状与基圆大小的关系渐开线形状与基圆大小的关系n (1)传动比恒定n一对互相啮合的渐开线齿廓E1和E2在任意点K接触，如图所示，过K点作两齿廓的公法线N1N2，此公法线必为两轮基圆的内公切线。n(2)啮合角为常数n(3)中心距可分性图图 渐开线齿廓的啮合渐开线齿廓的啮合n渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸n直齿圆柱齿轮各部分的名称及主要参数n图所示为直

6、齿圆柱齿轮的一部分，其中图(a)为外齿轮，图(b)为内齿轮。n在同一圆周上n根据齿距的定义可得图图 齿轮各部分的名称齿轮各部分的名称n我国规定的标准模数系列见表。n至此，分度圆可定义为：在齿轮上具有标准模数和压力角的圆。分度圆的直径为标准模数系列标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算公式续表n以分度圆为界，轮齿介于分度圆与齿顶圆间的部分称为齿顶，其径向高度称为齿顶高，用ha表示；轮齿介于分度圆与齿根圆间的部分称为齿根，其径向高度称为齿根高，用hf表示；齿顶高与齿根高之和称为全齿高，用h表示。即n因为齿轮的齿顶高和齿根高都与模数m成正比，所以齿顶高和齿根高又可表示为n式中ha*，c*齿顶高系数和顶隙系数

7、。n我国规定，这两个系数的标准值为：当m1时， ha*=1， c*=0.25；当0.1m1时，ha*=1，c*0.35。顶隙为n标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算n标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算公式列于表中。n图中，在齿轮相邻两齿同侧齿廓间沿公法线所量得的距离pn称为齿轮的法向齿距。根据渐开线的性质(1)知，它与基圆齿距pb相等，将二者均用pb表示，则n有些国家采用径节制。用径节作为计算齿轮几何尺寸的基本参数。径节为齿数与分度圆直径之比，即n式中，分度圆直径d的单位为英寸(in)，P的单位为英寸-1(in-1)。n因为分度圆直径d=mz，又因1 in = 25.4 mm。n所以n渐开线齿轮的啮合传

8、动n一对渐开线齿轮的正确啮合条件n如图所示图图 渐开线齿轮的正确啮合渐开线齿轮的正确啮合图图 齿轮传动的啮合过程齿轮传动的啮合过程 在齿轮的啮合过程中，如果前一对齿的啮点到达B1点即将分离时，后一对齿尚未进入啮合，即B1B2pb，如图 (b)，则传动不连续，并因惯性发生齿间冲击。如图 (c)中K点为其啮合点，即B1B2 pb，传动才能连续进行。实际啮合线B1B2与基圆齿距pb的比值称为齿轮传动的重合度，用表示。故渐开线齿轮连续传动的条件为 齿轮传动的无侧隙啮合条件及标准中心距n如使标准齿轮的分度圆相切成为节圆(如图所示，分度圆与切圆重合)，即可实现无侧隙啮合。啮合角等于齿轮压力角。标准中心距为

9、n 渐开线齿轮的加工方法及根切现象n 齿轮轮齿的加工方法n(1)仿形法n(2)范成法n1)齿轮插刀n2)齿条插刀n3）齿轮滚刀范成法范成法 加工方法有：加工方法有：插齿和滚齿插齿和滚齿插直齿插直齿插斜齿插斜齿范成法范成法 滚直齿滚直齿滚斜齿滚斜齿动画演示n由于齿轮的模数m和压力角都已标准化，所以要满足上式应使n一对齿轮的传动比公式可写为图图 无侧隙齿轮传动无侧隙齿轮传动图图 仿形法切齿仿形法切齿图图 齿轮插刀切齿齿轮插刀切齿图图 齿条插刀切齿齿条插刀切齿图图 齿轮滚刀切齿齿轮滚刀切齿n渐开线齿廓的根切现象与最少齿数n当用范成法加工齿轮时，如果齿轮的齿数太少，则齿轮坯的渐开线齿廓根部会被刀具的齿

10、顶过多地切削掉，如图所示，这种现象称为根切现象。图图 轮齿根切轮齿根切n图所示为用齿条插刀加工齿轮时刀具顶线超过理论极限啮合点N的情况，插刀刀刃的位置1时，表示已切出基圆以外的全部渐开线，但还没有产生根切。n避免根切现象的条件是：齿条刀具的齿顶线与啮合线的交点不超过理论极限啮合点,如图，即n标准齿轮不发生根切的齿数应满足的条件为图图 根切的产生根切的产生图图 避免根切的条件避免根切的条件n其最少齿数则为n当=20、ha* =1时，zmin=17。n为避免根切，可用改变刀具和轮坯相对位置的方法，如图所示，将刀具向远离轮坯中心方向移动一段距离xm(由虚线位置至实线位置)，使刀具顶线不超过N点。图

11、变位修正示意1.1.齿面的形成齿面的形成直齿圆柱齿轮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。斜齿圆柱齿轮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。斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动n斜齿轮齿廓曲面的形成及其啮合特点图图 渐开线曲线的形成渐开线曲线的形成图图 斜齿轮轮齿的啮合过程斜齿轮轮齿的啮合过程n斜齿圆柱齿轮的几何参数及几何尺寸计算n(1)螺旋角n对于人字齿轮，因其轴向力可以抵消，常取=2545，如图所示。图图 人字齿轮的轴

12、向力人字齿轮的轴向力图图 斜齿轮轮齿的旋向斜齿轮轮齿的旋向斜齿圆柱齿轮的主要参数斜齿圆柱齿轮的主要参数 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。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，斜齿轮的法面参数为标准值。 螺旋角螺旋角模数模数P n=P t Cos :P/m n=m t Cos n斜齿轮按其齿廓渐开螺旋面的旋向，可以分为右旋和左旋两种，如图所示。n若将斜齿轮沿分度圆柱面展开成为一个矩形，如图 (a)所示，则矩形的高就是斜齿轮的宽度b，矩形的长即为分度圆的圆周长d。由图 (b)可知：n式中 ps螺

13、旋线的导程。n基圆柱上的螺旋角n由于斜齿轮各圆柱上螺旋线的导程ps是相同的，且由式知db=dcost，故n故n式中 t斜齿轮分度圆的端面压力角。n(2)模数n如图所示，其中阴影部分表示斜齿轮展开后轮齿的齿厚，空白部分表示齿槽宽。由图可知，端面齿距pt和法面齿距pn是不相等的， pn=ptcos,n即mn=mtcos，故法面模数mn与端面模数mt的关系为n式中 螺旋角；n 下标n法向；n t端面，下同。n(3)压力角n如图所示，为斜齿条的一个齿，平面abc为端面，平面abc为法面，aac为直角。图图 斜齿轮的展开斜齿轮的展开图图 斜齿条的一个齿斜齿条的一个齿外啮合斜齿轮的几何尺寸计算续表n斜齿圆

14、柱齿轮传动的正确啮合条件图图 锥齿轮传动锥齿轮传动图图 锥齿轮传动锥齿轮传动n图所示为一对相互啮合的标准直齿锥齿轮，其 节 圆 锥 与 分 度 圆 锥 重 合 ， 轴 交 角=1+2=90。其几何尺寸计算公式如表。标准直齿锥齿轮几何尺寸计算公式续表图图 蜗杆传动蜗杆传动n蜗杆传动n蜗杆传动的类型和特点n(1)蜗杆传动的类型n按蜗杆形状的不同，可分为圆柱蜗杆传动、弧面蜗杆传动和锥面蜗杆传动三种类型，见图。n加工出的蜗杆，轴向平面齿廓为直线，法向平面齿廓为凸廓曲线，端面齿廓为阿基米德螺旋线，故称为阿基米德蜗杆，见图。n渐开线蜗杆，见图，是齿面为渐开线螺旋面的圆柱蜗杆。图图 蜗杆传动类型蜗杆传动类型

15、(a)圆柱蜗杆传动；(b)弧面蜗杆传动；(c)圆锥蜗杆传动图图 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆图图 渐开线蜗杆渐开线蜗杆 蜗杆传动由蜗轮和蜗杆组成，用于传递空间两交叉轴之间的运动和动力。通常交错角为90。，蜗杆为主动件。蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型根据蜗杆的形状可分为：圆柱圆柱蜗杆传动蜗杆传动和环面环面蜗蜗杆传动杆传动。圆柱蜗杆按螺旋面形状的不同可分为渐开线蜗杆和阿基米德蜗杆。由于阿基米德蜗杆加工方便，所以应用广泛。动画演示n(2)蜗杆传动的特点及应用与齿轮传动相比较，蜗杆传动具有下述特点n传动比大，结构紧凑，传动比等于齿数比，蜗杆头数(齿数)一般为16，远小于蜗轮的齿数，传递动力时

16、，单级传动比可达580，在分度机构中可达到1 000。n传动平稳，无噪声蜗杆传动如同螺旋传动，故传动平稳，无噪声。n具有自锁性。当蜗杆的导程角很小时(一般3.5)，蜗杆传动具有自锁性(即只能蜗杆带动蜗轮，反之则无法驱动)。n传动效率较低蜗杆传动齿面间滑动速度大，齿面磨损严重，发热量高，效率低。一般传动效率0.70.8，具有自锁性时，传动效率=0.40.5。蜗杆传动不适用于大功率传动。n制造成本较高为了减摩耐磨，蜗轮齿圈常用贵重的铜合金制造，成本较高。n不能互换啮合。由于蜗轮的轮齿呈圆弧形包围蜗杆，故加工蜗轮的蜗轮滚刀参数与工作蜗杆的参数必须完全相同(包括滚刀的模数、压力角、头数、分度圆直径及加工时的中心距等)。所以，仅模数、压力角相同的蜗杆与蜗轮是不能任意互换啮合的。蜗杆传动的基本参数蜗杆传动的基本参数通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面。在中间平面内，普通圆柱蜗杆传动相当于齿轮与齿条的啮合传动，所以设计计算都以中间平面的参数和几何关系为准，并沿用圆柱齿轮传动的计算关系。n圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸n(1)圆柱蜗杆传动的主要参数n1)模数m和压力角