机械传动基础课件

第八章机械传动基础

第一节带传动

一、带传动的组成、特点及类型

1.带传动的组成与速比

图8-1带传动的组成与速比

带传动由主动轮、从动轮和传

动带所组成。

一般的传动带（同步齿形带除

外）安装时需紧套在两个带轮上，

依靠带轮与传动带间的摩擦力传递

运动。转速比（简称速比，也称为传动比）i：

主动轮与从动轮的转速之比。带传动的传动比为（8-1）式中n1

、n2——主、从动轮的转速，单位为rpm（每分钟的转数），

D1

、D2——主、从动轮的直径，单位为mm。式（8-1）表明，带传动中两轮的转速比与两轮的直径成反比。第八章机械传动基础第一节带传动一、带传动的组成、12.带传动的特点

传动带具有挠形，相应地带传动有以下优缺点：

（1）能够缓和冲击，吸收振动，因此传动平稳，噪声小；

（2）结构简单，制造和安置的精度要求不高，使用维护方便；

传动带损坏后容易更换，因此加工制造及运行成本均比较低；（3）能简便地实现大中心距间的传动，最大中心距可达15m以上；

（4）过载时传动带会在带轮上打滑，有利于避免机器中其他机件的损坏；

（5）带传动不能保证精确不变的传动比；

（6）带传动的机械传动效率较低；

（7）因传动带必须张紧，使轴与轴承受到较大的径向力，对机器运行有些不利影响。2.带传动的特点传动带具有挠形，相应地带传动23.带传动的主要类型

3.带传动的主要类型33.带传动的主要类型

图8-2带传动的类型以传动带的截面形状分类，带传动主要有：a）平带传动b）V带传动

c）圆带传动

d）同步带传动3.带传动的主要类型图8-2带传动的类型以传动带的截43.带传动的主要类型

⑴平带传动平带的截面为扁宽的矩形。常见的平带有橡胶帆布带、皮革带、棉布带和化纤带等。平带传动在力学性能方面不如V带传动，但平带厚度薄，挠曲性比V带好。因此有以下两个优势：①平带柔软，更能适应高速运转中的高频度挠曲。②除普通开口传动外，平带还能实现交叉传动（主、从动轮反向转动）、半交叉传动（两轮轴空间位置交错）。而这是V带传动不能实现的。

图8-3平带传动的几种形式a）开口传动b）交叉传动c）半交叉传动

3.带传动的主要类型⑴平带传动平带的截面为扁宽的矩53.带传动的主要类型

⑴平带传动平带的截面为扁宽的矩形。平带传动的几种形式3.带传动的主要类型⑴平带传动平带的截面为扁宽的矩6

⑵V带传动V带的截面为梯形。图8-4传动带与带轮间的径向力与正压力

a）平带传动b）V带传动

V带与带轮的梯形环槽，应由两侧面接触，槽底留有间隙、互不接触。“楔槽增压”带与带轮间径向压力相同，2β＝38°的V带传动能力，约为平带的3倍。V带横向尺寸小，几根V带并用，结构依然紧凑，传动能力进一步提高，更

为平带所不及。V带传动的适用条件：传递的功率P≤50Kw，

带轮圆周线速度v＝5～25m/s，传动比i≤7，传动效率η≈0.95。⑵V带传动V带的截面为梯形。图8-4传动带与带7⑶圆带传动截面为圆形，见图8-2c。成本低廉，只能传递1Kw以下小功率，用于家用脚踏缝纫机等小产品上。

⑷同步带传动纵截面具有齿形，见图8-2d。特点：①工作可靠，传动能力高，线速度可达到v＝50m/s；②传动比准确，

可高达i＝12～20；③轴与轴承受力小；④但成本高。多用于电子计算机、录音机、数控机床、纺织机械等产品中。⑶圆带传动截面为圆形，见图8-2c。成本低廉，只能8二、V带传动1.V带的构造与型号

二、V带传动1.V带的构造与型号9二、V带传动1.V带的构造与型号

⑴V带构造V带为无接头的环形

带，是标准化零件。

图8-5V带的构造

a)帘布芯结构b)线绳芯结构

1—顶胶层2—抗拉层

3—底胶层4—包布层

V带截面楔角在非工作状态下为

40°，在带轮上绷紧后为32°～38°。图8-5为两种常用的V带构造。

⑵V带的型号GB/T11544-1997

规定，普通V带分为：Y、Z、A、B、C、

D、E七种型号，见表8-1。表8-1普通V带的截面尺寸二、V带传动1.V带的构造与型号⑴V带构造V带为10V带的中性层

长度和宽度均不因V带在带轮上绷紧而变化的一层。

节面宽度（简称节宽）bPV带中性层的宽度。⑶V带的基准长度系列V带的基准长度Ld沿V带中性层量得的环形长度，见表8-2。表8-2普通V带基准长度的标准系列（mm）⑷V带标记普通V带的标记由型号、基准长度和标准号三部分组成。例如基准长度1800mm的B型普通V带标记为：“B1800GB/T11544-1997”。

厂家常将V带的标记、制造年月日和厂名压印在V带的顶面上。V带的中性层长度和宽度均不因V带在带轮上绷紧而变化的一112.V带轮

⑴V带轮的材料与结构V带轮的选材随其圆周速度v由低到高分别采用灰铸

铁和铸钢。传递小功率时，为减轻带轮重量，可采用铸铝合金或工程塑料。V带轮的结构，从外到里分三部分：外圈轮缘1，中部轮辐2，内圈轮毂3。

随基准直径d的大小不同而有三种具体形式,见图8-6。图8-6V带轮的结构

a)轮缘、轮辐与轮毂b)小尺寸的实心轮2.V带轮⑴V带轮的材料与结构V带轮的选材随其圆周122.V带轮

图8-6V带轮的结构

c)中等尺寸的辐板轮d)大尺寸的辐条轮

2.V带轮图8-6V带轮的结构

c)中等尺寸的辐板轮13

⑵普通V带轮的轮槽尺寸

表8-3普通V带轮的轮槽尺寸（摘自GB/T13575.1-1992）V带在带轮上绷紧后楔角会减小，因此V带槽的楔角φ也应＜40°，且随V带型号及基准直径而变。考虑各种技术因素，国标GB/T13575.1-1992对V带轮槽的截面形状和尺寸有具体详细的规定，见表8-3。⑵普通V带轮的轮槽尺寸表8-3普通V带轮的14机械传动基础课件153.V带传动的张紧装置

V带绕在带轮上应该保持适当的张紧度。张紧过度，轴与轴承受力过大，

不利机器运转，且降低V带的使用寿命。张紧不足，则传动能力降低，甚至因带与带轮间打滑而使传动失效。安装之初张紧适宜的V带，会在使用中逐渐松弛，仍需适时调整其张紧

度。因此V带传动需要设置张紧装置。几种常见V带张紧装置如图8-7所示。

图8-7带传动的几种张紧装置

a）移动式张紧装置b）摆移动式张紧装置c）能自动调节的张紧装置

3.V带传动的张紧装置V带绕在带轮上应该保持164.带传动的受力分析（简介）4.带传动的受力分析（简介）175.带传动的应力分析（简介）5.带传动的应力分析（简介）18第二节链传动

滚子链传动

第二节链传动滚子链传动19第二节链传动

一、链传动的组成、速比及特点1．链传动的组成

图8-8链传动的组成

链传动主要由主动链轮、链条、从动链轮三构件与机架等部分组成。第二节链传动一、链传动的组成、速比及特点1．链传动的组20第二节链传动

一、链传动的组成、速比及特点1．链传动的组成

机械中的传动链有滚子链和齿形链两大类。滚子链第二节链传动一、链传动的组成、速比及特点1．链传动的组21第二节链传动

一、链传动的组成、速比及特点1．链传动的组成

机械中的传动链有滚子链和齿性链两大类。图8-9齿形链的构造

齿形链传动平稳，耐冲击，噪声小，又称为无声链，用于高速和精度高

的场合。但齿形链重量大，价格贵。本节介绍应用广泛的滚子链。第二节链传动一、链传动的组成、速比及特点1．链传动的组22第二节链传动

一、链传动的组成、速比及特点滚子链的结构组成第二节链传动一、链传动的组成、速比及特点滚子链的结构组232．链传动的速比及运动特性

⑴链传动的平均速比

链传动是齿啮性传动，从较长一段时间来考虑其平均速比i，应该有（8-2）式中n1

、n2——主、从动轮的转速，单位为rpm（每分钟的转数），

z1

、z2

——主、从动轮的齿数。式（8-2）表明，链传动的平均速比与主动轮、从动轮的齿数成反比。2．链传动的速比及运动特性⑴链传动的平均速比链传动是齿啮242．链传动的速比及运动特性

⑵链传动的运动特性①链传动中，链条移动的速度时时在变化着；因此，链传动的平均速

比虽与链轮齿数成反比，但瞬时速比（也称为瞬时传动比）却有所波动；

②在链传动中，链条会产生上下方向的颤动，这种颤动是链传动的有害

因素。

链轮的转速越高、链轮齿数越少、链条节距越大，则链传动的瞬时速比

不均匀性和链条的颤动就越严重。2．链传动的速比及运动特性⑵链传动的运动特性252．链传动的速比及运动特性

⑵链传动的运动特性2．链传动的速比及运动特性⑵链传动的运动特性263．链传动的特点与带传动对比，链传动的特点如下：（1）对环境的要求低，能在高温、多尘、无防护的条件下工作，这是突出优点。

（2）相对于带传动，有平均传动比恒定不变的优点。（3）低速传动中，能传递大圆周力不打滑（对比带传动）；但高速传动中，链

条速度的波动、颤动和噪声均大，不如带传动平稳；且无过载保护性能。

（4）链条不需要在链轮上绷紧，有利于降低轴与轴承的受力。

（5）传递功率相同，结构比带传动紧凑，但制造和安装的要求较高。

（6）一般只宜布置在基本铅垂的平面内，链轮轴的方向受到限制，这是突出的

局限和不足。与齿轮传动对比，除了对环境要求低、成本低、适宜中心距较大以外，齿轮传

动的优越性均无可置疑。

从上述链传动的优缺点可知，自行车用链传动可谓是扬长避短了。

链传动的适用条件为：功率P＜100Kw，传动比i≤6，链速v＜15m/s，中心距a＜5m；链传动的效率为η≈0.92～0.98。3．链传动的特点与带传动对比，链传动的特点如下：（1）27二、滚子链传动

1．滚子链的构造与型号（参见下页图）滚子链由内链板1、外链板2、销轴3、套筒4及滚子5组成。链节距p滚子链上相邻两滚子的中心距离。传动链是标准件，以链节距p为基本参数。传递的功率较大，又要求结构紧凑，可采用双排或多排链。二、滚子链传动1．滚子链的构造与型号（参见下页图）281．滚子链的构造与型号1—内链板2—外链板3—销轴4—套筒5—滚子图8-10滚子链的构造与双排滚子链a）滚子链的构造b）双排滚子链

1．滚子链的构造与型号1—内链板2—外链板3—销29二、滚子链传动

1．滚子链的构造与型号标准滚子链分为A、B两个系列，常用的是A系列。A系列滚子链的主要参数见表8-4。该标准采用英寸为长度单位。

1英寸＝25.4mm，（1/16）英寸＝（25.4/16）mm＝1.5875mm，

表中的“链号”数乘以1.5875mm就是该链号滚子链的链节距p。二、滚子链传动1．滚子链的构造与型号标准滚子链30

表8-4A系列滚子链的主要参数（摘自GB/T1243-1997）滚子链的标记为：链号—排数×节数标准号。

例如A系列、节距19.05mm、单排、92节的滚子链，其标记为：

12A—1×92GB/T1243-1997。链的长度用链节数表示。表8-4A系列滚子链的主要参数（摘自GB/T12431传动链的链节数以选偶数为宜，此时用开口销或弹簧夹即可将链条

联接成链环（图8-11a、b）。如链节数为奇数，须用有弯链板的“过渡

链节”联成环形（图8-11c），从而降低链的承载能力，图8-11滚子链联结封闭环形的接头形式a)开口销b)弹簧卡c)过渡链节传动链的链节数以选偶数为宜，此时用开口销或弹簧夹32机械传动基础课件33机械传动基础课件34传动链的链节数以选偶数为宜，此时用开口销或弹簧夹即可将链条

联接成链环（图8-11a、b）。如链

节数为奇数，须用有弯链板的“过渡

链节”联成环形（图8-11c），从而降低链的承载能力，图8-11滚子链联结封闭环形的接头形式a)开口销

b)弹簧卡

c)过渡链节2．滚子链链轮

图8-12链轮的结构形式

a)小尺寸整体式b)中尺寸孔板式c)大尺寸组合式滚子链链轮的齿形已标准化，设计图上不必画端面齿形，只注明如“齿形按GB/T1244-1995规定制造”等即可。但设计图上需画出链轮的

轴向齿形和尺寸，可参照BG/T1243-1997。链轮的结构随尺寸而异，参看图8-12。链轮材料要求强度和耐磨性，小链轮应选用较优材料。传动链的链节数以选偶数为宜，图8-11滚子链353．链传动的布置

⑴尽量布置在铅垂平面内，使链条的链节能顺畅地与链轮齿啮合。⑵应紧边在上、松边在下。

若松边在上，则在链子脱

离主动链轮处可能出现“咬链”现象，影响正常传动。⑶两链轮的轴线在同一水平

面内（或接近如此）。若需要斜向布置，两轴中心连线与水平线的夹角φ应

小于45°。

⑷安装时，松边的初始下垂量取两轴中心距的1﹪～2﹪。使用一段时间后，松边的下垂量加大。会造成啮合不良。解决问题的方法之一，是将两链轮的中心距调大；解决方法之二，是减除一个链节。

在松边安置一个张紧轮则是解决此问题的更佳方法。

⑸链传动主、从动轮的转向相同。将两轮之一安置在链环的外侧，可使两轮转

向相反。但同时需要安置称为“游轮”的张紧轮。图8-13链传动的布置

3．链传动的布置⑴尽量布置在铅垂平面内，图8-13链传363．链传动的布置

3．链传动的布置373．链传动的布置

3．链传动的布置383．链传动的布置

3．链传动的布置393．链传动的布置

3．链传动的布置403．链传动的布置

3．链传动的布置413．链传动的功率曲线

3．链传动的功率曲线42第三节齿轮传动一、齿轮传动的类型与特点

1．齿轮传动的类型

按两轴线的空间位置，齿轮传动分为平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动、交错轴齿轮传动三大类；按齿向不同分为直齿、斜齿、人字齿、曲线齿等类型；根据啮合形式分为外啮合、内啮合两类。第三节齿轮传动一、齿轮传动的类型与特点1．齿轮传动的类43图8-14齿轮传动的类型图8-14442.齿轮传动的特点

齿轮传动在现代机械中应用最为广泛，其特点如下：⑴传动精度高前面讲过，带传动不能保证传动比准确，链传动也不能

实现恒定的瞬时传动比；但现代常用的渐开线齿轮，其传动比在理论上是准

确、恒定不变的；这不但对精密机械与仪器是关键要求，也是高速重载下减

少动载影响、实现平稳传动的重要条件。

⑵适用范围宽传递的功率范围极宽，可以从0.001W到60000kW；圆周速度可以很低，也可高达150m/s，均为带传动、链传动难以比拟。

⑶可实现平行轴、相交轴、交错轴等空间任意两轴间的传动，也为带传

动、链传动所难以企及。

⑷工作可靠，使用寿命长。

⑸传动效率较高，一般为η＝0.94～0.99。

⑹齿轮传动的不足方面有：

①制造和安装要求较高，因而成本也较高；

②对环境要求较严，除低速、低精度情况外，需要安置在箱罩中防

尘防垢，还需有润滑装置；

③不适用于相距较远两轴间的传动；

④减振性和抗冲击性不如带传动等柔性传动好。2.齿轮传动的特点齿轮传动在现代机械中应用最为广泛，其45二、渐开线直齿圆柱齿轮

二、渐开线直齿圆柱齿轮46二、渐开线直齿圆柱齿轮

1.齿轮的传动比与渐开线齿轮

⑴轮齿齿廓与齿轮传动比

图8-16古代齿轮传动不能保持瞬时传动比的恒定

古代齿轮的齿廓是直线或其他简单线形，齿形不严格不精确。传动中每转过一个齿都发生一次撞击，瞬时传动比波动较大，传动很不平稳。在转速高、功率大的现代传动中，根本不能用。二、渐开线直齿圆柱齿轮1.齿轮的传动比与渐开线齿轮⑴轮47二、渐开线直齿圆柱齿轮

1.齿轮的传动比与渐开线齿轮

⑵渐开线齿轮的恒定传动比

图8-16渐开线与渐开线齿轮

a）渐开线及其形成b）渐开线齿轮

直线AB紧靠在半径rb

的圆周上做纯滚动，AB上任一点K的轨迹CKK′称为该圆的渐开线.

该圆称为此渐开线的基圆，rb为基圆半径，AB称为发生线。

采用渐开线作为齿廓曲线的齿轮称为渐开线齿轮。

二、渐开线直齿圆柱齿轮1.齿轮的传动比与渐开线齿轮⑵渐48二、渐开线直齿圆柱齿轮

1.齿轮的传动比与渐开线齿轮

⑵渐开线齿轮的恒定传动比

渐开线的形成过程二、渐开线直齿圆柱齿轮1.齿轮的传动比与渐开线齿轮⑵渐49二、渐开线直齿圆柱齿轮

1.齿轮的传动比与渐开线齿轮

⑵渐开线齿轮的恒定传动比

渐开线齿轮齿廓的形成过程二、渐开线直齿圆柱齿轮1.齿轮的传动比与渐开线齿轮⑵渐50由渐开线的形成过程可知：

①渐开线上任一点的法线就是通过该点的渐开线发生线，此直线与基圆相切。②基圆以内没有渐开线。几何学的分析可以证明：从理论上说，渐开线齿轮传动具有恒定的传动比。由于制造有误差、齿廓会磨损，实际齿廓不可能是绝对精确的渐开线，所以

传动比也并非绝对准确与恒定。但这些因素的影响毕竟轻微得多，也便于控制了。

可见，渐开线齿轮的出现，使齿轮传动的性能取得了质的飞跃，因此在现代

获得了广泛的应用。渐开线齿轮还有两个明显的优点，使它在应用中一直独占鳌头：

①切齿刀具的通用性好，有利于简化加工设备和降低制造成本，②两轴的中心距略有安装误差对传动比没有影响，便于安装使用。由渐开线的形成过程可知：

①渐开线上任一点的法线51渐开线传动中心矩可分性渐开线传动中心矩可分性522.渐开线齿轮的参数与尺寸关系

⑴齿轮各部分的名称

2.渐开线齿轮的参数与尺寸关系⑴齿轮各部分的名称532.渐开线齿轮的参数与尺寸关系

⑴齿轮各部分的名称

图8-17齿轮各部分的名称及表示符号

①齿顶圆直径da、半径ra。

②齿根圆直径df、半径rf。

③齿厚圆周上的轮齿厚度（弧长）。齿根处齿厚最大、接近齿顶齿厚趋窄。

④齿槽宽圆周上的齿槽宽度（弧

长）。在不同齿根处齿槽宽最窄、接近齿顶齿槽宽驱宽。

⑤齿距圆周上相邻两同侧齿廓的

间距（弧长）。圆大对应大齿距。⑥分度圆齿厚与齿槽宽相等的圆。分度圆是重要概念，与分度圆相关的参数均用不带下标的字母来表示，分别为直径d、半径r、分度圆齿厚s、

分度圆齿槽宽e、分度圆齿距p等。应该有以下关系：s＝e（8-3）

p＝s＋e＝2s＝2e（8-4）⑦齿顶高ha。

⑧齿根高hf。

⑨全齿高h。h＝ha

＋hf

（8-5）2.渐开线齿轮的参数与尺寸关系⑴齿轮各部分的名称图8-54⑴直齿圆柱齿轮的基本参数

基本参数有齿数z、模数m、压力角α、齿顶高系数ha*、顶隙系数c*等。①齿数z

齿轮传动的传动比与主动轮、从动轮的齿数成反比，即（8-6）式中n1

、n2

——主、从动轮的转速，单位为rpm（每分钟的转数），

z1

、z2

——主、从动轮的齿数。②模数m

齿轮上轮齿的大小，可用其径向尺寸全齿高来表示，也可用其周向尺寸齿距来表示。这些参数间具有确定的关系，任选其一即可。

设以分度圆齿距p作为表示轮齿大小的参量，是否方便呢？分度圆齿距p是一段弧长，与分度圆直径d、齿数z的关系为zp＝πd，即

（8-7）式（8-7）中包含无理数π＝3.14159…。为了让需要测量的分度圆直径d是有理数，则分度圆齿距p将是个无理数；而用无理数来表示轮齿的大小显然不便，为此，特定义另外一个表示轮齿大小的参数，称为模数，用m表示：（8-8）或d＝zm（8-9）⑴直齿圆柱齿轮的基本参数基本参数有齿数z、模数m、压力55式（8-8）表明：模数m的意义是分度圆齿距p的1/π。式（8-9）表明：分度圆直径d等于齿轮齿数z与模数m的乘积。

图8-18轮齿大小与模数成正比

显然，轮齿尺寸与模数大小成正比例；模数加大，齿厚增厚、齿距加长，承载能力增强。模数m是齿轮设计计算的重要参数。稍后即将看到，在齿轮计算公式中均以模数m作为基准参量。国家标准已经制定了齿轮模数的标准系列。表8-5渐开线齿轮的模数系列（GB/T1357-1987）（单位：mm）式（8-9）是齿轮设计计算的基本公式之一。式（8-8）表明：模数m的意义是分度圆齿距p的1/π。56③压力角α物体因受力而产生运动，力的作用方向和物体上力作用点的运

动方向间的夹角，称为压力角。图8-19压力角与渐开线齿轮的压力角

a)压力角的含义b)渐开线齿轮的压力角

意义：压力角越小，力的方向与

运动方向越接近一致，推动物体运动

越省力。渐开线齿轮啮合中的压力角问题简介。ⅰ.齿轮啮合时力的作用方向

因光滑面上力必沿法线方向，则齿廓上力必沿渐开线发生线的方向；轮齿在K1

、K2点啮合（图8-20b），力F1

、F2

必沿K1N1

、K2N2

方向。ⅱ.从动轮上力作用点的运动方向从动轮绕O2

转，K1

、K2必沿v1

、v2

运动。由图8-20b知，采用离基圆较近处的渐开线为齿廓，齿轮传动的压力角较小。

但基圆内没有渐开线，所以齿根圆必须比基圆大；而分度圆又比齿根圆大，因此分度圆压力角不可能很小。综合各种因素，我国国家标准规定标准齿轮的（分度圆）压力角为α＝20°。压力角数值定下来，渐开线齿廓的形状才能确定，因此，齿数z、模数m和压力角α三者是直齿圆柱渐开线齿轮主要的基本参数。③压力角α物体因受力而产生运动，图8-19压力角与渐57④齿顶高系数ha*和顶隙系数c*

齿顶高系数ha*

齿顶高ha与模数m的比值，即ha

＝ha*m（8-10）由于：①只有齿距p相同、即模数m相同的齿轮才能啮合，②两齿轮的标准安装距是两个分度圆相切；因此齿根高hf

必须略大于齿顶高ha，否则两齿轮必发生“干涉”而无法传动。于是应该有hf＝ha

＋C（8-11）式中C为两齿轮啮合时的“径向间隙”，或称“顶隙”。顶隙系数c*

顶隙C与模数m的比值，即C＝c*m（8-12）由式（8-11）、（8-10）、（8-12）得到齿根高的计算公式

hf＝（ha*＋c*）m（8-13）由式（8-5）、（8-13）得到全齿高的计算公式

h＝（2ha*＋c*）m（8-14）齿顶高系数ha*和顶隙系数c*也是齿轮的基本参数。我国标准规定，正常齿制：ha*＝1.00，c*＝0.25；

短齿制：ha*＝0.80，c*＝0.30。④齿顶高系数ha*和顶隙系数c*齿顶高系数ha*齿58⑤齿轮参数的选择⑤齿轮参数的选择59⑶标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸

表8-6正常制标准直齿圆柱齿轮主要几何尺寸的计算公式⑶标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸表8-6正常制标准直齿圆柱60⑷内齿轮与齿条

⑷内齿轮与齿条61⑷内齿轮与齿条

图8-21内齿轮与齿条的齿形与参数

a)内齿轮（局部）b)齿条（局部）

内齿轮齿廓是内凹渐开线，齿厚、齿槽形状与外齿轮相反；各参数均与外

齿轮对应，仅齿顶圆直径da

、齿根圆直径df

的公式与外齿轮有差别，见表8-6。齿条当齿轮齿数增加到无限多，齿顶圆、分度圆、齿根圆变得无限大，其局部成为互相平行的直线，代表分度圆的直线称为齿条的中线。齿条的渐开

线齿廓也成为直线，齿廓的垂线与中线的夹角就是齿条啮合中的压力角，标准值α＝20°，特称为齿条的齿形角。⑷内齿轮与齿条图8-21内齿轮与齿条的齿形与参数

623.渐开线齿轮传动的应用知识要点

从应用出发，下面简介渐开线齿轮传动的知识要点而略去理论证明。⑴一对渐开线齿轮，必须模数相等、压力角相等才能啮合传动。

⑵两渐开线齿轮的标准安装条件为分度圆相切，标准中心距a为两齿轮分度圆

半径之和，由式（8-8）可得：当两齿轮为内啮合时，公式中的加号改为减号。（8-15）式中z1

、z2——两齿轮的齿数，m——齿轮的模数。加工安装必有误差，但只要实际中心距与式（8-15）的标准值不差得太多，

即两轮啮合不致间断，也不互相“卡死”，则实际安装中心距与标准中心距略有

偏差，并不影响传动比的恒定性，这是渐开线齿轮传动的突出特点和优点。

⑶两齿轮实现连续传动的条件是：在一对轮齿脱离啮合前下一对轮齿能进入啮合。标准渐开线齿轮在标准中心距的条件下，均可实现连续传动；齿轮齿数多，

对实现连续传动有利。3.渐开线齿轮传动的应用知识要点从应用出发，下面简介渐开633.渐开线齿轮传动的应用知识要点

⑷正常齿制标准渐开线直齿齿轮的最小齿数zmin

＝17。齿数小于17，由于“根切”（解释略）使部分齿廓丧失渐开线齿形，从而降低传动质量。若允许存在微小“根切”，可取到zmin

＝14。需齿数更少，则可采用“变位齿轮”（略）。另外，稍后将简介的斜齿齿轮，其最小齿数也可小于14。3.渐开线齿轮传动的应用知识要点⑷正常齿制标准渐开线直齿64

例8-1一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮，已知模数m＝2mm，两轮齿

数z1＝25，z2

＝100，压力角α＝20°，正常齿制。求：两轮分度圆直径d1

、d2

，齿顶圆直径da1

、da2

，齿根圆直径df1

、df2

，

基圆直径db1

、db2

及两轮的中心距a。

解根据表8-6中的公式及式（8-15）计算如下：⑴分度圆直径d1

＝mz1

＝2mm×25＝50mm

d2

＝mz2

＝2mm×100＝200mm⑵齿顶圆直径da1＝d1

＋2ha

＝d1

＋2ha*m＝50mm＋（2×1×2mm）＝54mm

da2＝d2

＋2ha

＝d2＋2ha*m＝200mm＋（2×1×2mm）＝204mm⑶齿根圆直径df1＝d1

－2（hf*＋c*）

＝50mm－[2×（1＋0.25）×2mm]＝45mm

df2＝d2

－2（hf*＋c*）

＝200mm－[2×（1＋0.25）×2mm]＝195mm⑷基圆直径db1

＝d1

cosα＝50mm×cos20°＝46.99mm

db2

＝d2

cosα＝200mm×cos20°＝187.94mm⑸两轮中心距例8-1一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮，65例8-2一对标准安装的外啮合渐开线直齿圆柱齿轮，已知中心距a＝75mm，

传动比i＝4。模数m＝1.5mm，压力角α＝20°，正常齿制。

求：两轮的齿数z1、z2、分度圆直径d1、d2，齿顶圆直径da1、da2，齿根圆直

径df1、df2以及基圆直径db1、db2

。解⑴先求小齿轮齿数z1和大齿轮齿数z2由式（8-6）i＝z2

/z1得到z2

＝iz1

＝4z1

将上式代入式（8-15），得到即因此z2

＝4z1

＝4×20＝80。⑵再求两齿轮的其他参数因两齿轮的齿数及模数已经知道，其他参数均可仿照例8-1那样求出。

（略，建议大家自行练习计算）例8-2一对标准安装的外啮合渐开线直齿圆柱齿66三、齿轮的材料、结构与精度

1.齿轮的失效形式与材料选择

⑴齿轮的失效形式

齿轮损坏多因轮齿失效所致，主要形式有：轮齿从齿根处断裂、齿面疲劳点

蚀、齿面磨损和齿面胶合，它们的引起原因及防止措施等见表8-7。齿轮在工作中损坏而不能继续使用，称为失效。三、齿轮的材料、结构与精度1.齿轮的失效形式与材料选择67表8-7齿轮轮齿的常见失效形式及防止措施

表8-7齿轮轮齿的常见失效形式及防止措施68⑵齿轮的常用材料

低速、轻载、无冲击的齿轮，选用价格低、易成型、易切齿的铸铁；载荷、尺寸较大、形状复杂的齿轮选用铸钢；高速轻载、要求低噪声的齿轮选用工程塑

料、尼龙等非金属材料。而大多数齿轮仍采用各种钢材制造，见表8-8。相啮合的一对齿轮中，小齿轮应选较优质的材料，原因有三：

①小齿轮受力循环次数多；②齿数越少轮齿的根部越薄，容易折断；③使相啮合的轮齿表面有明显的硬度差，有利于防止齿面胶合。⑵齿轮的常用材料低速、轻载、无冲击的齿轮，选用69表8-8齿轮的常用材料及使用条件表8-8齿轮的常用材料及使用条件70⑶齿轮传动的润滑

润滑对齿轮传动很重要，作用有：减少磨损、发热，降低噪声，延长使用寿命，改善传动状况。图8-21闭式齿轮传动的常用润滑形式

a）浸油润滑b）喷油润滑

“开式”传动齿轮传动装置暴露在环境中，没有罩盖。“半开式”传动传动装置有罩盖而没有完全封闭在箱体内。“闭式”传动传动装置封闭在箱体内。开式、半开式齿轮传动仅用于低速、低精度工况，定期由人工加注润滑油。闭式传动，有浸油润滑与喷油润滑等形式，见图8-21。浸油润滑也称为油浴润滑，在齿轮箱内注润滑油使

油面浸没大齿轮1～2个齿，由齿轮的转动将油带至两齿轮啮合处起润滑作用，如图8-21a所示。更高速的传动中，为避

免因搅油剧烈使油温升得过

高，常采用喷油润滑，由油

泵输油经喷嘴射向齿轮啮合

处，如图8-21b所示。⑶齿轮传动的润滑润滑对齿轮传动很重要，作用有：减71⑶齿轮传动的润滑

浸油润滑⑶齿轮传动的润滑浸油润滑72⑶齿轮传动的润滑

带油轮润滑

⑶齿轮传动的润滑带油轮润滑73⑶齿轮传动的润滑

喷油润滑

⑶齿轮传动的润滑喷油润滑742.圆柱齿轮的结构

齿轮结构与下列因素有关：毛坯种类、材料、尺寸、加工方法及生产批量等。常见的齿轮结构类型如下：⑴齿轮轴齿轮的外径较小，或齿根圆直径与相配的轴径相差很小时

（图8-22a），常将齿轮与轴制成一体，称为齿轮轴，如图8-22b所示。图8-22齿轮轴

a）δ≤2.5m

b）齿根圆直径与

相配的轴径相差很小

⑵实心式齿轮齿顶圆直径da＜200mm的中小尺寸齿轮多采用。

图8-23实心式齿轮

（da≤200mm）

⑶辐板式齿轮齿顶圆直径da＝200～500mm的齿轮多采用（图略）。2.圆柱齿轮的结构齿轮结构与下列因素有关：毛753.圆柱齿轮精度简介⑴齿轮传动精度的三个方面针对齿轮传动质量的三个主要方面。①第Ⅰ公差组为传动准确性精度规定齿轮一周转内的最大转角误差。

②第Ⅱ公差组为传动平稳性精度规定传动中冲击、振动、噪声等指标。

③第Ⅲ公差组为载荷分布均匀性精度规定齿面接触状况的指标。不同工作的齿轮，对上述三种精度有不同的侧重方面。⑵齿轮的精度等级及其选择GB/T10095.1-2001标准中规定，单个渐开线

圆柱齿轮的精度有1～12级，1级最高，12级最低。1、2级精度属于待发展级。高精度齿轮价格昂贵，一般不轻易选用。常用的齿轮精度是6级～9级。3.圆柱齿轮精度简介⑴齿轮传动精度的三个方面针对齿76表8-9常用圆柱齿轮精度等级的适用条件及举例表8-9常用圆柱齿轮精度等级的适用条件及举例774.圆柱齿轮的加工方法4.圆柱齿轮的加工方法784.圆柱齿轮的加工方法仿形法加工齿轮4.圆柱齿轮的加工方法仿形法加工齿轮794.圆柱齿轮的加工方法4.圆柱齿轮的加工方法804.圆柱齿轮的加工方法展成法加工齿轮4.圆柱齿轮的加工方法展成法加工齿轮81四、斜齿圆柱齿轮简介

四、斜齿圆柱齿轮简介82四、斜齿圆柱齿轮简介

1．斜齿圆柱齿轮的形成原理

图4-24斜齿轮的几何形成原理

设想把直齿齿轮切成极多个极薄的“齿轮片”，依次向同方向错开极小角度，

然后“粘”起来，得到如图8-24b所示的结

果：轮齿不再与齿轮的轴线平行，这就

是斜齿轮。注意：斜齿轮的轮齿在空间不是直线，而是一条螺旋线。2．斜齿轮传动的特点

图8-25齿轮啮合时齿面上的接触线

a）直齿轮b）斜齿轮

螺旋齿的斜齿轮传动对比直齿轮，若干方面的性能大有改善，同时也带来

缺点与问题。⑴斜齿轮传动的主要优点

①传动平稳、噪音小

斜齿轮啮合从一端开始，接触线从短到长，又缩短而脱离接触，作用力变化平缓。②承载能力强

斜齿轮传动同时参与啮合的齿对较多

（3～4对），每齿分担的负荷降低。又因

传动平稳，冲击和振动小，有利于承载。四、斜齿圆柱齿轮简介1．斜齿圆柱齿轮的形成原理图4-283③齿面磨损均匀平稳进入接触又平稳退出，使齿面磨损较为均匀，有利于维

持齿廓的形状、维持传动的准确稳定。

④最小齿数可以比直齿轮少有利于达到结构紧凑、减轻重量的目的。⑵斜齿轮传动的缺点与问题

①传动中产生轴向推力

这种轴向力有把两个齿轮互相推离的趋势，因此需要用能承受轴向力的轴承；

或采用“人字齿轮”，使同时产生方向相反的轴向力Fa

互相抵消。但两种方法都增加制造工作量和成本。②加工不如直齿轮简便，难达到较高的加工精度。

图8-29斜齿轮及人字齿轮传动中的轴向力

a)斜齿轮上的轴向力b)轴向力的影响c)人字齿轮使轴向力抵消d)人字齿轮传动

③齿面磨损均匀平稳进入接触又平稳退出，使齿面磨84五、锥齿轮简介

五、锥齿轮简介85五、锥齿轮简介

锥齿轮传动用于传递两相交轴间的运动；两锥齿轮轴成90°夹角是最常见的,称为正交传动。但对于任意交角的两轴，用锥齿轮传动都较方便。图4-33锥齿轮传动及其运动特性

曲齿锥齿轮传动平稳、承载能力高，在现代汽车、坦克、飞机等高速、重载传动中被广泛采用。五、锥齿轮简介锥齿轮传动用于传递两相交轴间的运86五、锥齿轮简介

2．锥齿轮传动的传动比

锥齿轮的各参数均以大端齿廓为依据进行定义与讨论。一对锥齿轮正确啮合的条件是：大端模数和压力角分别相等。正交锥齿轮传动，两轮分度圆锥角之和δ1＋δ2＝90°，传动比（8-16）式中n1、n2——主、从动轮的转速，单位为rpm（每分钟的转数），

z1、z2——主、从动轮的齿数。五、锥齿轮简介2．锥齿轮传动的传动比锥齿轮的各参数均以大87六、蜗杆传动简介

六、蜗杆传动简介88蜗轮蜗杆应用蜗轮蜗杆应用89六、蜗杆传动简介

六、蜗杆传动简介90六、蜗杆传动简介

1．蜗杆传动概述

图8-28蜗杆传动的构成与功用

由蜗杆和蜗轮构成，传递空间交错轴间的运动，交错角常为90°，传动中的主动件是蜗杆。

下面简介常见的圆柱阿基米德蜗杆。六、蜗杆传动简介1．蜗杆传动概述图8-28蜗杆传动的91六、蜗杆传动简介

1．蜗杆传动概述

下面简介常见的圆柱阿基米德蜗杆。阿基米德蜗杆和蜗轮的几何特征

图8-29阿基米德蜗杆的几何特性与传动原理

a）蜗杆与螺杆的异同对比b）蜗轮蜗杆的啮合关系

蜗杆纵截面与渐开线齿条的齿形相同。①蜗杆有右旋、左旋之分；也有单头、双头、多头蜗杆。②蜗杆纵截面内的齿形角与标准齿条相同，2α＝40°。六、蜗杆传动简介1．蜗杆传动概述下面简介常见的圆柱阿基米92六、蜗杆传动简介

1．蜗杆传动概述

蜗杆有右旋、左旋之分；也有单头、双头、多头蜗杆。六、蜗杆传动简介1．蜗杆传动概述蜗杆有右旋、左旋之93③蜗杆的齿距pZ（类似螺杆的螺距）与齿条一样，pz＝πm，m是蜗杆的模

数，应按GB/T10085-1988规定。pZ含有因子π＝3.14159…，可见是无理数。

蜗轮外形与斜齿轮较像，蜗轮齿圈的中分面内齿形具有渐开线齿廓；但蜗轮

的外缘不是圆柱面，而是一圈与蜗杆契合的弧形柱面，见图8-29b。通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面称为中间平面，见图8-29b。

蜗杆传动中，中间平面内蜗杆与蜗轮的啮合类似于齿轮齿条间的传动，这就是蜗轮蜗杆传动关系的要点。

2．蜗杆传动的特点与应用

图8-30蜗杆传动的特点和应用举例

a)紧凑的单级蜗杆传动机构b)具有自锁性的手动葫芦蜗杆传动优点鲜明，缺点突出，适用条件明确。③蜗杆的齿距pZ（类似螺杆的螺距）与齿条一样，94⑴蜗杆传动的优点

①传动比大，结构紧凑。单级传动比常取i＝8～80，要求大传动比时蜗杆，

传动结构的紧凑为其他传动形式所难以比拟。②与齿轮是一个个分离的齿不同，蜗杆是一个连续的螺旋齿形，因此传动平稳，冲击、振动与噪音均小。③因传动比大，可用于分度机构中得到高精度的微小转角分度。④蜗杆的螺旋升角小，具有自锁性，只能由蜗杆带动蜗轮，不能反向带动。

图8-30b为手动葫芦起重装置，操作者停止拉动时，重物被锁住不会掉落。⑵蜗杆传动的缺点

①机械效率低，一般η＝0.7～0.8，有的自锁性蜗杆传动甚至η＜0.5。②传动中摩擦发热严重，齿面磨损快，需要有良好的散热、润滑条件，只适用于功率不超过50kW的小功率传动、或间歇工作的设备。③为减少磨损和摩擦，需用减磨性好的贵重有色金属制造蜗轮齿圈，齿面的加工要求高光洁度，因而成本较高。蜗杆传动优点鲜明，缺点突出，适用条件明确。⑴蜗杆传动的优点①传动比大，结构紧凑。单级传动比常取i953．蜗杆传动的主要参数与传动比

⑴蜗杆在中间平面内的模数为轴向模数ma1；蜗轮在中间平面内的模数为端

面模数mt2。ma1和mt2应根据GB/T10088-1988标准（略）取值。⑵蜗杆分度圆直径d1应根据轴向模数mt2按GB/T10085-1988（略）选取。⑶设蜗轮的齿数为z2，则在中间平面内蜗轮各参数的意义、名称与齿轮类似，参看图8-29b；各参数与齿数z2、端面模数mt2的关系也与齿轮参数关系相同。④蜗轮蜗杆正确啮合的条件是：中间平面内模数相等、压力角相等；在两轴空间交错角为90°时，蜗轮轮齿的螺旋角β2与蜗杆导程角γ相等。⑤蜗杆传动的传动比i与蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2成反比：

（8-17）3．蜗杆传动的主要参数与传动比⑴蜗杆在中间平面内的模数为963．蜗杆传动的主要参数与传动比

3．蜗杆传动的主要参数与传动比974．蜗杆的结构

4．蜗杆的结构985．蜗杆的受力方向

5．蜗杆的受力方向995．蜗轮蜗杆的热平衡

5．蜗轮蜗杆的热平衡100第四节轮系与减速器

一、轮系

1．轮系及其种类

由若干对齿轮副组成的传动系统称为轮系。轮系分以下两大类：⑴定轴轮系传动中所有齿轮轴线的位置均固定不动的轮系。⑵周转轮系传动中至少有一个齿轮轴绕其他齿轮的固定轴回转的轮系。图8-31定轴轮系与周转轮系

a）定轴轮系b）周转轮系

太阳轮

周转轮系中，轴线位置固定的齿轮，如图8-31b中的齿轮1、3。行星轮

齿轮轴线绕其他轮轴转动的齿轮，如图8-31b中的齿轮2。第四节轮系与减速器一、轮系1．轮系及其种类⑴定轴101第四节轮系与减速器

一、轮系

定轴轮系第四节轮系与减速器一、轮系定轴轮系102第四节轮系与减速器

一、轮系

周转轮系第四节轮系与减速器一、轮系周转轮系103第四节轮系与减速器

一、轮系

复合轮系第四节轮系与减速器一、轮系复合轮系104第四节轮系与减速器

一、轮系

锥齿轮行星轮第四节轮系与减速器一、轮系锥齿轮行星轮1052．轮系的功用（1）获得大传动比

图8-32二级齿轮减速轮系

一对齿轮的传动比一般不宜超过5，轮系

则通过一级一级的连续增速或减速，可达到很大传动比，而结构较为紧凑。图8-32为二级齿轮减速器中的轮系。钟表里分针与时针、秒针与分针的传动比均为60，都由二级齿轮传动实现；从秒针到时针，传动比达3600，也只用四级传动就实现了，结构很紧凑。图8-33机械钟表里的多级齿轮传动

1—（秒轮到分轮的）过轮

2—秒轮3—分轮4—时轮

5—（分轮到时轮的）过轮2．轮系的功用（1）获得大传动比图8-32二级齿轮减106（2）实现变速、换向传动

图8-34可实现变速传动的轮系

图8-34是某汽车变速箱

里的轮系，轴Ⅰ是输入轴，

花键轴Ⅱ是输出轴，D是离

合器，还有一根中间轴Ⅲ，可得到四种不同的传动比，

实现变速输出。图8-35用于换向的三星轮机构

变速输出换向传动图8-35是三星轮机构，一种简单换向输

出轮系；从z1→z2→z3→z4

的传动，转动一下三角架，变为z1→z3→z4，减少一个中间轮z2，终端输出变向。传动线路中增减一个外啮合中间轮，只改变它后面齿轮的转向，而不影响它后面

齿轮的转速，这种中间轮特称为惰轮。

（2）实现变速、换向传动图8-34可实现变速传动的轮系107⑵实现变速、换向传动

换向传动⑵实现变速、换向传动换向传动108（3）实现多路传动

图8-36多路输出的轮系a）车削螺纹的传动机构b)多头钻孔的传动机构

图8-36a的轮系有

两个传动输出；同样

方法不难实现更多路的输出。图8-36b中一轮带

动四轮，是另一种简

单的多路输出形式。图4-37采用轮系实现较大距离间的传动

（4）实现较大距离的齿轮传动

若两轴距离较大，用两个齿轮传动，齿轮需要很大、很重，不可取。可用设置中间轮的传动链解决此问题。（3）实现多路传动图8-36多路输出的轮系1093．定轴轮系的传动比轮系的传动比指轮系中输入轴转速与输出轴转速之比，也就是轮系中始端

主动轮动轮与末端从动轮的转速之比。输入、输出轴的转向相同，传动比为正值；两者转向相反，传动比为负值。定轴轮系的传动比i1k可由下式表示（8-18）式中，m为轮系中外啮合齿轮的对数。图8-38定轴轮系计算例8-3

例8-3轮系中齿轮的齿数：

z1＝24，z2＝36，z2′＝20，z3

＝80，z3′＝18，

z4＝24，z5＝30。计算该轮系的传动比。解轮系中有三对外啮合的齿轮，即m＝3；根据式（8-18），该轮系的传动比为注意：图8-38中的齿轮4是个惰轮。3．定轴轮系的传动比轮系的传动比指轮系中输入轴110若定轴轮系中包含锥齿轮副、蜗轮蜗杆副，则轮系中存在互不平行的轴线，各轮的转动方向不能用简单的正负号来表示。此时应在轮系的传动简图上，先用箭头标出始端主动轮的某一转向，然后按传动路线逐个判断各轮的转向，用

箭头逐个标示，直到最后，确定出末端从动轮的转向。例8-4用箭头标出图8-39中各轮的转向。图8-39定轴轮系计算例8-4解始端主动轮1的

转向可任意设定，用箭

头作出标示，然后逐个

分析判断，直至画出表

示蜗轮10的转动方向.。若定轴轮系中包含锥齿轮副、蜗轮蜗杆副，则轮系中存1114．行星轮系的传动比若轮系中，至少有一个齿轮的几何轴线不固定，而绕其它齿轮的固定几何轴线回转，则称为行星轮系。下图所示的轮系中，齿轮2除绕自身轴线回转外，还随同构件H一起绕齿轮1的固定几何轴线回转，该轮系即为行星轮系。4．行星轮系的传动比若轮系中，至少有一个齿轮112转化轮系转化轮系113利用定轴轮系传动比计算方法，可列出转化轮系中任意两个齿轮的传动比。1，3轮的传动比为：一般地，nG和nK为行星轮系中任意两个齿轮G和K的转速，

注意：1.公式只适用于圆柱齿轮组成的定轴轮系。对于由圆锥齿轮组成的行星轮系，当两齿轮和行星架的轴线互相平行时，仍可用公式来计算，但正、负应有箭头法来判断。2.代入已知转速时，一方向代正，另一方向代负号。求得的转速为正，说明与正方向一致，反而反之。利用定轴轮系传动比计算方法，可列出转化轮系中任意两个齿轮的传114行星轮系如图所示。已知：Z1=15，Z2=25，Z3=20，Z4=60，n1=200r/min，n4=50r/min，且两太阳轮1、4转向相反。试求行星架转速nH及行星轮转速n3。行星轮系如图所示。已知：Z1=15，Z2=25，Z3=20，115图示是由圆锥齿轮组成的行星轮系。已知Z1=60，Z2=40，Z‘2=Z3=20，n1=n3=120r/min。设中心轮1、3的转向相反，试求nH的大小与方向。图示是由圆锥齿轮组成的行星轮系。已知Z1=60，Z2=40，116图示的输送带行星轮系中，已知各齿轮的齿数分别为Z1=12，Z2=33，Z‘2=30，Z3=78，Z4=75。电动机的转速n1=1450r/min。试求输出轴转速n4的大小与方向。图示的输送带行星轮系中，已知各齿轮的齿数分别为Z1=12，Z117（1）谐波齿轮传动5.几种特殊类型的行星传动

（1）谐波齿轮传动5.几种特殊类型的行星传动118（1）谐波齿轮传动（1）谐波齿轮传动119（2）摆线针轮行星传动（2）摆线针轮行星传动120摆线针轮行星传动（2）摆线针轮行星传动摆线针轮行星传动（2）摆线针轮行星传动121（3）复合轮系混合轮系是指由定轴轮系和行星轮系组合成的轮系。计算混合轮系的传动比时，不能将整个轮系单纯地按求定轴轮系或行星轮系传动比的方法来计算，而应将混合轮系中的定轴轮系和行星轮系区别开，分别列出它们的传动比计算公式，最后联立求解。（3）复合轮系混合轮系是指由定轴轮系和行星轮122

二、减速器

1．减速器的类型与选用

我国已制定了减速器的国标（GB）。专门厂家按标准生产的系列减速器，

成本低，质量可靠。产品研发中选购减速器，有利于缩短开发周期，降低成本。图8-40为常见齿轮减速器（含蜗杆减速器）的结构简图。图8-40齿轮减速器的常见类型

a)单级圆柱齿轮减速器b)二级圆柱齿轮减速器c)锥齿轮减速器d)蜗杆减速器

二、减速器1．减速器的类型与选用我国已制123常见齿轮减速器（含蜗杆减速器）的主要特点及适用条件如下：⑴单级圆柱齿轮减速器一般传动比i≯8；有直齿轮的和斜齿轮的两种，后者可

适应较高的转速；还有卧式与立式之分，分别适用于产品的不同结构要求。

⑵二级、三级圆柱齿轮减速器二级的传动比为i＝8～60、三级的传动比为

i＝40～400，可满足大传动比的要求。

⑶锥齿轮减速器用于两相交轴间的传动，单级传动比i≯10；二级、三级的传

动比较大。

⑷蜗杆减速器单级蜗杆减速器的传动比可高达i＝80若传递功率较大以i≮30为

宜），具有传动比大、结构紧凑的优点，但发热严重，不适于大功率传动。选用标准减速器时考虑的主要参数有：传动比、功率、结构尺寸（中心距、

安装尺寸、减速器外轮廓等）、高速级齿轮的最高转速、齿轮的圆周速度与结

构形式等。常见齿轮减速器（含蜗杆减速器）的主要特点及适用条件如下：⑴单1242．减速器的结构

减速器一般由箱体、轴承、轴、轴上零件和附件等部分组成。图8-41是单级圆柱齿轮减速器的结构图，虽然相对简单，但已经具有代表性。图8-41单级圆柱齿轮减速器的结构

1—螺栓

2—通气孔

3—视窗盖

4—箱盖

5—吊耳6—吊钩7—箱座8—油标尺

9—油塞

10—集油沟

11—定位销

2．减速器的结构减速器一般由箱体、轴承、轴、轴上零件和附件125第五节液压传动简介

一、液压传动的原理和组成

1．液压传动的原理

1—操作手柄

2—小活塞

3—小液压缸

4—单向阀

5—单向阀

6—大液压缸7—大活塞

8—重物

9—放油阀

10—油池图8-42液压千斤顶的液压系统液压传动的工作原理是：以不可压缩的液体为介质，通过控制密封容积的

变化，使压力液体按预定通路流动来传递动力。液压千斤顶很常见，通过对它的分析可以了解简单液压传动的基本原理。第五节液压传动简介一、液压传动的原理和组成1．液压传1262．液压传动系统的基本组成

与手动操作的液压千斤顶不同，现代液压传动系统以液压泵为动力源，能自

动连续地完成工作循环。从工作台往返液压机构原理图可看出，液压系统一般由以下四部分组成。1—油箱2—滤油器3—液压泵4—溢流阀5—节流阀6—换向阀7—工作台8—液压缸⑴动力元件指液压泵，系统的动力源，为系统提供压力油。

⑵执行元件指液压缸、液压

马达，作用是在压力油推动下输出力和运动，以驱动工作部件，实现

系统功能。

⑶控制调节元件指各种阀类元

件，如溢流阀、节流阀、换向阀、单向阀、伺服阀等，作用是控制系

统中油液的压力、流量和流向。

⑷辅助元件如油箱、油管、滤油器、压力计等。图8-50工作台往返的液压传动系统2．液压传动系统的基本组成与手动操作的液压千斤127二、液压传动的特点与机械传动、电气传动比较，液压传动有以下优点：⑴传动平稳，便于实现频繁换向和防止过载。

⑵易于获得很大的工作力或工作力矩。

⑶易于在较大的范围内实现无级变速。

⑷便于采用电液联合控制，实现自动化。

⑸液压元件已经实现了一定的系列化、标准化、通用化，便于选用。液压传动的缺点主要有：⑴泄漏难以避免，传动比不精确。

⑵执行机构有运动波动，引起相应的振动、噪声等瑕疵。⑶制造、安装要求高，维修保养、故障排除需要较高技术。

⑷机械效率不高。挖掘机需要力量

大、频繁换向，又要

求在过载时不损坏机器，所以正适合采用

液压传动。图8-51挖掘机及其液压操纵系统

a)挖掘机示意图b)挖掘机的液压操纵系统

1—过滤器2—安全阀

3—液压缸4—控制阀

5—液压泵6—油箱二、液压传动的特点与机械传动、电气传动比较，液压传动有以下优128附录机械设计基础综合作业

综合作业有三种类型，每个学生选一种类型里的一个题目完成作业。第一类撰写产品结构的分析报告，是适应面广的基本作业类型。第二类绘制产品结构图，第三类制作产品机构的可动模型，供学习过机械

制图、透视图（或设计素描）或模型制作课程的学生选做。第一类综合作业撰写产品结构的分析报告

一、作业要求

1.应进行实物的调研剖析

无论有没有参考图，学生在作业中均须进行实物调研。只要可能，应将产品

分解拆卸开来剖析。这份“分析报告”必须根据实物来撰写，不应“虚拟”。2.分析报告的内容

以下三方面是应有的基本内容：⑴产品结构与功能原理的说明介绍

如同一份详细介绍该产品的说明书，内容应包括工作原理、结构组成、使用维护等。分析报告必须图文结合，否则不可能使陌生者了解清楚。附录机械设计基础综合作业综合作业有三种类型，每个学生选129⑵机械技术要点问题的阐述

选材、联接、零件加工及造型是通常都涉及的问题；其他如零件类型、机构、传动等技术要点，则随产品不同，可阐述其中一个或几个方面。忌面面俱到的泛泛而谈，宜选择其中几个要点问题进行有深度的分析阐述。⑶提出替代的、改进的设计构思

产品结构都不是唯一的，任何功能都可用不同结构来实现。应该思考：可用什么其他结构来替代现有结构？能做怎样的改进设计？3.作业格式及其他⑴作业采用A4纸张。格式不作统一规定，但应符合科技文档的一般形式，如

纲目层次清楚，不同层次的标题采用不同字号、字体加以区分等。⑵说明文字应达意、顺畅、简洁。打印手写均可，但手写稿不得潦草。

图形应绘制规整、线型清楚、幅面干净、不得存留明显的涂改痕迹。图面上的字符（汉字、字母、数字）按印刷体的要求打印或填写。⑶作业的篇幅大小与质量优劣不存在对应关系。供多数同学参考的作业篇幅，

可能在1500～4000字的范围内，外加必要的插图。但应提醒：作业与其他文稿一样，只要能表达清楚，简短比冗长好。二、参考作业题（略）⑵机械技术要点问题的阐述选材、联接、零件加工及130第二类综合作业绘制产品结构图

一、作业要求

1.参照实物细致地画出产品结构

无论题目有没有参考图，学生均应依照实物绘制产品的结构图。一般应拆卸剖析产品，以弄清各零件及零件的联接关系。2.两种图样类型及其要求

⑴产品结构工程图

按机械制图标准画产品结构，其要求在机械制图课里已经明确。⑵产品结构透视图

对立体透视图的要求是：让陌生者能看懂看清该产品的结构。3.作业规格及其他

⑴作业的原图一般采用A2（420mm×594mm）或A3（297mm×420mm）

纸张。若提交的作业是缩小的复印图，应保证缩小图上的细节仍然清楚。⑵图形应绘制规整、线型清楚、幅面干净、不存留明显的涂改痕迹。

⑶图上应标注主要零部件的名称，酌情附加简要的文字说明，标注应排布匀

称得当，确保字符（汉字、字母、数字）的清晰；文字说明也可另附。二、参考作业题（略）

第二类综合作业绘制产品结构图一、作业要求1.参照实131第三类综合作业制作产品机构的可动模型一、作业要求

1．只要求做“机构”模型

要求做的只是产品中机构的模型，而不是整个产品的模型。2．应该是“可动”模型

机构是用于实现运动变换和动力传递的，因此模型必须可动。例如做“游乐园儿童摇马”的机构模型，用一块马轮廓的简单平板代表马即可，不必费时间制作形象的马。

3．模型应能演示、应能说明产品的功能

作业要求做的不是抽象的机构模型，而是能演示指定产品功能的机构模型。4．其他方面

（1）模型应能进行稳定的演示，这是对牢靠和灵活程度的基本要求。（2）模型尺寸可自定。但演示时要让围着的十多人能看清，总尺寸不宜比

笔记本电脑小很多。（3）模型可不包括电机等动力部分，用手摇、推、拉着机构动作即可。二、参考作业题（略）

第三类综合作业制作产品机构的可动模型一、作业要求1．只132第八章机械传动基础

第一节带传动

一、带传动的组成、特点及类型

1.带传动的组成与速比

图8-1带传动的组成与速比

带传动由主动轮、从动轮和传

动带所组成。

一般的传动带（同步齿形带除

外）安装时需紧套在两个带轮上，

依靠带轮与传动带间的摩擦力传递

运动。转速比（简称速比，也称为传动比）i：

主动轮与从动轮的转速之比。带传动的传动比为（8-1）式中n1

、n2——主、从动轮的转速，单位为rpm（每分钟的转数），

D1

、D2