第4章　机械传动

第4章机械传动4.1螺旋传动4.2带传动4.3链传动4.4齿轮传动4.5蜗杆传动4.6轮系机械传动是机械传动装置或机械传动系统的简称。4.1螺旋传动4.1.1螺纹的形成4.1.2螺纹的主要参数4.1.3几种常用螺纹的特点和应用4.1.4普通螺纹的代号与标记4.1.5螺纹连接4.1.6常用的螺旋传动4.1.1螺纹的形成螺纹有如下两种分类方法。1．螺纹按牙型分类三角形（普通螺纹）、管螺纹为连接螺纹，矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹为传动螺纹。2．螺纹按位置分类内螺纹：在圆柱孔的内表面形成的螺纹。外螺纹：在圆柱孔的外表面形成的螺纹。4.1.2螺纹的主要参数（1）外径d（大径）（D）（2）内径（小径）d1(D1)

（3）中径d2

（4）螺距P

（5）导程（S）（6）线数n

（7）螺旋升角

（8）牙型角

（9）牙型斜角

4.1.3几种常用螺纹的特点和应用现将机械中几种常用螺纹的特点和应用介绍如下。1．三角形螺纹2．圆柱管螺纹3．矩形螺纹4．梯形螺纹5．锯齿形螺纹4.1.4普通螺纹的代号与标记1．普通螺纹代号普通螺纹的特征代号为“M”。2．普通螺纹标记由螺纹代号、螺纹公差代号和螺纹旋合长度代号所组成。4.1.5螺纹连接1．螺纹连接的基本类型螺纹连接的基本类型有螺栓连接、双头螺栓连接、螺钉连接和紧定螺钉连接4种。2．螺纹连接的预紧与防松4.1.6常用的螺旋传动常用的螺旋传动有普通螺旋传动、差动螺旋传动、滚珠螺旋传动等。4.2带传动4.2.1带传动的类型4.2.2带传动的特点4.2.3带传动的工作原理4.2.4带的弹性滑动和打滑4.2.5V型带的结构和标准4.2.6带传动的张紧与调整4.2.7带传动的安装与维护带传动一般是由主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传动带及机架组成。4.2.1带传动的类型根据工作原理不同，带传动可分为摩擦带传动和啮合带传动两类。4.2.2带传动的特点（1）结构简单，适用于两轴中心距较大的场合。（2）胶带富有弹性，能缓冲吸振，传动平稳无噪声。（3）过载时可产生打滑、能防止薄弱零件的损坏，起安全保护作用，但不能保持准确的传动比。（4）传动带需张紧在带轮上，对轴和轴承的压力较大。（5）外廓尺寸大，传动效率低（一般为0.94～0.96）。轮速传感器由传感头和齿圈等组成。凿式（如图1-9（c）所示）柱式（如图1-9（a）所示）菱形极轴轮速传感器（如图1-9（b）所示）4.2.3带传动的工作原理

4.2.4带的弹性滑动和打滑1．弹性滑动由于带传动存在紧边和松边，在紧边时带被弹性拉长，到松边时又产生收缩，引起带在轮上发生微小局部滑动，这种现象称为弹性滑动。2．打滑与极限有效拉力4.2.5V带的结构和标准普通V带的标记为：截面基准长度标记编号。标记实例：B型带，基准长度为1

000mm，标记为：B1000GB11544—1997。V带截面与公称长度的关系：带弯曲时不伸长又不缩短的层为中性层，又称节面。带的节面宽度为bp，bp/h称相对高度，普通V带DP/h

=

0.7，窄V带DP/h

=

0.9。带轮基准直径Dp为带轮上与节面相对应的直径。基准长度Ld为位于带轮基准直径上的周线长度，即对称公称长度。4.2.6带传动的张紧与调整1．调整中心距法（1）定期张紧。（2）自动张紧。2．张紧轮法带传动的中心距不能调整时，可采用张紧轮法。图4.20（a）所示为定期张紧装置，定期调整张紧轮的位置可达到张紧的目的。图4.20（b）所示为摆锤式自动张紧装置，依靠摆捶重力可使张紧轮自动张紧。图4.20带传动的张紧轮（1）平行轴传动时各带轮的轴线必须保持规定的平行度。（2）套装带时不得强行撬入。图4.21带传动的安装（3）多根V带传动时，为避免各根V带载荷分布不均，带的配组公差（请参阅有关手册）应在规定的范围内。（4）对带传动应定期检查及时调整，发现损坏的V带应及时更换，新旧带、普通V带和窄V带、不同规格的V带均不能混合使用。（5）带传动装置必须安装安全防护罩。4.3链传动4.3.1链条和链轮4.3.2链传动的失效形式4.3.3链传动的润滑、张紧和布置链传动是由装在平行轴上的主动链轮、从动链轮和绕在链轮上的环形链条所组成的（见图4.22），以链作中间挠性件，靠链与链轮轮齿的啮合来传递动力。图4.22链传动简图4.3.1链条和链轮1．链条传递动力用的链条，按结构的不同主要有滚子链和齿形链两种。2．链轮4.3.2链传动的失效形式（1）链板疲劳破坏。（2）滚子套筒的冲击疲劳破坏。（3）销轴与套筒的胶合。（4）链条铰链磨损。（5）过载拉断。4.3.3链传动的润滑、张紧和布置1．链传动的润滑链传动的润滑至关重要。合宜的润滑能显著降低链条铰链的磨损，延长使用寿命。2．链传动的张紧目的：避免在链条的垂度过大时产生啮合不良和链条的振动现象。张紧的方法：链传动中心距可调时，调节中心距以控制张紧程度；中心距不可调时，可设置张紧轮或在链条磨损变长后取掉1～2个链节，以恢复原来的长度。3．链传动的布置链传动的两轴应平行，两链轮应位于同一平面内。4.4齿轮传动4.4.1渐开线的形成及性质4.4.2渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称和几何尺寸计算4.4.3渐开线直齿圆柱齿轮传动分析4.4.4渐开线直齿圆柱齿轮的加工4.4.5斜齿圆柱齿轮传动4.4.6圆锥齿轮传动4.4.7轮齿的失效形式4.4.8齿轮材料及结构4.4.9齿轮传动的维护齿轮传动是机械传动中最重要的，也是应用最为广泛的一种传动型式。4.4.1渐开线的形成及性质1．渐开线的形成如图4.33所示，一直线L与半径为rb的圆相切，当直线沿该圆作纯滚动时，直线上任一点的轨迹即为该圆的渐开线。这个圆称为渐开线的基圆，而作纯滚动的直线L称为渐开线的发生线。图4.33渐开线的形成图2．渐开线齿廓符合齿廓啮合基本定律以渐开线为齿廓曲线的齿轮称为渐开线齿轮。3．渐开线齿廓的压力角在一对齿廓的啮合过程中，齿廓接触点的法向压力和齿廓上该点的速度方向的夹角，称为齿廓在这一点的压力角。4.4.2渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称和几何尺寸计算1．齿轮参数齿轮各参数名称如下。（1）齿顶圆（2）齿根圆（3）齿槽（4）齿厚（5）齿距（6）模数（7）分度圆（8）齿顶与齿根（9）顶隙2．标准齿轮若一齿轮的模数、分度圆压力角、齿顶高系数、齿根高系数均为标准值，且其分度圆上齿厚与齿槽宽相等，则称为标准齿轮。4.4.3渐开线直齿圆柱齿轮传动分析1．渐开线齿轮正确啮合的条件渐开线齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角必须分别相等。2．齿轮传动的标准中心距安装时使分度圆与节圆重合的一对标准齿轮的中心距称为标准中心距。3．渐开线齿轮连续传动的条件4.4.4渐开线直齿圆柱齿轮的加工1．齿轮轮齿的加工方法轮齿的切削加工方法按其原理可分为成形法和范成法两类。2．轮齿的根切现象，齿轮的最小齿数用范成法加工齿数较少的齿轮时，常会将轮齿根部的渐开线齿廓切去一部分，如图4.45所示，这种现象称为根切。对于标准齿轮，是用限制最少齿数的方法来避免根切的。图4.45轮齿的根切现象4.4.5斜齿圆柱齿轮传动1．斜齿圆柱齿轮的形成及啮合特性2．斜齿圆柱齿轮的几何参数（1）螺旋角。（2）模数和压力角。3．斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算4.4.6圆锥齿轮传动1．直齿圆锥齿轮传动特性2．直齿圆锥齿轮的齿廓曲线、背锥和当量齿数3．直齿圆锥齿轮传动的几何尺寸计算4.4.7轮齿的失效形式1．轮齿折断2．齿面点蚀3．齿面胶合4．齿面磨损5．齿面塑性变形4.4.8齿轮材料及结构1．齿轮的材料对齿轮材料的要求是：齿面有足够的硬度和耐磨性，轮齿心部有较强韧性，以承爱冲击载荷和变载荷。2．齿轮的结构齿轮强度计算和几何尺寸计算，主要是确定齿轮的模数、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、齿宽等；而轮缘、轮辐和轮毂等结构尺寸和结构形式，则需通过结构设计来确定。4.4.9齿轮传动的维护1．齿轮副装配的要求（1）齿轮孔与轴配合要适当，能满足使用要求。（2）保证准确的中心距和适当的侧隙。（3）相互啮合的齿轮应有一定的接触面积和正确的接触位置，以保证齿轮受力均匀。（4）对高速转动的大齿轮，装到轴上后应作动平衡检查，以免工作时产生过大的振动。2．齿轮传动的润滑（1）润滑油的选择。（2）润滑方式。3．齿轮传动的使用要求（1）保持良好的作业环境。（2）严格遵守操作规程。（3）注意观察，定期检修。4.5蜗杆传动4.5.1蜗杆传动的类型4.5.2蜗杆传动的特点4.5.3蜗杆蜗轮旋向和转向的判别4.5.4蜗杆、蜗轮的材料和结构4.5.1蜗杆传动的类型根据蜗杆的形状，蜗杆传动可分为圆柱蜗杆传动，环面蜗杆传动和锥面蜗杆传动。4.5.2蜗杆传动的特点（1）传动比大，结构紧凑。（2）传动平稳，噪声小。（3）有自锁性。（4）传动效率低。（5）蜗轮造价较高。4.5.3蜗杆蜗轮旋向和转向的判别蜗轮的转向可根据左、右手定则判定。4.5.4蜗杆、蜗轮的材料和结构1．蜗杆、蜗轮的材料选择2．蜗杆、蜗轮的结构3．蜗杆传动的正确啮合条件从而可得蜗杆传动的正确啮合条件如下。（1）在中间平面内，蜗杆的轴向模数ma1与蜗轮的端面模数mt2必须相等。（2）蜗杆的轴向压力角a1与蜗轮的端面压力角t2必须相等。（3）两轴线交错角为90°时，蜗杆分度圆柱上的导程角

应等于蜗轮分度圆柱上的螺旋角，且两者的旋向相同。4.6轮系4.6.1轮系的分类4.6.2定轴轮系传动比的计算4.6.3行星齿轮系传动比的计算4.6.4轮系的功用4.6.1轮系的分类轮系可以分为两种基本类型：定轴齿轮系和行星齿轮系。4.6.