机械基础 第三版 课件 （郁志纯） 模块五 机械传动

机械基础模块五机械传动

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单元一带传动链传动齿轮传动单元二单元三蜗杆传动单元四轮系单元五单元一

带传动教学目标一、目标和要求(1)了解带传动的类型、特点及应用。(2)熟悉V带标准、V带传动的工作原理、失效形式。(3)掌握V带传动的安装、张紧和维护。二、重点和难点V带传动的工作原理、安装与维护。第一节带传动概述第二节V带和V带轮第三节带传动的工作情况分析

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第四节带传动的安装、张紧和维护案例导入在机械传动中，当主动轴与从动轴相距较远时，常采用带传动进行运动和动力输送。带传动装置结构简单、制造成本低、两轴传动的中心距大，故在汽车、加工设备及带式运输机等机械中有着广泛的应用。如图手扶拖拉机、汽车发动机都是依靠传动带来传递动力。

拖拉机汽车发动机第一节带传动概述第二节V带和V带轮第三节带传动的工作情况分析

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第四节带传动的安装、张紧和维护带传动的组成和工作原理带传动由主动轮1、传动带2及从动轮3组成带传动是利用带轮与传动带之间的摩擦力或带轮与传动带之间的啮合来传递运动和扭矩的。带传动的类型按工作原理的不同，带传动分为摩擦型带传动和啮合带传动两大类摩擦型带传动的圆环带紧套在两带轮上，靠带与带轮之间接触面的正压力所产生的摩擦力来传动。当主动轮转动时，依靠摩擦力带动摩擦带转动，通过摩擦带带动从动轮转动，从而把主动轮的运动和动力传递给从动轮，并改变从动轮的转速和扭矩。啮合带传动依靠轮上的齿与带上的齿或孔啮合传递运动。

啮合带传动摩擦带传动带传动的类型1.摩擦型带传动摩擦带传动是依靠带与轮之间的摩擦力传递运动的。根据带的横截面形状的不同，摩擦带可分为下面四种类型

带传动的类型1.摩擦型带传动(1)平带传动平带的截面为扁平矩形，带的内表面与轮缘接触面为工作平面。常用的平带有普通平带（胶帆布带）、皮革平带和棉布带等。平带的结构较为简单，带轮制造容易，适用于中心距较大的带传动。但在相同条件下，平带所能传递的功率较小，所以应用较少。(2)V带传动V带断面为等腰梯形,两侧为工作面。工作时，V带与轮槽两侧面接触。在同样压力的作用下，V带传动的摩擦力约为平带传动的三倍，故能传递较大的载荷。所以，V带广泛地应用在各种机械传动中。(3)多楔带传动多楔带实际上是将多条V带做成一体。与V带传动相比较，在传递相同功率的条件下，多楔带传动的结构更加紧凑，也不会出现多根V带长度误差造成受力不均的现象。(4)圆形带传动圆形带的横截面为圆形，常用皮革或棉绳制成，常用于小功率传动。

带传动的类型2.啮合带传动(1)同步带传动利用带的齿与轮的齿相啮合传递运动和动力，带与轮间为啮合传动，没有相对滑动，可保持主、从动轮线速度同步。

带传动的类型2.啮合带传动(2)齿形带传动带上的孔与轮上的齿相啮合，同时可避免带与带轮之间的相对滑动，使主、从动轮保持同步运动。

带传动的特点及应用1.

带传动特点1.带传动平稳、无噪声，能缓冲、吸振。2.摩擦带传动过载时会产生打滑，可防止损坏零件，起安全保护作用，但不能保证传动比的准确性。3.结构简单，制造容易，成本低廉，适用于两轴中心距较大的场合。4．外廓尺寸较大，传动效率较低，一般只有0.92～0.94.

带传动的特点及应用2.带传动应用带传动是一种应用广泛的机械传动。无论是在精密机械，还是在工程机械、矿山机械。化工机械、交通运输、农业机械中，它都得到了广泛的使用。由于带传动的效率和承载能力较低，故不适用于大功率传动。平带传动传送功率小于500kw,V带传动传送功率小于700kw；工作速度一般为5～30m/s。速度太低(1～5m/s或以下)时，传动尺寸大而不经济；速度太高(30m/s以上)时，离心力又会减少带轮间的压紧程度，降低传动能力。离心力会使传送带产生附加拉应力作用，降低寿命。

第一节带传动概述第二节V带和V带轮第三节带传动的工作情况分析

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第四节带传动的安装、张紧和维护V带的构造与标准1.V带的构造V带通常制成无接头的环形,断面结构如图所示。它由帆布材料的包布层、橡胶材料的底胶、顶胶和抗拉体组成，抗拉体分为绳芯和帘布芯两种，绳芯V带的柔韧性好，抗弯曲强度高，适用于转速较高的场合；帘布芯抗拉强度较高，适用于传递较大的功率。V带截面结构V带的构造与标准1.V带的构造V带在绕过带轮时产生弯曲，外层受拉而伸长，内层受压而缩短，伸长与缩短之间必定有一处长度不变的中性层。中性层面称为节面，节面的宽度称为节宽，用bp表示。V带在中性层面上的周线长度称为基准长度，用Ld表示。V带截面尺寸示意图V带的构造与标准1.V带的构造V带是由专业工厂生产的标准件。按截面尺寸由小到大的不同，V带分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号。V带的构造与标准V带的构造常用的V带基准长度Ld有560、630、710、1000、1120…，但不是每一种型号都有这些基准长度，需要时请参考相关手册。普通V带的标记由带型、基准长度和标准编号组成。例如B2240GB/T11544-2012表示B型V带，基准长度Ld为2240mm，2012年的国家标准。在每一根V带的顶面都压印有带的标记，包括商标、代号、制造日期。V带传动的主要参数1.带轮基准直径（dd）带轮的基准直径dd为带轮上与所配用V带的节宽bp相对应处的直径。V带传动的主要参数2.V带转速（v）V带转速一般按主动轮的速度计算所得，V带的线速度一般控制在5～30m/s，最佳速度为10～20m/。带速太低，传动尺寸大而不经济；带速太高，离心力又会使带与带轮间的压紧程度减少，传动能力降低。V带传动的主要参数3.带传动的传动比（i）带传动的传动比i12为带轮的转速之比，在不考虑带在带轮上的相对滑动，则带的速度与两带轮的圆周速度相等。公式表示如下：式中dd1、dd2——主、从动轮的基准直径，mm；

n1、n2——主、从动轮的转速，r/min。一般平带的传动比i12≤5，V带的传动比i12≤7.V带传动的主要参数4.带轮的包角（α）带与带轮接触弧所对应的圆心角称为包角。图5-所示α1和α2分别表示主动轮和从动轮的包角，a为两带轮中心距。包角的大小反映了带与带轮轮缘表面间接触弧的长度，带的承载能力取决于带的包角大小。大带轮的包角总是大于小带轮的包角，故打滑主要发生自小带轮上，所以，带传动的传动能力取决于小带轮的包角。为了保证传动能力，要求小带轮包角α1≥120°。若α1不满足包角条件，则可采用增大中心、减小传动比以及在带传动外侧安装张紧轮等方法增大包角。

V带传动的主要参数5.中心距（a）两带轮轴线间的距离a称为中心距。中心距过小，结构紧凑，应力循环次数下降，寿命降低。小带轮包角α1也会减小，传动能力下降。中心距过大，传动尺寸增大，速度大时会产生颤动。6.V带的根数（Z）V带根数多，传递功率大；但根数过多，会使每根V带受力不均匀。因此应将V带根数控制在10根以内，一般为2～5根。V带轮的材料与结构1.带轮结构带轮由轮缘、轮辐、轮毂三部分组成，其中轮缘用来安装传动带，轮毂安装在轴上，两者通常都用平键连接。轮辐用来连接轮缘和轮毂。V带轮的材料与结构1.带轮结构V带轮按照轮辐结构不同，可分为实心式、腹板式、孔板式和轮辐式四种型式。（a）实心式

（b）腹板式

（c）孔板式

（d）轮辐式当带轮的直径较小，即带轮基准直径dd≤（2.5～3）d0（d0为轴的直径）时，带轮一般采用实心式结构如图a所示；当带轮为中等直径，即直径dd≤300mm时，带轮可采用腹板式或孔板式结构，如图b、c所示；当带轮直径较大dd>300mm时，带轮多采用轮辐式结构，以减轻带轮的重量，节约材料，如图5d所示。V带轮的材料与结构2．带轮材料带轮是带传动中的重要零件，它必须满足下列条件要求：质量分布均匀，安装对中性好，工作表面要经过精细加工，以减少磨损，重量尽可能轻，强度足够，旋转稳定。制造带轮的材料可采用灰铸铁、钢、铝合金或工程塑料，以灰铸铁应用最为广泛。在圆周速度V<30m/s时，带轮常用材料为铸铁，如HT150，速度大时，用HT200。高速时，常用铸钢或轻合金。V<15m/s和小功率传动时，常用工程塑料。第一节带传动概述第二节V带和V带轮第三节带传动的工作情况分析

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第四节带传动的安装、张紧和维护带传动的受力分析带在安装前，必须以一定的初拉力F0张紧在两轮上，使带与带轮接触面间产生正压力。因此，传动带静止时，带的任意截面都受到大小相等的拉力F0的作用，如图5-10（a）所示。带传动工作时，由于摩擦力Ff的作用，带两边的拉力不再相等。其中，带绕入主动轮一边的拉力F0增大到F1，该边称为紧边，又F1称为紧边拉力；另一边的拉力由F0减小到F2，该边称为松边，F2称为松边拉力。如图5-10（b）所示。带传动的受力分析

带传动的弹性滑动与打滑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，如图所示，当带绕过主动轮1进入松边时，由于拉力逐渐减少，带的弹性变形程度减小，使其沿主动轮转向的反方向收缩(滑动)，造成带的速度v低于主动轮的圆周速度v1，从而向后滑动。同样的情况也发生在从动轮上。当带绕过从动轮2进入紧边时，由于拉力逐渐增大，带逐渐伸长，使其沿从动轮的转动方向滑动，造成带的速度v高于从动轮的圆周速度v2，从而向前滑动。通常将这种由于带的弹性变形而使带与带轮之间出现的轻微滑动现象称为弹性滑动。带传动的弹性滑动与打滑2.打滑当外载较小时，弹性滑动只发生在带即将由主、从动轮离开的一段弧上。传递外载增大时，有效拉力随之加大，弹性滑动区域也随之扩大，当有效拉力达到或超过某一极限值时，带与小带轮在整个接触弧上的摩擦力达到极限，若外载继续增加，带将沿整个接触弧滑动，这种现象称为打滑。此时主动轮还在转动，但从动轮转速急剧下降，带迅速磨损、发热而损坏，使传动失效。所以必须避免打滑，在设计时应限制带的最大拉力。第一节带传动概述第二节V带和V带轮第三节带传动的工作情况分析

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第四节带传动的安装、张紧和维护带传动的安装安装带传动时应注意以下事项:1.两带轮的轴线应当平行,两带轮的端面要在同一个平面内。2.安装前检查带与带轮的型号是否一致,多根V带的实际长度应当把偏差控制在规定的范围内。3.安装前先缩小中心距,待V带进入轮槽后,再调整带的松紧程度。如果撬入V带,应从大轮处进入，务必小心夹手。V带轮不正确的工作位置带轮安装位置带传动的张紧为了使带得到一定的初拉力,安装后需调整带的张紧力，一般用手压下带的外侧,以能压下15mm左右为宜。合适的V带紧度V带的界面的轮槽中的位置带传动的张紧为了使带得到一定的初拉力,安装后需调整带的张紧力，一般用手压下带的外侧,以能压下15mm左右为宜。常用张紧方法：1.移动式通过改变两带轮的中心距来调整带的张力，该方法应用较多，也较简便。带传动的张紧2.摆动式3.张紧轮张紧轮应当放在靠近大带轮一侧，避免小带轮的包角变小带传动的维护1.带传动装置必须安装防护罩，生产中常出现没有防护罩而发生带伤人的事故。2.带的主要材料是橡胶，应避免橡胶带与酸、碱、油等化学物质接触。3.带的使用寿命较短，若发现V带出现裂纹、变长，应及时更换。4.及时调整带的张力，保证带传动的正常工作。单元小结1.带传动工作时，带所受到的作用力有带在带轮上张紧时受到的预紧力带绕过带轮时由高心力引起的离心拉力及有效圆周拉力。带传动中，当带有打滑趋势时，摩擦力达到极限值，这时带传动的有效拉力亦达到极限值。2.带传动工作时，带中受有拉应力、弯曲应力、离心拉应力三种应力。3.带的弹性滑动与打滑的区别弹性滑动是带传动中不可避免的物理现象，它并不是发生在相对于全部包角的接触弧上，而总是发生在位于滑动角内的那一部分接触弧上。打滑是整个带在带轮的全部接触弧面上发生显著的相对滑动。它是一种失效，但它是可以避免的，而且必须避免。带从弹性滑动到打滑的过程，实质上是从量变到质变的过程。4.保证带传动不打滑的条件带所传递的圆周力(即带的实际拉力)小于带与带轮之间的最大摩擦力(即最大有效拉力)。机械基础模块五机械传动

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单元一带传动链传动齿轮传动单元二单元三蜗杆传动单元四轮系单元五单元二

链传动教学目标一、目标和要求(1)了解链传动的类型、特点及应用。(2)了解链条和链轮的组成、材料及结构。(3)了解链传动的安装、张紧及维护等知识。二、重点和难点链传动的安装、张紧及维护。第一节链传动概述第二节链条和链轮第三节链传动的运动特性

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第四节链传动的布置、张紧和润滑案例导入链传动在生活中我们经常能看到，摩托车、自行车前后轮之间，用链来传递运动和动力，起重葫芦用链来吊起重物。

发动机链

自行车链

起重链

第一节链传动概述第二节链条和链轮第三节链传动的运动特性

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第四节链传动的布置、张紧和润滑链传动概述链传动由主动链轮1、链条2及从动链轮3组成链传动是具有中间挠性件的啮合传动，它依靠链轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。链传动的特点与带传动相比，链传动具有以下特点：无弹性打滑和打滑现象，能保持正确的平均传动比传动效率较高张紧力小，所以作用于轴上的径向力较小。结构紧凑能在高温、灰尘多、湿度大及腐蚀性环境等恶劣条件下工作

链传动的特点链传动的主要缺点有以下几个方面只是用于平行轴之间的同向回转传动瞬时传动比不恒定工作时有噪音磨损后易发生跳齿不宜应用于载荷变化很大和急速反向的传动

链传动的类型链传动主要应用在工作可靠、平均传动比准确、且两轴相距较远，以及不易采用齿轮传动的场合。1.按用途分根据用途不同，传动链可分传动链、输送链其中练在一般机械传动中最常用的是传动链，输送链和起重链主要用在运输和起重机械中。

传动链

输送链

起重链链传动的类型2.按传动链结构形式划分根据结构形式不同，传动链可分为滚子链、套筒链、齿形链以及成型链，前三种以标准化。目前，应用最为广泛的是滚子链。

第一节链传动概述第二节链条和链轮第三节链传动的运动特性

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第四节链传动的布置、张紧和润滑链条1.滚子链组成滚子链由内链板、外链板、套筒、销轴、滚子等组成。链条1.滚子链结构外链板与销轴、内链板与套筒分别以过盈配合连接，依次构成内、外链节；与销轴与套筒为间隙配合，这样相邻链节可相对自由转动。1－内链板2－外链板3－销轴4－套筒5－滚子链条1.滚子链单排链

双排链

滚子链的承载能力和排数成正比，但排数越多，各排受力越不均匀，所以排数不能过多。三排链链条1.滚子链主要参数（1）节距——链条的相邻两销轴中心线之间的距离，以符号P表示。链条1.滚子链主要参数（2）节数——滚子链的长度用节数来表示。链节数应尽量选取偶数。链节数为偶数时，链节接头处可用开口销或弹性锁片固定，链节数为奇数时，需采用承受附加弯矩的过渡链节链条滚子链标记：08A－1－88GB/T1243－1997标准编号链节数为88节单排链号为08A（节距为12.70mm）链号－排数－整链链节数标准编号链条2.齿形链齿形链是利用具有特定齿形的链板与链轮之间的啮合来传递运动和动力的。齿形链又称无声链，由彼此通过铰链连接起来的齿形链板组成，如图所示。为提高承载能力和传动的稳定性，一般采用多排链板。其中，链板的两工作层面间的夹角为60°，相邻链节的链板左右错开排列，并用销轴、轴瓦或滚柱将链板连接起来。外链板内链板链条2.齿形链

齿形链可分为圆销铰链式、轴瓦铰链式和滚柱铰链，如图链轮1.链轮齿形

链轮采用标准齿形且用标准刀具加工时，在链轮工作图上，只需绘制出链轮的轴向齿形以便切削；而链轮的端面齿形就不需绘制，而只需注明基本参数尺寸和齿形即可。链轮1.链轮齿形

链轮2.链轮结构整体式，适用于小直径链轮孔板式，适用于中等尺寸的链轮装配式，可更换齿圈，适用于大直径链轮整体式孔板式装配式链轮3.链轮材料链轮轮齿应具有足够的耐磨性、强度和抗冲击能力。由于单位时间内，小链轮齿轮啮合次数多于大链轮齿轮啮合次数，冲击也较严重，故小链轮应选用更好的材料制造。一般采用中碳钢或中碳合金钢，如45、40Cr、35SiMo等，经淬火处理，硬度达到40～50HRC；高速、重载时采用低碳钢、低碳合金钢，如15、20、15Cr、20Cr，经表面渗碳淬火，其硬度可达55～60HRC；低速、轻载、齿数较多的从动轮可采用铸铁制造。

第一节链传动概述第二节链条和链轮第三节链传动的运动特性

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第四节链传动的布置、张紧和润滑链的平均速度与传动的平均传动比

链的瞬时速度与传动的瞬时传动比链传动的主动轮角速度ω1为常数，但是，多边形链条边长上的各点到圆心的距离不相等,边长上的每一个点的速度随着转角的变化而变化，称为多边形效应。链轮的齿数越少，多边形效应越明显，传动越不平稳。在传动比不变的情况下，应尽可能增加小链轮的齿数Z1，一般取Z1=17小链轮的齿数Z1越多，传动越平稳，但是链节距越小，传递的功率将受到限制。所以需要做综合的全面考虑后,再选择小链轮的齿数

链传动的失效1.链条疲劳破坏链条疲劳磨损主要发生在闭式传动中，如链板因拉力变化引起疲劳断裂；滚子因接触应力引起表面疲劳剥落2.链条铰链磨损链条铰链磨损主要发生在开式传动中。铰链反复曲折导致磨损，使链条变长，最后引起跳齿和脱链。3.链条铰链的胶合在润滑不良或速度过高时，铰链接触表面发生胶合

第一节链传动概述第二节链条和链轮第三节链传动的运动特性

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第四节链传动的布置、张紧和润滑链的布置链传动的布置是否合理,对链传动的正常工作和使用寿命有较大的影响。(1)两链轮的轴线应安装在同一个水平面内，两链轮中心连线与水平面的夹角应小于45˚,尽可能不要垂直传动,以避免出现卡链现象。(2)主动链轮的转向应使传动的紧边在上，松边在下链的安装对于蜡封的链条应去蜡并用柴油清洗干净，对于预润滑的链条可以直接安装使用。链条在装上链轮前应进行盘啮检验，过紧或过松的链条都不能安装使用。链条安装后应使松边有一定的初垂度。链轮安装时，应保证各轴水平并互相平行(图4-25a)，各链轮在同一平面内(图4-25目，避免偏斜和跳动。链的张紧链传动的张紧采用调整中心距、缩短链长或安装张紧轮的方法。调整中心距的方法简单、方便、可靠；缩短链长是去掉一两个链节，但要考虑链条的接头能否方便连接；采用张紧轮的调整余地较大,但要增加零件。链的润滑链传动的润滑影响到传动的能力和寿命，润滑良好可以缓和冲击，减少链条和链轮的磨损，提高传动效率,延长链和链轮的使用寿命'

(1)润滑油的选择推荐使用全损耗系统润滑油，牌号为L–AN32,L–AN44,L–AN68。温度较低时，应选择黏度较小的润滑油，如L–AN32。对于开式传动和低速重载传动，选择黏度较大的润滑油，并在润滑油中加入添加剂，以增加润滑油与接触表面间的亲和力,减轻接触面的压强。常用的添加剂有MoS2、WS2等。链的润滑(2)润滑的方式链传动的润滑方式由链速和链号来确定。

常用的润滑方式有人工润滑，每班一次；滴油润滑，每分钟5~20滴;油浴润滑，链条浸油深度为6~12mm;飞溅润滑,链条速度为3m/s，链条浸油深度为12~25mm;喷油润滑，应用于链条速度大于8m/s的场合链的润滑(2)润滑的方式

（a）刷油润滑

（b）滴油润滑

（c）油浴润滑（d）飞溅润滑

（d）压力喷油润滑

单元小结1.链传动是依靠链与链轮之间的啮合来传递运动和动力的。2.滚子链的结构和尺寸均已标准化，其中链节距为主要参数。链轮的端面齿形和轴面齿形已由国家标准规定。3.链轮材料的选择要考虑其强度、耐磨性和抗冲击性能。链传动承受交变应力，其失效形式有链板疲劳、铰链磨损、铰链胶合和链条静力拉断。4.链条运动时，瞬时速度变化，引起动载荷，从而限制链传动的最高速度。机械基础模块五机械传动

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单元一带传动链传动齿轮传动单元二单元三蜗杆传动单元四轮系单元五单元三

齿轮传动教学目标一、目的和要求(1)了解齿轮传动的特点及分类。(2)熟悉齿轮传动的用途。(3)会计算齿轮传动的传动比。(4)掌握渐开线标准直齿轮的基本参数及几何尺寸计算。(5)掌握渐开线标准直齿轮的正确啮合条件。(6)掌握齿轮传动的失效形式。

二、重点和难点(1)计算各种机械传动的传动比，并能判断末轮的方向。(2)掌握渐开线标准直齿轮的基本参数及几何尺寸计算。(3)熟悉齿轮传动的失效形式。第一节齿轮机构的特点与类型第二节渐开线标准直齿圆柱齿轮第三节渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动

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第四节渐开线齿轮的加工与根切现象第五节斜齿圆柱齿轮传动第六节直齿锥齿轮传动第七节齿轮的失效形式第八节齿轮的材料和结构第九节齿轮传动的润滑和维护案例导入齿轮传动在机械中有着十分广泛的应用，从常用的钟表，到汽车变速箱，都离不开齿轮传动。本单元将介绍齿轮传动的类型、特点及应用等。

钟表齿轮变速箱齿轮差速器

第一节齿轮机构的特点与类型第二节渐开线标准直齿圆柱齿轮第三节渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动

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第四节渐开线齿轮的加工与根切现象第五节斜齿圆柱齿轮传动第六节直齿锥齿轮传动第七节齿轮的失效形式第八节齿轮的材料和结构第九节齿轮传动的润滑和维护齿轮传动特点齿轮传动——利用齿轮副来传递运动和（或）动力的一种机械传动齿轮传动特点：1.瞬时传动比准确，传动平稳。结构紧凑，适用范围广。2.传动精度高；传动效率高，可达99%。工作可靠、寿命长。3.可实现两轴平行、交叉、交错的传动。4.齿轮需要专用制造设备，成本较高。齿轮传动类型1.按轮齿形状分类根据轮齿形状的不同，齿轮可分为直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、直齿锥齿轮、斜齿锥齿轮、齿条和人字齿等。

齿轮传动类型齿轮传动类型2.按齿轮轴线位置分类：根据轴线位置不同，齿轮传动可分为平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动，

齿轮传动类型3.按齿轮啮合情况分类：齿轮传动可分外啮合传动和内啮合传动

外啮合传动内啮合传动齿轮传动类型4.按工作条件分类：齿轮传动可分为开式、半开式和闭式传动三类。开式齿轮传动：传动装置没有防尘罩或机壳，齿轮完全暴露在外面，外界杂物容易侵入，且润滑不良，多用于低速、非重要场合。半开式齿轮传动：齿轮传动装置有简单的防护装置，但不能严格防止外界杂物的侵入，润滑条件一般，多用于农业机械、建筑机械及简单机械装备。闭式齿轮传动：齿轮经过精确加工，放置于密封严密的箱体内，润滑条件好，多用于汽车、机床等重要场合。

齿轮传动类型

两轴平行两轴不平行按轮齿方向按啮合情况直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动人字齿圆柱齿轮传动外啮合齿轮传动内啮合齿轮传动齿轮齿条传动相交轴齿轮传动交错轴齿轮传动锥齿轮传动交错轴斜齿轮传动蜗轮蜗杆传动齿轮传动第一节齿轮机构的特点与类型第二节渐开线标准直齿圆柱齿轮第三节渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动

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第四节渐开线齿轮的加工与根切现象第五节斜齿圆柱齿轮传动第六节直齿锥齿轮传动第七节齿轮的失效形式第八节齿轮的材料和结构第九节齿轮传动的润滑和维护渐开线的形成及性质1.渐开线的形成

动直线沿着一固定的圆作纯滚动时，此动直线上任一点K的运动轨迹CK称为渐开线，该圆称为渐开线的基圆，其半径以rb表示，直线称为渐开线的发生线。渐开线的形成及性质1.渐开线的形成渐开线齿轮——以同一个基圆上产生的两条反向渐开线为齿廓的齿轮。渐开线的形成及性质2.渐开线的性质发生线在基圆上滚过的线段长等于基圆上被滚过的弧长渐开线上任意一点的法线必切于基圆渐开线的形状取决于基圆的大小渐开线上各点的曲率半径不相等渐开线上各点的齿形角（压力角）不等渐开线的起始点在基圆上，基圆内无渐开线渐开线直齿圆柱齿轮的各部分名称

直径：齿顶圆直径da

齿根圆直径df分度圆直径d轮齿高度：齿顶高

ha

齿根高

hf全齿高

hh=ha+hf厚度：齿厚:s齿槽宽:e齿距:p

p=s+e渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数标准齿轮的齿形角α=20°

齿数z

模数m

齿顶高系数ha*=1

顶隙系数c*=0.25渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数1.标准齿轮的齿形角α

齿形角——在端平面上，过端面齿廓上任意点K的径向直线与齿廓在该点处的切线所夹的锐角，用α表示。K点的齿形角为αK。渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数渐开线齿廓上各点的齿形角不相等，K点离基圆越远，齿形角越大，基圆上的齿形角α=0°。分度圆压力角——齿廓曲线在分度圆上的某点处的速度方向与曲线在该点处的法线方向（即力的作用线方向）之间所夹锐角，也用α表示。渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数2.齿数z

一个齿轮的轮齿总数。渐开线齿形曲线随齿数多少而不同。齿数越多，齿形曲线越趋于直线。随齿数增加，齿根的齿形变厚，轮齿强度增加不同齿数齿形变化渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数3.模数m

齿距p除以圆周率π所得的商，即m＝p/π。模数已经标准化。齿数相等的齿轮，模数越大，齿轮尺寸就越大，轮齿也越大，承载能力越大。m=2

z=16rrbrfbm=4 z=16Om=1 z=16rKra渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数4.齿顶高系数ha*

对于标准齿轮，规定ha=ha*m。ha*称为齿顶高系数。我国标准规定：正常齿ha*＝1。5.顶隙系数c*

当一对齿轮啮合时，为使一个齿轮的齿顶面不与另一个齿轮的齿槽底面相抵触，轮齿的齿根高应大于齿顶高，即应留有一定的径向间隙，称为顶隙，用c表示。对于标准齿轮，规定c＝c*m。c*称为顶隙系数。我国标准规定：正常齿c*＝0.25。渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算公式名称代号计算公式齿形角α标准齿轮为20°齿数z通过传动比计算确定模数m通过计算或结构设计确定齿厚ss=p/2=πm/2齿槽宽e

e=p/2=πm/2齿距pp=πm基圆齿距pbpb=pcosα=πmcosα齿顶高haha=ha*m=m渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算公式名称代号计算公式齿根高hfhf=(ha*+c*)m=1.25m齿高hh=ha+hf=2.25m分度圆直径dd=mz齿顶圆直径dada=d+2ha=m(z+2)齿根圆直径df

df=d-2hf=m(z-2.5)基圆直径

dbdb=dcosα标准中心距

aa=(d1+d2)/2=m(z1+z2)/2第一节齿轮机构的特点与类型第二节渐开线标准直齿圆柱齿轮第三节渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动

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第四节渐开线齿轮的加工与根切现象第五节斜齿圆柱齿轮传动第六节直齿锥齿轮传动第七节齿轮的失效形式第八节齿轮的材料和结构第九节齿轮传动的润滑和维护一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合特性啮合特性一对渐开线标准直齿一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合过程如图一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合特性1.传动比的恒定性在两轮节点C处的线速度值相等，线速度的方向垂直于O1、O2的连线，即有

得

所以，渐开线标准直齿圆柱齿轮的传动比值为恒定不变。一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合特性2.啮合角的不变性

渐开线齿轮的两齿廓无论在何处啮合，齿廓间作用的压力方向始终在两基圆的内公切线上，即在接触点的公法线上，也就是啮合线方向上，啮合线成为固定的直线。所以，齿廓间作用的压力方向不变，传动平稳。3.中心距的可分性一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的传动比与两轮的基圆半径成反比。在传动中，如果实际中心距发生微小的改变，传动比的值也不会发生变化，称之为渐开线齿轮传动的中心距可分性。渐开线齿轮正确啮合条件

一对渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两个齿轮的模数和压力角分别相等，且等于标准值。渐开线齿轮连续传动的条件

若齿轮连续传动，必须保证在前对轮齿即将脱离啮合前，后一对轮齿进入啮合。为此，应使实际啮合线K２K１至少等于或大于齿轮的基圆齿距Pｂ，即K２K１／Pｂ≥１。将K２K１／Pｂ的值，称为齿轮传动的重合度，用ε表示，即

ε＝K２K１／Pｂ≥１重合度ε是齿轮传动中一个非常重要的性能指标。重合度ε越大，意味着同时参与啮合的轮齿对数越多，每对齿轮承受的载荷越小，提高了齿轮传动的平稳性和承载能力。齿轮传动的中心距齿轮传动时，如果相互啮合的齿轮之间有侧隙，在传动过程中将会出现振动和冲击。为保证无侧隙啮合，在安装齿轮时，应保证分度圆与节圆重合，称为标准安装第一节齿轮机构的特点与类型第二节渐开线标准直齿圆柱齿轮第三节渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动

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第四节渐开线齿轮的加工与根切现象第五节斜齿圆柱齿轮传动第六节直齿锥齿轮传动第七节齿轮的失效形式第八节齿轮的材料和结构第九节齿轮传动的润滑和维护齿轮的加工有铸造、锻造、热轧、注塑等，常用切削加工法1.仿形法

常用轴向剖面形状与被切齿轮齿槽的形状完全相同的成性铣刀铣削加工，常用盘形铣刀或指状铣刀加工。

仿形法加工齿轮精度低，效率低，适用单件生产齿轮的加工2.展成法利用一对无侧隙啮合的齿轮传动，两轮齿廓曲线互为包络线的原理，将其中一个齿轮做成刀具的齿形，与被加工齿轮的毛坯共轭展成运动，形成渐开线齿形。常用的加工方法有齿轮插刀加工和蜗轮滚刀加工。齿轮的加工2.展成法展成法加工齿轮的精度高，渐开线的形状准确，生产率高“只要模数和压力角相同，不管齿数多少，都能用同一把刀具来加工，所以得到广泛的应用。但是，用蜗轮滚刀加工齿轮时，为了得到渐开线齿形，安装时必须将滚刀轴线倾斜一定的角度，倾斜角的误差使得加工后的齿轮轮廓不是准确的渐开线齿形。对于齿形精度要求较高的渐开线齿轮，只能采用插齿加工的方法。根切现象用展成法加工齿轮时，如果齿轮的齿数太少，轮齿根部的渐开线齿廓就会被部分切去，这种现象称为根切。根切现象轮齿被根切后，齿根的强度被削弱，传动精度降低，平稳性变差，所以应当避免根切现象的发生“根切现象的产生与齿轮的齿数有关，理论计算表明，只有当被加工的标准直齿圆柱齿轮的齿数小于17齿时，才会出现根切现象。变位齿轮当被加工齿轮的齿数小于17时，只有采用变位的加工方法，才能避免出现根切现象，变位加工所得到的齿轮称为变位齿轮。变位齿轮的加工是靠调整刀具与被加工齿轮中心距的方法获得的。变位齿轮将变位加工后的齿轮与标准齿轮的齿廓相对比，可以发现经过正变位加工后得到的齿轮，分度圆的齿厚大于齿宽；经过负变位加工后的齿轮，分度圆的齿厚小于齿宽。第一节齿轮机构的特点与类型第二节渐开线标准直齿圆柱齿轮第三节渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动

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第四节渐开线齿轮的加工与根切现象第五节斜齿圆柱齿轮传动第六节直齿锥齿轮传动第七节齿轮的失效形式第八节齿轮的材料和结构第九节齿轮传动的润滑和维护斜齿圆柱齿轮齿廓啮合特点直齿轮在啮合过程中，两轮的齿面在任一瞬时的接触线均是平行于轴线的等长线段，载荷忽然间沿全齿宽突然加上或卸下，故传动的平稳性较差，冲击和噪声较大。斜齿轮的齿廓曲线是渐开线螺旋面，一对斜齿轮的齿面齿面接触线于轴线的不等长线段，在啮合过程中，先是由短变长，然后由长变短，直至脱离离合。因此，斜齿轮传动同时啮合的轮齿对数多，重合度大，常用于高速重载传动。斜齿圆柱齿轮主要参数和几何尺寸1.螺旋角β斜齿轮的螺旋线与轴线之间的夹角，称为斜齿轮分度圆柱上的螺旋角，用β表示。β越大，斜齿轮的优点越明显，但在啮合中所产生的轴向力也越大，故常取β＝８°～２０°。斜齿圆柱齿轮主要参数和几何尺寸1.螺旋角β斜齿轮按其齿廓渐开螺旋面的旋向，可以分左旋和右旋两种，注意：一对斜齿轮啮合两齿轮的螺旋角必须大小相等、方向相反。斜齿圆柱齿轮主要参数和几何尺寸2.模数mn和mt如图所示，法向齿距Pｎ与端面齿距Pｔ之间的关系为Pｎ＝Pｔｃｏｓβ将上式两端同时除以π，根据模数的定义有mｎ＝mｔｃｏｓβ则Mｎ和Mｔ分别表示法向模数和端面模数，其中，法向模数Mｎ规定为标准值斜齿圆柱齿轮主要参数和几何尺寸3.压力角αn和αt斜齿轮在分度圆上的压力角也有法向压力角αｎ和端面压力角αｔ之分，两者之间的关系为ｔａｎαｎ＝ｔａｎαｔｃｏｓβ其中，规定法向压力角αｎ为标准值：αｎ＝２０°。斜齿圆柱齿轮主要参数和几何尺寸斜齿圆柱齿轮正确啮合条件对于外啮合斜齿圆柱齿轮传动，只有两轮的法向模数和法向压力角分别相等、两轮的分度圆螺旋角数值相等且旋向相反时才能保证正确啮合，即mn1=mn2=mn

αn1=αn2=αn

β1=-β2第一节齿轮机构的特点与类型第二节渐开线标准直齿圆柱齿轮第三节渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动

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第四节渐开线齿轮的加工与根切现象第五节斜齿圆柱齿轮传动第六节直齿锥齿轮传动第七节齿轮的失效形式第八节齿轮的材料和结构第九节齿轮传动的润滑和维护直齿锥齿轮特点、类型和应用1.锥齿轮的传动特点锥齿轮的轮齿分布在圆锥体上，其齿形从大端向小端逐渐收缩锥齿轮传动常用于传递两相交轴之间的运动和动力。两轴之间的交角∑由传动要求确定，多为90°直齿锥齿轮特点、类型和应用2.锥齿轮的分类锥齿轮传动分为直齿、斜齿和曲齿三种。直齿易于制造和安装，最为常用；斜齿已逐渐被曲线齿所代替；曲线齿比直齿重合度大，承载能力高，传动效率高，传动平稳，噪声小，在汽车、飞机等高速重载传动中得到广泛应用。直齿锥齿轮传动的基本参数和几何参数1.直齿锥齿轮的基本参数(1)模数直齿锥齿轮人的模数同样有国标进行规定，一般可根据齿轮强度和结构要求进行选取。(2)分度圆锥角锥齿轮轴线与分度圆锥面所夹的锐角，称为分度圆锥角，用δ表示(3)轴交角相互啮合时两锥齿轮轴线之间的夹角称为轴交角，用Σ表示。通常采用Σ=90°。即δ1+δ2=90°。(4)压力角、齿顶高系数及顶隙系数国标规定，标准直齿锥齿轮的压力角α=20°。正常齿的齿顶高系数ha*=1，c*=0.2。直齿锥齿轮传动的基本参数和几何参数2.直齿锥齿轮的几何参数锥齿轮有大、小端之分，故直齿锥齿轮的参数分为大端参数和小端参数。为了方便计算和测量，将锥齿轮的大端参数作为标准参数。直齿锥齿轮传动的基本参数和几何参数2.直齿锥齿轮的几何参数轴交角Σ=90°的标准直齿锥齿轮几何尺寸的计算公式：锥齿轮的正确啮合条件直齿锥齿轮传动的正确啮合条件为：两个锥齿轮大端的模数和压力角分别相等，即：

m1=m2=m

α1=α2=α第一节齿轮机构的特点与类型第二节渐开线标准直齿圆柱齿轮第三节渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动

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第四节渐开线齿轮的加工与根切现象第五节斜齿圆柱齿轮传动第六节直齿锥齿轮传动第七节齿轮的失效形式第八节齿轮的材料和结构第九节齿轮传动的润滑和维护齿轮的失效形式1.轮齿折断齿轮传动时，轮齿承受很大的载荷，根部产生弯曲应力，在长期循环载荷的作用下，当弯曲应力超过材料允许的疲劳强度极限时，轮齿的根部将出现疲劳裂纹，随着裂纹的扩大，导致整个齿根折断，这种折断称为疲劳折断。轮齿受到短时过载或冲击作用而引起的突然折断，称为过载折断。过载折断常出现在没有良好润滑条件的开式齿轮传动中。齿轮的失效形式2.齿面疲劳点蚀齿轮传动时，若长期循环的交变应力超过材料的许用值，接触表面就会出现微小的疲劳裂纹“在充分润滑的条件下，进入裂纹的润滑液受到密封高压的作用，使齿面金属剥落而形成麻点状的凹坑，这种现象称为疲劳点蚀。齿面疲劳点蚀常出现在闭式齿轮的传动中，点蚀多发生在靠近节线的齿根面上。齿轮的失效形式3.齿面磨损轮齿啮合表面落入金属屑，粉尘等物质，当润滑条件较差时，齿面材料被磨损，失去了渐开线齿廓的形状。齿面磨损常发生在润滑条件较差的开式齿轮传动中。齿轮的失效形式4.齿面胶合相互啮合的金属齿面，在高速重载下表面压力和温度过高容易造成黏着，随着齿面的相对运动，较硬的齿面将较软的齿面撕成沟纹的现象，称为齿面胶合。高速和低速重载的齿轮传动，容易发生齿面胶合。齿轮的失效形式5.齿面塑性变形如果齿轮的齿面硬度不高，当低速重载，冲击载荷或频繁启动时，轮齿表面在切向摩擦力的相互作用下，主动轮的表面被拉出凹槽变形，从动轮的表面将被挤压出凸棱，破坏了正常的齿形，

称为齿面塑性变形。第一节齿轮机构的特点与类型第二节渐开线标准直齿圆柱齿轮第三节渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动

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第四节渐开线齿轮的加工与根切现象第五节斜齿圆柱齿轮传动第六节直齿锥齿轮传动第七节齿轮的失效形式第八节齿轮的材料和结构第九节齿轮传动的润滑和维护齿轮材料常用齿轮材料有锻钢，铸钢，铸铁和非金属材料“钢质齿轮要进行热处理，以改善齿轮的力学性能。(1)锻钢锻造齿轮的组织均匀，力学性能好，强度高，承载能力大，常用中碳结构钢和合金结构钢，如45、40Cr。受锻造设备限制，锻造齿轮的直径一般小于500mm。齿轮工作表面硬度不大于350HBW的齿轮称为软齿面齿轮。

软齿面齿轮在正火或调质后进行切削加工，适用于中小功率，精度要求不高的闭式传动。齿轮工作表面硬度大于350HBW的齿轮称为硬齿面齿轮。硬齿面齿轮在切齿后进行热处理，如表面淬火，渗碳后淬火，然后再磨削精加工“淬火后的齿轮表面硬度高，适用于重载，高速的机械传动。齿轮材料(2)铸钢当齿轮的直径大于500mm时，由于锻造机械的砧座太窄，不能选用锻造，只能选择铸钢制造。铸钢齿轮的力学性能不如锻钢好。(3)铸铁当低速、载荷不大时，可选用铸铁作为齿轮材料。(4)非金属材料在载荷较轻、转速较高的低噪声场合，如家用电器，办公机械，可选用尼龙，塑料等非金属材料作为齿轮材料。齿轮材料常用齿轮的轮辐结构常用圆柱齿轮的结构由轮缘，轮辐和轮毂三部分组成，轮辐的结构根据齿顶圆的大小分为齿轮轴，实心齿轮，腹板式齿轮和轮辐式齿轮四种形式。(1)齿轮轴 当齿顶圆直径小于2倍轴孔时，将齿轮和轴做成一体，称为齿轮轴。(2)实心齿轮 当齿顶圆直径小于200mm时，采用实心式结构。常用齿轮的轮辐结构(3)腹板式齿轮 当齿顶圆直径200～500之间时，采用腹板式结构。(4)轮辐式齿轮

当齿顶圆直径大于500mm时，选用轮辐式结构。第一节齿轮机构的特点与类型第二节渐开线标准直齿圆柱齿轮第三节渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动

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第四节渐开线齿轮的加工与根切现象第五节斜齿圆柱齿轮传动第六节直齿锥齿轮传动第七节齿轮的失效形式第八节齿轮的材料和结构第九节齿轮传动的润滑和维护齿轮传动的润滑1.齿轮传动的润滑齿轮传动的润滑工作归纳为“五定”到位，即定点、定质、定量、定期、定人。(1)定点

所有的运动副加油到位(2)定质

油质到位(3)定量

油量到位(4)定期

加油期限到位(5)定人

责任人到位齿轮传动的润滑2.闭式齿轮传动的润滑闭式齿轮传动应定期更换规定牌号的润滑油，确保润滑油的清洁，检查供油系统是否处于正常状态，防止油温过高$油浴润滑的油液高度不超过齿高的3倍，油液过高会增加齿轮传动的阻力，但最少不低于齿高的1/3。齿轮传动的润滑3.开式齿轮传动的润滑开式齿轮传动常选用润滑脂，根据承载条件选用润滑脂的牌号和参数，润滑脂的添加量以够用为准，过多的油脂在啮合时将被挤出。齿轮传动的维护“看”和“听”是维护齿轮传动的常用方法，直接检查开式齿轮传动的齿面，或从窥视孔观察闭式齿轮传动的齿面啮合状态；通过“听”判断齿轮传动的啮合是否有异常的声音，常见的异常:配合间隙过大，径向跳动，轴向窜动，连接松动和润滑剂牌号不符合要求。拆卸齿轮时，最好选用压力机或拆卸器压出，也可用紫铜棒锤击齿轮的轮毂部分，注意受力均匀。装配齿轮时，最好选用压力机或用紫铜棒锤击齿轮的轮毂部分，注意受力均匀并安装到轴向位置，使齿轮端面和轴线垂直。单元小结1.齿轮传动利用齿轮副实现距离较近的空间任意两轴之间的运动和动力的传递。2.齿轮按轮齿形状不同，可分为直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、直齿锥齿轮、斜齿锥齿、齿条和人字形齿轮等；按轴线位置不同，可分为平面齿轮传动、相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动。3.一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是两齿轮的模数和压力角分别相等；连续传动的条件为重合度ξ≥1.4.一对直齿锥齿轮正确啮合的条件是两个齿轮的大端模数相等、大端压力角相等，且锥距相等、锥顶重合。5.齿轮常见的结构形式有齿轮轴、实体式、腹板式和轮辐式等四种。6.闭式齿轮传动常见的润滑方式有浸油润滑、带油润滑和喷油润滑。7.齿轮的失效形式有齿轮折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损以及塑性变形。8.齿轮常用的材料为锻钢、铸钢、铸铁及非金属材料等。机械基础模块五机械传动

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单元一带传动链传动齿轮传动单元二单元三蜗杆传动单元四轮系单元五单元四

蜗杆传动教学目标一、目的和要求(1)了解蜗轮蜗杆传动的特点。(2)熟悉蜗杆传动的基本参数。(3)会计算蜗轮蜗杆传动的传动比。(4)掌握蜗轮蜗杆传动的失效形式。二、重点和难点计算各种蜗轮蜗杆传动的传动比，并能判断蜗轮的方向。第一节蜗杆传动概述第二节蜗杆传动的主要参数和尺寸计算第三节蜗杆传动的失效与材料

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第四节蜗杆传动的维护案例导入

蜗杆蜗轮第一节蜗杆传动概述第二节蜗杆传动的主要参数和尺寸计算第三节蜗杆传动的失效与材料

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第四节蜗杆传动的维护蜗杆传动的组成和特点1.蜗杆传动的组成

蜗杆传动由蜗杆、蜗轮和机架组成。

主要用于空间两交错轴之间运动和动力的传递。

通常蜗杆与蜗轮的轴线在空间交错成90°，一般以蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。蜗杆传动的组成和特点2.蜗杆传动的特点蜗杆传动既有齿轮传动的某些特点，又有区别于齿轮传动的特性。与齿轮传动相比，蜗杆传动具有以下优点。(1)传动比大且准确，结构紧凑。一般蜗杆传动中，传动比i=10～80，在分度机构中，传动比可达600～1000。如此大的传动比，若采用齿轮传动则需用多级传动，因此蜗杆传动具有结构紧凑的特点。此外，与齿轮传动相同，蜗杆传动也能提供准确的瞬时传动比。蜗杆传动的组成和特点2.蜗杆传动的特点(2)传动平稳，噪声很小

蜗杆上的齿是连续的螺旋形齿，蜗杆与蜗轮一直处于连续啮合，因此传动平稳，噪声很小。(3)可实现自锁

当蜗杆的导程角γ小于材料的当量摩擦角时，蜗杆传动可实现单向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，不能由蜗轮带动蜗杆转动。这一特性可用于需要自锁的起重设备中。

但在在蜗杆传动中，蜗轮与蜗杆之间的摩擦较大，造成传动效率较低，一般仅为0.7～0.9，而能自锁的蜗杆传动，效率仅为0.4左右。为降低蜗轮与蜗杆之间的摩擦并减小磨损，提高传动效率和工作寿命，蜗轮通常选用价格昂贵的青铜合金等材料，因此使用成本较高。蜗杆传动的类型

1.按蜗杆形状（a）圆柱面蜗杆传动

（b）圆弧面蜗杆传动

（c）锥面蜗杆传动蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型

按蜗杆形状按蜗杆螺旋线方向按蜗杆头数圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动左旋蜗杆右旋蜗杆单头蜗杆多头蜗杆第一节蜗杆传动概述第二节蜗杆传动的主要参数和尺寸计算第三节蜗杆传动的失效与材料

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第四节蜗杆传动的维护蜗杆传动的主要参数蜗杆主要参数1．模数m、齿形角α

2．蜗杆分度圆导程角γ

3．蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q

4．蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2

蜗杆传动的主要参数1.模数m、齿形角α

蜗杆的轴面模数mx1和蜗轮的端面模数mt2相等，且为标准值。蜗杆的轴面齿形角αx1和蜗轮的端面齿形角αt2相等，且为标准值。αx1＝αt2＝α＝20°mx1＝mt2＝m蜗杆传动的主要参数2.蜗杆分度圆导程角γ指蜗杆分度圆柱螺旋线的切线与端平面之间的锐角tanγ=px

z1/πd1=z1m/d1

蜗杆传动的主要参数3.蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q切制蜗轮的滚刀，其分度圆直径、模数和其他参数必须与该蜗轮相配的蜗杆一致，齿形角与相配的蜗杆相同。为了使刀具标准化，限制滚刀的数目，对一定模数m的蜗杆的分度圆直径d1作了规定，即规定了蜗杆直径系数q，且q=d1/m。

蜗杆传动的主要参数4．蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2

与蜗杆头数z1：根据蜗杆传动传动比和传动效率来选定，一般推荐选用z1=1、2、4、6。蜗轮齿数z2：根据z1和传动比i来确定。一般推荐z2=29～80。

蜗杆传动的传动比和几何尺寸计算1.蜗杆传动的传动比：蜗杆传动的传动比和几何尺寸计算2.蜗杆传动的几何尺寸计算蜗杆传动的正确啮合条件1．在中间平面内，蜗杆的轴面模数mx1和蜗轮的端面模数mt2相等。2．在中间平面内，蜗杆的轴面齿形角αx1和蜗轮的端面齿形角αt2相等。3．蜗杆分度圆导程角γ1和蜗轮分度圆柱面螺旋角β2相等，且旋向一致。

mx1＝mt2αx1＝αt2γ1＝β2

蜗轮回转方向的判断1．判断蜗杆或蜗轮的旋向右手法则：手心对着自己，四指顺着蜗杆或蜗轮轴线方向摆正，若齿向与右手拇指指向一致，则该蜗杆或蜗轮为右旋，反之则为左旋。蜗轮回转方向的判断2．判断蜗轮的回转方向左、右手法则：左旋蜗杆用左手，右旋蜗杆用右手，用四指弯曲表示蜗杆的回转方向，拇指伸直代表蜗杆轴线，则拇指所指方向的相反方向即为蜗轮上啮合点的线速度方向。第一节蜗杆传动概述第二节蜗杆传动的主要参数和尺寸计算第三节蜗杆传动的失效与材料

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第四节蜗杆传动的维护蜗杆传动的失效1.蜗杆传动的失效形式蜗杆传动的失效大多数发生在蜗轮的轮齿上。与齿轮传动类似，其失效形式有轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损以及齿面胶合等。由于在蜗杆传动中，蜗轮与蜗杆啮合齿面间的相对滑动速度很高，摩擦力大，发热严重，故最容易出现的失效形式是齿面磨损、胶合。其中，闭式蜗杆传动的主要失效形式是齿面胶合，开式蜗杆传动的主要失效形式是齿面磨损。。蜗杆与蜗轮材料由蜗杆传动的失效形式可知，蜗轮和蜗杆除了应具有足够的强度外，还应具有良好的减磨性、耐磨性和抗胶合能力。由于蜗杆啮合的次数比蜗轮多，故蜗杆材料的硬度应比蜗轮高。1.蜗杆材料蜗杆齿面要求具有较高的硬度和较小的表面粗糙度，常用的材料有碳钢和合金钢。为提高蜗杆的齿面硬度，需要对其进行合理的热处理。蜗杆常用材料的性能、热处理方式及适用范围如表蜗杆与蜗轮材料材料名称牌号热处理齿面硬度适用场合渗碳钢20Cr，20CrMnTi渗碳淬火58～63HRC高速、大功率的重要蜗杆传动淬火钢42CrNi，40Cr，45表面淬火45～55HRC平速度较高、功率较大的蜗杆传动调质钢40，45调质220～270HBW低速、非重要蜗杆传动

蜗杆常用材料的性能、热处理方式及适用范围蜗杆与蜗轮材料2.蜗轮材料蜗轮多由青铜合金制造，一般可根据啮合时齿面间的相对滑动速度vs进行选择。为节约成本，在低速传动中，蜗轮也可选用铸铁制造。材料

名称典型牌号性能特点适用滑动速度工作条件铸造锡青铜ZCuSn10Pb1

抗胶合能力强，减摩性好，但价格昂贵各类稳定载荷的重要场合铸造铝青铜ZCuAl10Fe3Mn2强度高，价格便宜，但抗胶合能力差中低载荷的场合灰铸铁HT200价格便宜，抗胶合能力差低速、轻载场合蜗杆与蜗轮结构1.蜗杆结构

蜗杆螺旋部分的尺寸不大，故蜗杆常与轴做成一体，称为蜗杆轴，常用车削或铣削加工。其中，车制蜗杆上需要留有退刀槽，如图（a）所示，这将导致轴径小于蜗杆的齿根圆直径，使蜗杆轴的刚度受到削弱；铣制蜗杆不需要退刀槽，且轴的直径可以大于蜗杆齿根圆的直径，如图（b）所示，故其刚度较大。

（a）车制蜗杆(b）铣制蜗杆蜗杆与蜗轮结构1.蜗轮结构蜗轮的结构形式有整体式和组合式两种。其中，整体式结构多用于铸铁蜗轮或小尺寸的青铜蜗轮，图（a）所示。对于尺寸较大的蜗轮，齿圈和轮芯通常采用不同材料，以节约贵重的青铜材料。图（b）所示是在铸铁轮芯上加铸青铜齿圈得到的拼铸式蜗轮，常用于批量制造；图（c）所示为青铜齿圈通过过盈配合装在铸铁轮芯上得到的压配式蜗轮，为了增加连接的可靠性，常在接缝处拧上螺钉。当蜗轮直径较大时，齿圈和轮芯可采用铰制孔用螺栓连接，如图

（d）所示。蜗杆与蜗轮结构1.蜗轮结构

（a）整体式

（b）拼铸式

（c）压配式

（d）螺栓连接式

蜗轮的结构形式第一节蜗杆传动概述第二节蜗杆传动的主要参数和尺寸计算第三节蜗杆传动的失效与材料

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第四节蜗杆传动的维护蜗杆传动的润滑蜗杆传动时，蜗轮与蜗杆的相对速度大，传动效率低，发热严重，为了减少摩擦，延长蜗杆传动的工作寿命，需要进行良好的润滑。良好的润滑不仅可以减小摩擦，提高蜗杆的传动效率，还能防止轮齿胶合并减少磨损。蜗杆传动的润滑蜗杆传动常用的润滑方式有油池润滑和喷油润滑。当滑动速度Vs>10～15m/s时，蜗杆传动一般采用油池润滑。为减少搅油损失，蜗杆宜放置在蜗轮下方，且不宜浸油过深，如图

（a）所示。当滑动速度Vs>4m/s时，一般将蜗杆放置在蜗轮上方，如图

（b）所示。当Vs<5～10m/s时，蜗杆传动多采用喷油润滑，如图

（c）所示。(a）

（b）

（c）蜗杆传动的散热蜗杆传动效率较低，发热量较大，润滑油温度升高很快，容易导致黏度下降，使润滑失效。因此，对连续运转的蜗杆传动，应根据情况采取适当的降温措施，以提高散热能力。蜗杆传动中常用的降温方式有：在箱体外安装风扇，加速空气流通，如图

（a）所示；在油池中安装蛇形水管，利用循环水冷却，如图

（b）所示；采用压力油循环冷却，如图（c）所示。（a）

（b）

（c）图

蜗杆传动的降温方式

单元小结1．蜗杆传动具有传动比大且准确、结构紧凑、传动平稳、噪声很小、可实现自锁等优点但传动效率较低，制造成本较高。2.蜗杆传动的主要参数有蜗杆头数Zl、蜗轮齿数Z2、模数m、压力角α、导程角γ和中心距a。3.蜗杆传动正确啮合的条件是蜗杆的轴面模数mal·压力角αa1分别与蜗轮的端面模数Mt2、压力角αt2相等，当蜗杆与蜗轮轴线交错成90°时，蜗杆的分度圆柱上的导程角γ与蜗轮分度圆上的螺旋角β应大小相等、旋向相同。4.蜗杆常用的材料为碳钢和合金钢，蜗轮常用的材料为青铜合金和铸铁。机械基础模块五机械传动

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单元一带传动链传动齿轮传动单元二单元三蜗杆传动单元四轮系单元五单元五

轮系教学目标一、目的和要求(1)了解轮系的概念。(2)了解轮系的种类及分类。(3)掌握定轴轮系的传动比计算。二、重点和难点(1)计算定轴轮系的传动比。(2)判断末轮的方向。第一节轮系的类型和功用第二节定轴轮系第三节行星轮系

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案例导入

钟表齿轮

汽车变速箱

齿轮传动在机械中应用非常广泛，但是受轴距或传动比等因素的限制，在实际中仅有一对齿轮往往难以满足实际的需求，为满足需求往往采用一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统——轮系来实现功能，如汽车变