《机械原理及应用》课件 学习情境三 齿轮机构原理及应用

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齿轮机构原理及应用任务1初认齿轮传动与啮合定律课程目录01知识目标02能力目标03素质目标04情境导入05任务描述06任务分析07课程思政08相关知识09任务实施任务1初认齿轮传动与啮合定律PARTONE学习目标【知识目标】【能力目标】【素质目标】情境导入同学们，你了解齿轮吗？作为一种最可靠的动力传动装置，齿轮在我们的生活中须臾离不开。齿轮副传递运动和动力，是现代设备中应用最广泛的机械传动方式。它传动准确、效率高、结构紧凑、工作可靠且寿命长。齿轮有哪些种类？它是怎么加工出来的？齿牙是什么形状的？让我们一起来走近齿轮的世界吧。任务描述掌握齿轮传动的特点与分类，了解渐开线的性质及形成与渐开线的啮合特性。掌握齿廓啮合基本定律，理解其对齿廓形状提出的基本要求。能够独立完成对齿轮传动齿廓形状误差的检测、修磨及互换等工作。课外学习齿轮牙型的演变过程，从而达到本任务的学习目标。任务分析齿轮传动是机械产品的重要传统机构之一，广泛应用于机床的主轴箱、汽车的变速箱、起重机械等各种传统设备中。此次任务选取齿轮减速器当中的一级齿轮传动为例，通过相关知识的学习掌握齿轮瞬时传动比与齿廓曲线形状的关系，进而会选择何种曲线作为齿廓曲线能够满足给定的传统比要求的相关知识。课程思政团队合作意识培养：通过齿轮传动与啮合定律的学习，加强学生团队合作意识培养，注重学生在学习中人与人之间的合作与协调。人际沟通与协作：就像齿轮之间的紧密啮合才能保证传动比恒定与高效率运转一样，良好的人际关系与顺畅的沟通也是社会进步和发展的重要因素。敬业精神与职业道德：结合齿轮传动效率进一步提倡敬业精神和高尚职业道德，为实现制造强国的目标做出贡献。相关知识：齿轮传动的特点与分类一、齿轮传动的特点优点：传动功率和速度适用范围广；传动比恒定，效率高；工作可靠，寿命长；结构紧凑。不足：制作和安装精度要求高；价格昂贵；精度低时振动噪声大；不宜用于轴间距大的传动。二、齿轮传动的分类分类依据主要类型轴线位置平行轴传动（圆柱齿轮）、相交轴传动（锥齿轮）、交错轴传动（螺旋齿轮/蜗杆蜗轮）轮齿排列直齿、斜齿、人字齿、曲线齿啮合方式外啮合传动、内啮合传动、齿轮与齿条啮合齿轮渐开线：形成、性质与压力角渐开线的形成：一条直线沿着半径为rb的圆上纯滚动时，直线上切点的轨迹称为该圆的渐开线。渐开线的性质：发生线长度不变；法线与基圆相切；形状取决于基圆大小。压力角方程：推导并掌握渐开线齿廓上任意点K的压力角计算公式。相关知识：渐开线齿廓啮合特性传动比恒定

一对标准渐开线齿轮传动，其传动比恒定不变，确保精密传动要求。中心距可分性

中心距的微小变动不会影响传动比，大幅降低了齿轮的安装精度要求。正压力作用线不变

齿廓间的正压力作用线方向始终不变，保证了传动过程的平稳性。渐开线齿轮啮合原理相关知识：齿廓啮合基本定律定义：为满足渐开线齿廓啮合特性，要求两齿轮齿廓在任何位置啮合时，其接触点的公法线必须通过节点，这就是齿廓啮合基本定律。意义：它从传动比角度对齿廓形状提出了基本要求，是保证传动比恒定的核心准则。任务实施任务实施单详情学习领域：机械传动与齿轮系统应用学习情境：齿轮传动基础理论与实践操作核心任务：掌握齿轮关键特性，完成分类与啮合分析作业方式：小组协作分析+现场书面解答具体作业题目：分析齿轮的常见分类方式及其典型应用场景阐述齿廓啮合定律的核心内容及其工程意义作业解答：（请在练习纸上完成，随后进行集体批阅与点评）思考与习题齿轮分类？各种齿轮现实生活中的应用？齿廓啮合定律与意义？学习情境三

齿轮机构原理及应用任务2标准渐开线齿轮几何尺寸计算学习情境一平面机构的结构与运动01知识目标02能力目标03素质目标04情境导入05任务描述06任务分析任务2标准渐开线齿轮几何尺寸计算PARTTWO学习目标【知识目标】认识齿轮结构与各部分名称；了解标准齿轮基本参数；学习标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算。【能力目标】具有计算渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的几何尺寸的能力；通过齿轮参数的学习加深对齿轮的工作原理和性能的理解；提升训练思维的独立性、严谨性和逻辑性。【素质目标】提高齿轮的设计与制造水平；理解齿轮互换性的事实意义；培养学生遵守职业法规；培养学生民族自豪感、精益求精的工匠精神。情境导入同学们，日常学习生活中你碰到过齿轮牙折断、齿轮磨损、齿轮破损等需要及时更换齿轮的现象吗？更换齿轮时我们只需要找到齿数、模数相同的齿轮即可以更换，也就是说齿轮具有互换性。那么齿轮为什么具有互换性呢？这就要求齿轮在设计、生产过程中要严格遵循统一的尺寸标准，那么一个标准直齿圆柱齿轮它有哪些尺寸参数呢？下面就让我们一起来学习齿轮的结构与尺寸参数及计算吧。任务描述任务背景与目标某一齿轮减速器采用标准直齿圆柱齿轮传动，工作过程中一齿轮牙折断需要更换。实际测得该齿轮齿数，齿顶圆直径35mm。求出该齿轮的模数与主要尺寸进行齿轮选配替换从而达到本任务的学习目标。任务分析此次任务中对破损齿轮的替换，需要了解齿轮的多个参数，包括如模数、齿数、压力角、齿高等等。这样才能确保重新选配安装的齿轮的传动准确性与效率。一个完整的标准渐开线齿轮它的组成各部分名称及各部分尺寸参数是怎样规定的呢？让我们一起来学习。课程思政1.齿轮几何参数的工程意义标准渐开线齿轮的齿数、模数、压力角等基本参数直接决定其几何尺寸与性能。模数决定齿轮大小与中心距，是实现齿轮互换性和通用性的核心标准参数；压力角则影响承载能力与传动效率，是保障设备运行的关键指标。2.标准化理念的思政渗透通过模数标准化实现齿轮设计与加工的规范化，不仅简化流程、降低成本，更体现了现代工业的标准化思维。掌握几何尺寸计算，旨在培养大家的工程素养与标准化意识，助力提升未来生产效率与管理质量。相关知识：齿轮各部分名称齿顶圆(AddendumCircle)齿根圆(DedendumCircle)分度圆(ReferenceCircle)基圆(BaseCircle)齿顶高(Addendum)齿根高(Dedendum)全齿高(WholeDepth)齿厚(ToothThickness)齿槽宽(SpaceWidth)齿距(CircularPitch)齿宽(FaceWidth)图：齿轮结构示意图相关知识：标准齿轮基本参数模数(m)：齿轮的基本参数，反映齿轮的大小，单位为mm。模数越大，齿轮尺寸越大。压力角(α)：指分度圆上的压力角，我国标准规定为20°，是齿轮啮合传动的重要参数。齿数(z)：齿轮上轮齿的个数，直接影响齿轮的传动比和几何尺寸。标准模数系列：设计齿轮时，其模数应优先选用GB/T1357-2008规定的标准模数系列数值。思考与习题已知一标准直齿圆柱齿轮的齿数z=30，齿顶圆直径da=35mm，试计算该齿轮的模数m、分度圆直径d、齿顶高ha、齿根高hf和全齿高h。学习情境三

齿轮机构原理及应用任务3齿轮正确啮合条件、传动重合度与齿廓加工方法本次课程目录01知识目标02能力目标03素质目标04情境导入05任务描述06任务分析07课程思政08相关知识任务3齿轮正确啮合条件、传动重合度与齿廓加工方法PARTTHREE学习目标知识目标：掌握渐开线齿轮正确啮合条件；理解渐开线齿轮啮合过程；了解齿轮传动重合度的物理意义；掌握渐开线齿廓加工方法。能力目标：具有正确选配齿轮啮合传动基本参数的能力；具备选择渐开线齿轮加工刀具进行正确加工的能力；具备齿侧间隙调整的能力；提升训练思维的独立性、严谨性和逻辑性。素质目标：培养学生严谨细致的工作作风与团队合作意识；培养学生遵守职业法规；培养学生民族自豪感、精益求精的工匠精神。情境导入同学们，在汽车变速箱中，在机床主轴箱中都有齿轮传动的身影，我们发现工作中的齿轮传动顺滑、啮合平稳，震动与噪音都不大，你知道齿轮在传动过程当中为什么会有这些特性吗？齿轮传动属于刚性传动，那为什么在传动过程当中震动、磕碰、噪音不大呢？它是如何实现连续传动的呢？让我们通过齿轮的正确啮合条件与传动的重合度学习来了解这些知识。任务描述一对标准外啮合直齿轮传动，已知模数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数等，齿数z1、z2。试求：1）这对齿轮标准安装时的重合度；2）两齿轮作用角αa1、αa2；3）中心距偏差。任务分析本次任务中的齿轮重合度计算，需要学习渐开线齿轮的正确啮合条件，学习齿轮传动的重合度概念及了解学习重合度的物理意义。为齿轮在实际传动过程中提供现实指导意义。通过对任务的计算学习，进一步熟悉了解齿轮传动重合度的计算方法。课程思政现代社会生活中，齿轮传动无处不在，小到钟表等日常生活，大到航空航天，都有齿轮传动的身影。齿轮传动过程中的平稳顺滑，连续的啮合传动，就像我们的一个团队相互帮助、团队协作。通过本次任务的学习，加强学生团队协作意识培养，实现合作共赢。同学们要学习齿轮传动的精准性，要有一丝不苟的学习态度和工匠精神。学习齿轮传动的高效率，养成良好的学习习惯。相关知识：渐开线齿轮正确啮合条件核心条件：模数与压力角分别相等要实现两齿轮的正确啮合传动，必须保证两齿轮的模数（m）和压力角（α）分别相等，即：m₁=m₂=m且α₁=α₂=α这是齿轮平稳、连续传动的基本前提。模数决定了轮齿的大小，压力角决定了轮齿的齿形倾斜程度，两者一致才能保证齿廓正确接触。相关知识：渐开线齿轮啮合过程与传动重合度齿轮啮合过程齿轮传动是一对轮齿依次啮合的过程。从主动轮的齿根推动从动轮的齿顶开始啮合，到主动轮的齿顶与从动轮的齿根脱离啮合结束，完成一次啮合循环。重合度的概念重合度（ε）是指实际啮合线长度与法向齿距的比值。它是衡量齿轮连续传动能力的重要指标。连续传动条件只有当重合度ε>1时，才能保证在前一对轮齿脱离啮合前，后一对轮齿已经进入啮合，从而实现平稳、连续的传动。正常啮合示意图传动中断示意图思考与习题题目描述：一对标准外啮合直齿圆柱齿轮传动，已知模数m=2mm，压力角α=20°，齿顶高系数ha*=1，顶隙系数c*=0.25，齿数z1=20，z2=30。试求：这对齿轮标准安装时的重合度εα；两齿轮齿顶圆压力角αa1、αa2；若实际中心距a'=51mm，求中心距偏差Δa。学习情境三

齿轮机构原理及应用任务4渐开线齿轮根切与最小齿数本次课程目录01知识目标02能力目标03素质目标04情境导入05任务描述06任务分析07课程思政08相关知识09任务实施任务4渐开线齿轮根切与最小齿数PARTFOUR学习目标【知识目标】掌握渐开线齿轮根切现象与原因；了解不产生根切的最小齿数；掌握齿轮传动失效形式。【能力目标】具有避免或减少根切现象发生的能力；提升齿轮传动耐用性和传动效率能力；提升训练思维的独立性、严谨性和逻辑性。【素质目标】培养学生正确处理问题的能力与良好心态；培养学生细致钻研的工匠精神；培养学生团队合作意识与民族自豪感。情境导入同学们，正常齿轮加工过程当中，齿轮齿牙根部分被切去一部分这种现象大家碰到过吗？一对标准齿轮在加工过程当中，为什么有的根部被切去一部分，有的是正常形状，是什么原因造成这种现象呢？带着这些疑问让我们一起来学习与齿轮根切相关的知识。任务描述齿轮根切现象是齿轮加工和设计中需要特别注意的问题，它直接关系到齿轮的性能和传动效率。通过合理的加工方法和优化设计，可以有效避免根切现象的发生，从而提高齿轮传动的质量和可靠性。任务分析齿轮根切采取适当的预防措施可以有效避免根切带来的负面影响，通过学习我们首先要了解为什么会产生根切？学习根切的现象及产生原因，进而学习不产生根切的最小齿数。针对问题的发生，学习避免根切的方法确保齿轮传动的平稳性和可靠性。课程思政学习齿轮根切及不产生根切的最小齿数等相关知识，培养学生辩证思维方式。面对问题学会全面系统的分析、寻找最佳解决方案，培养学生辩证思维能力和解决问题的能力。在学习过程中注重培养学生团队协作精神与环保意识。相关知识：齿轮根切现象及产生原因现象定义：刀具将齿轮根部的渐开线齿廓切去一部分的现象。主要危害：1.破坏渐开线齿廓，影响传动平稳性。2.降低齿根弯曲疲劳强度，易断齿。3.降低重合度，承载能力下降。产生原因：刀具齿顶线超过了理论啮合线的极限点。齿轮根切示意图根切发生原因示意图相关知识：不产生根切的最小齿数避免根切的条件：刀具的齿顶线必须不超过理论啮合的极限点。最小齿数计算公式：Zmin=2ha*/sin²α标准齿轮参数：当ha*=1，α=20°时，计算得Zmin=17无根切最小齿数示意图相关知识：齿轮传动失效形式轮齿折断：因循环弯曲应力或过载导致。预防：增大齿根圆角、降低表面粗糙度、采用正变位齿轮。齿面点蚀：接触应力循环作用下表层金属剥落。预防：提高齿面硬度、降低表面粗糙度、合理选择润滑油。齿面磨损：磨料或啮合摩擦导致。预防：保持清洁、采用闭式传动、提高齿面硬度。齿面胶合：高速重载下油膜破裂，金属直接焊合。预防：选用抗胶合润滑油、降低滑动速度、提高齿面硬度。齿面塑性变形：重载或软齿面导致齿面金属流动。预防：提高齿面硬度、合理设计齿面形状、避免过载。图1：轮齿折断示意图图2：齿面点蚀示意图任务实施【学习领域】机械设计基础【学习情境】齿轮传动设计与分析【任务名称】齿轮参数计算与失效分析【作业方式】小组讨论与书面作答（每组3-4人）【具体作业题目】解释什么是齿轮的根切现象？根切会对齿轮传动产生哪些不良影响？简述不发生根切的最少齿数计算公式，并计算当压力角α=20°时的标准直齿圆柱齿轮最少齿数。列举齿轮传动的主要失效形式，并针对每种形式提出相应的预防措施。【作业解答区域】（请在此处或作业本上详细作答）思考与习题避免根切的方法有哪些？如果需要设计一个齿数为17的齿轮，该如何加工以避免根切的发生？学习情境三

齿轮机构原理及应用任务5变位齿轮传动课程目录概览01知识目标02能力目标03素质目标04情境导入05任务描述06任务分析07课程思政08相关知识任务5变位齿轮传动PARTFIVE学习目标【知识目标】掌握变位齿轮及变位系数；学习变位齿轮几何尺寸计算；掌握变位齿轮啮合计算；了解变位齿轮的应用。【能力目标】具有变位齿轮在实际工程中的应用能力；具有对变位齿轮设计、计算、制造加工的能力；提升训练思维的独立性、严谨性和逻辑性。【素质目标】培养学生运用所学知识和技能进行创新性的解决工程实际问题；培养学生的自主学习能力解决复杂问题的能力；培养学生团队合作意识与终身学习意识、创新精神以及科学态度的培养。情境导入同学们，通过任务4的学习我们已知标准齿轮的齿数应不少于17个齿。但现实生活中，有很多小齿轮齿数小于17个齿。这样的齿轮你在哪里见过？为了避免根切这样的齿是如何加工出来的？它的基本尺寸与标准齿轮有什么不同？让我们一起来通过学习变位齿轮的传动来了解相关知识。任务描述机械手表中许多小齿轮的齿数小于标准齿轮齿数，工作中还要保证该齿轮恒定的传动比及稳定的传动质量，同时要避免根切发生。这样的齿轮对机床、刀具、工艺有无特殊要求，齿轮是如何加工出来的？让我们通过变位齿轮的学习来系统了解它。任务分析变位齿轮的作用：主要是为了解决标准齿轮在强度、耐用性和避免根切方面的问题，确保传动的平稳。核心学习内容：认识变位齿轮、了解避免根切的最小变位系数、掌握变位齿轮的几何尺寸计算及啮合计算。最终目标：实现对变位齿轮的正确加工。课程思政通过变位齿轮的学习培养学生理解创新与改进在齿轮加工中的重要性，学会运用创新思想分析问题，进而树立工业强国的理念。通过变位齿轮的设计和分析，引导学生关注实际问题，提高其综合分析和处理实践的能力，培养团队协作精神和严谨治学的态度。相关知识：变位齿轮概念：通过改变刀具与齿坯的相对位置来加工的齿轮。分类：正变位（刀具远离齿坯）、负变位（刀具靠近齿坯）、零变位。特点与应用：避免根切，调整齿轮强度和中心距，提高承载能力。图：齿条型刀具加工变位齿轮示意图（标准、正变位、负变位）相关知识：最小变位系数为了避免根切，当齿数z小于17时，必须采用正变位（x>0）。最小变位系数计算公式：xmin=(17-z)/17。结论：齿数越少，所需的变位量越大。相关知识：变位齿轮几何尺寸计算分度圆齿厚计算

公式：s=s₀+2xmtanα

区别：正变位(x>0)时，齿厚增大，抗弯强度提升。齿根高计算

公式：h_f=(h_a*+c*-x)m

区别：正变位时，齿根高减小，需校核根切风险。齿根圆半径计算

公式：r_f=r-(h_a*+c*-x)m

区别：正变位时，齿根圆半径增大，齿根圆变大。变位齿轮齿厚几何关系示意图相关知识：变位齿轮啮合计算核心方程：变位齿轮的无侧隙啮合方程啮合条件：一对变位齿轮啮合时，它们的节圆齿距必须相等设计目标：通过满足无侧隙条件，保证齿轮传动的平稳性与无冲击性思考与习题什么是变位齿轮？为什么要采用变位齿轮？正变位齿轮和负变位齿轮各有什么特点？如何计算避免根切的最小变位系数？学习情境三

齿轮机构原理及应用任务6其他齿轮传动课程目录与目标概览01知识目标02能力目标03素质目标04情境导入05任务描述06任务分析07课程思政08相关知识任务6其他齿轮传动PARTSIX学习目标知识目标：掌握斜齿圆柱齿轮传动；了解交错轴斜齿轮传动；掌握直齿圆锥齿轮传动。能力目标：具有斜齿圆柱齿轮在实际工程中的应用能力；具有交错轴斜齿轮与直齿圆锥齿轮传动几何尺寸计算的能力；提升训练思维的独立性、严谨性和逻辑性。素质目标：培养应用斜齿圆柱齿轮解决汽车变速器、工业机械传动等实际问题的能力；激发学习兴趣与独立思考解决复杂问题的能力；培养团队合作意识、终身学习意识、创新精神及科学态度。情境导入同学们，通过前面的学习我们知道，直齿圆柱齿轮传动平稳性差、冲击噪声较大，一般不适于高速传动。这些缺点和不足工程上如何克服？同时，力的传递方向根据需要还要发生改变，通过什么样的齿轮传动能够实现力的方向的改变？等等这些问题正是我们接下来要学习的内容，让我们一起来了解。任务描述本任务我们要重点学习斜齿圆柱齿轮传动、交错轴斜齿轮传动与直齿圆锥齿轮传动的相关知识，拓展相关知识面增加工程适用场合。任务分析斜齿圆柱齿轮核心计算：重点掌握螺旋角、法面与端面参数换算、正确啮合条件及几何尺寸计算方法。拓展与延伸知识：了解交错轴斜齿轮传动特性，掌握圆锥齿轮的尺寸计算规则。设计能力提升：熟悉非直齿圆柱齿轮传动的优缺点，通过典型例题强化设计与计算能力，提升工程应用水平。课程思政东汉著名科学家、文学家张衡制造了“记里鼓车”，它由马匹拉动通过齿轮系统测量车辆行驶的距离，可见齿轮传动应用之早。通过斜齿圆柱齿轮学习培养学生民族自豪感和文化自信。齿轮传动轮齿之间相互啮合，共同产生动力，引导学生理解团结协作的重要性，培养学生的创新精神与严谨的学习态度。相关知识：斜齿圆柱齿轮传动（螺旋角）1.螺旋角概念：斜齿圆柱齿轮的轮齿相对于轴线是倾斜的，这个倾斜角度即为螺旋角（β），是轮齿与轴线的夹角。2.性能影响：螺旋角的存在使斜齿轮传动更平稳、噪音更小，是斜齿轮相较于直齿轮的核心优势之一。斜齿圆柱齿轮外形螺旋角几何示意相关知识：斜齿圆柱齿轮传动（法面与端面参数）参数定义：法面参数（与刀具加工相关，为标准值）；端面参数（与齿轮啮合相关，需计算）。换算核心：模数与压力角的换算需通过螺旋角β关联，是斜齿轮设计计算的基础。法面与端面参数示意法面与端面压力角关系示意相关知识：斜齿圆柱齿轮传动（正确啮合条件）两个配对齿轮的法面模数必须相等两个配对齿轮的法面压力角必须相等两个配对齿轮的螺旋角大小相等，且旋向相反（外啮合）相关知识：交错轴斜齿轮传动交错轴斜齿轮传动的特点：可用于传递空间交错轴之间的运动，但传动平稳性较差，有轴向力。相关知识：直齿圆锥齿轮传动直齿圆锥齿轮主要用于传递相交轴之间的运动。其轮齿分布在圆锥面上，因此具有节锥、顶锥、根锥等特殊结构。思考与习题与直齿圆柱齿轮相比，斜齿圆柱齿轮传动有哪些优点？斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是什么？交错轴斜齿轮传动和直齿圆锥齿轮传动分别适用于什么场合？学习情境三

齿轮机构原理及应用哈尔滨职业技术大学学习情境三

齿轮机构原理及应用05单击此处添加目录项标题06单击此处添加目录项标题07认识蜗杆传动04单击此处添加目录项标题任务7认识蜗杆传动PARTSEVEN学习情境一

平面机构的结构与运动【知识目标】1.熟悉蜗杆传动的应用特点与分类2.熟知蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算

3.掌握蜗杆传动的组成、正确啮合条件和转向判断

【能力目标】1.能够计算蜗杆传动比2.能够熟练进行蜗杆螺旋线方向的判断及蜗轮回转方向的判定3.能够应用蜗杆和蜗轮的基本参数计算其几何尺寸学习情境一

平面机构的结构与运动【素质目标】1.培养学生对机械传动的学习兴趣和热情2.增强学生的分析问题能力和创新意识

3.培养学生遵守职业法规4.培养学生民族自豪感、精益求精的工匠精神

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齿轮机构原理及应用【情境导入】

图3-7-1蜗杆传动

图3-7-2电动伸缩门学习情境三

齿轮机构原理及应用【任务描述】本任务主要讲述蜗杆传动的组成及特点、蜗杆传动的类型、正确啮合条件、传动方向和蜗杆传动的主要参数和几何尺寸。通过学习，了解蜗杆传动的特点和常见类型蜗杆传动应用的场合，学会计算蜗杆传动的传动比，判断蜗杆传动的方向，熟悉蜗杆传动主要参数的选取和几何尺寸的计算。学习情境三

齿轮机构原理及应用【课程思政】詹氏匠人：詹求锋——用技术服务生产

诠释新时代“工匠精神”图3-7-3詹求锋工作图学习情境三

齿轮机构原理及应用【相关知识】3.7.1蜗杆传动组成及其特点3.7.1.1蜗杆传动的组成蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成。常用于传递空间两交错轴之间的运动和动力。一般情况下，两轴交错角∑等于90°。学习情境三

齿轮机构原理及应用3.7.1.2蜗杆传动的形成蜗杆机构由交错轴斜齿轮机构演化而来，如图3-7-4所示。小齿轮1分度圆直径d1很小，但轴向长度较大；其齿数很少（一般z1=1~6）而螺旋角β1很大，每个轮齿在圆柱体上能绕成多圈完整的螺旋，很像一个螺杆（故称为蜗杆）。大齿轮2的螺旋角β2较小，分度圆直径d2很大，齿数z2很多，很像一个大的斜齿轮（故称为蜗轮）。蜗杆有左旋和右旋之分，常用为右旋，蜗轮与蜗杆的旋向相同。图3-7-4蜗杆传动学习情境三

齿轮机构原理及应用3.7.1.3蜗杆传动的特点1.传动比大，结构紧凑。（减速时i12

≤70；

增速时i12

≤18）2.传动平稳，振动、冲击、噪声小。3.蜗轮蜗杆啮合时为线接触，可传递较大的动力。4.可实现自锁。5.机械效率低。6.制造成本高。7.蜗杆的导程角小，故其螺旋角大，因而所受的轴向力大，故其轴承结构也较复杂。学习情境三

齿轮机构原理及应用3.7.2蜗杆传动的类型蜗杆传动按照蜗杆的形状不同可分为圆柱蜗杆传动（图3-7-5a)）、环面蜗杆传动（图3-7-5b)）和锥面蜗杆传动（图3-7-5c)）三种类型。

a）b）c）图3-7-5蜗杆传动类型a）圆柱蜗杆传动b）环面蜗杆传动c）锥面蜗杆传动学习情境三

齿轮机构原理及应用3.7.2.1圆柱蜗杆传动(1)阿基米德蜗杆这种蜗杆是用直线刀刃的梯形车刀在车床上切削而成的，刀刃通过蜗杆的轴平面。蜗杆端面上的齿廓为阿基米德螺旋线。在轴向截面I-I上具有直线齿廓(齿形角α=20°)，法向截面N-N上齿廓为外凸曲线,端面齿廓为阿基米德螺旋线。低速、轻载或不太重要的场合。(2)渐开线蜗杆加工这种蜗杆时，刀刃顶面与蜗杆的基圆柱相切。蜗杆端面齿形为渐开线，在中间平面和法平面上的齿形为凸廓，在与基圆柱相切平面上的齿廓一侧是直线，另一侧是曲线。加工精度易保证，用于Z大，n高较精密的传动。学习情境三

齿轮机构原理及应用(3)法向直廓蜗杆（ZN）加工这种蜗杆时，将直线刀刃放在垂直于齿槽（或齿厚）中点螺旋线的法平面内。在蜗杆法平面内齿形是直线，在端面上是延伸渐开线。学习情境三

齿轮机构原理及应用3.7.2.2环面蜗杆传动环面蜗杆在轴向的外形是以凹圆弧为母线所形成的旋转曲面。在这种传动的啮合带内，蜗杆的节弧沿蜗轮的节圆包着蜗轮。其承载能力约为阿基米德蜗杆传动的2～4倍，效率达85%～90%；要求制造和安装精度高，但需要考虑冷却方法。3.7.2.2锥蜗杆传动锥蜗杆传动的两轴交错角通常为90°。蜗杆的螺旋在节锥上分布的导程角相同，而蜗轮在外观上就像一个曲线齿锥齿轮。锥蜗杆传动的特点是：同时啮合的齿数多，重合度大；传动比范围大（一般为10～360）；承载能力和效率高等。学习情境三

齿轮机构原理及应用学习情境三

齿轮机构原理及应用3.7.3蜗杆传动的正确啮合条件（2）正确啮合条件（1）中间平面过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面。学习情境三

齿轮机构原理及应用3.7.4蜗杆螺旋线方向的判断及蜗轮回转方向的判定3.7.4.1蜗杆螺旋线方向的判断蜗杆的螺纹旋向如图3-7-8所示，将螺纹竖直放置，四指按螺旋方向弯曲，拇指指向螺纹上螺牙高的一侧，若是用右手，则为右旋；反之为左旋。学习情境三

齿轮机构原理及应用3.7.4.2蜗轮回转方向的判定左、右手法则：左旋蜗杆用左手，右旋蜗杆用右手。当蜗杆是右旋(或左旋)时，伸出右手(或左手)半握拳，用四指顺着蜗杆的旋转方向，这时与大拇指方向相反，就是蜗轮的旋转方向。学习情境三

齿轮机构原理及应用3.7.5蜗杆传动的主要参数和几何尺寸3.7.5.1蜗杆传动的主要参数（1）模数m和压力角

ɑ

压力角

标准压力角

=20模数m

应符合标准蜗杆模数学习情境三

齿轮机构原理及应