《机械设计与应用案例化教程（第二版）》 课件 程畅 项目2 机械传动系统的工作情况分析与设计

项目二、机械传动系统的工作情况分析与设计

任务1输送机带传动的设计知识点1

带传动的类型及特点1——带传动2——减速器3——工作执行部分1——电机2——小带轮3——键4——传输带5——大带轮6——键7——输出轴任务描述

已知电动机为Y132S1-2型，额定功率=5.5Kw，满载转速＝2900r／min；齿轮减速器输入轴转速设计要求为＝1450r／min；运输装置工作时有轻度冲击，每天工作10～16h，试设计此带传动。带传动的类型及特点1带传动工作情况分析带传动的运动特性分析V带和带轮2345带传动的设计6案例分析带传动的类型及特点1带传动是最常用的挠性传动，挠性传动借助挠性元件(带)传递运动和动力。这类传动用在中心距较远的两轴之间传递运动和力，结构简单，易于制造，得到了广泛的应用。一、带传动的组成带传动由主动轮1、从动轮3、传动带2及机架组成。主动轮1从动轮3传动带2二、带传动的工作原理与类型

摩擦传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦力，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（平带和Ｖ带传动）。啮合传动：当主动轮转动时，由于带和带轮间的啮合，便拖动从动轮一起转动，并传递动力（同步带传动）。。摩擦型带传动按带的横截面形状不同可分为下列四种类型：三、传动带的类型啮合带传动有同步带传动和齿孔带传动两种类型：

（1）同步带传动，工作时是依靠带工作面上的齿与带轮上的齿相互啮合来传递运动和动力。同步带传动具有传递功率大、传动比准确等优点。（2）齿孔带传动，工作时带上的孔与轮上的齿相互啮合，以传递运动和动力。同步带传动齿孔带传动传动带平带Ｖ带多楔带片基平带普通平带普通V带窄V带齿形V带宽V带同步带（啮合型带传动）四、带传动的特点优点：结构简单、制造安装和维护方便，成本低；能缓冲吸震、传动平稳，噪音小；适用于两轴距离较大的运动；具有过载保护作用。缺点：带对轴有很大的压轴力；带传动装置结构不够紧凑；带的寿命较短；不能保证恒定的传动比，传动精度和传动效率低；不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。带传动的应用

在各类机械中应用广泛，但摩擦式带传动不适用于对传动比有精确要求的场合。五、带传动的应用实例谢谢

项目二、机械传动系统的工作情况分析与设计主讲教师|付春梅

任务1输送机带传动的设计知识点2

带传动工作情况分析1——带传动2——减速器3——工作执行部分1——电机2——小带轮3——键4——传输带5——大带轮6——键7——输出轴带传动的类型及特点1带传动工作情况分析带传动的运动特性分析V带和带轮2345带传动的设计6案例分析带传动工作情况分析2一、带传动的受力分析二、带传动的应力分析一、带传动的受力分析尚未工作状态

带传动尚未工作时，带所受的拉力称为初拉力，用F0表示。工作状态

F0F1F0

F2带传动工作时，一边拉紧，称为紧边；另一边放松，称为松边。设带的总长度不变，则

F1－F0＝F0－F2即：F1＋F2＝2F0（1）有效拉力F（N）的大小取决于所传递的功率P（kW）。即有效拉力

F＝F1－F2＝（2）主动轮传递功率KW带速m/S（3）则

当带速一定时，传递的功率越大，则有效拉力越大，所需带与轮面间的摩擦力也越大。而在功率一定的情况下，v减少，圆周力F增大。所以，带传动一般放在高速级，以减少圆周力，从而减少结构尺寸。放在高速级还起到吸震，过载保护的作用。当传递的圆周力大于带轮的极限摩擦力，带与带轮就会打滑。二、带传动的应力分析1.

由紧边和松边拉力产生的应力σ1和σ2

紧边拉力，紧边拉应力松边拉力，松边拉应力为带的横截面面积。2.

由离心力产生的应力σc

带在绕过带轮时作圆周运动，由于本身质量而产生离心力，并在带中引起离心拉应力σc，离心拉应力作用于传动带的全长上，且各处大小相等。式中，为离心力产生的拉应力（

）；为每米带长的质量（）；为带速（）。3.

由带弯曲产生的应力σb——带的弹性模量，V带为250~400MPa——带轮的直径——带的最外层到节面的距离谢谢

项目二、机械传动系统的工作情况分析与设计主讲教师|付春梅

任务1输送机带传动的设计知识点3

带传动的运动特性1——带传动2——减速器3——工作执行部分1——电机2——小带轮3——键4——传输带5——大带轮6——键7——输出轴带传动的类型及特点1带传动工作情况分析带传动的运动特性分析V带和带轮2345带传动的设计6案例分析带传动的运动特性分析3一、带的弹性滑动二、过载打滑一、带的弹性滑动

带传动在工作时，从紧边到松边，传动带所受的拉力是变化的，因此带的弹性变形也是变化的。带传动中因带的弹性变形变化所导致的带与带轮之间的相对运动，称为弹性滑动。（弹性滑动是不可避免的）主动轮或其中：

弹性滑动导致：从动轮的圆周速度v2＜主动轮的圆周速度v1，速度降低的程度可用滑动率ε来表示：

传动比i考虑弹性滑动时，传动比为：通常，，一般工程计算可以忽略不计，则二、过载打滑

如果克服外载荷所需圆周力，大于带轮接触弧上的极限摩擦力，带将沿轮面发生全面滑动，叫做过载打滑。

过载打滑使传动失效，并使带严重发热和磨损。过载打滑时能够避免的，一般通过更换V带，增大小带轮的包角，从而增大带传递圆周力的能力来提高。弹性滑动打滑发生的原因由于带具有弹性，在传动中又有拉力差，摩擦力使带在松紧两边发生不同性质的拉伸变形，引起与轮面的相对滑动由于过载，需要传递的圆周力超过最大摩擦力所引起现象局部带在局部轮面上（所谓动弧区）发生弹性滑动整个带在整个轮面上发生弹性滑动后果使从动轮圆周速度低于主动轮，效率下降，引起带磨损；温度上升使传动失去稳定性，严重时无法继续工作，引起严重磨损防止措施带靠摩擦传动，弹性滑动是不可避免的。但可选用大弹性模量的材料，降低这种滑动为保证传动正常，应避免也可以避免打滑，只要保证谢谢

项目二、机械传动系统的工作情况分析与设计主讲教师|付春梅

任务1输送机带传动的设计知识点4V带和带轮1——带传动2——减速器3——工作执行部分1——电机2——小带轮3——键4——传输带5——大带轮6——键7——输出轴带传动的类型及特点1带传动工作情况分析带传动的运动特性分析V带和带轮2345带传动的设计6案例分析V带和带轮4一、V带的类型、结构、型号、尺寸和标记二、带轮的结构尺寸一、V带的类型、结构、型号、尺寸和标记1、V带的类型V带结构伸张层(橡胶，或称顶胶)：弯曲变形受拉压缩层(橡胶，或称底胶)：弯曲变形受压承载层或(胶帘布或胶绳芯或称抗拉体)：受拉包布层(胶帆布)：保护作用长度：无端、环形，基准长度Ld见下表。2、V带的结构●普通V带型号：Y、Z、A、B、C、D、E小大●窄V带型号:

SPZ、SPA、SPB、SPC3、V带的型号节面——V带弯曲时，顶胶伸长，底胶缩短，两者之间的中性层长度不变，称为节面。节宽bp

——节面的宽度顶宽b；高度h；楔角α=40°4、V带的尺寸V带的标记为：带型-基准长度标准编号例1：普通B型带，基准长度为1000mm。

标记为：B-1000GB11544—89例2：基准长度1600mm，SPA型窄V带

标记为：SPA-1600GB/T115445、V带的标记1、V带轮设计的要求

各轮槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使带的载荷分布较为均匀。结构工艺性要好，无过大的铸造内应力、质量分布均匀。轮槽的工作面更要精细加工，以减少带的磨损。2、带轮的材料

通常采用铸铁，常用材料的牌号为HT150和HT200。转速较高时宜采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成。小功率时可用铸铝或者塑料。3、带轮的结构与尺寸带轮通常由轮缘、轮辐和轮毂三部分组成，根据带轮直径的大小，常见的典型结构有：实心式、腹板式、孔板式和轮辐式带轮。二、带轮的结构尺寸带轮的结构尺寸基准直径dd：V带装在带轮上，与节宽bp相对应的带轮直径基准长度Ld：V带在规定的张紧力作用下，位于带轮基准直径上的周线长度实心式带轮结构腹板式带轮结构孔板式带轮结构轮辐式带轮结构谢谢

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任务1输送机带传动的设计知识点5

带传动的设计1——带传动2——减速器3——工作执行部分1——电机2——小带轮3——键4——传输带5——大带轮6——键7——输出轴带传动的类型及特点1带传动工作情况分析带传动的运动特性分析V带和带轮2345带传动的设计6案例分析带传动的设计5一、Ｖ带传动的设计准则二、Ｖ带传动的设计三、Ｖ带传动设计举例一、Ｖ带传动的设计准则带传动的主要失效形式是打滑和传动带的疲劳破坏。带传动的设计准则：在不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。

带传动的承载能力取决于传动带的材质、结构、长度，带传动的转速、包角和载荷特性等因素。单根V带的基本额定功率P0是根据特定的实验和分析确定的。实验条件：传动比i=1、包角α＝180°、特定长度、平稳的工作载荷。三、Ｖ带传动的设计

设计的原始数据为：功率P，转速n1、n2（或传动比i），传动位置要求及工作条件等。

设计内容：确定带的类型和截型、长度L、根数Z、传动中心距a、带轮基准直径及其它结构尺寸等。

由于单根Ｖ带基本额定功率P0是在特定条件下经实验获得的，因此，在针对某一具体条件进行带传动设计时，应根据这一具体的条件对所选定的Ｖ带的基本额定功率P0进行修正，以满足设计要求。1、按工作情况确定工作情况系数后计算2、根据和从选型图中确定V带的截型3、根据带的截型选，检验带速后确定（选取说明）4、根据空间限制初选中心距，由、、估算带长（估算说明）

5、根据估计的带长和带的截型选定带长

，并验算小轮包角6、根据带速、带轮直径、传动比、包角、带长等确定额定功率以及系数等7、计算所需带的根数8、设计结果：带型、根数Z、带长L、中心距a、带轮基准直径、

V型带设计步骤：

工作情况系数返回普通V带选型图窄V带选型图返回返回返回返回普通V带的基本额定功率窄V带的基本额定功率返回包角系数表返回返回普通V带的额定功率增量窄V带的额定功率增量返回四、Ｖ带传动设计举例设计某带式输送机传动系统中第一级用的窄V带传动。已知电动机型号为Y112M-4，额定功率，转速，传动比，一天运转时间。一、根据计算功率选取窄V带的带型：查工况情况系数表确定：可得计算功率：根据、由选型图确定选用SPZ型窄V带：二、确定带轮基准直径并验算带速：

考虑最小基准直径，在V带轮的基准直径系列中选取主动轮基准直径

根据传动比，计算从动轮基准直径

根据基准直径系列中确定从动轮基准直径

验算带的速度

带的速度合适。最小基准直径V带轮的基准直径系列节选注：①仅限于普通V带轮②仅限于SP型窄V带轮返回三、几何尺寸计算：根据初步确定中心距根据计算带所需的基准长度由V带的基准长度系列选取带的基准长度计算实际中心距主动轮上的包角较小，是带传动的薄弱环节主动轮上的包角合适。提示：若包角验算不合适，则可通过增加带长或改变带轮直径来加以改善。四、计算窄V带的根数：根据，，等条件确定查单根窄V带的基本额定功率表得查单根窄V带的基本额定功率增量表得查包角系数表得查长度系数表得则：取单根窄V带的基本额定功率返回单根窄V带的基本额定功率增量返回包角系数表返回长度系数表返回五、确定预紧力和压轴力：单根V带的确定预紧力：

为使带传动正常工作，根据计算功率以及离心力的不利影响确定单根V带的预紧力。式中为V带单位长度的质量，对于SPZ型窄V带，为了设计安装在带轮的轴和轴承，必须确定带传动作用在轴上的力计算作用在轴上的压轴力：六、设计结果：谢谢

项目二、机械传动系统的工作情况分析与设计主讲教师|付春梅任务1输送机带传动的设计案例分析带传动的类型及特点1带传动工作情况分析带传动的运动特性分析V带和带轮2345带传动的设计6案例分析任务描述

带式输送机传动装置如上图，其工作原理是，在电动机1的驱动下，通过带传动装置2（小带轮、V带及大带轮）将运动和动力传递给齿轮减速器3输入轴，并通过减速器将原动机的高速、低转矩变为低速、高转矩传递给工作机滚筒5和输送带6。

该任务主要解决带传动装置中典型零件V带及带轮的设计与选用。本学习任务主要解决带传动装置中典型零件V带及带轮的设计与选用。

已知电动机为Y132S1-2型，额定功率=5.5Kw，满载转速＝2900r／min；齿轮减速器输入轴转速设计要求为＝1450r／min；运输装置工作时有轻度冲击，每天工作10～16h。根据带传动相关知识选用合适的带型及带轮，并进行相关参数的设计计算，绘制大、小带轮工作简图。任务描述

完成输送机带传动的设计任务，首先要对输送机传动装置进行总体分析，明确带传动在传动装置中的作用，掌握带传动的特点及应用，根据带式输送机的工作状况及选用的电动机型号和设计要求等进行设计。完成对V带传动的设计，需要掌握V带的结构、类型、基准长度和V带轮的材料、结构，合理选择V带传动的几何参数，根据所传递功率的大小，确定V带根数，验算V带带速和小带轮的包角，并计算作用在轴上的载荷，最后绘制大、小带轮工作简图。任务分析任务实施1、确定计算功率

根据带式输送机传动装置设计要求，选择型号为Y132S1-2的三字异步电动机。Y132S1-2型三相异步电动机功率、转速。已知运输装置工作时有轻度冲击，每天工作10~16h，查工况表得，所以。2、选择带型根据计算功率和小带轮转速（电动机转速等于小带轮转速，实际设计时，按电动机的满载转速查表，其中），查图2-1-12选择普通V带的型号为A型。3、确定大小带轮的基准直径和（1）选取小带轮的基准直径根据带型A及，由表2-1-4，选取小带轮基准直径（2）选取大带轮基准直径本任务中传动比要求一般，，传动比，把，代入得：，查表2-1-4，可得，符合带轮基准直径系列。4、验算带的速度

普通V带的速度，普通V带的速度，故带速合适。5、确定中心距和V带基准长度（1）初定中心距和带长计算可得：，初定中心距为初选后，由式计算：（2）确定中心距和V带基准长度

根据，由V带的基准长度系列选取带的基准长度查表得，由下式计算实际中心距中心距的变动范围：6、验算小带轮上的包角

主动轮上的包角合适。提示：若包角验算不合适，则可通过增加带长或改变带轮直径来加以改善。7、确定V带根数Z查表2-1-5得，；查包角系数表，查带长系数将各系数代入式：取根。8、确定单根V带的初拉力将计算结果，，，，查表2-1-1得将各值代入下式9、计算带对轴的压力将，，代入下式10、普通V带轮材料选择与结构设计（4）绘制带轮零件工作简图（如图2-1-14～图2-1-15所示）任务总结

带传动的设计步骤：①确定计算功率；②选择V带型号；③确定大小带轮基准直径；④确定带的基准长度和中心距；⑤确定带的根数；⑥验算小带轮上的包角；⑦确定V带根数；⑧确定单根V带的初拉力；⑨计算带对轴的压力；⑩带轮材料选择与结构设计并绘制带轮工作简图。谢谢

项目二、机械传动系统的工作情况分析与设计

任务2输送机减速器齿轮传动的设计知识点1：齿轮传动的特点与类型(a)输送机齿轮减速器装配简图(b)输送机齿轮减速器立体图任务描述

已知中间轴5的输入功率

，转速，第二级齿轮传动比

，运转载荷平稳，空载起动；单向连续运行，试设计此减速器第二级齿轮传动，并绘制齿轮工作简图。齿轮传动的特点与类型1渐开线形成与特性渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动2345齿轮传动的失效形式6齿轮的常用材料标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算7齿轮传动设计参数的选择齿轮的结构设计标准直齿圆柱齿轮传动的设计891011齿轮传动装置的润滑12案例分析齿轮传动的特点与类型1

齿轮传动是现代机器、精密机械、仪器仪表和自动控制装置中最重要，也是应用最广泛的一种传动形式。齿轮传动用于传递空间任意轴之间的运动和动力。随着科学技术水平的不断提高及生产的发展，现在齿轮传动已有了很大的发展，传动类型多，精度高，已在工程上得到了广泛应用。一、齿轮传动的特点

优点：瞬间传动比稳定；传动效率高、工作可靠、工作寿命长；传递的功率和速度范围广；一般齿轮传动的外廊尺寸小，机构紧凑，维护简便。

缺点：齿轮的制造工艺要求（需要专用设备）和安装精度高，因而成本也高；不适用于两轴中心距较大的场合；由于齿数是整数，故齿轮传动的速比系列是有级的，而不是无级的；低精度的齿轮传动时振动和噪声大。二、齿轮传动的类型

（1）齿轮传动按轴的布置方式分类。可分为平行轴齿轮传动（圆柱齿轮传动）；相交轴齿轮传动（锥齿轮传动）；交错轴齿轮传动。（2）按工作条件开式—适于低速及不重要的场合。半开式—农业机械，建筑机械及简单机械设备，只有简单防护罩。闭式—润滑、密封良好，汽车、机床及航空发动机等齿轮传动中。（3）按齿廓曲线渐开线——常用摆线——计时仪器圆弧——承载能力较强（4）按使用情况动力齿轮─以动力传输为主，常为高速重载或低速重载传动。传动齿轮─以运动准确为主，一般为轻载高精度传动。（5）按齿面硬度软齿面齿轮（齿面硬度≤350HBS）硬齿面齿轮（齿面硬度＞350HBS）谢谢

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任务2输送机减速器齿轮传动的设计知识点2：渐开线形成与特性(a)输送机齿轮减速器装配简图(b)输送机齿轮减速器立体图齿轮传动的特点与类型1渐开线形成与特性渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动2345齿轮传动的失效形式6齿轮的常用材料标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算7齿轮传动设计参数的选择齿轮的结构设计标准直齿圆柱齿轮传动的设计891011齿轮传动装置的润滑12案例分析渐开线形成与特性2一、渐开线的形成二、渐开线的特性

当平面上一直线沿着半径为的圆作纯滚动时，该直线上任意一点的轨迹，称为该圆的渐开线。该圆称为渐开线的基圆，称为基圆半径，而直线称为渐开线的发生线。线段称为渐开线的向径，以表示；角称为渐开线在点展角；角称为渐开线在点压力角。一、渐开线的形成二、渐开线的特性根据渐开线的形成原理可知，渐开线具有以下特性。1、发生线在基圆上滚过的线段之长，等于基圆上被滚过的相应的一段弧长。2、渐开线上任一点的法线必与基圆相切；反之，基圆的切线必为渐开线上某点的法线。切点是渐开线上点的曲率中心，线段是渐开线在点的曲率半径和点的法线。

由此可知，渐开线上，点离基圆愈远，其曲率半径愈大，渐开线平直；反之，点离基圆愈近，其曲率半径愈小，渐开线弯曲长度愈大；当点与基圆上的点重合时，其曲率半径半径为零。3、渐开线的形状取决于基圆的大小。显然，同一基圆的渐开线形状是完全相同的，基圆越小，渐开线越弯曲；基圆越大，渐开线越平直；当基圆为无穷大时，其渐开线变成垂直于的直线，齿条式的齿廊就是这种直线齿廊。4、渐开线上各点的压力角是不等的。渐开线齿廓在啮合点所受的法向力（点法线方向）与齿轮转动时点（绝对）速度所夹的锐角，称为渐开线上点的压力角。在△中，∠

式中，为基圆半径；为渐开线上任意一点的向径。5、基圆内无渐开线谢谢

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任务2输送机减速器齿轮传动的设计知识点3：渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸(a)输送机齿轮减速器装配简图(b)输送机齿轮减速器立体图齿轮传动的特点与类型1渐开线形成与特性渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动2345齿轮传动的失效形式6齿轮的常用材料标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算7齿轮传动设计参数的选择齿轮的结构设计标准直齿圆柱齿轮传动的设计891011齿轮传动装置的润滑12案例分析渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸3一、标准直齿圆柱齿轮各部分的名称和符号二、直齿圆柱齿轮的基本参数三、渐开线标准直齿圆柱齿齿轮的几何尺寸一、标准直齿圆柱齿轮各部分的名称和符号齿宽（a）外齿轮（b）内齿轮基圆和基圆齿距二、直齿圆柱齿轮的基本参数渐开线标准直齿圆柱齿轮有5个基本参数：齿数、模数、压力角、齿顶高系数和顶隙系数。上述参数除齿数外，均已标准化。1、模数齿轮的分度圆是计算齿轮各部分尺寸的基准，其圆周长为，则0.10.120.150.20.250.30.40.50.60.811.251.522.5345681012162025324050

不同模数齿轮的比较分度圆直径相同不同模数、齿数的齿轮比较2、压力角（齿形角）

渐开线齿廓在分度圆上的压力角，用表示。

我国规定标准压力角为(此外，在某些场合也采用14.5°、15°、22.5°及25°)。

可以给分度圆一个完整的定义：分度圆是设计齿轮时给定的一个圆，该圆上的模数m和压力角α均为标准值。3、齿数

表明：齿轮的大小和渐开线齿轮形状都与齿数有关

4、齿顶高系数

齿轮的齿顶高是用模数的倍数表示的，标准齿顶高为5、顶隙系数

显然，标准齿轮齿根高和齿高为三、渐开线标准直齿圆柱齿齿轮的几何尺寸

渐开线标准直齿圆柱齿轮是指、、、均取标准值，具有标准的齿顶高和齿根高，且分度圆齿厚等于齿槽宽的齿轮。否则，就是非标准齿轮。渐开线标准直齿圆柱外齿轮的基本参数和几何尺寸

内齿轮的齿顶圆直径与齿根圆直径的计算公式不同于外齿轮，其它尺寸可参照外齿轮的计算公式。谢谢

项目二、机械传动系统的工作情况分析与设计主讲教师|付春梅

任务2输送机减速器齿轮传动的设计知识点4：渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动(a)输送机齿轮减速器装配简图(b)输送机齿轮减速器立体图齿轮传动的特点与类型1渐开线形成与特性渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动2345齿轮传动的失效形式6齿轮的常用材料标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算7齿轮传动设计参数的选择齿轮的结构设计标准直齿圆柱齿轮传动的设计891011齿轮传动装置的润滑12案例分析渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动4一、渐开线齿轮传动的啮合特性二、渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件三、渐开线直齿圆柱齿轮连续传动的条件四、标准安装中心距一、渐开线齿轮传动的啮合特性

一对具有渐开线齿廓齿轮的啮合传动，是依靠主动齿轮的齿廓推动从动齿轮的齿廓来实现的。五线合一：啮合线、过啮合点的公法线、基圆的公切线和正压力作用线、发生线五线合一。1、五线合一2、传动比的恒定性两齿廓正确啮合时既不分离,也不相互嵌入,即在公法线上的分速度相等,有:

啮合线与两齿轮的中心连线交于一点，点称为节点。分别以和为圆心，过节点作出两个相切的圆，称为节圆。节圆1半径，节圆2半径。由于△∽△，则得：

渐开线齿轮传动时，两轮的传动比也与节圆半径成反比。同时说明渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律（一对相互啮合的齿廓无论在任何位置啮合，其两轮的传动比恒等于连心线被齿廓接触点的公法线所分成的两段的反比。这就是齿廓啮合基本定律）。满足齿廓啮合基本定律的一对齿廓称为共轭齿廓。渐开线齿廓是应用最广泛的共轭齿廓。此式表明两节圆的圆周速度相等，并作纯滚动。

过节点作两节圆的公切线，两渐开线齿轮啮合时，啮合线与公切线之间所夹的锐角称为啮合角，以表示。由几何关系可得3、啮合角为常数

即啮合角等于节圆上的压力角。在齿轮传动过程中，其啮合线和啮合角始终不变，若不考虑齿面之间的摩擦，则正压力始终沿其啮合点的公法线方向作用，这对于齿轮传动的平稳性是极为有利的。4、中心距可分离性上式表明：渐开线齿轮的传动比等于两轮基圆半径的反比，为一常数。安装时若中心距略有变化不会改变传动比大小，此特性称为中心距可分性。二、渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件推论：三、渐开线直齿圆柱齿轮连续传动的条件连续传动的条件为：实际啮合线段大于或至少等于它的基圆（法向）齿距，即。的比值称为齿轮传动的重合度，用表示。——实际啮合线——理论啮合线四、标准安装中心距5标准安装：因标准齿轮在分度圆上的齿厚与槽宽相等，所以两轮的分度圆相切，且作纯滚动，这时两轮的节圆与分度圆重合，这样的齿轮安装称为齿轮标准安装。一对模数和压力角都相等的标准齿轮要想标准安装，必须两轮的分度圆相切，即分度圆与节圆重合。显然，谢谢

项目二、机械传动系统的工作情况分析与设计主讲教师|付春梅

任务2输送机减速器齿轮传动的设计知识点5：齿轮传动的失效形式(a)输送机齿轮减速器装配简图(b)输送机齿轮减速器立体图齿轮传动的特点与类型1渐开线形成与特性渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动2345齿轮传动的失效形式6齿轮的常用材料标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算7齿轮传动设计参数的选择齿轮的结构设计标准直齿圆柱齿轮传动的设计891011齿轮传动装置的润滑12案例分析齿轮传动的失效形式5一、轮齿折断二、齿面疲劳点蚀三、齿面磨损四、齿面胶合五、齿面塑性变形一、轮齿折断

轮齿象一个悬臂梁，受载后齿根部产生的弯曲应力最大。当该应力值超过材料的弯曲疲劳极限时，齿根处产生疲劳裂纹，如图1所示。并不断扩展使轮齿断裂。随着应力循环次数的增加，疲劳裂纹逐渐扩展，当弯曲应力超过材料的极限应力时，将导致轮齿弯曲疲劳折断。过载折断通常是由于瞬时意外过载或冲击载荷，使轮齿危险截面上的弯曲应力超过材料的极限应力而引起的。对于直齿圆柱齿轮，齿根裂纹一般从齿根沿轮齿齿向扩展，所以发生轮齿全齿折断，对于齿宽较大的直齿圆柱齿轮，如果制造和安装不良，或者轴变形过大，局部受载严重时，也会发生轮齿局部折断。轮齿折断是闭式硬齿面钢齿轮和铸铁齿轮传动的主要失效形式。提高轮齿抗折断能力的措施：增大齿根圆角半径，消除加工刀痕以降低齿根应力集中；增大轴及支承物的刚度以减轻局部过载的程度；对轮齿进行表面处理以提高齿面硬度。二、齿面疲劳点蚀

由于变形接触应力的反复作用，接触应力的最大值超过了材料的接触疲劳极限应力值，随着应力循环次数的增加，便产生一些不规则的细微的疲劳裂纹，封闭在微裂纹中的润滑油在压力的作用下，产生楔挤的作用，使微裂纹逐渐扩展，随着应力循环次数的继续增大，最终导致齿面的金属微粒脱落下来，形成麻点状的小凹坑，这就是齿面疲劳点蚀。

齿面疲劳点蚀一般发生在闭式软齿面齿轮传动中，开式齿轮由于磨损严重，很少出现点蚀。为了防止齿面过早发生齿面疲劳点蚀，采取的主要措施：提高齿面硬度；降低齿面粗糙度值；增大润滑油粘度。三、齿面磨损

齿面磨损分为研磨磨损和磨粒磨损。磨粒磨损是指由于灰尘、砂粒、金属微粒等落入轮齿间，会使齿面间产生摩擦磨损。严重时会因齿面减薄过多而折断。磨损是开式传动的主要失效形式。防止齿面磨损的主要措施：采用闭式传动，提高齿面硬度并降低表面粗糙度值，选择合适的乳化剂和润滑方式，并保持润滑剂的清洁等，都是防止或减轻齿轮传动轮齿齿面磨损的措施。四、齿面胶合

齿轮传动在低速重载时，由于速度较低而无法形成润滑油膜，导致润滑失效；而在高速重载时，由于啮合区的局部温度升高，使润滑油的黏度降低从而使润滑油膜破裂，导致润滑失效。这两种情况都将使两轮齿齿面的金属之间的压力加大，同时在局部瞬时高温的作用下，两接触齿面金属被熔焊黏着，产生齿面胶合失效。

产生胶合以后，在较软的齿面上的金属将被撕开，形成胶合沟。防止胶合的措施：采用黏度较大或抗胶合性能好的润滑油（如硫化油），提高齿面硬度以增强其抗胶合能力，选择胶合能力强的材料组合等，都可以提高齿面的抗胶合能力。五、齿面塑性变形

当齿轮轮齿材料硬度不足，而载荷和摩擦力又较大（特别是冲击载荷）时，轮齿在啮合过程中，在摩擦力的作用下，使齿面表层金属产生塑性流动，材料容易沿着摩擦力的方向产生塑性变形。齿面塑性变形使齿面失去了原来的齿形，如图防止齿面塑性变形的措施：应当选用黏度较高的润滑油，适当提高齿面硬度，避免频繁启动和过载等。谢谢

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任务2输送机减速器齿轮传动的设计知识点6：齿轮的常用材料(a)输送机齿轮减速器装配简图(b)输送机齿轮减速器立体图齿轮传动的特点与类型1渐开线形成与特性渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动2345齿轮传动的失效形式6齿轮的常用材料标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算7齿轮传动设计参数的选择齿轮的结构设计标准直齿圆柱齿轮传动的设计891011齿轮传动装置的润滑12案例分析齿轮的常用材料6一、齿轮材料的基本要求二、齿轮的常用材料及选用一、齿轮材料的基本要求由轮齿的失效分析可知，齿轮材料的基本要求：齿面硬、齿芯韧

(1)齿面应有足够的硬度，以抵抗齿面磨损、点蚀、胶合以及塑性变形等；(2)齿芯应有足够的强度和较好的韧性，以抵抗齿根折断和冲击载荷：(3)应有良好的加工工艺性能及热处理性能，使之便于加工且便于提高其力学性能。二、齿轮的常用材料及选用

最常用的齿轮材料是钢，此外还有铸铁及一些非金属材料等。按齿面硬度可以把钢制齿轮分为两类，即软齿面齿轮（齿面硬度<350HBW）和硬齿面齿轮（齿面硬度>350HBW）。软齿面的齿轮传动常用于中速、中载，以及对机构尺寸不加限制的场合；硬齿面的齿轮传动常用于高速、重载，以及要求结构紧凑的场合；1、锻钢锻钢因具有强度高、韧性好、便于制造、便于热处理等优点，大多数齿轮都用锻钢制造。锻钢包括各种牌号的优质非合金和合金结构钢，是齿轮制造常用的材料。2．铸钢

当齿轮直径较大（＞400mm）时，或齿轮的结构形状复杂时，由于齿轮毛坯不便锻造，可选用铸钢制造。铸钢的耐磨性及强度均好，但由于铸造齿轮的内应力较大，故应当经过退火或正火处理。3．铸铁

灰铸铁的抗弯性能和抗冲击性能较差，但抗胶合性能及抗疲劳点蚀性能尚好，铸铁中的石墨又有自润滑作用，主要用来制造低速、工作载荷平稳、传递功率不大，以及对结构尺寸和重量无严格要求的齿轮传动，特别是开式齿轮传动。高强度的球墨铸铁作为齿轮新材料，其力学性能比灰铸铁好，与铸钢接近，因而得到越来越广泛的应用。

(1)软齿面齿轮：齿面硬度<350HBS，常用中碳钢和中碳合金钢，如45钢．40Cr，35SiMn等材料，进行调质或正火处理。这种齿轮适用于强度，精度要求不高的场合，轮坯经过热处理后进行插齿或滚齿加工，生产便利、成本较低。

在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30～50HBS，这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄。为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。(2)硬齿面齿轮

硬齿面齿轮的齿面硬度大于350HBS，常用的材料为中碳钢或中碳合金钢经表面淬火处理。如果传动比较大（＞5）时，亦可采用软齿面大齿轮和硬齿面小齿轮组合，此时齿面硬度差值更大，有利于大齿轮产生冷作硬化效应。谢谢

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任务2输送机减速器齿轮传动的设计知识点7：标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算(a)输送机齿轮减速器装配简图(b)输送机齿轮减速器立体图齿轮传动的特点与类型1渐开线形成与特性渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动2345齿轮传动的失效形式6齿轮的常用材料标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算7齿轮传动设计参数的选择齿轮的结构设计标准直齿圆柱齿轮传动的设计891011齿轮传动装置的润滑12案例分析标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算7一、齿轮轮齿的受力分析二、载荷计算三、标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算一、齿轮轮齿的受力分析标准直齿圆柱齿轮传动的受力分析——主动齿轮上的驱动扭矩——从动齿轮上的工作阻力矩——齿面间的作用力（法向力）——分度圆上的圆周力——分度圆上的径向力圆周力为径向力为法向力为

——小齿轮的分度圆直径，mm；——作用于主动齿轮1上的扭动扭矩，N·m如果已知传递的功率，则小齿轮上作用的扭矩可按下式计算——齿轮所传递的功率，kw；——小齿轮的转速，r/min。

由于两直齿圆柱齿轮相啮合齿面之间的相互作用力大小相等，方向相反，故有

两个齿轮的受力方向是：主动齿轮所受到的圆周力的方向，与节点的圆周速度相反，而从动齿轮受到圆周力则与节点的圆周速度相同；各齿轮所受到的径向力的方向始终是指向各自的轮心。二、载荷计算——名义载荷——计算载荷——载荷系数考虑到齿轮、轴、支承等的制造误差、安装误差以及在载荷作用下的变形等因素的影响，轮齿沿齿宽方向的作用力并非均匀分布，存在着载荷局部集中现象，以及由于原动机与工作机的载荷变化，以及齿轮传动的各种误差所引起的传动不平稳引起的附加动载荷的影响。三、标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算1、轮齿强度设计理论齿轮传动在具体的工作条件下，必须有足够的强度，以保证齿轮在整个工作过程中不致失效，齿轮传动的设计计算必须针对齿轮传动某种失效形式进行。目前，工程实际应用的计算方法是：齿面按接触疲劳强度计算和齿根按弯曲疲劳强度计算。

①齿面的接触疲劳强度计算（点蚀）

为防止发生轮齿齿面点蚀失效，要进行齿面的接触疲劳强度计算，使齿面节线的最大接触应力小于或等于齿轮的许用接触应力。强度校核公式：强度设计公式：许用接触应力计算公式：注意事项：（1）相互啮合的一对齿轮其齿面接触应力是相同的。（2）相互啮合的一对齿轮其许用接触应力一般不同，若校核接触强度或按接触强度设计齿轮传动，应选与中的较小值代入计算公式。（3）齿轮的齿面接触疲劳强度取决于小齿轮直径d或中心距a的大小，d或a减小，增大。

②齿根弯曲疲劳强度计算（折断）

为防止发生齿根折断，要进行齿根的弯曲疲劳强度计算，使齿根处产生的最大弯曲应力小于或等于齿轮的许用弯曲应力。强度校核公式：强度设计公式：许用弯曲应力计算公式：（1）弯曲强度计算，要求、两齿轮都需校核，或只校核与较大者。设计计算也是带入与较大者。（2)软齿面——按齿面接触疲劳强度设计，再校核齿根弯曲疲劳强度

硬齿面——按齿根弯曲疲劳强度设计，再校核齿面接触疲劳强度或分别按两者设计取较大者参数为设计结果。2、齿轮传动设计准则闭式软齿面（HB≤350）齿轮传动（点蚀）：先按齿面接触疲劳强度进行设计，然后再校核轮齿的弯曲疲劳强度。闭式硬齿面（HB>350）齿轮传动（折断）：先按轮齿弯曲疲劳强度进行设计，然后再校核齿面接触疲劳强度。铸铁齿轮传动：则只需计算轮齿的弯曲疲劳强度。开式齿轮传动（磨损）：通常只按轮齿弯曲疲劳强度的设计公式计算模数，然后可根据具体情况，把求得的模数加大10～15%，无需校核接触疲劳强度。齿轮设计时，对于闭式或开式齿轮传动的强度计算公式谢谢

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任务2输送机减速器齿轮传动的设计知识点8：齿轮传动设计参数的选择(a)输送机齿轮减速器装配简图(b)输送机齿轮减速器立体图齿轮传动的特点与类型1渐开线形成与特性渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动2345齿轮传动的失效形式6齿轮的常用材料标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算7齿轮传动设计参数的选择齿轮的结构设计标准直齿圆柱齿轮传动的设计891011齿轮传动装置的润滑12案例分析齿轮传动设计参数的选择8一、齿数和模数二、传动中心距三、齿数比四、齿宽系数和齿宽一、齿数和模数当d1已按接触疲劳强度确定时，z1↑m↓重合度ε↑→传动平稳抗弯曲疲劳强度降低齿高h

↓→减小切削量、降低成本

传递动力的齿轮，其模数和齿数选择的原则应当是：保证齿根弯曲疲劳强度的条件下，选择“小模数多齿数”。模数m

的选择：模数影响轮齿的抗弯强度，一般在满足轮齿弯曲疲劳强度的前提下，宜取较小模数，以增大齿数，减少切齿量。对于传递动力的齿轮，可按m

=(0.01～0.02)a初选，但要保证m≥2mm。齿数的选择：一般情况下，软齿面闭式齿轮传动:z1=20～40

Z1+Z2最好取100～200硬齿面闭式及开式齿轮传动:z1=17～20z2=uz1二、传动中心距

齿轮传动中心距a是在按齿面接触疲劳强度计算出d1，或按齿根弯曲疲劳强度计算出模数m，并选定齿数z1和z2后由计算得到的。中心距应当圆整为5的整数。如果计算出的中心距不是末位为0或5的整数，可按公式调整齿数或模数，但调整后的中心距a不得小于保证接触疲劳强度所需要的中心距。三、齿数比

齿数比μ与传动比i的意义不同，齿数比是大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，其值大于1；而传动比是主动齿轮的转速与从动齿轮的转速之比，其大小等于从动齿轮的齿数与主动齿轮的齿数之比。对于减速传动，显然μ=i；而对于增速传动，μ=1/i。齿轮传动设计时，μ值不宜现在过大，以免因大齿轮的直径过大而使整个装置的尺寸过大。通常直齿圆柱齿轮传动取μ≤5，斜齿圆柱齿轮传动取μ≤6；当μ＞6时宜采用多级传动。对于齿数比（传动比）要求不高的传动，调整齿数后齿数比（传动比）误差，允许不超过±（3%～5%）。

由齿轮的强度计算公式可知，增大齿宽系数，可以减小齿轮直径和中心距，使齿轮传动结构紧凑并降低齿轮的圆周速度。但是，增大齿宽系数使得齿宽增大，而齿宽越大，载荷沿齿宽分布的不均匀性就越严重，从而增大齿面接触疲劳应力或齿根弯曲疲劳应力。齿宽系数的选择取决于齿轮在轴上的位置，齿轮在轴上相对于轴承对称布置时，取大值；悬臂时取小值。四、齿宽系数与齿宽

对于机床变速箱中的齿轮，由于同一轴上齿轮较多，又有滑移齿轮，支承间距较大，且多为硬齿面齿轮，不利于跑合，故要求齿宽小一些，通常取。对于减速器中的齿轮传动，常用以中心距表示的齿宽系数，是齿宽与中心距之比。轻型减速器=0.2～0.4；中型减速器=0.4～0.6；重型减速器=0.8；

在减速器中，一般将小齿轮做得比大齿轮宽5～10mm，而将大齿轮的宽度做得与啮合宽度相等。谢谢

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任务2输送机减速器齿轮传动的设计知识点9：齿轮的结构设计(a)输送机齿轮减速器装配简图(b)输送机齿轮减速器立体图齿轮传动的特点与类型1渐开线形成与特性渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动2345齿轮传动的失效形式6齿轮的常用材料标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算7齿轮传动设计参数的选择齿轮的结构设计标准直齿圆柱齿轮传动的设计891011齿轮传动装置的润滑12案例分析齿轮的结构设计9

通过齿轮传动的强度计算，只能确定齿轮的主要参数，如模数、齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、齿宽等，而齿圈、轮毂、轮辐等结构型式和尺寸大小等，通常都是由齿轮的结构设计来确定的。

通常齿轮的结构型式和各部分的尺寸，主要是根据经验和齿轮的加工工艺确定，即先根据齿轮的直径和所选定的材料，选定合适的结构型式，然后再按照推荐的经验公式或数据，来确定齿轮各部分的尺寸，最后完成结构设计。齿轮的结构型式:（1）齿轮轴；（2）实心式齿轮；（3）辐板式齿轮；（4）轮辐式齿轮；（5）组合式齿轮一、齿轮轴

齿轮分度圆直径与轴的直径相差很小，时，将齿轮和轴制成材料相同的整体，称为齿轮轴。

齿轮轴的刚性很大，但轴必须与齿轮用同一种材料制造，材料成本较高，而且轴和齿轮其中之一损坏时，二者将同时报废而造成浪费。二、实心式齿轮

当圆柱齿轮的，圆锥齿轮，且当齿轮的齿顶圆直径da≤200mm时，可采用实体式结构。这种结构型式的齿轮常用锻钢制造。

当齿轮的齿顶圆直径da=200～500mm时，可采用辐板式结构，以减轻重量，节约材料。这种结构的齿轮多用锻钢制造。不重要件采用铸造结构。圆锥齿轮齿顶直径＞400mm时，也可以铸造成带加强筋的副板式齿轮。三、腹板式齿轮四、轮辐式齿轮

当齿轮的齿顶圆直径da≥500mm时，一般可采用轮辐式结构。这种结构的齿轮常用铸钢或铸铁制造。五、组合式齿轮

当齿轮尺寸很大（＞600mm）时，为了节约贵重金属材料，也可采用组合式结构，即将齿圈用贵重金属材料制造，而轮芯（轮辐和轮毂）用其他材料（如铸铜或铸铁）制造，再将齿圈用过盈配合镶套在轮芯上，并在它们的接缝处加装紧定螺钉固定，即所谓镶套齿轮。

对于da＞1000mm，b＞240mm的大型齿轮还可以采用焊接的方法制造毛坯，称为焊接齿轮。需要时可以查阅《机械设计手册》镶套齿轮谢谢

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任务2输送机减速器齿轮传动的设计知识点10：标准直齿圆柱齿轮传动的设计(a)输送机齿轮减速器装配简图(b)输送机齿轮减速器立体图齿轮传动的特点与类型1渐开线形成与特性渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动2345齿轮传动的失效形式6齿轮的常用材料标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算7齿轮传动设计参数的选择齿轮的结构设计标准直齿圆柱齿轮传动的设计891011齿轮传动装置的润滑12案例分析标准直齿圆柱齿轮传动的设计10（1）选定齿轮材料、确定热处理工艺及齿轮精度等级。（2）计算确定许用应力。（3）确定设计准则（4）确定设计计算公式中的相关参数。（5）确定基本参数。（6）校核齿根弯曲疲劳强度。（7）计算齿轮圆周速度，验证精度选择是否合适。（8）计算齿轮的几何尺寸。（9）确定齿轮的结构尺寸。（10）绘制齿轮零件工作简图。标准直齿圆柱齿轮的设计方法与步骤一、选定齿轮材料、确定热处理工艺及齿轮精度等级齿轮的常用材料、力学性能及应用范围见表返回二、计算确定许用应力1、查（常用齿轮材料及力学性能表），确定小齿轮接触疲劳强度极限，弯曲疲劳强度极限；确定大齿轮接触疲劳强度极限，弯曲疲劳强度极限。2、计算许用接触应力及许用弯曲应力。查（最小安全系数表），取齿面接触疲劳安全系数，齿根弯曲疲劳安全系数小齿轮：大齿轮：返回三、确定设计准则齿轮设计时，对于闭式或开式齿轮传动的强度计算公式使用方法。四、确定设计计算公式中的相关参数

①计算转矩；②确定载荷系数、弹性系数、区域系数；③确定齿宽系数和齿数并验算传动比误差；④按齿面接触疲劳强度计算。注：须取和值小者代入公式计算区域系数返回齿宽系数五、确定基本参数计算，确定模数

圆整为标准值，取模数。齿宽大齿轮齿宽小齿轮齿宽小齿轮分度圆直径六、校核齿根弯曲疲劳强度

①确定齿形系数和应力修正系数；

②分别校核两齿轮齿根弯曲疲劳强度。小齿轮齿根弯曲疲劳强度校核大齿轮齿根弯曲疲劳强度校核七、计算齿轮圆周速度，验证精度选择是否合适圆周速度八、计算齿轮的几何尺寸小齿轮齿顶圆直径小齿轮齿根圆直径大齿轮分度圆直径大齿轮齿顶圆直径大齿轮齿根圆直径中心距九、确定齿轮的结构尺寸

根据大小齿轮的几何尺寸，确定小齿轮齿根圆，并根据齿轮轴径选择轮毂键槽深，并计算出齿根圆至键槽底的距离，再根据尺寸选定小齿轮的结构。根据大齿轮齿顶圆的尺寸，选定大齿轮结构，锻造毛坯。十、绘制齿轮零件工作简图依据齿轮各项参数及尺寸绘制齿轮轴及大齿轮零件工作简图。谢谢

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任务2输送机减速器齿轮传动的设计知识点11：齿轮传动装置的润滑(a)输送机齿轮减速器装配简图(b)输送机齿轮减速器立体图齿轮传动的特点与类型1渐开线形成与特性渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动2345齿轮传动的失效形式6齿轮的常用材料标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算7齿轮传动设计参数的选择齿轮的结构设计标准直齿圆柱齿轮传动的设计891011齿轮传动装置的润滑12案例分析齿轮传动装置的润滑11

齿轮传动时对轮齿进行润滑，可以减少齿面间的摩擦和磨损，还可以缓蚀和降低噪声，从而可提高传动效率和延长齿轮寿命，所以，润滑对齿轮传动是非常重要的。一、润滑方式二、润滑剂的选择一、润滑方式闭式齿轮传动的润滑方式有浸油润滑和喷油润滑两种，一般可根据齿轮的圆周速度进行选择。（1）浸油润滑。当齿轮的圆周速度时，通常采用浸油润滑方式。浸入油中的深度约一个齿高，但不小于10mm，浸油过深会增大运动阻力并使油温升高。注意浸油齿轮的齿顶距离油箱底面距离一般为30～50mm，以免搅起箱底的杂质。在多级齿轮传动中，可采用带油轮将油带到未浸入油池内的轮齿面上，同时将油甩到齿轮箱壁上散热，有利于冷却。图1浸油润滑（2）喷油润滑。当齿轮的圆周速度时，由于圆周速度大，齿轮搅油剧烈，且因离心力较大，会使粘附在齿廓面上的油被甩掉，因此不宜采用浸油润滑，可采用喷油润滑。喷油润滑是用油泵将具有一定压力的润滑油经喷嘴喷到齿面上，如图2所示。图2喷油润滑二、润滑剂的选择

齿轮传动的润滑剂多采用润滑油。通常根据齿轮材料和圆周速度选取油的粘度，并由选定的粘度再确定润滑油的牌号（参见有关机械设计手册）。润滑油的粘度参考表。谢谢

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任务2输送机减速器齿轮传动的设计案例分析齿轮传动的特点与类型1渐开线形成与特性渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动2345齿轮传动的失效形式6齿轮的常用材料标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算7齿轮传动设计参数的选择齿轮的结构设计标准直齿圆柱齿轮传动的设计891011齿轮传动装置的润滑12案例分析任务描述

输送机齿轮减速器1—输入轴；2、8、11、13—平键；3—毡圈油封；4、6、9—滚动轴承；5—中间轴；7—大齿轮；10—小齿轮；12—输出轴；已知：中间轴5输入功率，转速315.2r/min，第二级齿轮传动比；运转载荷平稳，空载起动；单向连续运行，试设计此减速器第二级齿轮传动，并绘制齿轮工作简图。

本任务中，输送机所用的减速器为一般机械，载荷平稳，故可采用小齿轮为硬齿面，大齿轮为软齿面的组合，即为软、硬齿面组合的闭式齿轮传动，并采用标准齿轮传动。带式输送机允许传动比误差＜±5%。其设计准则为：按照轮齿齿面接触疲劳强度进行设计，确定齿轮的主要参数，再用齿根弯曲疲劳强度条件进行强度校核，最后计算齿轮的几何尺寸，确定齿轮结构型式，再根据结构型式查机械设计手册及相配合的轴头设计尺寸确定齿轮其他结构尺寸，绘制齿轮零件工作简图。任务分析任务实施1、选定齿轮材料、确定热处理工艺及齿轮精度等级

该齿轮传动无特殊要求，大小齿轮均选45钢，小齿轮表面淬火；大齿轮调质处理。齿轮传动精度要求不高，故选8级精度。

2、计算确定许用应力取：①查表，确定大小齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度②计算许用接触应力及许用弯曲应力查表取齿面接触疲劳安全系数=1.1，齿根弯曲疲劳安全系数=1.25。即小齿轮：大齿轮：3、确定设计准则

闭式齿轮传动、软齿面，按齿面接触疲劳强度进行设计计算，按齿根弯曲疲劳强度校核。4、确定设计计算公式中的相关参数小齿轮传递的转矩：载荷系数：载荷平稳，弹性系数：载荷平稳，区域系数：标准齿轮，齿宽系数：非对称布置，取齿数比：减速传动，计算实际齿数比，依据经验值，取则取实际齿数比传动比误差符合的要求。按齿面接触疲劳强度计算注：须取和值小者代入公式计算5、确定基本参数6、校核计算齿根弯曲疲劳强度确定齿形系数和应力修正系数，小齿轮齿根弯曲疲劳强度校核，安全大齿轮齿根弯曲疲劳强度校核，安全7、计算齿轮圆周速度，验证精度选择是否合适圆周速度8级精度齿轮圆周速度，符合要求。8、计算齿轮的几何尺寸9、确定齿轮的结构尺寸小齿轮齿根圆，齿轮处轴径，轮毂键槽深，则齿根圆至键槽底的距离为＜，由于，结构选定齿轮轴，锻造毛坯。大齿轮齿顶圆符合200mm＜＜500mm，结构选定辐板式齿轮，锻造毛坯。10、绘制齿轮零件工作简图依据齿轮各项参数及尺寸绘制齿轮轴及大齿轮零件工作简图。齿轮轴零件工作简图圆柱齿轮零件工作简图谢谢

项目二、机械传动系统的工作情况分析与设计

任务3水泥胶砂搅拌机蜗杆传动的设计知识点1：蜗杆传动的特点和类型图水泥胶砂搅拌机1─电动机；2─圆锥销套筒联轴器；3─蜗杆；4─蜗轮；5─小齿轮；6─主轴；7─大齿轮；8─内齿轮；9─偏心座；10─行星齿轮；11─搅拌叶轴；12─搅拌叶图水泥胶砂搅拌机任务描述

已知电动机选用Y132M-4型，额定功率为7.5kW，满载转速为1450r/min，蜗杆传动比=20，工作载荷平稳，单向受载，润滑情况良好，载荷均匀，无冲击。试设计此蜗杆传动中的蜗杆、蜗轮，并绘制蜗杆、蜗轮工作简图。蜗杆传动的特点和类型1蜗杆传动的主要参数及几何尺寸蜗杆传动的失效形式及计算准则蜗杆、蜗轮的材料选择234蜗杆传动的润滑7案例分析85蜗杆传动的强度计算6蜗杆和蜗轮的结构选用蜗杆传动的特点与类型1

蜗杆传动是一种在空间交错轴间传递运动与动力的机构，由斜齿轮机构演变而来，两轴的交错角通常为90°。蜗杆传动1-蜗杆；2-蜗轮

一对斜齿轮若其中小齿轮的螺旋角很大，齿数特别少（一般为1～4），轴向尺寸又有足够的长度，则它的轮齿就可能绕圆柱一周以上，变成一个螺旋杆，这就是蜗杆；蜗杆与大齿轮的轴线交错成900时，将由线接触变成点接触。为了改善接触情况，将大齿轮分度圆柱上的直母线做成凹弧，圆弧与蜗杆轴同心。这样，大齿轮就部分地包住了蜗杆，这就是蜗轮。

按照蜗杆形状的不同，蜗杆传动可分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动三种类型。圆柱蜗杆加工方便，而环面蜗杆承载能力强、传动效率高，但其制造和安装精度要求高，成本高。一、蜗杆传动的类型其齿面一般是在车床上用直线刀刃的车刀切制而成，车刀安装位置不同，加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动ZC其蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆弧形的车刀切制而成的。其蜗杆体在轴向的外形是以凹弧面为母线所形成的旋转曲面，这种蜗杆同时啮合齿数多，传动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；适用于大功率的传动。同时啮合齿数多，重合度大；传动比范围大(10~360)；承载能力和效率较高；蜗轮可用淬火钢制造，可节约有色金属。

阿基米德蜗杆ZA

渐开线蜗杆ZI法向直廓蜗杆ZN

锥面包络圆柱蜗杆ZK二、蜗杆传动的特点（1）结构紧凑，传动比大蜗杆的头数较小，Z1一般在1-4，Z2一般为32-80，ｉ＝8～100

（2）连续啮合，传动平稳同时有几对齿参与啮合，兼有螺旋传动和齿轮机构的特征，承载能力相对较大，工作平稳，噪音、冲击、振动小。（3）具有自锁性，只能蜗杆带动蜗轮蜗杆分度圆螺旋导程γ很小（4）传动效率较低啮合齿面间有较大的滑动速度,摩擦大,效率低,不适大功率的场合。蜗杆传动损失的能量转变成热能，使传动过程中产生大量的热量，加快了磨损，故常青铜来制造减磨。谢谢

项目二、机械传动系统的工作情况分析与设计主讲教师|付春梅

任务3水泥胶砂搅拌机蜗杆传动的设计