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1、汽车机械基础,作者：胡如夫,责任编辑：王波 出版日期：2009年9月 IDPN：308-2009-097 课件章数：7,第5章 机械传动,第5章 机械传动,5.1 带传动 5.2 链传动 5.3 齿轮传动 5.4 直齿圆柱齿轮传动 5.5 斜齿圆柱齿轮传动 5.6 直齿圆锥齿轮传动 5.7 齿轮传动失效形式、常用材料及热处理 5.8 齿轮传动精度简介 5.9 蜗杆传动 5.10 轮 系,5.1 带传动,5.1.1 概述 5.1.2 带的结构与标准 5.1.3 带传动的工作情况分析 5.1.4 带轮的材料和结构 5.1.5 带传动的张紧和维护 5.1.6 汽车上的带传动,5.1.1 概述,(一)
2、带传动的特点和应用 （1）传动带富有弹性，能缓冲、吸振，使运转平稳，无噪声。 （2）机器如果发生过载，带会在带轮上打滑，可防止其他零件因过载而损坏，起到安全保护作用。 （3）适用于两轴中心距较大的传动，结构简单，制造、安装精度要求低，使用维护方便，成本低。 （4）带传动受摩擦力和带本身弹性变形的影响，所以不能保证恒定的传动比。 （5）带传动的外廓尺寸大，传动效率低，使用寿命较短，对轴的作用力较大。 （6）不宜用于高温、水淋、易燃等工作场合。,(二)带传动的主要类型 1.平带传动 2.V带传动 3.多楔带传动 4.圆带传动 5.同步带传动,5.1.2 带的结构与标准,普通V带已标准化。按其结构分
3、为帘布芯结构和绳芯结构两类。它的横截面结构如图5-4所示。由伸张层(顶胶)、强力层(抗拉体)、压缩层(底胶)和包布层(胶帆布)组成。,V带的标准,5.1.3 带传动的工作情况分析,(一)带传动的受力分析与打滑现象 (二)带传动中的弹性滑动与传动比 (三)影响最大圆周力的因素 (四)带传动的失效形式和计算准则,(一)带传动的受力分析与打滑现象,1.带传动的受力分析,2.带传动的打滑现象,当带传递的功率超过此极限值时，带与带轮将发生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。 打滑时，尽管主动轮还在转动，但带和从动轮不能正常转动，甚至完全不动，使传动失效。打滑还将造成带的严重磨损。,(二)带传动中的弹性滑动
4、与传动比,1.带传动中的弹性滑动 由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的滑动，称为带的弹性滑动。这是带传动正常工作时的固有摘性，无法避免。,2.带传动的传动比,(三)影响最大圆周力的因素,1.初拉力Fo 2.包角 3.摩擦系数f,(四)带传动的失效形式和计算准则,带传动的主要失效形式：打滑和带的疲劳破坏。 传动的计算准则：保证传动不打滑并使带具有足够的疲劳强度和寿命。,5.1.4 带轮的材料和结构,(一)设计V带轮的要求 (二)V带轮的材料 (三)V带轮的结构和尺寸,5.1.5 带传动的张紧和维护,常见的张紧装置： (1)定期张紧装置 (2)自动张紧装置 (3)张紧轮张紧装置,V带传动的安装和维
5、护的注意点,（1）安装时，两带轮轴必须平行，两轮轮槽要对齐，否则将加剧带的磨损，甚至使带从带轮上脱落。 （2）胶带不宜与酸、碱或油接触，工作温度不应超过60。 （3）带传动装置应加保护罩。 （4）定期检查胶带，发现其中一根过度松弛或疲劳损坏时，应全部更换新带，不能新旧并用。,5.1.6 汽车上的带传动,(一)V带传动 (二)多楔带传动 (三)同步带传动,(一)V带传动,1.V带传动的应用 汽车发动机附件，如发电机、空调压缩机和水泵，常采用两根V带传动。 2.V带的标记 汽车V带的标记内容和顺序为：型号、有效长度公称值、标准号。,(二)多楔带传动,1.多楔带传动应用 由于多楔带的性能优于V带，其
6、传动可靠、运转平稳，并具有较长的寿命，所以汽车发动机附件也常采用多楔带。 2.多楔带的标记 汽车多楔带的规格包括楔数、型号和有效长度，采用以下数字和字母顺序进行标记：楔数、型号、有效长度。,(三)同步带传动,1.同步带的应用 同步带主要应用于要求传动比准确的中、小功率传动中。 2.同步带的标记 汽车同步带用数字和字母按以下顺序表示带的标记：齿数、齿形、宽度。,5.2 链传动,5.2.1 链传动的特点和应用 5.2.2 链条和链轮 5.2.3 链传动的运动特性 5.2.4 链传动的布置、张紧和润滑,5.2.1 链传动的特点和应用,与带传动相比，链传动有如下特点： （1）只能保证准确的平均传动比，
7、并能用一根链条同时带动几根彼此平行的轴旋转。 （2）传递的动力比带传动较大，但作用在轴和轴承上的载荷较小。 （3）传动效率较高，一般可达96%98%。 （4）能在低速、重载和高温、水淋及尘土飞扬等不良环境中工作。 （5）可在两轴中心距较远的情况下传递运动和动力。,链传动的不足之处,链传动由于其结构和运动特点，也存在不足之处，如： （1）链条的铰链容易磨损，使链节距变大，造成脱链现象。 （2）链传动瞬时传动比不等于常数。因此，传动中有冲击、振动和噪声。 （3）安装、维护精度要求高，成本也较带传动高。,5.2.2 链条和链轮,1.滚子链的结构和规格 2.链轮,1.滚子链的结构和规格,图5-17 图
8、5-18,2.链轮,5.2.3 链传动的运动特性,当链轮每转过一个链齿，链条的速度要发生周期性的波动，即传动比呈周期性的变化，只能保证平均传动比恒定，在链条速度波动过程中，将产生加速度，并由此引发周期性的动载荷，这不可避免地要产生振动冲击。,5.2.4 链传动的布置、张紧和润滑,1.链传动的布置 2.链传动的张紧 3.链传动的润滑,5.3 齿轮传动,5.3.1 轮传动的类型、特点和应用 5.3.2 渐开线齿廓及其啮合特性,5.3.1 轮传动的类型、特点和应用,(一)齿轮传动的类型 (二)齿轮传动的特点,(一)齿轮传动的类型,按照两轴的相对位置和齿向，齿轮传动可分类如下： (1)两轴平行的齿轮传
9、动，又可称为平面齿轮传动或圆柱齿轮传动。 (2)两轴线不平行的齿轮传动，又可称为空间齿轮传动。 按照工作条件，齿轮传动可分为闭式传动和开式传动。,(二)齿轮传动的特点,与其他传动相比，齿轮传动具有以下主要优点： （1）能保证恒定的传动比，因此传动平稳，这是齿轮传动获得广泛应用的主要原因之一。 （2）传动效率高，一般为0. 970. 99 。 （3）结构紧凑，工作可靠。 （4）适用范围广，传递功率可由很小到10万千瓦，圆周速度可由很低到300m/s 。 （5）使用寿命长，一般可达1020年。 其主要缺点为： （1）不适宜用于远距离两轴间的传动； （2）制造和安装精度要求较高，故成本较高。,5.3
10、.2 渐开线齿廓及其啮合特性,(一)渐开线齿廓 (二)渐开线齿廓的啮合特性,(一)渐开线齿廓,渐开线的性质： （1）发生线沿基圆滚过的线段长度等于基圆上被滚过的弧长。 （2）渐开线上任一点K的法线必与基圆相切。 （3）渐开线上任一点K处的正压力方向与该点速度方向线所夹的锐角称为该点的压力角。 （4）渐开线的形状取决于基圆的大小。 （5）由于渐开线是发生线从基圆向外伸展的，故基圆内无渐开线。,(二)渐开线齿廓的啮合特性,1.渐开线齿廓可保证定传动比传动 2.渐开线齿廓具有中心距可分性 3.齿廓间正压力方向不变,5.4 直齿圆柱齿轮传动,5.4.1 渐开线直齿圆柱齿轮各部分的名称、符号、主要参数及
11、标准齿轮的几何尺寸 5.4.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 5.4.3 根切现象、最少齿数和变位齿轮的概念,5.4.1 渐开线直齿圆柱齿轮各部分的名称、符号、主要参数及标准齿轮的几何尺寸,（1）齿顶圆 （2）齿根圆 （3）齿厚和齿槽宽 （4）齿距 （5）分度圆 （6）模数 （7）压力角 （8）齿顶高、齿根高和全齿高 （9）齿顶高系数、顶隙系数和顶隙,5.4.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动,1.正确啮合条件 两轮的模数和压力角必须 分别相等。 2.标准中心距 3.渐开线齿轮连续传动的条件,5.4.3 根切现象、最少齿数和变位齿轮的概念,1.渐开线齿廓的切齿原理简介 2.根切现象和最少
12、齿数 3.变位齿轮的概念,1.渐开线齿廓的切齿原理简介,（1）仿形法 仿形法是最简单的切齿方法，轮齿是用轴向剖面形状与齿槽形状相同的圆盘铣刀或指状铣刀(图5-34(a),(b)在普通铣床上铣出的。,（2）范成法 范成法是利用一对齿轮互相啮合传动时其两轮齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的。,2.根切现象和最少齿数,（1）渐开线齿廓的根切 （2）不发生根切的最少齿数,3.变位齿轮的概念,用范成法加工齿轮时，如果齿条刀具中心线与轮坯分度圆相切做纯滚动，加工出来的齿轮就是标准齿轮(图5-39(a)。如果将齿条刀具相对于轮坯中心移动xm距离，刀具中心线不再与轮坯分度圆相切，而与刀具中心线平行的某一直线(机
13、床节线)与轮坯分度圆相切，这样加工出来的齿轮称为变位齿轮。,5.5 斜齿圆柱齿轮传动,5.5.1 斜齿圆柱齿轮齿廓的形成原理及啮合特点 5.5.2 斜齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸 5.5.3 斜齿圆柱齿轮的当量模数 5.5.4 斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件,5.5.1 斜齿圆柱齿轮齿廓的形成原理及啮合特点,图5-41,5.5.2 斜齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸,1.螺旋角 2.模数 3.压力角 4.齿顶高系数和顶隙系数 5.斜齿圆柱齿轮的几何尺寸,1.螺旋角,在斜齿轮的不同圆柱面上，会形成不同的螺旋角。通常，以分度圆柱上的螺旋角来表示齿轮倾斜的程度。 按螺旋线的旋向不同，斜齿轮可分为左旋与右
14、旋。,2.模数,端面模数与法面模数的关系,3.压力角,以n和t分别表示法面压力角和端面压力角，则它们之间的关系为：,4.齿顶高系数和顶隙系数,表5-7,5.5.3 斜齿圆柱齿轮的当量模数,5.5.4 斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件,一对外啮合斜齿圆柱齿轮正确啮合条件为：两轮的法面模数和法面压力角分别相等，两轮分度圆柱上的螺旋角大小相等、旋向相反，即：,5.6 直齿圆锥齿轮传动,5.6.1 直齿圆锥齿轮传动的特点和应用 5.6.2 标准直齿圆锥齿轮的主要参数和几何尺寸计算,5.6.1 直齿圆锥齿轮传动的特点和应用,由于直齿圆锥齿轮的设计、制造和安装均较简便，故应用最广。曲齿圆锥齿轮传动平稳，承载能力
15、高，故常用于高速重载传动，如汽车、拖拉机的差速器中。,5.6.2 标准直齿圆锥齿轮的主要参数和几何尺寸计算,5.7 齿轮传动失效形式、常用材料及热处理,5.7.1 齿轮传动的失效形式 5.7.2 设计准则 5.7.3 齿轮常用材料及热处理的选择,5.7.1 齿轮传动的失效形式,齿轮传动如失去正常工作能力，则称为失效。齿轮的失效主要发生在轮齿部分，其主要失效形式有： 1.轮齿折断 2.齿面磨损 3.齿面点蚀 4.齿面胶合,1.轮齿折断,2.齿面磨损,3.齿面点蚀,4.齿面胶合,5.7.2 设计准则,一般齿轮传动的设计准则是： （1）对闭式软齿面齿轮传动来说，其主要失效形式为齿面点蚀，故应先按齿面
16、接触疲劳强度进行设计计算，初步确定其模数及几何尺寸后，再校核其齿根弯曲疲劳强度。 （2）对闭式硬齿面齿轮传动来说，其主要失效形式是齿根疲劳折断，应先按轮齿弯曲疲劳强度进行设计计算，求出模数并确定齿轮的几何尺寸，然后校核齿面接触疲劳强度。 （3）对开式齿轮传动来说，其主要失效形式是齿面磨损，通常只进行齿根弯曲疲劳强度计算，并选择耐磨材料。,5.7.3 齿轮常用材料及热处理的选择,对齿轮材料的基本要求是:材料应具有足够的强度，外硬内韧，并具有良好的加工及热处理性能。 最常用的齿轮材料是锻钢，其次是铸钢和铸铁，有时也采用有色金属和塑料。,1.锻钢 碳素结构钢和合金结构钢是制造齿轮的常用材料，齿轮毛坯一般经锻造而获得。 锻钢的强度高、韧性好，并可通过各种热处理来改善和提高其机械性能，以增强轮齿的抗失效能力。 按齿面硬度不同，锻钢齿轮可分为两大类： （1）软齿面齿轮 （2）硬齿面齿轮 2.铸钢 3.铸铁,5.8 齿轮传动精度简介,5.8.1 齿轮传动的使用要求 5.8.2 精度等级、公差组及其选择 5.8.3 齿厚的极
