《一对渐开线直齿圆柱齿轮课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一对渐开线直齿圆柱齿轮课件（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械设计基础制作人：陈制作人：陈 红红机械设计基础主要内容FF金金金金 属属属属 材材材材 料料料料FF螺螺螺螺 纹纹纹纹 联联联联 接接接接FF机构的自由度机构的自由度机构的自由度机构的自由度FF平面连杆机构平面连杆机构平面连杆机构平面连杆机构FF凸凸凸凸 轮轮轮轮 机机机机 构构构构FF间歇运动机构间歇运动机构间歇运动机构间歇运动机构FF齿轮传动齿轮传动齿轮传动齿轮传动FF齿轮系齿轮系齿轮系齿轮系FF带传动带传动带传动带传动FF链传动链传动链传动链传动FF轴轴轴轴/ /轴承轴承轴承轴承/ /联轴器与离合器联轴器与离合器联轴器与离合器联轴器与离合器Unit 7 齿轮传动齿轮传动的基本类型齿轮
2、传动的基本类型齿轮传动的基本类型齿轮传动的基本类型齿轮传动的基本要求齿轮传动的基本要求齿轮传动的基本要求齿轮传动的基本要求直齿圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动圆锥齿轮传动圆锥齿轮传动圆锥齿轮传动圆锥齿轮传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动齿轮失效形式、材料、结构与润滑齿轮失效形式、材料、结构与润滑齿轮失效形式、材料、结构与润滑齿轮失效形式、材料、结构与润滑齿轮传动受力分析齿轮传动受力分析齿轮传动受力分析齿轮传动受力分析一、齿轮传动基本类型平行轴平行轴平行轴平行轴交错轴交错轴交错轴交错轴垂直轴垂直轴垂直轴
3、垂直轴平行轴线齿轮传动垂直与交错轴齿轮传动特殊曲线齿轮传动圆弧齿轮传动圆弧齿轮传动传动准确和平稳（任意瞬时传动比恒定传动准确和平稳（任意瞬时传动比恒定传动准确和平稳（任意瞬时传动比恒定传动准确和平稳（任意瞬时传动比恒定） 由齿轮轮廓和制造精度决定。由齿轮轮廓和制造精度决定。由齿轮轮廓和制造精度决定。由齿轮轮廓和制造精度决定。 传动比传动比传动比传动比 承载能力强（足够强度、刚度、耐磨）承载能力强（足够强度、刚度、耐磨）承载能力强（足够强度、刚度、耐磨）承载能力强（足够强度、刚度、耐磨） 由齿轮尺寸、材料和工艺决定。由齿轮尺寸、材料和工艺决定。由齿轮尺寸、材料和工艺决定。由齿轮尺寸、材料和工艺决
4、定。二、齿轮传动的基本要求三、直齿圆柱齿轮传动渐开线齿廓渐开线齿廓渐开线齿廓渐开线齿廓齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律啮合线与啮合角啮合线与啮合角啮合线与啮合角啮合线与啮合角渐开线标准圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸渐开线标准圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸渐开线标准圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸渐开线标准圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸渐开线齿轮的正确啮合条件渐开线齿轮的正确啮合条件渐开线齿轮的正确啮合条件渐开线齿轮的正确啮合条件渐开线齿轮连续传动条件渐开线齿轮连续传动条件渐开线齿轮连续传动条件渐开线齿轮连续传动条件齿轮加工方法及根切现象齿轮加工方法及根切现象齿轮加工方法及
5、根切现象齿轮加工方法及根切现象思考题与作业思考题与作业思考题与作业思考题与作业/1/11、渐开线齿廓渐开线的渐开线的渐开线的渐开线的形成形成形成形成-一条直线一条直线一条直线一条直线在圆周上在圆周上在圆周上在圆周上作纯滚动作纯滚动作纯滚动作纯滚动时，该直时，该直时，该直时，该直线上任意线上任意线上任意线上任意一点的轨一点的轨一点的轨一点的轨迹称该圆迹称该圆迹称该圆迹称该圆的渐开线。的渐开线。的渐开线。的渐开线。渐开线特性（2 2 2 2）NKNKNKNK线长是线长是线长是线长是K K K K点的曲率半点的曲率半点的曲率半点的曲率半 径，径，径，径， N N N N点为曲率中心。点为曲率中心。点
6、为曲率中心。点为曲率中心。（3 3 3 3）NKNKNKNK线是线是线是线是K K K K点的法线。点的法线。点的法线。点的法线。（4 4 4 4）渐开线形状取决于基圆）渐开线形状取决于基圆）渐开线形状取决于基圆）渐开线形状取决于基圆 的大小；的大小；的大小；的大小； r r r rb b b b ，渐开，渐开，渐开，渐开 线趋近直线（齿条）。线趋近直线（齿条）。线趋近直线（齿条）。线趋近直线（齿条）。（5 5 5 5）基圆内无渐开线。）基圆内无渐开线。）基圆内无渐开线。）基圆内无渐开线。（1 1 1 1）渐开线特性(续）（6 6 6 6）渐开线齿廓上）渐开线齿廓上）渐开线齿廓上）渐开线齿廓上
7、任意点任意点任意点任意点 K K K K的压力角的压力角的压力角的压力角-渐开线渐开线渐开线渐开线 齿廓上齿廓上齿廓上齿廓上K K K K点的法线与点的法线与点的法线与点的法线与 齿廓上该点速度方向齿廓上该点速度方向齿廓上该点速度方向齿廓上该点速度方向 线之间的夹角线之间的夹角线之间的夹角线之间的夹角k k k k。cos k =ON/OK= rb/r k2、齿廓啮合基本定律（1） 保证两齿廓在公法线保证两齿廓在公法线保证两齿廓在公法线保证两齿廓在公法线n-nn-nn-nn-n方向不发生分离或相互嵌方向不发生分离或相互嵌方向不发生分离或相互嵌方向不发生分离或相互嵌入，接触点入，接触点入，接触点
8、入，接触点k k k k的线速度在的线速度在的线速度在的线速度在公法线上的投影应相等。公法线上的投影应相等。公法线上的投影应相等。公法线上的投影应相等。即即即即P齿廓啮合基本定律（2） 相互啮合传动的一对齿廓，在任意瞬时的传动比，相互啮合传动的一对齿廓，在任意瞬时的传动比，相互啮合传动的一对齿廓，在任意瞬时的传动比，相互啮合传动的一对齿廓，在任意瞬时的传动比，必等于该瞬时两轮连心线被齿廓接触点公法线所分割必等于该瞬时两轮连心线被齿廓接触点公法线所分割必等于该瞬时两轮连心线被齿廓接触点公法线所分割必等于该瞬时两轮连心线被齿廓接触点公法线所分割的两线段长度的反比。的两线段长度的反比。的两线段长度的
9、反比。的两线段长度的反比。PPPP节点，节圆半径分别为节点，节圆半径分别为节点，节圆半径分别为节点，节圆半径分别为 一对齿轮传动，可视为上述两节一对齿轮传动，可视为上述两节一对齿轮传动，可视为上述两节一对齿轮传动，可视为上述两节圆作纯滚动的摩擦轮传动。圆作纯滚动的摩擦轮传动。圆作纯滚动的摩擦轮传动。圆作纯滚动的摩擦轮传动。PO1O2r1r2渐开线齿廓啮合特点1 1 1 1、渐开线齿廓两基圆内公切线只有、渐开线齿廓两基圆内公切线只有、渐开线齿廓两基圆内公切线只有、渐开线齿廓两基圆内公切线只有一条，因而与中心线只有一个交点。一条，因而与中心线只有一个交点。一条，因而与中心线只有一个交点。一条，因而
10、与中心线只有一个交点。2 2 2 2、中心距具有可分性、中心距具有可分性、中心距具有可分性、中心距具有可分性-中心距变中心距变中心距变中心距变化，化，化，化，P P P P点位置变化，则点位置变化，则点位置变化，则点位置变化，则rrrr1 1 1 1、rrrr2 2 2 2变变变变化，但因基圆半径固定不变，所以化，但因基圆半径固定不变，所以化，但因基圆半径固定不变，所以化，但因基圆半径固定不变，所以传动比不变。传动比不变。传动比不变。传动比不变。PN1N2O1O2rb1rb2r1r23、啮合线与啮合角啮合线（啮合线（啮合线（啮合线（line of action)-line of action)
11、-line of action)-line of action)-齿齿齿齿轮传动时，一对齿啮合点所走过轮传动时，一对齿啮合点所走过轮传动时，一对齿啮合点所走过轮传动时，一对齿啮合点所走过的轨迹。对于渐开线齿轮，的轨迹。对于渐开线齿轮，的轨迹。对于渐开线齿轮，的轨迹。对于渐开线齿轮，啮合啮合啮合啮合线线线线一条不变的直线，即两基圆的一条不变的直线，即两基圆的一条不变的直线，即两基圆的一条不变的直线，即两基圆的内公切线内公切线内公切线内公切线N N N N1 1 1 1N N N N2 2 2 2。啮合角啮合角啮合角啮合角啮合角-啮合线啮合线啮合线啮合线N N N N1 1 1 1N N N N2
12、 2 2 2与两节圆与两节圆与两节圆与两节圆 过节点过节点过节点过节点P P P P的公切线的公切线的公切线的公切线tttttttt所夹锐所夹锐所夹锐所夹锐 角角角角 。该角在啮合过程中该角在啮合过程中该角在啮合过程中该角在啮合过程中 保持不变。保持不变。保持不变。保持不变。cos =rb1/r1= rb2/r24、渐开线标准圆柱齿轮几何尺寸（1）渐开线标准圆柱齿轮几何尺寸（2）4 4 4 4、齿厚、齿厚、齿厚、齿厚s sk k、齿槽宽齿槽宽齿槽宽齿槽宽e ek k、齿距齿距齿距齿距P Pk k= s= sk k+ e+ ek k= = d dk k/Z/Z， d dk k= Z P= Z P
13、k k/ / d=m Zd=m Z，=20=200 0，标准齿轮标准齿轮标准齿轮标准齿轮 P=s+eP=s+e，s=e= s=e= m/2 m/25 5 5 5、分度圆分度圆分度圆分度圆-圆周上的圆周上的圆周上的圆周上的 P/ P/ =m =m（模数）为标准模数）为标准模数）为标准模数）为标准值值值值GB1357-87GB1357-87，压力角压力角压力角压力角亦为标准值的圆。亦为标准值的圆。亦为标准值的圆。亦为标准值的圆。1 1 1 1、齿数、齿数、齿数、齿数Z Z Z Z2 2 2 2、齿顶圆直径：、齿顶圆直径：、齿顶圆直径：、齿顶圆直径：d da a= =d+2hd+2ha a= =m(
14、z+2)m(z+2)3 3 3 3、齿根圆直径：、齿根圆直径：、齿根圆直径：、齿根圆直径：d df f= =d-2hd-2hf f= =m(z-2.5)m(z-2.5)渐开线标准圆柱齿轮几何尺寸（3）6 6 6 6、全齿高、全齿高、全齿高、全齿高h= hh= ha a+ h+ hf f 齿顶高齿顶高齿顶高齿顶高h ha a=h=ha a*m*m=m=m， 齿根高齿根高齿根高齿根高h hf f=(h=(ha a*+c*)m*+c*)m=1.25m=1.25m， 其中其中其中其中: : : :c= c*mc= c*m顶隙作用是避免轮齿顶撞，贮存润顶隙作用是避免轮齿顶撞，贮存润顶隙作用是避免轮齿顶撞
15、，贮存润顶隙作用是避免轮齿顶撞，贮存润滑油。滑油。滑油。滑油。 m1m1时，时，时，时， h ha a*=1*=1， c*=0.25 c*=0.25 mm1 1时，时，时，时， h ha a*=1*=1， c*=0.35 c*=0.35 7 7 7 7、标准直齿圆柱齿轮的分度圆半径、标准直齿圆柱齿轮的分度圆半径、标准直齿圆柱齿轮的分度圆半径、标准直齿圆柱齿轮的分度圆半径 r=rr=rb b/cos /cos ，d db b=d cos =mZ cos =d cos =mZ cos 注意：径节制齿轮：注意：径节制齿轮：注意：径节制齿轮：注意：径节制齿轮：径节径节径节径节P=Z/d(1/in)P=
16、Z/d(1/in)，d=25.4Z/P=mZd=25.4Z/P=mZ，m=25.4/Pm=25.4/P渐开线标准圆柱齿轮几何尺寸（4）8 8 8 8、标准直齿圆柱齿轮的、标准直齿圆柱齿轮的、标准直齿圆柱齿轮的、标准直齿圆柱齿轮的公法线长度公法线长度公法线长度公法线长度W W W Wk k k k-在齿轮上跨在齿轮上跨在齿轮上跨在齿轮上跨过一定齿数过一定齿数过一定齿数过一定齿数k k k k所量得的渐开线渐的法线距离。用以控所量得的渐开线渐的法线距离。用以控所量得的渐开线渐的法线距离。用以控所量得的渐开线渐的法线距离。用以控制轮齿齿侧间隙公差。制轮齿齿侧间隙公差。制轮齿齿侧间隙公差。制轮齿齿侧间
17、隙公差。WWk k=(K-1)p=(K-1)pb b+s+sb b= =m cosm cos (k-0.5) (k-0.5) +z(tg +z(tg- )- )当当当当=20=200 0时时时时WWk k= =m2.9521(K-0.5)+0.0149Zm2.9521(K-0.5)+0.0149Z若要使卡尺的两卡脚切于渐线齿轮若要使卡尺的两卡脚切于渐线齿轮若要使卡尺的两卡脚切于渐线齿轮若要使卡尺的两卡脚切于渐线齿轮的分度圆附近，则的分度圆附近，则的分度圆附近，则的分度圆附近，则K=0.111Z+0.5K=0.111Z+0.5K=0.111Z+0.5K=0.111Z+0.5K K、 W Wk k
18、、 W Wk k均可直接查手册均可直接查手册均可直接查手册均可直接查手册渐开线标准圆柱内齿轮几何尺寸（5）d da a=d2h=d2ha a=m(Z2h=m(Z2ha a*) *)d df f=d=d2 2h hf f=m(Z=m(Z2h2ha a* * 2c*) 2c*)a=(da=(d1 1dd2 2)/2=m(Z)/2=m(Z1 1ZZ2 2)/2)/2 渐开线标准齿轮几何尺寸设计图例5、渐开线齿轮的正确啮合条件正确啮合条件正确啮合条件正确啮合条件正确啮合条件-一对齿相邻一对齿相邻一对齿相邻一对齿相邻两齿同侧齿廓间在啮合线上的两齿同侧齿廓间在啮合线上的两齿同侧齿廓间在啮合线上的两齿同侧齿
19、廓间在啮合线上的法线距离相等，法线距离相等，法线距离相等，法线距离相等，p pn1n1=p=pn2n2 。渐开线的特性即渐开线的特性即渐开线的特性即渐开线的特性即p pb1b1=p=pb2b2结论：结论：结论：结论：mm1 1= m= m2 2=m=m， 1 1= = 2 2=20=200 0 则：则：则：则：i i1212=d=d2 2/d/d1 1=z=z2 2/z/z1 1 a=(d a=(d2 2+d+d1 1)/2=m(z)/2=m(z2 2+z+z1 1)/2)/2（标准安装，标准安装，标准安装，标准安装，s s1 1=e=e2 2侧隙为零）侧隙为零）侧隙为零）侧隙为零）推导：推导
20、：推导：推导： d db1b1/z/z1 1= = d db2b2/z/z2 2 m m1 1cos cos 1 1= m= m2 2cos cos 2 26、渐开线齿轮连续传动条件连续传动条件连续传动条件连续传动条件连续传动条件-前一对齿轮前一对齿轮前一对齿轮前一对齿轮即将脱离啮合时，后一对齿即将脱离啮合时，后一对齿即将脱离啮合时，后一对齿即将脱离啮合时，后一对齿轮刚好进入啮合。轮刚好进入啮合。轮刚好进入啮合。轮刚好进入啮合。重合度重合度重合度重合度 : : : : =B=B2 2B B1 1/p/pb b= =ZZ1 1(tg(tga1a1-tg )+ Z-tg )+ Z2 2(tg(tg
21、a2a2-tg ) -tg ) 11当当当当ZZ时，时，时，时，因因因因cos cos a a =r =rb b/r /ra a=rcos=rcos/(z+2h/(z+2ha a*)*) maxmax=4h=4ha a*/ sin2*/ sin2h ha a*=1*=1， =20=200 0时，时，时，时， maxmax1.9811.981标准齿轮恒有标准齿轮恒有标准齿轮恒有标准齿轮恒有11112221)c*=0.2(m1)， =20=200 02 2）正确啮合条件：正确啮合条件：正确啮合条件：正确啮合条件：mm1 1= m= m2 2=m=m， 1 1= = 2 2=20=200 0 1 1
22、+ + 2 2= 90= 900 0（分度圆锥角）分度圆锥角）分度圆锥角）分度圆锥角）3、圆锥齿轮几何尺寸计算1)1)分度圆：分度圆：分度圆：分度圆：d d1 1=mz=mz1 1， d d2 2=mz=mz2 22)2)齿顶高：齿顶高：齿顶高：齿顶高：h ha a=m=m， 齿根高：齿根高：齿根高：齿根高：h hf f=1.2m=1.2m3)3)传动比：传动比：传动比：传动比：i i1212= d= d2 2/d/d1 1 = z = z2 2/z /z1 1 =ctg =ctg 1 1=tg =tg 2 2注意：分度圆锥角：注意：分度圆锥角：注意：分度圆锥角：注意：分度圆锥角： 1 1=a
23、rcctg i=arcctg i1212， 2 2= 90= 900 0-1 1 齿顶角：齿顶角：齿顶角：齿顶角： a1a1= = a2a2=arctg=arctg h ha a/R/R， 齿根角：齿根角：齿根角：齿根角： f1f1= = f2f2=arctg=arctg h hf f/R/R思考题与作业七/3直齿园锥齿轮传动，标准参数指锥齿轮直齿园锥齿轮传动，标准参数指锥齿轮直齿园锥齿轮传动，标准参数指锥齿轮直齿园锥齿轮传动，标准参数指锥齿轮 的参数。的参数。的参数。的参数。锥齿轮传动用来传递两锥齿轮传动用来传递两锥齿轮传动用来传递两锥齿轮传动用来传递两 （A A A A，平行，平行，平行，
24、平行，B B B B，相交，相交，相交，相交，C C C C，交错）轴间的运动和动力。直齿圆锥齿轮是以其交错）轴间的运动和动力。直齿圆锥齿轮是以其交错）轴间的运动和动力。直齿圆锥齿轮是以其交错）轴间的运动和动力。直齿圆锥齿轮是以其 （A A A A，小，小，小，小，B B B B，大）端参数为标准值的。大）端参数为标准值的。大）端参数为标准值的。大）端参数为标准值的。两轴线交角为两轴线交角为两轴线交角为两轴线交角为909090900 0 0 0的一对直齿圆锥齿轮传动中，齿轮的一对直齿圆锥齿轮传动中，齿轮的一对直齿圆锥齿轮传动中，齿轮的一对直齿圆锥齿轮传动中，齿轮1 1 1 1为主为主为主为主动
25、轮，其分度圆锥角为动轮，其分度圆锥角为动轮，其分度圆锥角为动轮，其分度圆锥角为 1 1 1 1，则传动比，则传动比，则传动比，则传动比I I I I12121212= = = = 1 1 1 1/ / / / 2 2 2 2=Z=Z=Z=Z2 2 2 2/Z/Z/Z/Z1 1 1 1= = = = （A A A A，tgtgtgtg 1 1 1 1，B B B B，ctgctgctgctg 1 1 1 1，C C C C，sinsinsinsin 1 1 1 1，D D D D，coscoscoscos 1 1 1 1）。）。）。）。六、蜗杆传动蜗杆传动特点蜗杆传动特点蜗杆传动的标准参数蜗杆传
26、动的标准参数蜗杆传动正确啮合条件蜗杆传动正确啮合条件蜗杆传动几何尺寸计算蜗杆传动几何尺寸计算思考题与作业思考题与作业/ /4 41、蜗杆传动特点1)1)1)1)传动比大，传递动力时传动比大，传递动力时传动比大，传递动力时传动比大，传递动力时i=1080i=1080，分度分度分度分度i=1000i=1000；2 2 2 2）结构紧凑，传动平稳，结构紧凑，传动平稳，结构紧凑，传动平稳，结构紧凑，传动平稳，噪声小；噪声小；噪声小；噪声小；3 3 3 3）当蜗杆导程角小于齿面）当蜗杆导程角小于齿面）当蜗杆导程角小于齿面）当蜗杆导程角小于齿面间的当量摩擦角时，可以实间的当量摩擦角时，可以实间的当量摩擦角
27、时，可以实间的当量摩擦角时，可以实现自锁；现自锁；现自锁；现自锁；4 4 4 4）效率低，发热量大；传递功率可达）效率低，发热量大；传递功率可达）效率低，发热量大；传递功率可达）效率低，发热量大；传递功率可达200200200200kWkWkWkW，但一般但一般但一般但一般50505050kWkWkWkW。5 5 5 5）为降低摩擦、减小磨损、提高齿面抗胶合能力，）为降低摩擦、减小磨损、提高齿面抗胶合能力，）为降低摩擦、减小磨损、提高齿面抗胶合能力，）为降低摩擦、减小磨损、提高齿面抗胶合能力，蜗轮齿圈常用贵重铜合金制造，成本高。蜗轮齿圈常用贵重铜合金制造，成本高。蜗轮齿圈常用贵重铜合金制造，成
28、本高。蜗轮齿圈常用贵重铜合金制造，成本高。2、蜗杆传动标准参数模数模数模数模数m-GB10085-88m-GB10085-88，= 20= 200 0，h ha a*=1*=1，c*=0.2c*=0.22 2 2 2）蜗杆传动规定）蜗杆传动规定）蜗杆传动规定）蜗杆传动规定中间平面中间平面中间平面中间平面内参数为标准参数内参数为标准参数内参数为标准参数内参数为标准参数，且几，且几，且几，且几何尺寸计算也是何尺寸计算也是何尺寸计算也是何尺寸计算也是计算中间计算中间计算中间计算中间平面内的尺寸。平面内的尺寸。平面内的尺寸。平面内的尺寸。1 1 1 1）连心线）连心线）连心线）连心线蜗蜗蜗蜗杆轴线与蜗
29、轮轴线的公垂线。杆轴线与蜗轮轴线的公垂线。杆轴线与蜗轮轴线的公垂线。杆轴线与蜗轮轴线的公垂线。 中间平面中间平面中间平面中间平面蜗蜗蜗蜗杆轴线与连心线构成的平面。杆轴线与连心线构成的平面。杆轴线与连心线构成的平面。杆轴线与连心线构成的平面。3、蜗杆传动正确啮合条件1 1 1 1）蜗杆分度圆上导程角：）蜗杆分度圆上导程角：）蜗杆分度圆上导程角：）蜗杆分度圆上导程角：tg=ztg=z1 1.p.px1x1/d/d1 1= z= z1 1.m/d.m/d1 1传递动力传递动力传递动力传递动力=15=150 030300 0，要要要要求反传动自所求反传动自所求反传动自所求反传动自所330 030302
30、 2）mmx1x1= m= mt2 t2 =m =m x1x1= = t2t2=20=200 0 （蜗轮螺旋角）蜗轮螺旋角）蜗轮螺旋角）蜗轮螺旋角）= = 4、蜗杆传动几何尺寸计算3 3 3 3）传动比：）传动比：）传动比：）传动比：i i1212=z=z2 2/z /z1 1 中心距：中心距：中心距：中心距：a=(da=(d1 1+d+d2 2)/2)/2 =m(q=m(q +z+z2 2)/2)/21 1 1 1）蜗杆分度圆：蜗杆分度圆：蜗杆分度圆：蜗杆分度圆：d d1 1=z=z1 1m/tg =qmm/tg =qm，直径系数直径系数直径系数直径系数q= zq= z1 1/tg/tg 蜗
31、轮分度圆：蜗轮分度圆：蜗轮分度圆：蜗轮分度圆：d d2 2=mz=mz2 22 2 2 2）齿顶高：）齿顶高：）齿顶高：）齿顶高：h ha a=m=m， 齿根高：齿根高：齿根高：齿根高：h hf f=1.2m=1.2m蜗杆减速器思考题与作业七/4蜗杆传动正确啮合条件为：蜗杆蜗杆传动正确啮合条件为：蜗杆蜗杆传动正确啮合条件为：蜗杆蜗杆传动正确啮合条件为：蜗杆 模数及压力角分模数及压力角分模数及压力角分模数及压力角分别等于蜗轮别等于蜗轮别等于蜗轮别等于蜗轮 模数及压力角，且蜗杆分度园导程角模数及压力角，且蜗杆分度园导程角模数及压力角，且蜗杆分度园导程角模数及压力角，且蜗杆分度园导程角与蜗轮分度园螺
32、旋角与蜗轮分度园螺旋角与蜗轮分度园螺旋角与蜗轮分度园螺旋角大小大小大小大小 ，方向，方向，方向，方向 。已知阿基米德蜗杆转动，蜗杆头数已知阿基米德蜗杆转动，蜗杆头数已知阿基米德蜗杆转动，蜗杆头数已知阿基米德蜗杆转动，蜗杆头数Z Z Z Z1 1 1 1=2=2=2=2，蜗杆分度园直蜗杆分度园直蜗杆分度园直蜗杆分度园直径径径径d d d d1 1 1 1=40mm=40mm=40mm=40mm，蜗轮齿数蜗轮齿数蜗轮齿数蜗轮齿数Z Z Z Z1 1 1 1=59=59=59=59，蜗轮分度园直径蜗轮分度园直径蜗轮分度园直径蜗轮分度园直径d d d d2 2 2 2=236mm=236mm=236m
33、m=236mm，则蜗杆传动比则蜗杆传动比则蜗杆传动比则蜗杆传动比I=I=I=I= （A A A A、236/40236/40236/40236/40，B B B B、40/23640/23640/23640/236，C C C C、59/259/259/259/2，D D D D、2/592/592/592/59）。）。）。）。对于闭式蜗杆传动应进行热平衡计算，计算目的是控制对于闭式蜗杆传动应进行热平衡计算，计算目的是控制对于闭式蜗杆传动应进行热平衡计算，计算目的是控制对于闭式蜗杆传动应进行热平衡计算，计算目的是控制 在规定范围内。在规定范围内。在规定范围内。在规定范围内。七、齿轮失效形式、材
34、料、结构及润滑齿轮失效形式与材料齿轮失效形式与材料蜗杆传动效率、失效形式与材料蜗杆传动效率、失效形式与材料齿轮结构齿轮结构蜗轮、蜗杆结构蜗轮、蜗杆结构齿轮润滑齿轮润滑蜗杆传动效率、热平衡与润滑蜗杆传动效率、热平衡与润滑思考题与作业七思考题与作业七/51、齿轮失效形式与材料轮齿折断轮齿折断轮齿折断轮齿折断点蚀点蚀点蚀点蚀磨损磨损磨损磨损胶合胶合胶合胶合塑性变形塑性变形塑性变形塑性变形（1 1 1 1）失效形式）失效形式）失效形式）失效形式: : : :（2）齿轮材料齿轮材料的基本要求齿轮材料的基本要求齿轮材料的基本要求齿轮材料的基本要求齿面有较高的硬度和良好的耐磨性能齿面有较高的硬度和良好的耐磨
35、性能齿面有较高的硬度和良好的耐磨性能齿面有较高的硬度和良好的耐磨性能齿芯应有足够强度和韧性，使齿根弯曲强度高、抗冲击齿芯应有足够强度和韧性，使齿根弯曲强度高、抗冲击齿芯应有足够强度和韧性，使齿根弯曲强度高、抗冲击齿芯应有足够强度和韧性，使齿根弯曲强度高、抗冲击良好的加工工艺性和热处理性能良好的加工工艺性和热处理性能良好的加工工艺性和热处理性能良好的加工工艺性和热处理性能齿轮材料及热处理齿轮材料及热处理齿轮材料及热处理齿轮材料及热处理锻钢：锻钢：锻钢：锻钢：软齿面（软齿面（软齿面（软齿面（HBSHBS 350350）优质中碳钢正火或调质优质中碳钢正火或调质优质中碳钢正火或调质优质中碳钢正火或调质
36、小齿轮齿面硬度较大齿轮高小齿轮齿面硬度较大齿轮高小齿轮齿面硬度较大齿轮高小齿轮齿面硬度较大齿轮高25502550HBSHBS2、蜗杆传动失效形式与材料（1)1)1)1)失效形式失效形式失效形式失效形式胶合、磨损、疲劳点蚀胶合、磨损、疲劳点蚀胶合、磨损、疲劳点蚀胶合、磨损、疲劳点蚀节点处齿面间的滑动速度节点处齿面间的滑动速度节点处齿面间的滑动速度节点处齿面间的滑动速度对齿面润滑情况、失效形式、对齿面润滑情况、失效形式、对齿面润滑情况、失效形式、对齿面润滑情况、失效形式、发热及传动效率都有很大影响发热及传动效率都有很大影响发热及传动效率都有很大影响发热及传动效率都有很大影响（2）蜗轮材料蜗轮蜗轮蜗
37、轮蜗轮青青青青铜铜铜铜( ( ( (减摩减摩减摩减摩, , , ,耐磨耐磨耐磨耐磨, , , ,抗胶合抗胶合抗胶合抗胶合) ) ) ) 灰铸铁灰铸铁灰铸铁灰铸铁低速轻载场合低速轻载场合低速轻载场合低速轻载场合 25m/s25m/s锡背铜锡背铜锡背铜锡背铜 6m/s500mm500mm时采用的结构时采用的结构时采用的结构时采用的结构。4、蜗轮、蜗杆结构（1 1 1 1）蜗杆通常与轴做成一体，称为蜗杆轴）蜗杆通常与轴做成一体，称为蜗杆轴）蜗杆通常与轴做成一体，称为蜗杆轴）蜗杆通常与轴做成一体，称为蜗杆轴（2）蜗轮结构蜗轮：整体式蜗轮：整体式蜗轮：整体式蜗轮：整体式小直径，青铜或铸铁材料制成。小直径
38、，青铜或铸铁材料制成。小直径，青铜或铸铁材料制成。小直径，青铜或铸铁材料制成。组合式：组合式：组合式：组合式：齿圈压配式，过盈配合，并在接合面圆周偏硬齿圈压配式，过盈配合，并在接合面圆周偏硬齿圈压配式，过盈配合，并在接合面圆周偏硬齿圈压配式，过盈配合，并在接合面圆周偏硬材料边材料边材料边材料边(2-3)(2-3)mmmm装装装装4848个直经个直经个直经个直经(1.21.5)(1.21.5)的螺钉的螺钉的螺钉的螺钉螺栓联接式螺栓联接式螺栓联接式螺栓联接式浇注式浇注式浇注式浇注式成批生产蜗轮成批生产蜗轮成批生产蜗轮成批生产蜗轮 （a a a a）油池浸油润滑油池浸油润滑油池浸油润滑油池浸油润滑
39、（b)b)b)b)飞溅润滑飞溅润滑飞溅润滑飞溅润滑 ( ( ( (c)c)c)c)喷油润滑喷油润滑喷油润滑喷油润滑（1 1 1 1）闭式齿轮传动的润滑方式：闭式齿轮传动的润滑方式：闭式齿轮传动的润滑方式：闭式齿轮传动的润滑方式： 12 12m/sm/s大齿轮浸入油池大齿轮浸入油池大齿轮浸入油池大齿轮浸入油池1212个齿高，但个齿高，但个齿高，但个齿高，但1010mmmm； 1212m/sm/s，离心力大，用油泵将一定压力的油喷到啮离心力大，用油泵将一定压力的油喷到啮离心力大，用油泵将一定压力的油喷到啮离心力大，用油泵将一定压力的油喷到啮合齿面上合齿面上合齿面上合齿面上5、齿轮润滑齿轮润滑（续）
40、（2 2 2 2）开式齿轮传动，速度低、采用人工定期加油润滑开式齿轮传动，速度低、采用人工定期加油润滑开式齿轮传动，速度低、采用人工定期加油润滑开式齿轮传动，速度低、采用人工定期加油润滑（3 3 3 3）润滑剂选择）润滑剂选择）润滑剂选择）润滑剂选择依据齿轮材料和圆周速度查的依据齿轮材料和圆周速度查的依据齿轮材料和圆周速度查的依据齿轮材料和圆周速度查的运动粘度值，在确定润滑油的牌号运动粘度值，在确定润滑油的牌号运动粘度值，在确定润滑油的牌号运动粘度值，在确定润滑油的牌号齿轮材料齿轮材料齿轮材料齿轮材料强度极限强度极限强度极限强度极限 b b(N/mm(N/mm2 2) )圆周速度圆周速度圆周速
41、度圆周速度( (m/s)m/s)0.52525运动粘度运动粘度运动粘度运动粘度 5050C(C( 5050C)C)塑料、青塑料、青塑料、青塑料、青铜、铸铁铜、铸铁铜、铸铁铜、铸铁180180（2323）120120（1515）8585606045453434钢钢钢钢45010004501000270270（3434）180180（2323）120120（1515）85856060454534341000125010001250270270（3434）270270（3434）180180（2323）120120（1515）858560604545渗碳或表渗碳或表渗碳或表渗碳或表面淬火钢面淬火钢面
42、淬火钢面淬火钢1250158012501580450450（5353）270270（3434）270270（3434）180180（2323）120120（1515）85856060齿轮传动润滑油粘度推荐值齿轮传动润滑油粘度推荐值齿轮传动润滑油粘度推荐值齿轮传动润滑油粘度推荐值6、蜗杆传动效率、热平衡与润滑（1 1 1 1）蜗杆传动效率）蜗杆传动效率）蜗杆传动效率）蜗杆传动效率 蜗杆传动的损失蜗杆传动的损失蜗杆传动的损失蜗杆传动的损失啮合面间摩擦损失，搅动润油啮合面间摩擦损失，搅动润油啮合面间摩擦损失，搅动润油啮合面间摩擦损失，搅动润油飞溅损失，轴承摩擦损失。飞溅损失，轴承摩擦损失。飞溅损失，
43、轴承摩擦损失。飞溅损失，轴承摩擦损失。 27 27 ， 27 27 效率提高很少效率提高很少效率提高很少效率提高很少 v v时，反传动自锁时，反传动自锁时，反传动自锁时，反传动自锁闭式传动：闭式传动：闭式传动：闭式传动：Z Z1 1=1=1， =0.650.75=0.650.75Z Z1 1=2=2， =0.750.82=0.750.82Z Z1 1=4=4、6 6，=0.820.92=0.820.92开式传动：开式传动：开式传动：开式传动：Z Z1 1=1=1、2 2，=0.600.70=0.600.70自锁：自锁：自锁：自锁：0.50.5（2）蜗杆传动润滑润滑油粘度和给油方法：根据相对速度
44、、载荷类型参润滑油粘度和给油方法：根据相对速度、载荷类型参润滑油粘度和给油方法：根据相对速度、载荷类型参润滑油粘度和给油方法：根据相对速度、载荷类型参见下表选择见下表选择见下表选择见下表选择青铜蜗轮青铜蜗轮青铜蜗轮青铜蜗轮不允许采用抗胶合能力强的活性润滑不允许采用抗胶合能力强的活性润滑不允许采用抗胶合能力强的活性润滑不允许采用抗胶合能力强的活性润滑 油，以免腐蚀。油，以免腐蚀。油，以免腐蚀。油，以免腐蚀。滑动速度滑动速度s(m/s)12.55510101525工作条件工作条件重载重载重载重载中载中载运动粘度运动粘度(cSt)500C(1000C)450(55)300(35)180(20)120
45、(12)806045给油方式给油方式油池润滑油池润滑由此润滑由此润滑或喷油润或喷油润滑滑压力喷油润滑压力喷油润滑 (压力压力N/mm2)0.070.20.3（3）蜗杆传动热平衡计算转化为热量的功率：转化为热量的功率：转化为热量的功率：转化为热量的功率：P PS S=1000(1-=1000(1-)P)P1 1 经箱体散发热量经箱体散发热量经箱体散发热量经箱体散发热量 ：P PC C=K=KS SA(tA(t1 1-t -t0 0) ) 发热、散热平衡时发热、散热平衡时发热、散热平衡时发热、散热平衡时 P PS S= P= PC CP P1 1蜗杆传动输入功率（蜗杆传动输入功率（蜗杆传动输入功率
46、（蜗杆传动输入功率（KWKWKWKW），），），），KKS S散热系数散热系数散热系数散热系数10-1710-17W/mW/m2 2）0 0C CAA箱体内壁被油飞溅到的外壁与空气接触的面积。箱体内壁被油飞溅到的外壁与空气接触的面积。箱体内壁被油飞溅到的外壁与空气接触的面积。箱体内壁被油飞溅到的外壁与空气接触的面积。 散热片的面积按照散热片的面积按照散热片的面积按照散热片的面积按照50505050A%A%A%A%计算。计算。计算。计算。 t t1 1齿面间润滑油许可工作温度齿面间润滑油许可工作温度齿面间润滑油许可工作温度齿面间润滑油许可工作温度70-90 70-90 70-90 70-90 0
47、 0 0 0C C C C （4）蜗杆传动散热措施冷却措施：冷却措施：冷却措施：冷却措施： 在箱壳外面增加散热度在箱壳外面增加散热度在箱壳外面增加散热度在箱壳外面增加散热度, , , ,在蜗杆上装风扇在蜗杆上装风扇在蜗杆上装风扇在蜗杆上装风扇. . . . 或箱体油池内装蛇形冷却水管或用循环油或箱体油池内装蛇形冷却水管或用循环油或箱体油池内装蛇形冷却水管或用循环油或箱体油池内装蛇形冷却水管或用循环油 冷却冷却冷却冷却. . . . 思考题与作业七/5渐开线齿轮转动的轮齿失效形式有渐开线齿轮转动的轮齿失效形式有渐开线齿轮转动的轮齿失效形式有渐开线齿轮转动的轮齿失效形式有、 、 和和和和 。通常闭
48、式齿轮转动的齿面点蚀发生在齿面的通常闭式齿轮转动的齿面点蚀发生在齿面的通常闭式齿轮转动的齿面点蚀发生在齿面的通常闭式齿轮转动的齿面点蚀发生在齿面的 附近。附近。附近。附近。硬齿面齿轮的轮齿疲劳折通常发生在硬齿面齿轮的轮齿疲劳折通常发生在硬齿面齿轮的轮齿疲劳折通常发生在硬齿面齿轮的轮齿疲劳折通常发生在 部位。部位。部位。部位。软齿面齿轮是指齿轮的齿面硬度软齿面齿轮是指齿轮的齿面硬度软齿面齿轮是指齿轮的齿面硬度软齿面齿轮是指齿轮的齿面硬度 350350350350，否则为硬齿，否则为硬齿，否则为硬齿，否则为硬齿面齿轮。面齿轮。面齿轮。面齿轮。齿轮传动中，由于齿轮的弯曲疲劳强度不够所产生的疲劳齿轮传
49、动中，由于齿轮的弯曲疲劳强度不够所产生的疲劳齿轮传动中，由于齿轮的弯曲疲劳强度不够所产生的疲劳齿轮传动中，由于齿轮的弯曲疲劳强度不够所产生的疲劳裂纹，通常出现在轮齿的裂纹，通常出现在轮齿的裂纹，通常出现在轮齿的裂纹，通常出现在轮齿的 （A A A A，受压侧的，受压侧的，受压侧的，受压侧的，B B B B，受拉受拉受拉受拉侧的）齿根部位。侧的）齿根部位。侧的）齿根部位。侧的）齿根部位。在高速重载的闭式齿轮传动中，轮齿的失效常是齿面在高速重载的闭式齿轮传动中，轮齿的失效常是齿面在高速重载的闭式齿轮传动中，轮齿的失效常是齿面在高速重载的闭式齿轮传动中，轮齿的失效常是齿面 （A A A A，磨损，磨
50、损，磨损，磨损，B B B B，点蚀，点蚀，点蚀，点蚀，C C C C，胶合，胶合，胶合，胶合，D D D D，弹性变形）。弹性变形）。弹性变形）。弹性变形）。思考题与作业七/5疲劳点蚀多发生在润滑疲劳点蚀多发生在润滑疲劳点蚀多发生在润滑疲劳点蚀多发生在润滑 （A A A A，良好，良好，良好，良好，B B B B，不良）不良）不良）不良）的闭式的闭式的闭式的闭式 （A A A A，硬硬硬硬B B B B，软）齿面齿轮传动中，一般首软）齿面齿轮传动中，一般首软）齿面齿轮传动中，一般首软）齿面齿轮传动中，一般首先发生在靠近节线的（先发生在靠近节线的（先发生在靠近节线的（先发生在靠近节线的（A A
51、 A A，齿顶，齿顶，齿顶，齿顶，B B B B，齿根）表面上。齿根）表面上。齿根）表面上。齿根）表面上。对齿轮材料的基本要求是：齿面要对齿轮材料的基本要求是：齿面要对齿轮材料的基本要求是：齿面要对齿轮材料的基本要求是：齿面要 （A A A A，软，软，软，软，B B B B，硬），齿芯要硬），齿芯要硬），齿芯要硬），齿芯要 （A A A A，脆，脆，脆，脆，B B B B，韧）以保证其韧）以保证其韧）以保证其韧）以保证其承载能力和使用寿命。承载能力和使用寿命。承载能力和使用寿命。承载能力和使用寿命。在一对互相啮合传动的齿轮中，小齿轮工作次数多，考虑在一对互相啮合传动的齿轮中，小齿轮工作次数多
52、，考虑在一对互相啮合传动的齿轮中，小齿轮工作次数多，考虑在一对互相啮合传动的齿轮中，小齿轮工作次数多，考虑两轮的使用寿命大致接近，往往使两轮的使用寿命大致接近，往往使两轮的使用寿命大致接近，往往使两轮的使用寿命大致接近，往往使 （A A A A，大，大，大，大，B B B B，小）齿轮的齿面硬度比小）齿轮的齿面硬度比小）齿轮的齿面硬度比小）齿轮的齿面硬度比 （A A A A，大，大，大，大，B B B B，小）齿轮高小）齿轮高小）齿轮高小）齿轮高出出出出HBHBHBHB 或更多。另外为了便于安装和补偿轴向尺寸的或更多。另外为了便于安装和补偿轴向尺寸的或更多。另外为了便于安装和补偿轴向尺寸的或更
53、多。另外为了便于安装和补偿轴向尺寸的变动，一般使变动，一般使变动，一般使变动，一般使 （A A A A，大，大，大，大，B B B B，小）齿轮的齿宽比小）齿轮的齿宽比小）齿轮的齿宽比小）齿轮的齿宽比 （A A A A，大，大，大，大，B B B B，小）齿轮小小）齿轮小小）齿轮小小）齿轮小 mmmmmmmm。思考题与作业七/5在闭式齿轮传动中，常采用的润滑方法有哪些？在闭式齿轮传动中，常采用的润滑方法有哪些？在闭式齿轮传动中，常采用的润滑方法有哪些？在闭式齿轮传动中，常采用的润滑方法有哪些？在闭式蜗杆传动中，常采取的提高散热能力的措施有：在闭式蜗杆传动中，常采取的提高散热能力的措施有：在闭式
54、蜗杆传动中，常采取的提高散热能力的措施有：在闭式蜗杆传动中，常采取的提高散热能力的措施有：在箱体外加在箱体外加在箱体外加在箱体外加 ，在蜗杆轴头装，在蜗杆轴头装，在蜗杆轴头装，在蜗杆轴头装 ，在油，在油，在油，在油池内装池内装池内装池内装 ，或改用，或改用，或改用，或改用 循环润滑。循环润滑。循环润滑。循环润滑。八、齿轮传动受力分析圆柱齿轮受力分析圆柱齿轮受力分析斜齿轮受力分析斜齿轮受力分析圆锥齿轮受力分析圆锥齿轮受力分析蜗杆传动受力分析蜗杆传动受力分析思考题与作业思考题与作业/6/61、圆柱齿轮受力分析各力方向如动画演示图所示各力方向如动画演示图所示各力方向如动画演示图所示各力方向如动画演示
55、图所示2、斜齿轮受力分析主动轮转矩与转动方向相反确定主动轮转矩与转动方向相反确定主动轮转矩与转动方向相反确定主动轮转矩与转动方向相反确定F F F Ft1t1t1t1方向方向方向方向F F F Fa1a1a1a1方向方向方向方向用左用左用左用左/ / / /右手定则确定右手定则确定右手定则确定右手定则确定3、圆锥齿轮受力分析d dmm分分分分度圆锥平均直径度圆锥平均直径度圆锥平均直径度圆锥平均直径4、蜗杆传动受力分析蜗轮旋向判定蜗轮旋向判定蜗轮旋向判定蜗轮旋向判定应用左，右手应用左，右手应用左，右手应用左，右手定则，大拇指所定则，大拇指所定则，大拇指所定则，大拇指所指的相反方向指的相反方向指的
56、相反方向指的相反方向 蜗杆受力分析F F F Ft2t2t2t2-方向与蜗轮节点圆周速度方向相同方向与蜗轮节点圆周速度方向相同方向与蜗轮节点圆周速度方向相同方向与蜗轮节点圆周速度方向相同 F F F Ft1t1t1t1-方向与蜗杆轮齿上节点圆周速方向与蜗杆轮齿上节点圆周速方向与蜗杆轮齿上节点圆周速方向与蜗杆轮齿上节点圆周速度方向相反度方向相反度方向相反度方向相反 思考题与作业七/6图示为园锥齿轮图示为园锥齿轮图示为园锥齿轮图示为园锥齿轮-斜齿轮传动轮斜齿轮传动轮斜齿轮传动轮斜齿轮传动轮系，已知主动轮转向如图示系，已知主动轮转向如图示系，已知主动轮转向如图示系，已知主动轮转向如图示n n n n
57、1 1 1 1 ，为为为为使中间轴上两齿轮的轴向力相反，使中间轴上两齿轮的轴向力相反，使中间轴上两齿轮的轴向力相反，使中间轴上两齿轮的轴向力相反，试确定斜齿轮轮齿的螺旋方向及中试确定斜齿轮轮齿的螺旋方向及中试确定斜齿轮轮齿的螺旋方向及中试确定斜齿轮轮齿的螺旋方向及中间轴上齿轮的受力方向。间轴上齿轮的受力方向。间轴上齿轮的受力方向。间轴上齿轮的受力方向。 已知主动轮轮齿的螺旋方向与齿已知主动轮轮齿的螺旋方向与齿已知主动轮轮齿的螺旋方向与齿已知主动轮轮齿的螺旋方向与齿轮的转向如图示，为使中间轴上的轮的转向如图示，为使中间轴上的轮的转向如图示，为使中间轴上的轮的转向如图示，为使中间轴上的轴向力尽可能地减小，试确定齿轮轴向力尽可能地减小，试确定齿轮轴向力尽可能地减小，试确定齿轮轴向力尽可能地减小，试确定齿轮3 3 3 3的轮齿螺旋方向和中间轴上齿轮的轮齿螺旋方向和中间轴上齿轮的轮齿螺旋方向和中间轴上齿轮的轮齿螺旋方向和中间轴上齿轮的受力方向。的受力方向。的受力方向。的受力方向。 思考题与作业七/6试标出图示右旋蜗杆传动中各齿轮的受力方向、各试标出图示右旋蜗杆传动中各齿轮的受力方向、各试标出图示右旋蜗杆传动中各齿轮的受力方向、各试标出图示右旋蜗杆传动中各齿轮的受力方向、各轮的转向及旋向。轮的转向及旋向。轮的转向及旋向。轮的转向及旋向。
