第4章機(jī)械傳動(dòng)

1、機(jī)械的概念機(jī)械的概念 4.1 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 4.2 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng) 4.3 圓柱齒輪傳動(dòng)圓柱齒輪傳動(dòng) 4.4 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1了解機(jī)構(gòu)的基本組成，掌握平面機(jī)構(gòu)運(yùn)了解機(jī)構(gòu)的基本組成，掌握平面機(jī)構(gòu)運(yùn) 動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制方法動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制方法 2理解零件失效、運(yùn)動(dòng)副、自由度等基本理解零件失效、運(yùn)動(dòng)副、自由度等基本 概念概念 3掌握平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算方法和機(jī)構(gòu)掌握平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算方法和機(jī)構(gòu) 具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)條件的應(yīng)用具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)條件的應(yīng)用 4了解帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的工作原理、運(yùn)動(dòng)了解帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的工作原理、運(yùn)動(dòng) 特性、應(yīng)用特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)特性、應(yīng)用特點(diǎn)及

2、結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn) 5了解帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法、了解帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法、 步驟及主要參數(shù)選擇步驟及主要參數(shù)選擇 6了解圓柱齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用、類型、漸開了解圓柱齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用、類型、漸開 線齒廓的嚙合特點(diǎn)、加工測(cè)量方法和材料線齒廓的嚙合特點(diǎn)、加工測(cè)量方法和材料 選擇選擇 7理解漸開線圓柱齒輪的嚙合過(guò)程、正確理解漸開線圓柱齒輪的嚙合過(guò)程、正確 嚙合和連續(xù)傳動(dòng)的條件以及當(dāng)量齒輪、變嚙合和連續(xù)傳動(dòng)的條件以及當(dāng)量齒輪、變 位齒輪的基本概念與應(yīng)用位齒輪的基本概念與應(yīng)用 8掌握漸開線圓柱齒輪的主要參數(shù)、幾何掌握漸開線圓柱齒輪的主要參數(shù)、幾何 尺寸計(jì)算、參數(shù)選擇以及齒輪傳動(dòng)承載能尺寸計(jì)算、參數(shù)選擇以及齒

3、輪傳動(dòng)承載能 力的一般分析計(jì)算方法力的一般分析計(jì)算方法 9了解直齒錐齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用了解直齒錐齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用 特點(diǎn)，以及蝸桿傳動(dòng)的材料選擇方法特點(diǎn)，以及蝸桿傳動(dòng)的材料選擇方法 10理解直齒錐齒輪和蝸桿傳動(dòng)的正確嚙理解直齒錐齒輪和蝸桿傳動(dòng)的正確嚙 合條件、失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則分析及參數(shù)合條件、失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則分析及參數(shù) 選擇選擇 11掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系和簡(jiǎn)單混合掌握定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系和簡(jiǎn)單混合 輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法 本節(jié)的研究對(duì)象是機(jī)械的概念。本節(jié)的研究對(duì)象是機(jī)械的概念。 機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。 1機(jī)器機(jī)器 2機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 3構(gòu)件、

4、零件和部件構(gòu)件、零件和部件 4.2.1 結(jié)構(gòu)分析的目的結(jié)構(gòu)分析的目的 機(jī)構(gòu)是用來(lái)傳遞或變換運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件系機(jī)構(gòu)是用來(lái)傳遞或變換運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件系 統(tǒng)，且組成機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件彼此間具有確定統(tǒng)，且組成機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件彼此間具有確定 的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 圖圖4-3 4-3 三構(gòu)件組合體三構(gòu)件組合體 圖圖4-4 4-4 五構(gòu)件組合體五構(gòu)件組合體 1構(gòu)件的自由度構(gòu)件的自由度 作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件相對(duì)于定參考系所作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件相對(duì)于定參考系所 有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱為構(gòu)件的自由度。有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱為構(gòu)件的自由度。 2運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副 （1）低副）低副 圖圖4-6 4-6 平面低副平面低副 圖圖4-7 4-7 平面高副平面高副

5、 （1）固定構(gòu)件）固定構(gòu)件 （2）原動(dòng)件）原動(dòng)件 （3）從動(dòng)件）從動(dòng)件 1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的概念 2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制 名名 稱稱簡(jiǎn)簡(jiǎn) 圖圖 符符 號(hào)號(hào) 機(jī)架是機(jī)架是 移動(dòng)副移動(dòng)副 的一部的一部 分分 名名 稱稱簡(jiǎn)簡(jiǎn) 圖圖 符符 號(hào)號(hào) 構(gòu)件構(gòu)件 軸桿軸桿 構(gòu)構(gòu) 件件 基本符號(hào)基本符號(hào) 三副元三副元 素構(gòu)件素構(gòu)件 機(jī)架是轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)架是轉(zhuǎn)動(dòng) 副的一部分副的一部分 機(jī)架是移動(dòng)機(jī)架是移動(dòng) 副的一部分副的一部分 構(gòu)件的構(gòu)件的 永久連永久連 接接 平平 面面 高高 副副 齒輪副外嚙齒輪副外嚙 合內(nèi)嚙合合內(nèi)嚙合 平面低副平面低副 轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副 移動(dòng)副移動(dòng)副凸輪副凸輪副 表表4-1

6、4-1 構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的規(guī)定符號(hào)（摘自構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的規(guī)定符號(hào)（摘自GB 446084GB 446084） 【例【例4-1】 繪制圖繪制圖4-9（a）所示的顎式）所示的顎式 破碎機(jī)主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。破碎機(jī)主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 圖圖4-9 4-9 顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu) 11機(jī)架機(jī)架 22偏心軸偏心軸 33動(dòng)顎動(dòng)顎 44肘板肘板 55帶輪帶輪 選擇構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面為視圖平面，且選擇構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面為視圖平面，且 原動(dòng)件的位置為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)位置，如圖原動(dòng)件的位置為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)位置，如圖 4-9（c）。）。 【例【例4-2】 試?yán)L制圖試?yán)L制圖4-10（a）所示內(nèi)燃）所示內(nèi)燃 機(jī)的機(jī)構(gòu)示意圖。機(jī)的機(jī)構(gòu)

7、示意圖。 圖圖4-10 4-10 【例【例4-24-2】?jī)?nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)圖】?jī)?nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)圖 11活塞活塞 22連桿連桿 33曲軸曲軸 44曲軸齒輪曲軸齒輪 55凸輪軸齒輪凸輪軸齒輪 66凸輪軸凸輪軸 7 7、88進(jìn)、排氣門推桿進(jìn)、排氣門推桿 99機(jī)架機(jī)架 1平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度 若機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件共組成若機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件共組成PL個(gè)低副、個(gè)低副、PH 個(gè)高副，則平面機(jī)構(gòu)自由度個(gè)高副，則平面機(jī)構(gòu)自由度F的計(jì)算公式的計(jì)算公式 為為 F = 3n 2PL PH（4-1） （1）復(fù)合鉸鏈）復(fù)合鉸鏈 圖圖4-11 4-11 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 圖圖4-12 4-12 直線機(jī)構(gòu)直線機(jī)構(gòu) 圖圖4-13 4-13

8、局部自由度局部自由度 圖圖4-14 4-14 轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合的虛約束轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合的虛約束 【例【例4-3】 計(jì)算圖計(jì)算圖4-18（a）所示篩料）所示篩料 機(jī)構(gòu)的自由度。機(jī)構(gòu)的自由度。 圖圖4-18 4-18 篩料機(jī)構(gòu)例篩料機(jī)構(gòu)例4-34-3圖圖 F = 3n 2PL PH = 3 7 2 9 1 = 2 只有給機(jī)構(gòu)輸入的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目與機(jī)只有給機(jī)構(gòu)輸入的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目與機(jī) 構(gòu)的自由度數(shù)相等，該機(jī)構(gòu)才能有確定的構(gòu)的自由度數(shù)相等，該機(jī)構(gòu)才能有確定的 運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。 4.3.1 帶傳動(dòng)的應(yīng)用特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)帶傳動(dòng)的應(yīng)用特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn) 圖圖4-21 4-21 帶傳動(dòng)帶傳動(dòng) 摩擦帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。摩擦帶

9、傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。 帶有良好的彈性，能緩沖減震，因而傳帶有良好的彈性，能緩沖減震，因而傳 動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。 過(guò)載時(shí)，會(huì)因摩擦力的不足使帶在帶輪過(guò)載時(shí)，會(huì)因摩擦力的不足使帶在帶輪 上打滑，對(duì)其他零件起到安全保護(hù)作用。上打滑，對(duì)其他零件起到安全保護(hù)作用。 適用于兩軸中心距較大場(chǎng)合的傳動(dòng)。適用于兩軸中心距較大場(chǎng)合的傳動(dòng)。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和安裝精度要求不高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和安裝精度要求不高， 維護(hù)方便，成本較低。維護(hù)方便，成本較低。 摩擦帶傳動(dòng)的缺點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。摩擦帶傳動(dòng)的缺點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。 由于帶的彈性滑動(dòng)，不能保證準(zhǔn)確的傳由于帶的彈性滑動(dòng)，不能保證準(zhǔn)確的傳 動(dòng)比。動(dòng)比。 外廓尺寸

10、大，傳動(dòng)效率較低，壽命較短。外廓尺寸大，傳動(dòng)效率較低，壽命較短。 工作時(shí)因摩擦產(chǎn)生靜電，故不宜放在易工作時(shí)因摩擦產(chǎn)生靜電，故不宜放在易 燃、易爆的場(chǎng)合。燃、易爆的場(chǎng)合。 支撐帶輪的軸和軸承受力較大，一般需支撐帶輪的軸和軸承受力較大，一般需 要張緊裝置。要張緊裝置。 1普通普通V帶的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)帶的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn) 圖圖4-24 4-24 普通普通V V帶的結(jié)構(gòu)帶的結(jié)構(gòu) 參參 數(shù)數(shù) V V帶型號(hào)帶型號(hào) Y YZ ZA AB BC CD DE E 節(jié)寬節(jié)寬( (b bp p)/mm)/mm5.35.38.58.511111414191927273232 頂寬頂寬( (b b)/mm)/mm6 610101

11、3131717222232323838 高度高度( (h h)/mm)/mm4 46 68 81111141419192525 每米帶長(zhǎng)質(zhì)量每米帶長(zhǎng)質(zhì)量 ( (q q)/(kg/m)/(kg/m) 0.040.040.060.060.100.100.170.170.300.300.620.620.900.90 楔角（楔角（ ）4040 表表4-24-2 普通普通V V帶截面尺寸和單位帶長(zhǎng)質(zhì)量帶截面尺寸和單位帶長(zhǎng)質(zhì)量( (摘自摘自GB/T 115441992)GB/T 115441992) 基準(zhǔn)長(zhǎng)度基準(zhǔn)長(zhǎng)度 L Ld d/mm/mm K KL L基準(zhǔn)長(zhǎng)基準(zhǔn)長(zhǎng) 度度 L Ld d/mm/mm K

12、KL L Y YZ ZA AB BC CD DE EY YZ ZA AB BC CD DE E 2002000.810.812 0002 0001.031.030.980.980.880.88 2242240.820.822 2402 2401.061.061.001.000.910.91 2502500.840.842 5002 5001.091.091.031.030.930.93 2802800.870.872 8002 8001.111.111.051.050.950.950.80.8 3 3 3153150.890.893 1503 1501.131.131.071.070.970.

13、970.80.8 6 6 3553550.920.923 5503 5501.171.171.091.090.990.990.80.8 9 9 4004000.960.960.870.874 0004 0001.191.191.131.131.021.020.90.9 1 1 4504501.001.000.890.894 5004 5001.151.151.041.040.90.9 3 3 0.900.90 5005001.201.200.910.915 0005 0001.181.181.071.070.90.9 6 6 0.920.92 5605600.940.945 6005 6001

14、.091.090.90.9 8 8 0.950.95 表表4-34-3 普通普通V V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列及帶長(zhǎng)修正系數(shù)帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列及帶長(zhǎng)修正系數(shù) 基準(zhǔn)長(zhǎng)度基準(zhǔn)長(zhǎng)度 L Ld d/mm/mm K KL L 基準(zhǔn)長(zhǎng)基準(zhǔn)長(zhǎng) 度度 L Ld d/mm/mm K KL L Y YZ ZA AB BC CD DE EY YZ ZA AB BC CD DE E 6306300.960.960.810.816 3006 3001.121.121.001.000.970.97 7107100.990.990.830.837 1007 1001.151.151.031.031.001.00 8008001.001.

15、000.850.858 0008 0001.181.181.061.061.021.02 9009001.031.030.870.870.820.829 0009 0001.211.211.081.081.051.05 1 0001 0001.061.060.890.890.840.8410 00010 0001.231.231.111.111.071.07 1 1201 1201.081.080.910.910.860.8611 20011 2001.141.141.101.10 1 2501 2501.111.110.930.930.880.8812 50012 5001.171.171.

16、121.12 1 4001 4001.141.140.960.960.900.9014 00014 0001.201.201.151.15 1 6001 6001.161.160.990.990.920.92 0.830.83 16 00016 0001.221.221.181.18 1 8001 8001.181.181.011.010.950.95 0.860.86 續(xù)表續(xù)表 h h0 0/mm/mm6.36.39.59.512121515202028283333 h ha min a min/mm /mm1.61.62.02.02.752.753.53.54.84.88.18.19.69

17、.6 e e/mm/mm8 812121515191925.525.5373744.544.5 f f/mm/mm7 78 8101012.512.5171723232929 b bd d/mm/mm5.35.38.58.511.011.014.014.019.019.027.027.032.032.0 /mm/mm5 55.55.56 67.57.5101012121515 B B/mm/mmB B = ( = (x x 1) 1)ee+ 2+ 2f xf x為帶根數(shù)為帶根數(shù) 3232 d dd d/mm/mm 6060 34348080118118190190315315 36366060

18、475475600600 38388080118118190190315315475475600600 表表4-44-4 普通普通V V帶輪緣及輪槽尺寸（摘自帶輪緣及輪槽尺寸（摘自GB/T 13575.11992GB/T 13575.11992） 圖圖4-26 V4-26 V帶輪的結(jié)構(gòu)帶輪的結(jié)構(gòu) 1帶傳動(dòng)的受力分析帶傳動(dòng)的受力分析 圖圖4-27 4-27 帶傳動(dòng)的受力分析帶傳動(dòng)的受力分析 帶傳動(dòng)工作時(shí)，帶中將產(chǎn)生以下三種帶傳動(dòng)工作時(shí)，帶中將產(chǎn)生以下三種 應(yīng)力。應(yīng)力。 （1）由拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力）由拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力 （2）由離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力）由離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力 （3）由帶彎曲產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力）由

19、帶彎曲產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 最大應(yīng)力發(fā)生在帶的緊邊進(jìn)入小帶輪最大應(yīng)力發(fā)生在帶的緊邊進(jìn)入小帶輪 處。處。 圖圖4-28 4-28 傳動(dòng)帶的應(yīng)力分布傳動(dòng)帶的應(yīng)力分布 1鏈傳動(dòng)的應(yīng)用特點(diǎn)鏈傳動(dòng)的應(yīng)用特點(diǎn) 2鏈傳動(dòng)的類型鏈傳動(dòng)的類型 圖圖4-31 4-31 鏈傳動(dòng)鏈傳動(dòng) 圖圖4-32 4-32 齒形鏈齒形鏈 1滾子鏈的結(jié)構(gòu)滾子鏈的結(jié)構(gòu) 由外鏈板由外鏈板1、內(nèi)鏈板、內(nèi)鏈板2、銷軸、銷軸3、套筒、套筒4 和滾子和滾子5五部分組成。五部分組成。 圖圖4-34 4-34 滾子鏈結(jié)構(gòu)滾子鏈結(jié)構(gòu) 11外鏈板外鏈板 22內(nèi)鏈板內(nèi)鏈板 33銷軸銷軸 44套筒套筒 55滾子滾子 分分 類類名名 稱稱示示 意意 圖圖特點(diǎn)和應(yīng)用

20、特點(diǎn)和應(yīng)用 平行軸平行軸 齒輪傳齒輪傳 動(dòng)動(dòng) 直齒圓柱齒直齒圓柱齒 輪傳動(dòng)輪傳動(dòng) 外嚙合直齒圓柱齒輪傳動(dòng)外嚙合直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 兩齒輪轉(zhuǎn)向相反。輪齒與軸線平行、工作時(shí)無(wú)軸向力兩齒輪轉(zhuǎn)向相反。輪齒與軸線平行、工作時(shí)無(wú)軸向力 重合度較小，傳動(dòng)平穩(wěn)性較差，承載能力較低重合度較小，傳動(dòng)平穩(wěn)性較差，承載能力較低 多用于速度較低的傳動(dòng)、尤其適用于變速箱的換擋齒輪多用于速度較低的傳動(dòng)、尤其適用于變速箱的換擋齒輪 內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動(dòng) 兩齒輪轉(zhuǎn)向相同兩齒輪轉(zhuǎn)向相同 重合度大，軸間距離小，結(jié)構(gòu)緊湊，效率較高重合度大，軸間距離小，結(jié)構(gòu)緊湊，效率較高 齒輪齒條傳動(dòng)齒輪齒條傳動(dòng) 齒條相當(dāng)于一個(gè)半徑為無(wú)

21、限大的齒輪用于連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)到往復(fù)齒條相當(dāng)于一個(gè)半徑為無(wú)限大的齒輪用于連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)到往復(fù) 移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)變換移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)變換 平行軸斜齒平行軸斜齒 輪傳動(dòng)輪傳動(dòng) 外嚙合斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)外嚙合斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 兩齒輪轉(zhuǎn)向相反。輪齒與軸線成一夾角，工作時(shí)存在兩齒輪轉(zhuǎn)向相反。輪齒與軸線成一夾角，工作時(shí)存在 軸向力，所需支承較復(fù)雜軸向力，所需支承較復(fù)雜 重合度較大，傳動(dòng)較平衡，承載能力較高重合度較大，傳動(dòng)較平衡，承載能力較高 適用于速度較高、載荷較大或要求結(jié)構(gòu)較緊湊的場(chǎng)合適用于速度較高、載荷較大或要求結(jié)構(gòu)較緊湊的場(chǎng)合 人字齒輪傳人字齒輪傳 動(dòng)動(dòng) 外嚙合人字齒圓柱齒輪傳動(dòng)外嚙合人字齒圓柱齒輪傳動(dòng) 兩齒輪轉(zhuǎn)向相反兩齒輪轉(zhuǎn)

22、向相反 承載能力高，軸向力能抵消，多用于重載傳動(dòng)承載能力高，軸向力能抵消，多用于重載傳動(dòng) 相交軸齒輪傳動(dòng)相交軸齒輪傳動(dòng)直齒錐齒輪傳動(dòng)直齒錐齒輪傳動(dòng) 兩軸線相交，軸交角為兩軸線相交，軸交角為9090的應(yīng)用較廣的應(yīng)用較廣 制造和安裝簡(jiǎn)便，傳動(dòng)平衡性較差，承載能力較低，軸制造和安裝簡(jiǎn)便，傳動(dòng)平衡性較差，承載能力較低，軸 向力較大向力較大 用于速度較低（用于速度較低（5m/s5m/s），載荷小而穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)），載荷小而穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn) 表表4-154-15齒輪傳動(dòng)的類型和應(yīng)用齒輪傳動(dòng)的類型和應(yīng)用 4.4.1 齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)和分齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)和分 類類 分分 類類名名 稱稱示示 意意 圖圖特點(diǎn)和應(yīng)用特點(diǎn)和應(yīng)用

23、相交軸齒輪傳動(dòng)相交軸齒輪傳動(dòng)曲線齒錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)曲線齒錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng) 兩軸線相交兩軸線相交 重合度大、工作平衡、承載能力高，重合度大、工作平衡、承載能力高， 軸向力較大且與齒輪轉(zhuǎn)向有關(guān)軸向力較大且與齒輪轉(zhuǎn)向有關(guān) 用于速度較高及載荷較大的傳動(dòng)用于速度較高及載荷較大的傳動(dòng) 交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng) 交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng) 兩軸線交錯(cuò)兩軸線交錯(cuò) 兩齒輪點(diǎn)接觸、傳動(dòng)效率低兩齒輪點(diǎn)接觸、傳動(dòng)效率低 適用于載荷小、速度較低的傳動(dòng)適用于載荷小、速度較低的傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng) 同軸線交錯(cuò)，一般成同軸線交錯(cuò)，一般成9090 傳動(dòng)比較大，一般傳動(dòng)比較大，一般i i=10=108080 結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，

24、噪聲和震動(dòng)小結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲和震動(dòng)小 傳動(dòng)效率低，易發(fā)熱傳動(dòng)效率低，易發(fā)熱 續(xù)表續(xù)表 1漸開線的形成及性質(zhì)漸開線的形成及性質(zhì) 圖圖4-46 4-46 漸開線的形成漸開線的形成 圖圖4-47 4-47 漸開線齒廓的形成漸開線齒廓的形成 發(fā)生線在基圓上滾過(guò)的長(zhǎng)度，等于基圓發(fā)生線在基圓上滾過(guò)的長(zhǎng)度，等于基圓 上被滾過(guò)的弧長(zhǎng)，即上被滾過(guò)的弧長(zhǎng)，即 。 漸開線上任一點(diǎn)的法線必與基圓相切。漸開線上任一點(diǎn)的法線必與基圓相切。 線段線段NK既是基圓的切線，同時(shí)也是漸既是基圓的切線，同時(shí)也是漸 開線在開線在K點(diǎn)的法線和曲率半徑。點(diǎn)的法線和曲率半徑。 NKAK 漸開線上漸開線上K點(diǎn)的速度點(diǎn)的速度V與作用力

25、與作用力Fn的夾的夾 角角 K稱為稱為K點(diǎn)的壓力角。點(diǎn)的壓力角。 漸開線上各點(diǎn)的壓力角不同。漸開線上各點(diǎn)的壓力角不同。 離基圓越遠(yuǎn)，壓力角越大。離基圓越遠(yuǎn)，壓力角越大。 漸開線的形狀取決于基圓的大小。漸開線的形狀取決于基圓的大小。 基圓半徑越大?；鶊A半徑越大。 漸開線越平直。漸開線越平直。 當(dāng)基圓趨于無(wú)窮大時(shí)，漸開線就成為當(dāng)基圓趨于無(wú)窮大時(shí)，漸開線就成為 直線，這就是漸開線齒條的齒廓。直線，這就是漸開線齒條的齒廓。 基圓內(nèi)無(wú)漸開線?；鶊A內(nèi)無(wú)漸開線。 1齒輪各部分名稱齒輪各部分名稱 圖圖4-49所示為漸開線直齒圓柱齒輪的一所示為漸開線直齒圓柱齒輪的一 部分。部分。 圖圖4-49 4-49 齒輪各

26、部分名稱及代號(hào)齒輪各部分名稱及代號(hào) 1 2 sm 1 2 em 22 2121 zzmdd a 名名 稱稱符符 號(hào)號(hào)公公 式式 齒頂高齒頂高h(yuǎn) ha ah ha a = = h ha a * *m m 齒根高齒根高h(yuǎn) hf fh hf f = ( = (h ha a * * + + c c* *) )m m 全齒高全齒高h(yuǎn) hh h = = h ha a + + h hf f 分度圓直徑分度圓直徑d dd d = = m mz z 齒頂圓直徑齒頂圓直徑d da ad da a = = z zm m + 2 + 2 h ha a 齒根圓直徑齒根圓直徑d df fd df f = z = zm m

27、 2 2h hf f 基圓直徑基圓直徑d db bd db b = =d dcoscos 齒齒 距距p pp p = = m m 齒齒 厚厚s s 齒槽寬齒槽寬e e 基圓齒距基圓齒距p pb bp pb b =p pcoscos 標(biāo)準(zhǔn)中心距標(biāo)準(zhǔn)中心距 表表4-17 4-17 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪外齒輪主要幾何尺寸的計(jì)算公式漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪外齒輪主要幾何尺寸的計(jì)算公式 注：上述公式適用于外齒輪，對(duì)于內(nèi)齒輪只需將公式中的加減號(hào)變換即可。注：上述公式適用于外齒輪，對(duì)于內(nèi)齒輪只需將公式中的加減號(hào)變換即可。 1齒輪的常見失效形式齒輪的常見失效形式 圖圖4-60所示為齒輪常見的失效形式。所示為齒

28、輪常見的失效形式。 圖圖4-60 4-60 齒輪的失效形式齒輪的失效形式 （1）齒面點(diǎn)蝕）齒面點(diǎn)蝕 （2）輪齒折斷）輪齒折斷 （3）齒面磨損）齒面磨損 （4）齒面膠合）齒面膠合 （5）齒面塑性變形）齒面塑性變形 對(duì)閉式軟齒面（硬度對(duì)閉式軟齒面（硬度350HBS）齒輪）齒輪 傳動(dòng)，由于齒面抗點(diǎn)蝕能力差，齒面點(diǎn)蝕傳動(dòng)，由于齒面抗點(diǎn)蝕能力差，齒面點(diǎn)蝕 將是主要的失效形式。將是主要的失效形式。 在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，通常先按齒面接觸疲在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，通常先按齒面接觸疲 勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，確定齒輪的主要參數(shù)和尺寸，勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，確定齒輪的主要參數(shù)和尺寸， 然后再作齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。然后再作齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。 對(duì)閉

29、式硬齒面（硬度對(duì)閉式硬齒面（硬度350HBS）齒輪）齒輪 傳動(dòng)，由于齒面抗點(diǎn)蝕能力強(qiáng)，但易發(fā)生傳動(dòng)，由于齒面抗點(diǎn)蝕能力強(qiáng)，但易發(fā)生 輪齒折斷，故輪齒疲勞折斷將是其主要的輪齒折斷，故輪齒疲勞折斷將是其主要的 失效形式。失效形式。 在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，通常先按齒根彎曲疲在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，通常先按齒根彎曲疲 勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，確定齒輪的模數(shù)和其他尺寸，勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，確定齒輪的模數(shù)和其他尺寸， 然后再作齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。然后再作齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。 對(duì)用鑄鐵制造的一對(duì)齒輪嚙合時(shí)，一對(duì)用鑄鐵制造的一對(duì)齒輪嚙合時(shí)，一 般只需做輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算。般只需做輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算。 對(duì)于開式齒輪傳動(dòng)，其主要失效形

30、式對(duì)于開式齒輪傳動(dòng)，其主要失效形式 將是齒面磨損。將是齒面磨損。 但由于磨損的機(jī)理比較復(fù)雜，到目前但由于磨損的機(jī)理比較復(fù)雜，到目前 為止尚無(wú)成熟的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，通常只能為止尚無(wú)成熟的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，通常只能 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再考慮磨損將按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再考慮磨損將 齒輪模數(shù)增大齒輪模數(shù)增大10%20%。 材材 料料 牌牌 號(hào)號(hào)熱熱 處處 理理直徑直徑d d/mm/mm 力學(xué)性能力學(xué)性能/MPa/MPa齒齒 面面 硬硬 度度 b bs sHBSHBSHRCHRC表面淬火表面淬火 4545 正火正火 100100600600300300169169217217 40405050 10

31、1101300300580580290290162162217217 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) 100100660660380380229229286286 101101300300640640350350217217255255 40Cr40Cr調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) 100100750750550550 24124128628648485555 101101300300700700500500 20Cr20Cr滲碳、淬火滲碳、淬火606065065040040056566262 20CrMnTi20CrMnTi滲碳、淬火滲碳、淬火15151 1401 14085085057576363 38CrMoAlA38CrMoA

32、lA調(diào)質(zhì)、氮化調(diào)質(zhì)、氮化30301 0001 0008508506060 ZG310-570ZG310-570正火正火570570310310163163207207 HT300HT300300300187187255255 QT500-7QT500-7500500320320170170241241 夾布膠木夾布膠木10010025253535 表表4-194-19齒輪常用材料及力學(xué)性能齒輪常用材料及力學(xué)性能 1直齒圓柱齒輪的受力分析直齒圓柱齒輪的受力分析 圖圖4-63 4-63 直齒圓柱齒輪輪齒受力分析直齒圓柱齒輪輪齒受力分析 （1）齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式）齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式

33、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的條件為齒面齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的條件為齒面 實(shí)際接觸應(yīng)力實(shí)際接觸應(yīng)力H小于或等于許用接觸疲勞小于或等于許用接觸疲勞 應(yīng)力應(yīng)力H。 簡(jiǎn)化計(jì)算的接觸疲勞強(qiáng)度校核公式為簡(jiǎn)化計(jì)算的接觸疲勞強(qiáng)度校核公式為 3 1 HaH 2 1000(1) uKT A uba （4-474-47） 式中：式中：T1小齒輪上的轉(zhuǎn)矩，單位為小齒輪上的轉(zhuǎn)矩，單位為Nm； 齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心距，單位為齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心距，單位為mm； u齒數(shù)比，齒數(shù)比，uz2/z1； K載荷因數(shù)，其值如表載荷因數(shù)，其值如表4-21所示；所示； Aa 材料因數(shù)，根據(jù)配對(duì)齒輪材料選材料因數(shù)，根據(jù)配對(duì)齒輪材料選 擇，如表?yè)?，如?-22所

34、示；所示； “+”用于外嚙合齒輪傳動(dòng)；用于外嚙合齒輪傳動(dòng)； “”用于內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)：用于內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)： b 輪齒嚙合寬度，單位為輪齒嚙合寬度，單位為mm。 （2）齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式）齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式 在初步設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，齒輪傳動(dòng)中心距在初步設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，齒輪傳動(dòng)中心距 的估算公式為的估算公式為 3 2 a1 Ha 1000 1 AKT au u （4-484-48） 式中：式中：a齒寬因數(shù)，齒寬因數(shù)，a=b/a。 （1）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式 嚙合齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度條件為齒根嚙合齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度條件為齒根 的彎曲應(yīng)力的彎曲應(yīng)力F小于或等于齒輪的許用

35、彎曲小于或等于齒輪的許用彎曲 疲勞應(yīng)力疲勞應(yīng)力F。 簡(jiǎn)化計(jì)算的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核公簡(jiǎn)化計(jì)算的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核公 式為式為 1 FFSF 1 2000 KT Y bd m （4-494-49） 式中：式中：d1小齒輪分度圓直徑，單位為小齒輪分度圓直徑，單位為mm； m齒輪的模數(shù)，單位為齒輪的模數(shù)，單位為mm； YFS復(fù)合齒形因數(shù)。復(fù)合齒形因數(shù)。 （2）彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式）彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式 FS1 2 Fa1 4 000 1 YKT m uz （4-504-50） （1）齒數(shù)（）齒數(shù)（z）和模數(shù)（）和模數(shù)（m） （2）齒數(shù)比（）齒數(shù)比（u） （3）齒寬因數(shù)（）齒寬因數(shù)（a） 1蝸桿

36、傳動(dòng)的類型及特點(diǎn)蝸桿傳動(dòng)的類型及特點(diǎn) 圖圖4-84 4-84 蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng) 圖圖4-85 4-85 阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿 （1）模數(shù)（）模數(shù)（m）和壓力角（）和壓力角（ ） （2）蝸桿分度圓直徑（）蝸桿分度圓直徑（d1）和蝸桿導(dǎo)程角（）和蝸桿導(dǎo)程角（ ） 圖圖4-86 4-86 蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸 m m/mm/mm1 11.251.251.61.62 22.52.53.153.154 4 d d1 1/mm/mm1818 2020 22.422.4 2020 2828 （1818） 22.422.4 （2828） 35.535.5 （22.522.5） 2828 （

37、35.535.5） 4545 （2828） 35.535.5 （4545） 5656 （31.531.5） 4040 （5050） 7171 m m2 2d d1 1/mm/mm3 31818 31.2531.25 3535 51.251.2 1.681.68 7272 89.689.6 112112 142142 140140 175175 221.9221.9 281281 277.8277.8 352.2352.2 446.5446.5 556556 504504 640640 800800 1 1361 136 m m/mm/mm5 56.36.38 8101012.512.51616

38、2020 d d1 1/mm/mm （4040） （5050） （6363） 9090 （5050） 6363 （8080） 112112 （6363） 8080 （100100 ） 140140 （7171） 9090 （112112） 160160 （9090） 112112 （140140） 200200 （112112） 140140 （180180） 250250 （140140） 160160 （224224） 315315 m m2 2d d1 1/mm/mm3 3 1 0001 000 1 2501 250 1 5751 575 2 2502 250 1 9851 985 2

39、5002 500 3 1753 175 4 4454 445 4 0324 032 5 3765 376 6 4006 400 8 9608 960 7 1007 100 9 0009 000 11 20011 200 16 00016 000 14 062 14 062 17 50017 500 21 87521 875 31 25031 250 28 67228 672 35 84035 840 46 08046 080 64 00064 000 56 00056 000 64 00064 000 89 000 89 000 126 000126 000 表表4-274-27 普通圓柱蝸桿

40、的基本尺寸和參數(shù)（摘自普通圓柱蝸桿的基本尺寸和參數(shù)（摘自GB 100841988GB 100841988） 注：括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)盡可能不采用。注：括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)盡可能不采用。 11 11 tan x z pz m dd （4-744-74） 式中：式中：z1蝸桿螺旋線頭數(shù)，即蝸桿齒數(shù)；蝸桿螺旋線頭數(shù)，即蝸桿齒數(shù)； px蝸桿軸向齒距，單位為蝸桿軸向齒距，單位為mm； m蝸桿軸面（蝸輪端面）模數(shù)，單蝸桿軸面（蝸輪端面）模數(shù)，單 位為位為mm。 i i5 58 87 716161515323230308383 z z1 16 64 42 21 1 z z2 23030484828286464303064643

41、0308383 表表4-284-28 圓柱蝸桿傳動(dòng)的圓柱蝸桿傳動(dòng)的i i與與z z1 1、z z2 2推薦值推薦值 （5）蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸計(jì)算）蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸計(jì)算 蝸桿與蝸輪幾何尺寸計(jì)算公式如表蝸桿與蝸輪幾何尺寸計(jì)算公式如表4- 29所示。所示。 名稱名稱代號(hào)代號(hào)計(jì)算式計(jì)算式 蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)z z1 1按規(guī)定選取按規(guī)定選取 蝸輪齒數(shù)蝸輪齒數(shù)z z2 2z z2 2= =i iz z1 1 模數(shù)模數(shù)m m由強(qiáng)度計(jì)算確定，按表由強(qiáng)度計(jì)算確定，按表4-274-27取標(biāo)準(zhǔn)值取標(biāo)準(zhǔn)值 傳動(dòng)比傳動(dòng)比i ii i= =n n1 1/ /n n2 2= = z z2 2/ /z z1 1 蝸桿軸向齒距蝸桿

42、軸向齒距p px x1 1p px x1 1= = m m 蝸桿導(dǎo)程蝸桿導(dǎo)程p pz zp pz z= =z z1 1 p px x1 1 蝸桿分度圓直徑蝸桿分度圓直徑d d1 1由強(qiáng)度計(jì)算確定，按表由強(qiáng)度計(jì)算確定，按表4-274-27取標(biāo)準(zhǔn)值取標(biāo)準(zhǔn)值 蝸輪分度圓直徑蝸輪分度圓直徑d d2 2d d2 2= =m mz z2 2 齒頂高齒頂高h(yuǎn) ha ah ha1 a1 =h ha2 a2 =m m （正常齒）（正常齒） 表表4-294-29 阿基米德蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸計(jì)算阿基米德蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸計(jì)算 2 1 2arcsin b d 1212 22 dddmz a 名稱名稱代號(hào)代號(hào)計(jì)算式計(jì)算式 齒根高齒根高h(yuǎn) hf fh hf1 f1 =h hf2 f2 = 1.2= 1.2m m（正常齒）（正常齒） 蝸桿齒頂圓直徑蝸桿齒頂圓直徑d da1 a1 d da1 a1 =d d1 1 + 2+ 2h ha1 a1= =d d11 + 2+ 2m m 蝸桿齒根圓直