汽車機械基礎(chǔ)項目五課件

1、項目五認識齒輪傳動和輪系任務(wù)一 認識蝸桿傳動任務(wù)二認識輪系任務(wù)三認識齒輪傳動任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)三了解齒輪傳動的特點、類型和漸開線齒輪的工作原理；掌握標(biāo)準(zhǔn)直齒、斜齒、圓柱齒輪各部分名稱、基本尺寸和工作原理；了解蝸桿傳動的組成、原理、類型、參數(shù)及特點；了解齒輪、蝸桿的材料、性能、失效形式及應(yīng)用；了解輪系的類型和功用；掌握定軸輪系傳動比的計算方法。項目目標(biāo)任務(wù)描述任務(wù)一認識齒輪傳動發(fā)動機的轉(zhuǎn)速范圍和汽車的實際行駛速度卻有很大的區(qū)別，也就是我們平常開車時，卻經(jīng)常需要換擋，其目的就是獲得不同的車速和不同的行駛方向，以適應(yīng)實際行車路況。而換擋的本質(zhì)就是改變不同的齒輪傳動比。任務(wù)一知識準(zhǔn)備 1. 齒輪傳動的特

2、點 齒輪傳動是利用一對齒輪的輪齒依次交替嚙合，實現(xiàn)兩軸間的運動和動力的傳遞，也可以改變轉(zhuǎn)速和回轉(zhuǎn)方向。2.齒輪傳動的類型及應(yīng)用 齒輪傳動的種類很多，可按齒輪傳動軸線的位置關(guān)系不同、齒輪的齒向與齒輪軸線的相對位置關(guān)系不同、嚙合方式不同等來分類，具體特點及應(yīng)用情況詳見表5-1。一、齒輪傳動任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一一、齒輪傳動任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一一、齒輪傳動任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一一、齒輪傳動任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一一、齒輪傳動任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一一、齒輪傳動任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一一、齒輪傳動任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪

3、傳動任務(wù)一一、齒輪傳動任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一一、齒輪傳動任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一1.齒輪的結(jié)構(gòu)名稱 齒輪的各部分名稱如圖5-3所示。二、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一2.齒輪的參數(shù) 齒輪的主要參數(shù)有齒數(shù)、模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)等，具體含義如下：（1）齒數(shù) 齒輪整個圓周上輪齒的總數(shù)，用z表示。（2）模數(shù) 是指相鄰兩輪齒同側(cè)齒廓間的齒距p與圓周率的比值，用m表示(m=p/)，單位mm。二、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一二、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一二、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒

4、輪傳動任務(wù)一二、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一4.齒輪傳動的正確嚙合條件 一對漸開線齒輪能保證定傳動比，但并不表明任意兩個漸開線齒廓都能相互配對傳動。漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件為m1=m2=m 1=2=即：兩輪的模數(shù)和壓力角應(yīng)分別相等。二、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一1.斜齒圓柱齒輪的特點 與直齒圓柱齒輪相比，斜齒圓柱齒輪有如下一些特點：（1）傳動平穩(wěn)，連續(xù)性好，沖擊、振動減小，可用于高速傳動。當(dāng)一對平行軸斜齒圓柱齒輪嚙合傳動時，輪齒齒面是由前端面進入嚙合，由后端面退出嚙合，它們的接觸線是由短逐漸變長，再由長逐漸變短。因此，斜齒輪傳動平穩(wěn)性比

5、直齒輪好，減少了沖擊、振動和噪聲。（2）同時進入嚙合輪齒的對數(shù)較多，重合度較大，承載能力更強，可用于大功率傳動。（3）由于輪齒傾斜，傳動中會產(chǎn)生軸向力。而且不能當(dāng)滑移齒輪使用。三、斜齒圓柱齒輪傳動任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一2.斜齒圓柱齒輪的參數(shù) （1）螺旋角 斜齒輪齒廓曲面與分度圓柱的交線，稱為分度圓柱上的螺旋線。如果假想將斜齒輪的分度圓柱面剖切輪齒后展開成平面，則螺旋線變成許多條平行斜直線，它與軸線的夾角稱為分度圓螺旋角，簡稱螺旋角。三、斜齒圓柱齒輪傳動任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一斜齒輪輪齒的螺旋方向有左旋和右旋，其判斷方法可用左、右手來判斷：伸平手掌，四指方向和齒輪軸線方

6、向一致，若輪齒傾斜方向與左手大拇指一致，則為左旋；反之，則為右旋，如圖5-8所示。三、斜齒圓柱齒輪傳動任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一（4）端面壓力角與法面壓力角 端面壓力角是指斜齒輪端面內(nèi)的壓力角，用t表示；法面壓力角是指斜齒輪法面內(nèi)的壓力角，用n表示，如圖5-9所示。三、斜齒圓柱齒輪傳動任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一2.斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件 一對外嚙合斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是：（1）齒輪副的法面模數(shù)和法面壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值，且分別相等；（2）兩齒輪螺旋角大小相等、旋向相反。即 mn1=mn2=m，n1=n2=，1=-2(內(nèi)嚙合時1=2）。三、斜齒圓柱齒輪傳動任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)

7、一認識齒輪傳動任務(wù)一1.齒輪的材料 制造齒輪常用的鋼有調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼、滲碳淬火鋼和滲氮鋼。2.齒輪的性能 為了保證齒輪的正常工作，齒輪應(yīng)具備以下主要性能：(1)較高的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度。(2)齒面具有高的硬度和耐磨性。(3)齒輪心部具有足夠的強度和韌性，以提高齒輪的承載能力。(4)具有較高的傳動精度，材料具有較好的切削加工性及熱處理工藝性。 四、齒輪的材料及性能任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一齒輪工作時在相對滑動和滾動中產(chǎn)生劇烈摩擦，并使齒面承受交變應(yīng)力，致使齒輪發(fā)生損壞。其失效形式主要有： 1.齒面磨損 2.齒面膠合 五、齒輪的失效形式任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一3.疲勞

8、點蝕 相互嚙合的兩輪齒接觸時，齒面間的作用力和反作用力使兩工作表面上產(chǎn)生接觸應(yīng)力，由于嚙合點的位置是變化的，且齒輪做的是周期性的運動，所以接觸應(yīng)力是按脈動循環(huán)變化的。五、齒輪的失效形式任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一4.輪齒折斷 在運行工程中承受載荷的齒輪，如同懸臂梁，其根部受到脈沖的周期性應(yīng)力超過齒輪材料的疲勞極限時，會在根部產(chǎn)生裂紋，并逐步擴展，當(dāng)剩余部分無法承受傳動載荷時就會發(fā)生斷齒現(xiàn)象5.齒面塑性變形 在沖擊載荷或重載下，齒面易產(chǎn)生局部的塑性變形，從而使?jié)u開線齒廓的曲面發(fā)生變形五、齒輪的失效形式任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一1.仿形法 仿形法是在普通銑床上用軸向剖面形狀與被切

9、齒輪齒槽形狀完全相同的銑刀切制齒輪，常用的有盤形銑刀和指狀銑刀，如圖5-15所示六、齒輪的加工任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)一認識齒輪傳動任務(wù)一2.展成法 展成法是利用一對齒輪互相嚙合時兩輪的齒廓互為包絡(luò)線的原理來加工齒輪的，即刀具和輪坯之間的相對運動與一對互相嚙合的齒輪運動完全相同。六、齒輪的加工任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)二認識蝸桿傳動任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)描述汽車的行駛，除了直線運動之外，絕大多數(shù)時間都是在作曲線行駛。如何使汽車轉(zhuǎn)彎以適應(yīng)不同的路線，需要用到轉(zhuǎn)向機構(gòu)，而重型車輛轉(zhuǎn)向器中最常使用的就是蝸桿傳動機構(gòu)，本任務(wù)就來講解蝸桿傳動機構(gòu)。知識準(zhǔn)備1.結(jié)構(gòu)和類型 蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成，一般蝸桿為主動件，如圖5-17

10、所示。一般蝸桿與軸制成一體，稱為蝸桿軸（圖5-18）。蝸輪的結(jié)構(gòu)型式（圖5-19）可分為三種形式：整體式（用于鑄鐵和直徑很小的青銅蝸輪）、齒圈壓配式（輪轂為鑄鐵或鑄鋼，輪緣為青銅）和螺栓聯(lián)接式（輪緣和輪轂采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接，結(jié)構(gòu)裝拆方便）。一、蝸桿傳動任務(wù)三任務(wù)二認識蝸桿傳動任務(wù)一任務(wù)二一、蝸桿傳動任務(wù)三任務(wù)二認識蝸桿傳動任務(wù)一任務(wù)二按蝸桿形狀的不同可分：圓柱蝸桿傳動(圖5-20)、環(huán)面蝸桿傳動(圖5-21)、錐蝸桿傳動(圖5-22)等三類。一、蝸桿傳動任務(wù)三任務(wù)二認識蝸桿傳動任務(wù)一任務(wù)二2.特點 （1）傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊。（2）傳動平穩(wěn)，無噪音。（3）具有自鎖性。（4）傳動效率低。（5）發(fā)

11、熱量大，齒面容易磨損，成本高。3.應(yīng)用蝸桿傳動常用于兩軸交錯、傳動比較大、傳遞功率不太大或間歇工作的場合，如汽車轉(zhuǎn)向器（圖5-23）。一、蝸桿傳動任務(wù)三任務(wù)二認識蝸桿傳動任務(wù)一任務(wù)二一、蝸桿傳動任務(wù)三任務(wù)二認識蝸桿傳動任務(wù)一任務(wù)二二、蝸桿的參數(shù)與計算1.主要參數(shù) 各類圓柱蝸桿傳動的參數(shù)和幾何尺寸基本相同。如圖5-24所示為阿基米德圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)。任務(wù)三任務(wù)二認識蝸桿傳動任務(wù)一任務(wù)二二、蝸桿的參數(shù)與計算2.蝸桿傳動計算公式 在標(biāo)準(zhǔn)蝸桿傳動的設(shè)計中，一般是先根據(jù)給定的傳動比i，選擇蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒數(shù)z2，再按強度條件來確定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑d1（或蝸桿直徑系數(shù)q），最后根據(jù)表5-5

12、計算出蝸桿和蝸輪的基本尺寸。任務(wù)三任務(wù)二認識蝸桿傳動任務(wù)一任務(wù)二二、蝸桿的參數(shù)與計算3.蝸桿傳動轉(zhuǎn)向判斷 蝸桿旋向判定：將蝸桿的軸線豎起，螺旋線右面高為右旋，左面高為左旋。任務(wù)三任務(wù)二認識蝸桿傳動任務(wù)一任務(wù)二三、蝸桿蝸輪螺旋方向的判定任務(wù)三任務(wù)二認識蝸桿傳動任務(wù)一任務(wù)二四、蝸桿傳動的失效形式 在蝸桿傳動中，蝸輪輪齒的失效形式有點蝕、磨損、膠合和輪齒彎曲折斷。但一般蝸桿傳動效率較低，滑動速度較大，容易發(fā)熱等，故膠合和磨損破壞更為常見。五、蝸桿的材料選擇為了避免膠合和減緩磨損，蝸桿傳動的材料必須具備減摩、耐磨和抗膠合的性能。一般蝸桿用碳鋼或合金鋼制成，螺旋表面應(yīng)經(jīng)熱處理（如淬火和滲碳），以便達到高

13、的硬度(HRC4563),然后經(jīng)過磨削或珩磨以提高傳動的承載能力。蝸輪多數(shù)用青銅制造，對低速不重要的傳動，有時也用黃銅或鑄鐵。任務(wù)三任務(wù)三認識輪系任務(wù)一任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)描述由一對齒輪組成的機構(gòu)是齒輪傳動的最簡單形式。但在工程實際中，為了滿足各種不同的工作要求，經(jīng)常采用若干個彼此嚙合的齒輪進行傳動。它通常介于原動機和執(zhí)行機構(gòu)之間，把原動機的運動和動力傳給執(zhí)行機構(gòu)。知識準(zhǔn)備1.結(jié)構(gòu)和類型由一系列相互嚙合的齒輪組成的傳動系統(tǒng)，稱之為輪系。按輪系中各齒輪的幾何軸線是否固定可分為定軸輪系（圖5-28，手動變速器）、行星輪系（圖5-29，自動變速器）和混合輪系（圖5-30）三大類。一、輪系任務(wù)三認識輪系任

14、務(wù)一任務(wù)三一、輪系任務(wù)二任務(wù)三認識輪系任務(wù)一任務(wù)三1.結(jié)構(gòu)和類型（1）定軸輪系是指傳動中所有齒輪的回轉(zhuǎn)軸線都有固定的位置的輪系。主要可分為平面定軸輪系和空間定軸輪系兩大類。（2）行星輪系一個或一個以上齒輪的軸線繞另一齒輪的固定軸線回轉(zhuǎn)的齒輪傳動(圖5-31)系統(tǒng)。通常由太陽輪、行星輪(含行星架)和齒圈（內(nèi)齒輪）三個基本件組成。一、輪系（3）混合輪系 在輪系中，既有定軸輪系又有周轉(zhuǎn)輪系任務(wù)二任務(wù)三認識輪系任務(wù)一任務(wù)三2. 輪系的特點（1）定軸輪系的主要特點1）適用于相距較遠的兩軸之間的傳動一、輪系任務(wù)二任務(wù)三認識輪系任務(wù)一任務(wù)三2）可滿足變速器實現(xiàn)變速傳動和變向要求一、輪系任務(wù)二任務(wù)三認識輪系任務(wù)一任務(wù)三2）可滿足變速器實現(xiàn)變速傳動和變向要求一、輪系任務(wù)二任務(wù)三認識輪系任務(wù)一任務(wù)三3）可獲得較大的傳動比。4）可實現(xiàn)運動的合成與分解。一、輪系任務(wù)二任務(wù)三認識輪系任務(wù)一任務(wù)三（2）而行星輪系的主要特點則是：（1）體積小，承載能力大，工作平穩(wěn)；但大功率高速行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，要求制造精度高。（2）行星齒輪傳動中有些類型效率高，但傳動比不大。另一些類型則傳動比可以很大，但效率較低，用它們作減速器時，其效率隨傳動比的增大而減小;作增速器時則有可能產(chǎn)生自鎖。（3）以把兩個給定運動合成起來，也可把一個給定運動按