1、机械传动图例 （a）刨床(带传动)（b）自行车（链传动）（c）减速器（齿轮传动）图7-1 机械传动的应用 你见过并理解如图7-1所示的带传动、链传动和齿轮传动机构吗？传动比怎样计算呢？懂得这些传动机构的特点和应用范围么？通过本章学习，你不仅可以回答这些问题，还可以达到以下学习目标和能力目标！1.初步具备带传动、链传动、齿轮传动的安装、调试和维护能力。2.具备正确识别并独立拆装减速器的能力。7.1 带传动 7.2 链传动 7.3 齿轮传动 7.4 蜗杆传动 7.5 齿轮系与减速器7.1 带传动带传动应用实例带传动应用实例（a）V带传动的应用 （b）圆带传动应 （c）平带传动的应用 图7-2 带传
2、动应用实例 带传动是广泛应用于两轴（或多轴）间传递运动或动力的一种机械传动。如图7-2（a）所示为发动机利用V带进行传动；图7-2（b）所示为缝纫机利用圆带进行传动；图7-2（c）所示为电动机利用平带进行传动。7.1.1 带传动的工作原理、特点、类型和应用1.带传动的工作原理 如图7-3(a)所示，摩擦型带传动一般由主动带轮1、从动带轮2及传动带3组成。将柔性带（挠性带）张紧在带轮上，使带与带轮间产生压力。当正常工作时，主动轮1转动，借助带与带轮之间产生的摩擦力带动从动带轮2转动。图7-3（a）摩擦型带传动动画1.带传动的工作原理 如图7-3(b)所示，啮合型带传动一般由主动带轮1、从动带轮2
3、及传动带3组成。将柔性带齿带（挠性带）张紧在带轮上，使带与带轮间产生啮合力。当正常工作时，主动轮1转动，借助带与带轮之间产生的啮合力带动从动带轮2转动。图7-3（b）啮合型带传动2.带传动的特点（1）带是弹性体，可以缓冲和吸振，因此传动平稳、噪声小。（2）当传动过载时，带在带轮上打滑，可防止其他零件损坏。（3）带的结构简单、制造和安装精度要求不高，不需要润滑，装拆方便、成本低。（4）带在工作时会产生打滑，传动比不恒定。（5）带传动的外廓尺寸大；传动效率低，带传动的功率一般小于100KW，带的工作速度为535m/s，传动比不超过5，效率为9297。（6）带的使用寿命短，不宜用于高温、易燃及有油和
4、水的场合。3.带传动的类型及应用根据工作原理的不同，带传动分为摩擦带传动和啮合带传动两大类，其中最常见的是摩擦带传动。摩擦带传动根据带的截面形状为同主要有：（a）摩擦型 （b）啮合型 带传动简图此外根据用途不同，传动带还可分为一般工业用带、汽车用带、农机用带和家用电器用带。（a）平带 （b）V带 （c）圆带图7-4 摩擦带的截面形状（1）平带传动 平带由多层胶帆布构成，其横截面形状为扁平矩形，工作面是与轮面相接触的内表面，如图7-4（a）所示。平带结构简单，主要适合于高速转动或两轴平行距离较远的传动。图7-4（a）摩擦带的截面形状（2）V带传动 V带的横截面形状为等腰梯形，工作面是与轮槽相接触
5、的两侧面，如图7-4（b）所示。V带与底槽不接触，由于轮槽的楔形效应，预拉力和摩擦系数相同时，V带传动较平带传动能产生更大的摩擦力，故具有较大的牵引能力，承载能力近为平带的3倍.结构更加紧凑，广泛应用于机械传动中，如图7-2(a)所示。图7-4(b)摩擦带的截面形状（3）圆带传动 圆带的横横面为圆形，一般用革或棉绳制成，其特点：结构简单，制造方便，抗拉强度高，耐磨损、耐腐蚀，使用温度范围广，易安装，使用寿命较长。如图7-4（c）所示。它只能用于低速轻载的仪器或家用机械中，如图7-2（b）所示的缝纫机。图7-4(c)摩擦带的截面形状7.1.2 带传动的传动比假设带传动正常工作，带与带轮间没有相对
6、滑动，则传动带带传动的传动比 在带传动中，主动轮的转速n1与从动轮的转速n2之比，称为带传动的传动比。用i表示i传动比。即：其中:n1、n2 主动轮和从动轮转速，单位是r/min。（7-1）（7-2）例例7.1-17.1-1 如图7-3所示的V带传动，若D1=300mm，D2=900mm，n1=1200r/min，求大带轮的转速n2。解解：因所以则大带轮的转速n2=400r/min。7.1.3 V带的结构和标准1.V带的结构、型号与标准 V带已标准化，其横截面的结构由顶胶、抗拉体、底胶和包布组成。如图7-5(a)、（b）所示。抗拉体又可分为帘布芯结构和绳芯结构两种。（1）帘布芯结构的V带，其强
7、力层由210层布（化学纤维或棉织物）贴合而成。制造方便，抗拉强度好。（2）线绳芯结构的V带，其强力层仅有一层线绳，其韧性好，抗弯强度高，适用于带轮直径小、转速较高的场合。普通V带按其截面尺寸规定有Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，在相同条件下，横截面尺寸越大，传递的功率也越大。V带各型号的截面尺寸参见我国国家标准普通和窄V带传动 第1部分：基准宽度制GB/T 13575.1-2008。（a）帘布芯结构 （b）绳芯结构图7-5 V带的结构、型号和标准2.V带的标记普通V带的标记由型号、基准长度和标准号三个部分组成。如基准长度为的B型普通V带，其标记为：B1800 GB/T135752008V带
8、的标记、制造年月和生产厂名，通常压印在带的顶面。中性层中性层V带绕带轮弯曲时，其长度和宽度均保持不变的层面。如图7-6 所示。基准长度基准长度L Ld d在规定的张紧力下，沿V带中性层量得的周长，又称为公称长度公称长度。图7-6 中性层 7.1.4 V带轮的材料和结构1.V带轮的材料 带轮常用的材料有灰铸铁、铸钢、铝合金及工程塑料等。带速v25m/s时，用灰铸铁（HT150）；而v=2530m/s时，用灰铸铁（HT200）；带速更高则采用铸钢或铝合金。带轮直径D500600mm时，采用钢扳焊接而成。小功率传动时，可采用铝合金或工程塑料等制造。2.V带轮的结构 带轮由轮缘（外圈环形部分）、轮毂（
9、与轴联接的筒形部分）和轮辐（联接轮缘和轮毂的中间部分）三部分组成。根据轮幅的结构不同，可以分为实心式、腹板式、孔板式和轮幅式等，如图7-7所示。（a）实心式带轮（b）腹板式带轮（c）孔板式带轮（d）轮幅式带轮图7-7带轮的结构7.1.5 V带传动参数的选用1.带轮的基准直径dd1和d d2 n V带带轮的基准直径带带轮的基准直径dd带轮上与所配用V带的节宽bp相对应处的直径。n 基准直径基准直径dd大小直接影响大小直接影响带轮上包角，特别是小带轮的包角，直径越小，包角也减小，从而影响传动能力，同时也影响带的使用寿命，故规定最小基准直径。ddmin7.1.5 V带传动参数的选用1.带轮的基准直径
10、dd1和d d2 根据V带的型号及表7-1所示。选择小带轮的基准直径大带轮的基准直径由式7-2得 小带轮、大带轮的基准直径应符合普通v带轮的标准直径系列要求。表表7-1 普通普通V带轮最小标准直径带轮最小标准直径（mm）p 包角包角带与带轮接触弧所对应的圆心角。如图7-8所示。图7-8 带的包角2.小小带轮的包角带轮的包角 2.小小带轮的包角带轮的包角 包角的大小反映了带与带轮轮缘表面间接触弧的长短，即包角愈大，带与带轮的接触弧长越长，带和带轮的接触面上产生的总摩擦力就越大。传动效率高，反之，传动效率低，特别是小带轮的包角。因此，为了保证一定的传动能力，小带轮上的包角不得小于120.小带轮上的
11、包角可按下列公式计算：式中a为两带轮的中心距。（7-3）3.中心距a和带的基准长度Ld 首先初选中心距，根据传动的位置要求适当选取，一般可按下列公式初选：l 中心距中心距两带轮中心连线的长度。（7-4）初选0后，按下式计算所需带的基准长度。所谓基准长度就是在规定的张紧力作用下，V带位于带轮基准直径上的周线长度。计算出带的基准长度后，圆整并取符合标准值的实际长度。l 中心距的大小对传动的结构尺寸和传动能力都有影响。中心距小，传动装置的结构就紧凑，小带轮上的包角也减小，降低传动能力；中心距大，则传动带过长，工作时传动带会发生颤动，带速越高，带颤动就会越严重。故要适宜。（7-5）5.V带的根数z V
12、带传动中所需带的根数应按具体传动功率大小计算确定，为了使每根带受力均匀，根数应尽量少不宜过多,一般z应小于10。4.带的线速度v 带速太低，在传递功率一定时，所需圆周力增大，从而会引起带打滑。而带速太高，离心力又会使带与带轮间的压紧程度减小，传动能力降低。一般情况下，故带的速度限制在525m/s的范围内。带的速度可按下列公式计算（7-6）6.V带传动的传动比i 根据带传动的传动比公式（71）计算。因带传动具有打滑特征，传动比不准确，通常，V带传动的传动比i 7，常取27.7.V带楔角和V带带轮的轮槽角V带的楔角V带横截面的两侧边间的夹角；带轮的槽角则是带轮的带槽横截面的两边的夹角。如图7-9所
13、示 图7-9 V带楔角和V带带轮的轮槽角 国家标准规定，普通V带的楔角均为40。但因胶带绕带轮时会弯曲，此时胶带节面外侧受拉伸长，其横向相应收缩；内侧受压缩短，其横向扩张，其结果将使V带的横截面变形，楔角比弯曲前的40标准值减小，为保证弯曲变形后的胶带两侧仍能与带轮贴合，应将轮槽角制成比40略小些。一般取34、36，38。带轮直径越小，带弯曲变形越厉害，相对应的轮槽角要小些，大带轮的槽角相对应的轮槽角要小些，大带轮的槽角则大些。则大些。7.V带楔角和V带带轮的轮槽角7.1.6 影响带传动工作能力的因素1.弹性滑动和打滑 带是橡胶制成的弹性体，在传动过程中，由于受拉力而产生弹性变形，这种由于带的
14、弹性变形而引起的带与带轮间的滑动，称为弹性滑动。这是带传动正常工作时固有的特性，是不可避免的。弹性滑动引起的后果是：从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度，产生了速度损失；降低了传动效率，增加带的磨损，缩短带的寿命；使带温升高。如图所示。图带的弹性滑动示意图（箭头表示带轮对带的摩擦力方向）2.带的疲劳破坏 带在传动中，时而弯曲，时而伸直，时而拉力大，时而拉力小，所以带承受的是变应力。当变化的应力超过极限值时，传动带的局部将出现帘布（或线绳）与橡胶脱离现象，即脱层，以至断裂，丧失传动能力。3.带的工作表面磨损 皮带的工作表面磨得如镜面一样光滑，这是典型的由于皮带磨损过度而引起的在有负载时打滑现象，
15、皮带轮表面磨得很光亮就是打滑现象的最好证明。当带传动过载时，即传递载荷超过带与带轮之间的最大摩擦力时，主动轮继续正常回转，从动轮和带却不能正常运行，带与带轮间出现明显的相对滑动，称为打滑。打滑使带传动不能正常工作，即传动失效。u弹性滑移和打滑的区别弹性滑移和打滑的区别*7.1.7 新型带传动的应用1.同步带传动 同步带传动就是啮合型带传动，如图7-10所示，它利用带齿与带轮的齿相啮合传递运动和动力。因带与带轮间没有滑动，同步带传动可消除摩擦带传动的缺点，综合了摩擦带传动和链传动的优点外，还具有传递功率大，传动比准确等优点。多用于录音机、数控机床等要求传动平稳、传动精度较高的场合。常见的啮合型带
16、的横截面形状有四种，如图7-11所示。图7-10啮合型带传动 图7-11 啮合型带的截面形状2.多楔带传动 多楔带横截面以扁平为基体，下面有几条等纵向槽，其工作面为楔的侧面，如图7-12所示。这种带传动兼有平带的弯曲应力小和V带的摩擦力大的优点。多楔带可取代若干根V带，故常用于传递动力大，且要求结构紧凑的场合。图7-12 多楔带3.高速带 带传动带速v30m/s、高速轴转速n=1000050000r/min的带传动称为高速带传动。7.2 7.2 链传动链传动 链传动广泛应用于农业、矿业、冶金、化工、机床、汽车、摩托车、自行车等机械传动中，如图7-13（a）汽车起重车、（b）摩托车和（c）食品输
17、送机械。（a）超重车悬臂（起重链（b）摩托车(传动链)（c）食品输送机械（牵引链）图7-13 链传动的应用7.2.1 链传动的工作原理、特点、类型和应用 1.链传动的工作原理 链传动由主动轮1、从动链轮2和环绕链轮上的链条3组成，依靠链条与链轮的啮合来传递平行轴间的运动和力，如图7-14所示。图7-14 链传动2.链传动的特点（1）与带传动相比：没有相对滑动现象；能保持准确的平均传动比；链条不需太大的张紧力，对轴压力较小；能在高温、多尘、油污等恶劣的条件下工作；传递的功率较大，效率较高；低速时能传递较大的圆周力。（2）与齿轮传动相比：链传动的结构简单，安装方便，成本低廉；传动中心距适用范围较大
18、（中心距最大可达十多米）。（3）由于链条进入链轮后形成多边形折线，从而链传动的瞬时传动比不恒定，传动平稳性较差，工作时振动、冲击、噪声较大，不宜用于载荷变化很大、高速和急速反转的场合。3.链传动的类型和应用 根据用途的不同，链传动可分为传动链、起重链和牵引链。传动链主要有套筒滚子链和齿形链两种，如图7-15（a）、（b）所示。主要用于一般机械传动，以套简滚子链最为常见；起重链主要用在起重机中提升重物，如图7-15（c）。牵引链主要用在运输机械中移动重物，如图7-15（d）。（a）滚子链 (b)齿形链 （c）起重链 （d）牵引链图7-15链传动的结构一般情况下，链传动的适用范围：传动比i6、链速
19、度v15m/s、传动功率P100KW。7.2.2 链传动的传动比在链传动中，主动链轮的转速 n1与从动链轮的转速n2之比，称为链传动的传动比，用i表示。如图7-14所示，设链传动的主动链轮齿数为z1，转速为n1；从动链轮齿数为 z2，转速为n2由于链传动是啮合传动，在单位时间内两链轮转过的齿数n1z1和n2z2相等。链传动比 式（7-8）说明，链传动的传动比与链轮的齿数成反比。（7-7）（7-8）*7.2.3 链传动参数的选用1.链轮的齿数z 链轮齿数对链传动平稳性和工作寿命影响很大。因此，链轮齿数要适当，不宜过大或过小。通常可取小链轮最小齿数zmin9一般小链轮齿数z1可根据链速及表7-2所
20、示选取，然后再按传动比确定大链轮齿数z2。表7-2 链轮齿数的确定2.传动比i 由于链轮最少齿数与最大齿数受到限制，链条在链轮上的包角不能太小，以及整个传动尺寸不能太大等条件的限制，所以链传动的传动比不应大于6，推荐选用i=23.5.当链速v3 ms,载荷平稳时,传动比i允许达到10。3.链速v 链速的提高受到动载荷的限制，通常套筒滚子链的速度应小于12 ms.如果链与链轮的制造质量高，链节距小，链轮的齿数较多，安装精度高，润滑充分时，链速允许达到2030ms。链的平均速度为 式中：p 链节（mm）；n1、n2 主、从动链轮的转速（r/min）；z1、z2 主、从动链轮齿数。4.链节距p 链条
21、相邻两销轴中心线之间距离称为链节距。链节距p是链传动中最主要的参数。链节距越大其承载能力越高，但传动中的附加动载荷、冲击和噪声也都会越大，运动的平稳性就越差。因此，在满足传递功率的前提下，应尽量选取小节距的单排链；若传动速度高、功率大时，则可选用小节距多排链。这样可在不加大节距p的条件下，增加链传动所能传递功率。5.中心距a 中心距a是主、从两链轮中心线之间的距离。为增加参入啮合齿数和避免链条出现抖动现象，增强传动的平稳性,一般可取中心距a=（3050）p，最大中心距a 80p。7.2.4 链传动的安装与维护1.链传动的布置 链传动的布置，按两链轮中心连线位置可分为：水平布置、倾斜布置 和垂直
22、布置三种，如图7-16(a)、(b)、(c)所示。（a）水平布置 (b)倾斜布置(c)垂直布置图7-16 链传动的布置2.链传动的安装 安装链传动时，两链轮轴线必须保持平行，并且两链轮旋转平面应位于同一平面内，误差e0.0002a(a为中心距)，如图7-17所示，超过时会引起脱链和不正常的磨损。图7-17 链传动的安装3.链传动的张紧 链传动的维护主要是指链传动的张紧和润滑。链传动张紧的目的主要是为了避免在链条的垂度过大时产生啮合不良和链条的振动现象，同时也为了增加链条与链轮的啮合包角。链条的张紧方法有：（3）采用张紧轮。当中心距不可调时，可通过设置张紧轮张紧，如图7-18所示。（1）调整中心
23、距法。当中心距可调时，直接调整中心距来达到张紧的目的。（2）拆卸法 当中心距不可调时，可将磨损变长的链条拆掉至节去掉12个链节。张紧轮多位于靠近主动轮的松边外侧，也可位于内侧，其形状可以是链轮，也可以是无齿的滚轮，图7-18 链传动张紧装置4.链传动的润滑 链传动润滑的好坏是影响工作能力和使用寿命的重要因素。良好的润滑可以减轻磨损、缓和冲击及振动。在链传动的使用过程中，应定期检查润滑情况及链条的磨损情况，确保链传动正常、安全可靠工作。【阶段实训【阶段实训4 4】V V带（或链）传动的安装、张紧、调试和维护带（或链）传动的安装、张紧、调试和维护1.1.实训目的实训目的（1）熟悉V带（或链）传动的
24、结构及工作过程。（2）掌握V带（或链）传动的安装、张紧、调试方法及具体拆装步骤。（3）熟悉在实际生产中，V带（或链）传动的维护方法与项目。2.2.实训设备和工具实训设备和工具（1）设备：电动机与V带传动模型。（2）工具：扳手、锤子、螺丝刀、游标卡尺；学生自备纸、铅笔、三角板、圆规等。3.3.实训的相关知识实训的相关知识（1）V带传动的张紧和调试因带的材料不是完全的弹性体，且带在工作一段时间后，会发生塑性伸长而松弛，使张紧力降低，影响正常工作，故需要重新张紧和调整。判断传动带松紧的基本方法 在传动带松边的中间部位以大拇指能按下超过（1015）mm为松驰，如图7-19所示。图7-19判断传动带松紧
25、的方法动画常用的张紧方法a.调整中心距张紧方法通过增大中心距，达到张紧带的目的。如图7-20（a）（b）所示。图7-20（a）滑道式张紧装置 图7-20（b）摆架式张紧装置动画b.使用张紧轮的张紧方法 当两轮的中心距不能够调整时，可借助张紧轮的位置来调整V带的松紧程度。张紧轮必须放置在V带的松边，且安装在传动带松边内侧靠近大带轮，如图7-21所示。图7-21加张紧轮法动画(2）带的安装安装V带时，应先缩小中心距，将V带套入槽中后，再调整中心距并予以张紧，严禁强行撬入和撬出，以免损伤皮带。安装带轮时两轮轴线应相互平行，两带轮轴线的平行度误差应小于0.006a（a为轴间距）；两轮相对应的V型槽的对
26、称平面应重合，误差不得超过20，如图7-22所示，否则将加剧带的磨损，甚至使带从带轮上脱落图7-22 两带轮轴线相对位置安装V带时，应使带的顶面与带轮轮缘平齐，如图7-23所示。正确 错误错误 图7-23 V带在轮槽中的位置动画（3）V带安装与维护要求按设计要求选取带型、基准长度和根数。带禁止与矿物油、酸、碱等介质接触，工作温度不宜超过60，应避免日光直接曝晒。定期检查胶带，发现其中一根过度松弛或疲劳破坏时，应全部更换新带。不同厂家的V带和同一厂家的新旧不同的V带，不能同组使用，以免损坏带的工作表面和降低带的弹性；以免载荷分布不匀，加剧带的磨损。带传动装置应加防护罩，以免发生意外事故。4.4.
27、实训步骤实训步骤(1)V带传动模型外型观察 从V带的结构入手，分析V带传动所处的位置、组成零件的相互关系、装配顺序以及零件在轴上的定位和固定方法，分析润滑和密封方法。(2)拆V带传动拆防护罩。观察、分析V带传动、张紧方式、V带根数及轴上零件的布置，并测量中心距。拆下V带，若中心距可调整时，应先缩小中心距后，再拿下V带；若两轮中心距不可调时，松开张紧轮，再轻撬下V带，杜绝强撬。检查带的磨损情况，测量V带的截面尺寸，判断带的型号及基准长度，绘制其截面图。观察带轮的结构形式。(3)安装V带。7.3 7.3 齿轮传动齿轮传动齿轮传动由主动齿轮、从动齿轮和机架组成。如图7-24所示，齿轮传动应用于汽车的
28、变速箱及后桥差速器。(a)变速箱(b)汽车的后桥差速器图7-24齿轮传动的应用7.3.1齿轮传动的特点、分类和应用 齿轮传动是近代机器中最常见的一种机械传动，是传递机器动力和运动的一种主要形式，是机械产品的重要基础零部件。它与带、链、摩擦、液压等机械传动相比，具有许多特点。1.齿轮传动的特点(1）具有恒定的传动比；(2）适应的载荷和速度范围广；(3）传动效率高且结构紧凑；(4）工作可靠且使用寿命长；(5）可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。因此，它已成为许多机械产品不可缺少的传动部件，也是机器中所占比重最大的传动形式。齿轮的设计与制造水平将直接影响到机械产品的性能和质量。由于齿
29、轮在工业发展中的突出地位，致使齿轮被公认为工业化的一种象征。但齿轮传动也存在加工和安装精度要求较高、制造成本也较高及不宜用于远距离两轴之间的传动等缺陷。2.齿轮传动的分类(1）按照齿轮轴线间相互位置、齿向和啮合情况，齿轮传动的分类如图7-25所示。（a）直齿圆柱齿轮（b）斜齿圆柱齿轮（c）人字齿圆柱齿轮按轮齿方向分类外啮合齿轮传动 平面齿轮平面齿轮动画动画动画（d）内啮合齿轮传动（e）齿轮齿条啮合按啮合情况的不同分类 平面齿轮平面齿轮动画动画(f)圆锥齿轮传动(g)交错轴斜齿轮传动 (h)蜗杆传动 两轴相交的齿轮传动 两轴相错的齿轮传动空间齿轮空间齿轮图齿轮传动的类型动画动画动画 (2）按齿轮
30、齿廓曲线来分，有渐开线齿轮传动、摆线齿轮传动、圆弧齿轮传动和抛物线齿轮传动，其中最常见的是渐开线齿轮传动。(3）按齿轮传动是否封闭，齿轮传动还可分为开式齿轮传动和闭式齿轮传动。3.齿轮传动的应用 直齿圆柱齿轮传动广泛应用于各种机械中。斜齿圆柱齿轮传动因承截能力大，传动平稳，故适用于高速大功率、两轴线相互平行的传动；圆锥齿轮传动因承截能力大，传动平稳，且两轴线可以任意相交，故适用于高速大功率、两轴线任意相交的传动；蜗杆传动适用于传动比大、传递功率不大且不作长期连续运转的场合。7.3.2 齿轮传动的传动比 齿轮传动中，主动齿轮的转速n1（角速度 1）与从动齿轮的转速n2（或角速度2）之比，称为齿轮
31、传动的传动比，用i表示传动比，按下式计算（7-9）7.3.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮1.渐开线齿轮各部分名称及符号 如图7-26所示为渐开线直齿圆柱齿轮的一部分。图7-26齿轮各部分名称附：齿廓曲面的形成(1)齿顶圆 连接各轮齿齿顶的圆为齿顶圆，其直径用da表示，半径用ra表示。(2)齿根圆 连接各轮齿齿根的圆为齿根圆，其直径用df表示，半径用rf表示。(3)分度圆 在齿顶圆和齿根圆之间取一个圆，作为计算、制造和测量齿轮尺寸的基准，该圆为分度圆，其直径用d表示，半径用r表示。对于标准齿轮，分度圆上的齿厚与齿槽宽相等。(5)齿顶高、齿根高、齿高齿顶圆与分度圆之间的径向距离，称为齿顶高，用ha表示
32、。分度圆与齿根圆之间的径向距离，称为齿根高，用hf表示。齿顶圆与齿根圆之间的径向距离，称为齿高，用h表示。p=s+e （7-10）H=ha+hf (4)齿厚、齿槽宽和齿距 一个齿的两侧端面齿廓之间分度圆圆弧长度，称为分度圆上的齿厚，用s表示。一个齿槽的两侧端面齿廓之间分度圆圆弧长度，称为分度圆上的齿槽宽，用e表示。相邻两齿同侧的端面齿廓之间分度圆圆弧长度，称为分度圆上的齿距，用p表示。知识加油店 1、基圆与发生线。形成渐开线的圆，称为基圆。即一动直线AB沿着一固定的圆作纯滚动时，此动直线上任一点K的运动轨迹CK称为渐开线，该圆称为渐开线的基圆，其直径用db表示，半径以rb表示，直线称为渐开线的
33、发生线。如图727所示。图727基圆与渐开线 渐开线齿廓的性质：p 发生线在基圆上滚过的线段长等于基圆上被滚过的弧长；p 渐开线上任意一点的法线必切于基圆；p 渐开线的形状取决于基圆的大小；p 渐开线上各点的曲率半径不相等；p 渐开线上各点的齿形角（压力角）不等；p 渐开线的起始点在基圆上，基圆内无渐开线；根据齿距定义，设齿轮的齿数为z，分度圆的圆周长pz=d 由此可得 式中，为无理数，计算d时很不方便。为了便于齿轮的设计、制造、测量及互换使用，人为地把齿距p除以圆周率 所得的商，称为齿轮的模数，用m表示,其单位为mm。即2.渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数(1)模数（7-11）于是得分度圆直径的
34、计算公式为 由于模数是齿轮几何尺寸计算的基础，如图7-28所示，齿数相同而模数不同的齿轮，m越大，齿也越大，齿轮承受载荷也越高，所以模数的大小是表明轮齿工作能力的重要标志。我国采用的标准模数值，见表7-3所示。表表7-3 渐开线圆柱齿轮模数（摘自渐开线圆柱齿轮模数（摘自GB/T 13572008）注：对斜齿圆柱齿轮是指法向模数。优先选用第一系列，括号内的模数尽可能不用。（7-12）d=mz(2)压力角 渐开线上各点的压力角均不同，通常将渐开线齿廓上与分度圆交点处的压力角称为分度圆压力角，简称压力角，国标规定标准压力角20(3)齿顶高系数ha*和顶隙系数c*为了用模数来表示轮齿的齿顶高和齿根高，
35、引入了齿顶高系数,即齿顶高与模数之比，用ha*表示。当一对齿轮啮合时，为使一个齿轮的的齿顶不至于与另一齿轮的齿槽底面相抵触，轮齿的齿根高应大于齿顶高，以保证两轮齿啮合时，一个齿轮的齿顶与另一齿轮的齿槽间有一定的径向间隙，这一间隙称为顶隙。可以储存润滑油，有利齿轮的润滑。顶隙与模数之比值为顶隙系数，用c*表示。则齿顶高ha和齿根高hf可写为齿顶高系数和顶隙系数我国也已标准化，其值见表7-4。表7-4 齿顶高系数ha*和顶隙系数c*ha=ha*mhf=(ha*+c*)m(4)齿数z 一个齿轮的轮齿的总数称为齿数，用z表示。齿轮设计时，齿数是按使用要求和强度计算确定的。如图7-24所示，相同齿数、不
36、同模数的三个齿轮的比较，不同模数轮齿的齿根厚度不同，其抗弯曲强度不同，模数越大，轮齿的齿根厚度越厚，抗弯曲越强，反之越差。图7-28 齿数相同模数不同的齿轮比较 若齿轮的模数、压力角、齿顶高系数及顶隙系数均为标准值，且分度若齿轮的模数、压力角、齿顶高系数及顶隙系数均为标准值，且分度圆上的齿厚与齿槽宽相等，称为标准齿轮。圆上的齿厚与齿槽宽相等，称为标准齿轮。3.标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 外啮合标准直齿圆柱齿轮主要几何尺寸计算公式列于表7-5 中。内齿轮和齿条的尺寸计算，可查阅机械设计手册。表表7-5 渐开线标准直齿圆柱齿轮主要几何尺寸计算公式渐开线标准直齿圆柱齿轮主要几何尺寸计算公式例：例
37、：7-2-17-2-1已知一对标准直齿圆柱齿轮传动，m6mm，z1=21、z2=37，正常齿制，求其几何尺寸。解：解：（1）确定基本参数:（2）代入公式计算 7.3.4齿轮的结构 齿轮的结构通常有齿轮轴、实体式齿轮、腹板式齿轮及轮幅式齿轮等主要形式，其主要选用原则如下：1.齿轮轴 对于直径较小的钢齿轮，其齿顶圆直径da2dk（dk为轴径）或齿根圆与键槽底部的距离x22.5m（m为模数）时，将齿轮与轴制成一体，称为齿轮轴。如图7-29所示。图7-29齿轮轴结构2.实体式齿轮 当齿轮的齿顶圆直径da200mm时，齿轮与轴分别制造，制成锻造实体式齿轮，如图7-30所示。图7-30实体式齿轮3.腹板式
38、齿轮 当齿轮的齿顶圆直径da500 mm时，可制成锻造腹板式齿轮，如图7-31所示。dh为轴径图7-31 轮幅式齿轮 4.轮幅式齿轮 如图7-32所示。当齿轮的齿顶圆直径da500mm时，可采用铸造轮幅式齿轮。图7-32轮幅式齿轮*7.3.5渐开线直齿圆柱齿轮传动的啮合条件 如图7-33所示的一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合示意图，要使一个齿轮的齿厚无侧隙地啮入另一个齿轮的齿槽，则一个齿轮的齿厚与另一齿轮的齿槽宽相等，即两个齿轮的模数相等。又为了使两齿轮在啮合时其啮合点处有一条公法线，保证啮合线为一条直线，则两齿轮的压力角相等。因此，一对渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件为：图7-33一对渐开线直
39、齿圆柱齿轮正确啮合1.两齿轮的模数必须相等；2.两齿轮在分度圆上的压力角必须相等。根据正确啮合条件，可以将传动比的计算公式（7-9）改写成（7-13）（7-14）（7-15）例例7-3：某一齿轮传动，主动轴转速为1200r/min，主动轮齿数为20，从动轮齿数为30。求该齿轮传动的传动比i12和从动轮转速n2。解：由传动比公式：则又由公式*7.3.6渐开线齿轮切齿原理、根切及最少齿数1.渐开线齿轮的切齿原理 目前最常用的是切削法，切削法按其切齿原理不同可分为仿形法和展成法两类。（1）仿形法 仿形法是用与齿轮渐开线齿槽形状相同的刀具直接切出齿形。如图7-34所示为仿形铣刀加工齿轮，其中图7-34
40、（a）所示是用圆盘铣刀加工齿轮，图7-34（b）所示是用指状铣刀加工齿轮。加工时，铣刀绕自身轴线旋转，轮坯沿齿轮轴线方向直线移动。每铣完一个齿槽后，将轮坯转过，再铣下一个齿槽，直到全部齿槽加工完毕。（a）圆盘铣刀切制齿轮 （b）指状铣刀切制齿轮 图7-34仿形铣刀加工齿轮这种切齿方法简单，不需专用机床，在普通铣床上便可进行。但为间断切削，加工精度低，故只适用于机械修配和单件生产。(2)展成法如图7-35所示为齿轮插刀加工齿轮，具有渐开线齿廓的刀具与轮坯由机床驱动，绕各自轴线旋转并保证它们旋转的角速度与其齿数成反比（相当于一对齿轮啮合）。同时插刀沿轮坯轴线方向上下往复运动进行切削，图7-35齿轮
41、插刀切制齿轮图7-35 齿条插刀切制齿轮 图7-35齿轮滚刀切制齿轮 图7-35为齿条插刀加工齿轮。与齿轮插刀一样，同一把齿条插刀加工出的齿轮都能正确啮合，加工出的齿轮精度较高。但仍为间断切削，生产率不高。采用齿轮滚刀加工齿轮，如图7-33所示，便可克服上述缺点，但滚齿加工不能加工双联齿轮和内齿轮，加工出的齿轮精度没有插齿的高。附：齿轮加工视频2.渐开线齿轮的根切现象和最少齿数 用展成法加工齿数较少的齿轮，会出现轮齿根部的渐开线齿廓被刀具切削掉一部分的现象，这种现象称为根切，如图7-36所示。图7-36齿轮的根切1）根切现象 轮齿发生根切后，会削弱轮齿根部的强度，使整个齿轮的传动平稳性下降，因
42、此要设法避免。对于标准齿轮，主要控制齿数不能过少。将加工标准齿轮不发生根切现象时的最小齿数称为最少齿数，用z 表示。对于渐开线直齿圆柱齿轮而言，正常齿制，z 17，短齿制，z 14。因此，为了避免发生根切现象，选取齿轮的齿数必须大于或等于z。2）最少齿数*7.3.7 变位齿轮的概念 如前所述，用展成法加工齿轮时，当被切制齿轮的齿数zzmin时，会产生根切现象，如图7-37（b）中虚线所示。为了避免根切，可将刀具的安装位置远离轮坯中心一段距离xm,如图7-37(b）所示，或向轮坯中心移近一段距离xm,如图7-37（c）所示,这时刀具的中线就不再与轮坯的分度圆相切，这种由于改变了刀具与轮坯的相对位
43、置而切制出的齿轮称为变位齿轮。(a)(b)(c)图7-37加工变位齿轮时刀具的变位量7.3.8 齿轮的失效形式与常用材料 1.齿轮的失效形式 齿轮在传动过程中失去正常工作能力的现象，称为失效。齿轮的失效主要是指轮齿的失效，常见的失效形式有轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合等。（1）轮齿折断 齿轮传递力时，轮齿犹如一个悬臂梁，在轮齿的根部产生很大的弯曲应力，在载荷多次重复作用下或载荷在短时间内严重过载或受冲击时，导致整齿折断。其中前者称为疲劳折断，后者称为过载折断，如图7-38(a)、(b)所示。轮齿折断常发生在齿根部分图7-38轮齿折断(a)疲劳拆断(b)过载拆断（c）轮齿拆断实物（2）齿
44、面点蚀 在接触应力 反复作用下，使齿面金属脱落而形成麻点状凹坑，这种现象称为疲劳点蚀或齿面点蚀，如图7-39所示。齿面点蚀是闭式传动中软齿面（HBW350）齿轮的主要失效形式。齿面点蚀常发生在节线附近靠近齿根表面，图7-39 齿面点蚀及实物（3）齿面磨损 在齿轮传动中，当齿面间落入砂粒、铁屑等磨料性物质时，齿面即被逐渐磨损，这种磨损称为磨粒性磨损，如图7-40所示。齿面磨损后，使齿廓形状破坏，从而引起冲击、振动和噪声，甚至因齿厚减薄而发生轮齿折断。齿面磨损常产生在轮齿接触表面上。是开式传动的主要失效形式。图7-40 齿面磨损及实物（4）齿面胶合 在高速重载的闭式传动中，由于轮齿啮合区局部温度升
45、高，油膜脱落，失去润滑作用，两齿面金属直接接触，相互粘合在一起。齿轮继续运转，将软金属表面沿滑动方向划伤、撕脱、形成沟纹，这种现象称为齿面胶合，齿面胶合常发生在节线附近靠近齿顶工作面上。如图7-41所示。图7-41齿面胶合及实物2.齿轮常用材料 制造齿轮常用的材料主要有锻钢和铸钢，其次是铸铁，特殊情况下也可用有色金属和非金属材料。（1）锻钢 大多数齿轮由优质碳素结构钢和合金结构钢锻造而成。根据承载能力和制造工艺，锻钢可分为两类：轮齿工作表面硬度350HBW的齿轮，称为软齿面齿轮。这类齿轮是在热处理（正火或调质）以后进行切齿，用于中小功率、精度要求不高的一般机械传动齿轮中。轮齿工作表面硬度350
46、HBW的齿轮，称为硬齿面齿轮。这类齿轮是在切齿后进行热处理（淬火、表面淬火、渗碳淬火等），然后进行精加工，如磨齿、研磨剂磨合等。由于齿面硬度大，精度高，用于重载、高速及精密的机械传动中，现代工业机器多用硬齿面齿轮。（2）铸钢 齿轮结构复杂及尺寸较大（da500mm）不易锻造时，可采用铸钢。（3）铸铁 铸铁可以直接铸成齿轮，也可以用铸铁毛坯切齿，用于低速和轻载的开式齿轮传动。（4）非金属材料 对高速、轻载的齿轮传动，为了减少噪声和重量，可采用非金属材料制造。如尼龙6、聚碳酸脂、酚醛等。总之，选择材料时，应根据齿轮的工作条件和失效形式，选择适当机械性能的材料，还要考虑到材料的库存情况和制造工艺条件
47、。*7.3.9齿轮传动精度的概念 齿轮是机器的重要零件，齿轮传动精度在一定程度上影响着整台机器的质量。所以齿轮传动精度的评定比较复杂。现代工业对齿轮传动提出的要求，归纳起来有下列四项：1.要求齿轮转动过程中传动比的变化尽量小，以保证传递运动准确。(运动准确)2.要求瞬时传动比的变化尽量小，以保证传动平稳，冲击及振动小，噪声低。(工作平稳)3.要求在受载情况下工作齿面能够良好接触，以保证足够的承载能力和使用寿命。(接触精度)4.要求齿轮副有适当的齿侧间隙(啮合轮齿的非工作面间的间隙，以补偿热变形和贮存润滑油。)汽车变速齿轮传动的侧重点是侧重点是工作平稳性工作平稳性，以降低噪声。不同用途和不同工作
48、条件的齿轮及齿轮副对上述四项要求的侧重点是不同的。例如例如 控制系统分度传动的侧重点是运动精度侧重点是运动精度，以保证主、从动齿轮的运动协调。低速重载齿轮传动(如轧钢机的齿轮传动)的侧重点是齿面接触侧重点是齿面接触精度精度，以保证齿面接触良好。涡轮机中的高速重载齿轮传动对三项精度的要求都很高对三项精度的要求都很高，而且要求很大的齿侧间隙要求很大的齿侧间隙，以保证较大流量的润滑油通过。7.3.10 齿轮传动的维护 1.使用齿轮传动时，在起动、加载、换挡及制动的过程中应力求平稳，避免产生冲击载荷，以防止引起断齿等故障。2.经常检查润滑系统的状况，如润滑油量、供油状况、润滑油质量等，按照使用规则定期
49、更换或补充规定牌号的润滑油。3.注意监视齿轮传动的工作状况，如是否有不正常的声音或箱体过热现象。润滑不良和装配不合要求是齿轮失效的重要原因，声响监测和定期检查是发现齿轮损伤的主要方法。*7.3.11 齿轮齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的概念1.齿面接触疲劳强度 在齿轮传动中，齿面在抵抗无限多次交变接触载荷作用而不产生破坏的能力称为齿面接触疲劳强度。为防止齿面点蚀，应保证齿面的最大接触应力不大于齿轮材料的许用接触应力。2.齿根弯曲疲劳强度 在齿轮传动中，齿根在抵抗无限多次交变接触载荷作用而不产生弯曲或折断的能力称为齿根弯曲疲劳强度。为了防止齿根出现疲劳折断，应保证齿根最大弯曲应力不大于齿轮材
50、料的许用弯曲应力。总之，影响齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的因素有总之，影响齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的因素有材料性能、齿形及工作条件等，其具体设计与计算可查阅有关齿材料性能、齿形及工作条件等，其具体设计与计算可查阅有关齿轮设计原则。轮设计原则。7.4 7.4 蜗杆传动蜗杆传动 蜗杆传动由蜗杆、蜗轮和机架组成，用于传递空间两交错轴间的运动和动力。蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。蜗杆传动广泛用于传动比大而功率较小的场合.如图7-42(a)、（b）所示，为蜗杆传动在分度头和减速机中的应用。（a）分度头 （b）蜗杆传动减速机图7-42 蜗杆传动的应用7.4.1 蜗杆传动的特点、类型和应用 1
