电子教案机械基础(第4版)电子教案5.常用机械传动装置课件.ppt

1、02机械传动第二篇 机器是人类经过长期生产实践创造出来的重要工具。利用机器进行生产可以减轻或代替体力劳动，大大提高劳动生产率和产品质量，便于对生产进行严格分工与科学管理，便于实现机械化和自动化生产。随着科学技术的发展，使用机器进行生产的水平已经成为衡量一个国家工业技术水平和现代化程度的重要标志之一。机器在工作时，靠其内部的各种机构和零部件来传递动力和运动。机械传动采用机械方式来传递动力和运动。在生产实际中，机械传动是一种最基本的传动方式。因为机械传动总是通过各种机构和零部件的运动来实现的，所以本篇将对机械及机械传动的一些基本概念，常用传动机构和零部件的结构原理、性能特点及机械传动系统的分析方法

2、等作必要的叙述。本篇主要介绍“经典传动”如齿轮传动、带轮传动、凸轮传动等，然而“现代传动”随着电气传动技术、数控技术的迅速发展日趋完善，应用越来越广泛。“现代传动”如数控机床主轴由内装式电动机直接驱动，基本上取消了带传动和齿轮传动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，其机械结构得到极大的简化，为此，对现代传动技术进行了简要介绍。封面页（设计好之后可以删掉这个文本框哦）第五章常用机械传动装置机械基础高等教育出版社目录CONTENTS带传动 5链传动 52齿轮传动 53蜗杆传动 54复习题 51 带传动5-15-1带传动 一、带传动的工作原理和传动比一、带传动的工作原理和传动比 （一）带传动的组成及

3、工作原理（一）带传动的组成及工作原理 带传动由主动轮1、从动轮2和张紧在两轮上的封闭环形带3组成（图5-1）。由于带的张紧作用，使带与带轮互相压紧，带与两轮的接触面就产生了正压力。当主动轮（一般是小轮）回转时，借助于摩擦力的作用将带拖动，而带又拖动从动轮回转，这样就把主动轴的运动和动力传给了从动轴。所以这种带传动属于摩擦型带传动。图5-1带传动简图5-1带传动 （二）带传动的传动比（二）带传动的传动比 对带传动（图5-1）而言，如果不考虑带的弹性变形，并假定在带轮上不发生滑动，那么主、从动轮的圆周速度是相等的，即 v1=v2若以D1、D2分别表示主、从动轮的直径，则 v1=D1n1，v2=D2

4、n2 所以D1n1=D2n2，由此可得根据传动比的定义，可得带传动的传动比公式为式（5-1）表明，带传动中的两轮转速与带轮直径成反比。5-1带传动 二、带传动的类型二、带传动的类型 按照横截面形状的不同，带可分为平带、带、圆带、多楔带、同步带等多种类型。（一）平带传动（一）平带传动 平带（图5-2a）由多层胶帆布构成，其横截面为扁平矩形，工作面是与带轮表面相接触的内侧面。平带传动结构简单，带长可根据需要剪截后用接头接成封闭环形。图5-2带传动的类型5-1带传动 （二）（二）V带传动带传动 V带的横截面为等腰梯形（图5-2b），其工作面是带的两侧面，带与轮槽底不接触。当带对带轮的正压力F和带与带

5、轮间的摩擦因数 均相同时，V带传动产生的摩擦力要比平带的大得多。因此，V带传动的承载能力比平带大得多，或者说在传递相同功率时，V带传动将得到较紧凑的结构，而且V带传动通常是多根带并用，工作状况好，因此应用最为广泛。（三）圆带传动（三）圆带传动 圆带截面为圆形（图5-2c），只能用于轻载仪器装置。图5-2带传动的类型5-1带传动 （四）多楔带传动（四）多楔带传动 多楔带相当于多条V带组合而成，工作面是带楔的侧面（图5-2d），兼有平带与V带的特点，适用于传递动力大且要求结构紧凑的场合。（五）同步带传动（五）同步带传动 同步带是带齿的环形带（图5-2e），与之相配合的带轮工作表面也有相应的轮齿。工

6、作时，带齿与轮齿互相啮合，既能缓冲、吸振，又能使主动轮和从动轮圆周速度同步，保证准确的传动比。这种带传动属于啮合型带传动，但对制造与安装精度要求高，成本也较高。图5-2带传动的类型5-1带传动 三、带传动的特点及应用三、带传动的特点及应用 带传动的主要优点优点是：适用于两轴中心距较大的传动；带具有良好的弹性，可以缓冲、吸振，尤其V带没有接头，传动平稳，噪声小；当机器过载时，带就会在轮上打滑，能起到对机器的保护作用；结构简单，制造与维护方便，成本低。带传动的主要缺点缺点是：外廓尺寸较大，不紧凑；由于带的滑动，不能保证准确的传动比；传动效率较低，带的寿命较短；常需要张紧装置。根据上述特点，带传动多

7、用于两轴中心距较大、传动比要求不严格的机械中。一般带传动允许的传动速比imax=7，功率P50kW，带速v=525m/s，传动效率=0.90 0.96。生产中使用最多用的是平带和V带。其中，平带多用于高速、远距离传动，其他场合大都使用V带。5-1带传动 四、带传动的弹性滑动四、带传动的弹性滑动 传动带是弹性体，受拉力后产生弹性伸长，并随拉力大小的变化而改变。带由紧边绕过主动轮进入松边时，由于拉力的减小，其弹性伸长量也相应减小，带相对于轮向后缩了一段，因而带和带轮面间局部出现相对滑动，并使带的速度落后于主动轮的圆周速度。这种由于带的弹性变形而引起带与带轮面间的局部相对滑动称为弹性滑动。随着紧、松

8、边的拉力差的增大，当带的弹性滑动区域扩展至带与带轮的整个接触面时即发生打滑。弹性滑动也存在于带与从动轮面间，但情况相反，带由松边进入紧边，拉力增加，带逐渐伸长，使带的速度超前于从动轮的圆周速度。弹性滑动是不可避免的，是摩擦型带传动工作时固有的特性。因为带传动工作时要传递圆周力，带的两边拉力必然不等，产生的弹性变形量也不同，所以必然会发生弹性滑动。需要注意的是，打滑与弹性滑动不同，打滑是由于过载引起的，是可以避免的。5-1带传动 五、普通五、普通带传动带传动 （一）（一）V带的结构和型号带的结构和型号 V带是一种无接头的环形带，其横截面的结构如图 所示，一般由包布层（涂胶帆布）、伸张层（橡胶）、

9、强力层（胶帘布或胶线绳）和压缩层（橡胶）所构成，V带的工作拉力主要由强力层承受。图5-3V带的结构5-1带传动 根据国家标准GB/T11544-2012，我国生产的普通V带按照横截面大小的不同，共分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号。Y型V带的截面积最小，E型的截面积最大。V带的截面积愈大，压缩层传递的功率也愈大。生产现场中使用最多的是Z、A、B三种型号。国家标准还规定，V带的节线长度（即横截面形心连线的长度）为基准长度，以Ld表示。普通V带的基准长度系列如表5-1所示。在进行V带传动的计算和选用时，可先按下列公式计算Ld的近似值Ld：式中：a主、从二带轮的中心距；D1、D2 主、从二带轮的

10、基准直径（与基准长度Ld相对应的带轮直径）。5-1带传动表5-1普通 带的基准长度系列（摘自GB/T11544-2012）V带的型号由带型和基准长度两部分组成。例如，标记为Z1420即表示基准长度Ld为1420mmm的Z 型V带。5-1带传动 V带可以分为普通V带、窄V带、宽V带、联组V带、齿形V带、大楔角V带等多种带型，以普通V带应用最广。V带制成无接头的环形。弯曲时，带中长度和宽度均不变的一层称为中性层，其宽度bp称为节宽。V带截面高度h和节宽的比值称为相对高度。楔角为40、相对高度约为0.7的V带称为普通V带，已标准化。普通V带的截面尺寸见表5-2，其中Y型尺寸最小，只用于传递运动。表5

11、-2 带的截面尺寸（摘自GB/T11544-2012）5-1带传动 （二）（二）带轮的结构和材料带轮的结构和材料 V带轮由轮缘、轮辐和轮毂三部分构成。带轮的轮辐部分有实心、腹板、孔板和椭圆轮辐四种形式，图5-4所示的带轮为孔板式轮辐。带轮通常采用铸铁、钢或非金属材料制成。一般可采用HT150，重要时也可以采用HT200，高速时宜采用钢制带轮，速度可达45m/s。图5-4V带轮5-1带传动 六、带传动的张紧装置六、带传动的张紧装置 在带传动中，带由于长期受拉力作用，工作一段时间后会产生塑性伸长，造成松弛，甚至不能工作。因此，带传动应设置张紧装置，以保证带在张紧状态下工作。V带传动常用的张紧装置有

12、以下两种结构：（一）调距张紧装置（一）调距张紧装置 当带传动用于首级传动时多采用此种张紧方法，如图5-5所示。其中图5-5a、b为定期调整张紧装置，当带需要张紧时，通过调整螺栓改变电动机的位置，加大传动中心距，使带获得所需的张紧力。图5-5a适用于两轴中心连线水平或倾斜不大的传动，图5-5b适用于两轴中心连线铅垂或近于铅垂方向的传动。图5-5c是自动张紧装置，电动机固定在摆架上，靠电动机与摆架的自重实现张紧。自动张紧装置常用于中小功率的传动。图5-5调距张紧装置5-1带传动 （二）张紧轮张紧（二）张紧轮张紧 当中心距由于结构上的限制不能改变时，可采用张紧轮张紧。一般应将张紧轮装在松边带的内侧，

13、使带只受单向弯曲，并尽可能靠近大带轮（图5-6a），以免小带轮的包角减小太多。图5-6b中的张紧轮装置是通过重锤的重力G使张紧轮压在带上，从而实现张紧。图5-6张紧轮张紧装置 52 链传动5-25-2链传动 一、链传动及其传动比一、链传动及其传动比 链传动由主、从动链轮和闭合的挠性环形链条组成（图5-7），通过链与链轮轮齿的啮合来传递运动和动力。因此，链传动属于有中间挠性件的啮合传动。设某链传动主动链轮的齿数为z1，从动链轮的齿数为z2。主动链轮每转过一个齿，链条就移动一个链节，而从动链轮也就被链带动转过一个齿。当主动链轮转过n1周，即转过n1z1个齿时，从动链轮就转过n1周，即转过n2z2个

14、齿。显然，主动链轮与从动链轮所转过的齿数相等，即 n1z1=n2z2由此可得一对链传动的传动比为式（5-3）表明，链传动中的两轮转速和链轮齿数成反比。图5-7链传动简图5-2链传动 二、链传动的特点和应用二、链传动的特点和应用 链传动的主要优点优点是：链传动既不同于挠性带的摩擦传动，又不同于齿轮的啮合传动。与带传动相比，链传动不产生滑动，低速时可传递较大载荷，传动效率较高（=0.94 0.97）；能保证准确的平均传动比；作用在轴及轴承上的载荷较小；在油污、温度较高等恶劣环境中仍能正常工作；当工作条件相同时，传动结构比较紧凑；与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度较低，但用于较大中心距传动时，其

15、结构相对简单。链传动的主要缺点缺点是：瞬时链速和瞬时传动比不为常数，因此传动平稳性差，冲击和噪声较大；急速反向转动的性能较差；制造费用比带传动高。链传动应用广泛，按用途不同可分为：传动链，用于一般机械中传递运动和动力，适用于中等速度（v20m/s）；起重链，用于起重机械中起吊重物，速度低于0.25m/s；曳引链，用于运输机械中移动重物，工作速度不大于2 4m/s。通常，链传动的传动比i7，传动功率P100kW，速度v15m/s，广泛用于农业、矿山、机床、起重运输等机械中。5-2链传动 三、链传动的主要失效形式三、链传动的主要失效形式 链传动由刚性链节组成的链条绕在两链轮上，相当于两多边形轮子之

16、间的传动，多边形上各点的速度是变化的，则链的瞬时速度和链传动的瞬时传动比皆是变化的。这种由于多边形啮合传动而引起的传动速度不均匀性称为多边形效应。当链轮齿数较多时，多边形效应减弱。由于链速的变化使链产生加速度，从动轮产生角加速度，引起动载荷，使轮齿受到冲击和振动，从而影响其使用寿命。链传动的主要失效形式有链板的疲劳破坏链板的疲劳破坏、多次冲击破断多次冲击破断、链条铰链的磨损链条铰链的磨损、销轴和套筒的胶合销轴和套筒的胶合和静强度拉断静强度拉断。53 齿轮传动5-35-3齿轮传动 一、概述一、概述 （一）齿轮传动原理和传动比（一）齿轮传动原理和传动比 齿轮传动是一种啮合传动。如图5-8所示，当一

17、对齿轮相互啮合而工作时，主动齿轮O1的轮齿（1，2，3，）通过力F的作用逐个推动从动齿轮O2的轮齿（1，2，3，），使从动轮转动，从而将主动轴的动力和运动传递给从动轴。对于图5-8中的一对齿轮传动，设主动齿轮的转速为n1、齿数为z1，从动齿轮的转速为n2、齿数为z2，因此主动齿轮每分钟转过的齿数为n1z1，从动齿轮每分钟转过的齿数为n2z2。因为在二齿轮啮合传动过程中，主动齿轮转过一个齿，从动轮相应地也转过一个齿，所以在每分钟内两轮转过的齿数应该相等，即 n1z1=n2z2图5-8齿轮传动5-3齿轮传动 由此可得一对齿轮的传动比为 式（5-4）表明，在一对齿轮传动中，两轮的转速与它们的齿数成反

18、比。5-3齿轮传动 （二）齿轮传动的特点及应用（二）齿轮传动的特点及应用 齿轮传动是应用最广的一种传动形式。和其他传动形式比较，它具有下列优点优点：能保证传动比恒定不变；适用的功率和速度范围广，传递的功率可达到105kW，圆周速度可达300m/s；结构紧凑；效率高，=0.94 0.99；工作可靠且寿命长。其主要缺点缺点是：需要制造齿轮的专用设备和刀具，成本较高；制造及安装精度要求较高，精度低时，传动的噪声和振动较大；不宜用于轴间距离较大的传动。一对齿轮的传动比不宜过大，否则会使结构过于庞大，不利于制造和安装。通常，一对圆柱齿轮的传动比i 5，一对锥齿轮的传动比。齿轮传动广泛用于各种机械中，通常

19、既用于传递力又用于传递运动，在仪表中则主要用来传递运动。大部分齿轮传动用于传递回转运动，齿轮齿条传动则可将回转运动变换成直线运动，或者将直线运动变换成回转运动。5-3齿轮传动 （三）齿轮传动的类型（三）齿轮传动的类型 齿轮传动的类型很多（图5-9），按照两齿轮轴线的相对位置和齿向的类型可分类如下：5-3齿轮传动 按照防护方式的不同，齿轮传动又可分为闭式传动和开式传动。在闭式传动中，齿轮安装在刚性很大并有良好润滑条件的密封箱体内。闭式传动多用于重要传动。在开式传动中，齿轮是外露的，粉尘容易落入啮合区，且不能保证良好的润滑，因此轮齿易磨损。开式传动多用于低速传动和不重要的场合。图5-9齿轮传动的类

20、型5-3齿轮传动 （四）齿轮的精度（四）齿轮的精度 国家标准对各类齿轮的精度做了规定，精度等级由高到低依次为0 12级。设计时应根据传动的用途、使用条件、传递功率、圆周速度等合理确定齿轮的精度等级。对于一般用途的齿轮，其精度在6 9级范围内选取。表5-3给出了6 9级精度齿轮的推荐应用场合。（参见GB/T10095.12-2008）表5-369级精度齿轮的应用5-3齿轮传动 二、渐开线齿轮二、渐开线齿轮 （一）渐开线齿廓曲线（一）渐开线齿廓曲线 齿轮传动应满足传动平稳和具有足够的承载能力这两个基本要求。为使传动平稳，要求齿轮的传动比（即两齿轮角速度的比值w1/w2）必须恒定不变。否则，当主动轮

21、以等角速度回转时，从动轮角速度是变化的，因而会产生惯性力，引起冲击和振动，甚至导致轮齿的损坏。渐开线齿轮不仅能满足传动平稳的基本要求，而且具有易于制造和安装等优点，故使用的齿轮中绝大多数为渐开线齿轮。下面就来讨论渐开线的形成原理和特点。5-3齿轮传动 1.1.渐开线的形成及特性渐开线的形成及特性 如图5-10a所示，在一个半径为rb的圆盘的圆周上面绕上一根棉线，一端固定在圆盘的外圆上，一端拴一支笔。拉紧线头逐渐展开，这时笔尖在纸上画出一条曲线，这条曲线就称为渐开线，渐开线齿轮的每个轮齿两侧都是渐开线的一段（图5-10b）。此时，称这个圆盘的外圆为基圆，则基圆半径为rb。线段在展开过程中始终与基

22、圆相切，任选一位置K，这时线段与基圆相切于N点，即N点为切点，所以KN垂直于基圆半径ON。图5-10渐开线的形成5-3齿轮传动 从渐开线的形成可以看出，它具有如下特性：（1）弧长 等于线段KN的长度。（2）渐开线上任意一点K的法线必与基圆相切。图5-10a中线段KN是渐开线上K点的法线，换言之，基圆的切线必为渐开线上某点的法线。（3）渐开线的形状取决于基圆的大小。同一基圆上的渐开线完全相同，基圆半径不同，所得的渐开线曲率亦不同，基圆越大，曲率越小，渐开线越平直（图5-11），当基圆半径趋于无穷大时，渐开线就变成直线。故齿条可看做基圆半径为无穷大时的齿轮。（4）渐开线是从基圆开始向外逐渐展开的，

23、所以基圆内无渐开线。图5-11基圆大小对渐开线形状的影响5-3齿轮传动 2.2.渐开线齿廓的压力角渐开线齿廓的压力角 所谓压力角是指渐开线齿廓上任意一点K的受力方向线（即K点的法线）与该点的运动方向线之间所夹的锐角，称为该点的压力角，用ak表示。在图5-12中由图可知或 由式（5-5）可知，对同一基圆的渐开线，基圆半径rb是常数，渐开线上某一点K的压力角的大小是随该点至圆心距离rk而变的。显然，离基圆越远，rk越大，压力角越大；反之，离基圆越近，rk越小，压力角越小；在渐开线起始点（基圆上）的压力角为零。因为压力角较小时，有利于推动齿轮转动。因此，通常采用基圆附近的一段渐开线作为齿廓曲线。图5

24、-12渐开线齿 廓的压力角5-3齿轮传动 （二）渐开线齿轮的啮合特点（二）渐开线齿轮的啮合特点 一对渐开线齿轮在啮合过程中有下列特点：1.1.保证瞬时传动比恒定保证瞬时传动比恒定 由于啮合点不应产生相对移动，故两齿轮在啮合点齿廓公法线方向的速度分量相等。由此可导出两渐开线齿轮的瞬时传动的速比等于两齿轮基圆半径的反比。2.2.中心距的可分离性中心距的可分离性 由于制造与安装误差、轴承磨损等都会导致中心距的微小变化，即中心距会产生一定的误差。但由于两轮的瞬时传动比只与两轮的基圆半径有关，所以中心距的略有变动不会改变其瞬时速比。渐开线齿轮的这一特点，给齿轮制造、安装带来很大的方便。3.3.正压力方向

25、不变正压力方向不变 当一对渐开线齿轮啮合时，啮合点一定沿着两轮基圆的内公切线移动。由于两基圆同侧内公切线只有一条，故齿廓之间传递的正压力一定沿着公法线的方向，即传递的正压力方向不变，从而使传动平稳。5-3齿轮传动 三、直齿圆柱齿轮传动三、直齿圆柱齿轮传动 （一）直齿圆柱齿轮的主要参数（一）直齿圆柱齿轮的主要参数 1.1.模数模数 如图5-13所示，在任意直径dk的圆周上，相邻两齿同侧齿廓间的弧长称为该圆的齿距，用Pk 表示。如果齿轮的齿数为z，显然 dk=Pk z 故图5-13齿轮的齿距5-3齿轮传动 由式（5-6）可知，Pk/比值中包含无理数，为了设计、制造和互换的方便，必须对比值Pk/予以

26、规定。因此，在齿轮上取一个特定的圆，该圆称为分度圆（分度圆仅作为齿轮计算和加工的基准，无法直接测量），其直径为d，齿距为p，将该圆上的/有理数化并称为模数，用m表示，单位为mm，即代入式（5-6）得到模数已标准化，我国制定的标准模数系列见表5-4。表5-4齿轮模数系列mm5-3齿轮传动 2.2.压力角压力角 由渐开线的特性可知，渐开线上各点的压力角是不相等的。分度圆上的压力角用表示，国家规定=20，即齿廓曲线是渐开线上压力角为20 左右的一段弧，而不是任意的渐开线线段。由渐开线上K点压力角可得分度圆上的压力角为 cos=rb/r=db/d 即 db=d cos或 由渐开线特性可知，渐开线的形状

27、由基圆决定，也就是由m、z、决定，故m、z、是渐开线齿廓形状的三个基本参数。5-3齿轮传动 （二）直齿圆柱齿轮各部分名称（二）直齿圆柱齿轮各部分名称 图5-14所示为渐开线直齿圆柱齿轮各部分的名称及几何关系，具体如下：1.1.齿顶圆齿顶圆 齿顶圆柱面与端平面的交线称为齿顶圆，这个圆的直径称为齿顶圆直径，用代号da表示。2.2.齿根圆齿根圆 齿根圆柱面与端平面的交线称为齿根圆，这个圆的直径称为齿根圆直径，用代号df表示。图5-14齿轮各部位名称和尺寸代号5-3齿轮传动 3.3.齿厚、齿槽宽和齿距齿厚、齿槽宽和齿距 在分度圆上，轮齿两侧齿廓间的弧长称为齿厚，用s 表示。分度圆上齿槽两侧齿廓间的弧长

28、称为齿槽宽，用e表示。相邻两齿同侧齿廓间分度圆的弧长称为齿距，用p表示，显然 图5-14齿轮各部位名称和尺寸代号5-3齿轮传动 4.4.齿顶高齿顶高 齿顶圆与分度圆之间的径向距离称为齿顶高，用ha表示式中，ha*为齿顶高系数。正常齿制ha*=1.0，短齿制ha*=0.8。5.5.齿根高齿根高 齿根圆与分度圆之间的径向距离称为齿根高，用hf表示 式中：c顶隙，mm。它是指一对齿轮啮合时，一个齿轮 的齿顶与另一个齿轮的齿根之间的径向间隙，如 图5-15所示。c*顶隙系数。正常齿制c*=0.25，短齿制c*=0.3。图5-15一对标准齿轮的啮合5-3齿轮传动图5-16不同模数的齿轮 6.6.全齿高全

29、齿高 齿根圆与齿顶圆之间的径向距离称为全齿高，用h表示 将模数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数均定为标准值，且分度圆上齿厚等于齿槽宽的齿轮称为标准齿轮。于是，对于标准齿轮 齿顶圆直径和齿根圆直径的计算公式为 由上面各式不难看出，模数是齿轮几何尺寸计算的主要参数，当齿数不变时，模数增大若干倍，则齿轮各部分尺寸也增加相应的倍数，如图5-16所示。5-3齿轮传动 （三）标准直齿圆柱齿轮的正确啮合和连续传动条件（三）标准直齿圆柱齿轮的正确啮合和连续传动条件 1.1.正确啮合条件正确啮合条件 一对标准直齿圆柱齿轮，只有当两齿轮的模数和压力角分别相等且等于标准值时才能正确啮合。也就是当m1=m1=m，1=2

30、=20时方能正确啮合。相啮合的一对标准渐开线圆柱齿轮，因考虑轮齿的热变形、润滑和装配方便等原因，在齿槽与齿厚的齿廓间留有一定的侧向间隙，称为侧隙。侧隙的大小由公差控制，在设计齿轮时按无侧隙啮合条件计算，即假设没有侧隙存在。将标准齿轮安装成侧隙为零时的中心距称为标准中心距，用a 表示，此时两轮分度圆相切。由齿轮的计算公式可知则5-3齿轮传动 2.2.连续传动条件连续传动条件 当齿轮啮合传动时，在一对轮齿即将脱离啮合时，后一对轮齿必须进入啮合，否则传动就会出现中断现象，发生冲击，无法保持传动的连续平稳性。为了保证传动平稳地进行，就要求一对齿轮在任何瞬间必须有一对或一对以上的齿轮处于啮合状态。对于标

31、准齿轮，一般都能满足这一连续传动的条件。而且，相啮合的齿数越多，传动的连续平稳性就越高。5-3齿轮传动 3.3.避免根切和干涉条件避免根切和干涉条件 当用展成法（齿轮刀具与工件之间犹如一对齿轮传动那样实现对滚）加工齿数较少的齿轮时，轮齿齿根部分往往被刀具切去一部分，如图5-17中阴影部分所示，这种现象称为根切。根切后的齿轮不仅强度降低，甚至不能满足连续传动的条件。有的加工方法（如仿形法铣齿）虽能避免加工时轮齿的根切，但在齿轮啮合时轮齿根部将与相啮合齿轮的顶部相抵触，以致两轮轮齿相互卡住，发生干涉。根切和干涉现象都必须避免。对标准直齿圆柱齿轮，避免根切和干涉的条件是齿轮的齿数必须大于或等于17，

32、即z17。当机器中传动齿轮的齿数必须很少时，为避免根切和干涉，可采用变位齿轮。关于变位齿轮的详细论述，可参阅有关资料。5-3齿轮传动 四、斜齿圆柱齿轮传动和锥齿轮传动的特点及应用四、斜齿圆柱齿轮传动和锥齿轮传动的特点及应用 （一）斜齿圆柱齿轮传动的特点及应用（一）斜齿圆柱齿轮传动的特点及应用 假想将一个直齿圆柱齿轮沿轴线扭转一个角度，便得到斜齿圆柱齿轮（又称斜齿轮），其轮齿形状的变化如图5-18所示。图5-18斜齿与直齿的比较5-3齿轮传动 实际上，斜齿圆柱齿轮的轮齿是按螺旋线的形式分布在圆柱体上的，分度圆柱上的螺旋线和齿轮轴线方向的夹角称为斜齿圆柱齿轮的螺旋角。图5-19是一斜齿圆柱齿轮沿分

33、度圆柱面的展开图，其中带剖面线的部分表示齿厚，空白部分表示齿槽，角为齿轮的螺旋角。角愈大，则轮齿倾斜愈厉害；当=0时，齿轮就是直齿圆柱齿轮。所以，螺旋角是斜齿圆柱齿轮的一个重要参数。图5-19斜齿轮沿分度圆柱面展开5-3齿轮传动 直齿圆柱齿轮在啮合传动过程中，每一瞬时轮齿齿面上的接触线都是平行于轴线的直线（图5-20a）。因此，在啮合开始或终了时，一对啮合的轮齿是沿着整个齿宽突然开始啮合或突然脱离啮合的，故传动的平稳性差。斜齿圆柱齿轮在啮合传动过程中，轮齿的接触线都是与轴线不平行的斜线（图5-20b），在不同位置的接触线又长短不一，从啮合开始时起，接触线长度由零逐渐增大，到某一位置后又逐渐减小

34、，直至脱离啮合。因此，轮齿受力的突增或突减的情况有所减轻，传动较为平稳。图5-20轮齿接触线5-3齿轮传动 由图5-20还可看出，斜齿圆柱齿轮每一个齿参加啮合的周期比较长（当其与直齿圆柱齿轮模数、齿数、齿宽和转速都相同时），因此在斜齿圆柱齿轮传动中，同时啮合的齿的对数就比较多，从而使传动更为平稳，承载能力也大为提高。总之，斜齿圆柱齿轮传动的平稳性和承载能力都高于直齿圆柱齿轮传动，所以它适用于高速和重载传动的场合。但斜齿圆柱齿轮承受载荷时会产生附加的轴向分力，而且螺旋角愈大，轴向分力也愈大，这是不利的方面。改用人字齿轮可以消除附加轴向力。5-3齿轮传动 （二）锥齿轮传动的特点及应用（二）锥齿轮传

35、动的特点及应用 一对锥齿轮用于两相交轴之间的传动。在锥齿轮传动中，两轴的交角可以是任意的，但通常是90。锥齿轮有直齿、斜齿和曲齿三种形状的轮齿，直齿锥齿轮制造较为方便，应用较广。锥齿轮的轮齿是均匀分布在圆锥体上的，且轮齿向锥顶方向逐渐缩小，情况如图5-21所示。锥齿轮的加工和安装比较困难，而且锥齿轮传动中有一个齿轮必须悬臂安装，这不仅使支承结构复杂化，而且会降低齿轮啮合传动精度和承载能力。因此，锥齿轮传动一般用于轻载、低速的场合。锥齿轮传动比计算和直齿圆柱齿轮啮合传动比计算类似。图5-18斜齿与直齿的比较 54 蜗杆传动5-45-4蜗杆传动 一、蜗杆传动原理及其传动比计算一、蜗杆传动原理及其传

36、动比计算 蜗杆传动主要由蜗杆和蜗轮组成（图5-22），它们的轴线通常在空间交错成90角。常用的普通蜗杆是一个具有梯形螺纹的螺杆。其螺纹有左旋、右旋和单头、多头之分。常用蜗轮是在一个齿宽方向具有弧形轮缘的斜齿轮。一对相啮合的蜗杆传动，其蜗杆、蜗轮轮齿的旋向相同，且螺旋角之和为90，即1+2=90（1为蜗杆螺旋角，2蜗轮螺旋角）。图5-22蜗杆传动5-4蜗杆传动 蜗杆传动一般以蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。设蜗杆头数为z1（一般为1、2、4、6），蜗轮齿数为z2，当蜗杆转动一圈时，蜗轮转过z1个齿，即转过z1/z2圈。当蜗杆转速为 n1时，蜗轮的转速应为n2=n1 z1/z2。所以蜗杆传动的传动比应

37、为 蜗杆传动中，蜗轮的转向可用下述方法来确定：把蜗杆传动看成一螺旋机构，此时蜗杆相当于螺杆，螺旋机构中螺母移动的方向就是蜗轮在啮合点的圆周速度v2的方向，根据v2的方向即可判定蜗轮的转动方向（图5-22b）。图5-22蜗杆传动5-4蜗杆传动 二、蜗杆传动的主要特点二、蜗杆传动的主要特点 蜗轮传动有如下几个特点：（一）传动比大（一）传动比大 对比式（5-4）和式（5-19）可知，蜗杆传动的传动比计算公式在形式上与齿轮传动相同。但齿轮传动中的主动齿轮齿数受最少齿数的限制，而蜗杆传动中的蜗杆头数可小到1。因此，单级蜗杆传动所得到的传动比要比齿轮传动大得多，而且它的结构更紧凑。（二）传动平稳（二）传动

38、平稳 由于蜗杆的齿沿连续的螺旋线分布，它与蜗轮齿的啮合是连续的，传动平稳，并可得到精确的微小传动位移。5-4蜗杆传动 （三）有自锁作用（三）有自锁作用 由于蜗杆的螺纹升角较小，只有蜗杆能驱动蜗轮，蜗轮却不能驱动蜗杆，所以它有反向自锁作用。在图5-23所示的简易起重设备中，应用了蜗杆传动的自锁特性。当加力于蜗杆使之转动时，重物就被提升；当蜗杆上停止加力时，重物不因自重而下落。（四）效率低（四）效率低 蜗杆传动工作时，因蜗杆与蜗轮的齿面之间存在着剧烈的滑动摩擦，所以发热严重，效率较低（一般=0.70.9）。由于蜗杆传动存在这一缺点，故其传动的功率不宜太大。图5-23蜗杆的自锁作用5-4蜗杆传动 三

39、、蜗轮旋转方向的判断三、蜗轮旋转方向的判断 按照蜗杆的螺旋线旋向和旋转方向，蜗轮旋转方向应用左、右手定则判定。如图5-24a所示，当蜗杆为右旋，则用右手，四个拇指顺着蜗杆转向握起来，大拇指沿蜗杆轴线所指的相反方向即为蜗轮上节点速度方向，因此蜗轮逆时针方向旋转。当蜗杆为左旋时，则用左手按照相同方法判定蜗轮转向，如图5-24b所示。图5-24确定蜗轮的旋转方向5本章实例 分析CA6140型车床传动系统中的传动装置。图13-12所示为CA6140型车床传动系统，结合附录A，试说明该传动系统采用了哪些传动装置，并简述其应用特点。分析如下：一、该传动系统采用的传动装置一、该传动系统采用的传动装置 1.齿

40、轮传动 传动系统中大量采用了直齿圆柱齿轮传动，在VV 轴之间采用了斜齿圆柱齿轮传动。2.带传动 在电动机轴之间采用了V带传动。3.蜗杆传动 在滑板箱中，XXXX 轴之间采用了蜗杆传动。5本章实例 二、该传动系统中传动装置应用特点二、该传动系统中传动装置应用特点 CA6140型车床的应用范围广，切削负载较大，转速较高，转速可以改变且范围大，对传动精度和平稳性等性能均要求较高，因此该传动系统中传动装置有以下特点：（1）机床转速较高，对运转的平稳性要求高。故该传动系统中没有采用平稳性较差的传动装置，如链传动等。（2）在电动机轴之间采用了V带传动，既实现了较远距离的传动要求，又可保证较大的传动动力，同

41、时可防止电动机的振动传给机床。（3）大量采用了直齿圆柱齿轮传动，既满足了较高的传动精度和平稳性的需要，同时通过多级齿轮传动和齿轮变速机构（图中的滑移齿轮）能较方便地实现变速，而且变速范围大。（4）在VV 轴之间采用了斜齿圆柱齿轮传动，传动平稳性更好，有利于机床主轴运转的平稳。（5）在XXXX 轴之间采用了蜗杆传动，传动平稳，同时可获得很大的降速比。复习题55复习题 5-1与平带传动相比较，V带传动为何能得到更为广泛的应用？5-2某V带传动使用 型胶带。已知两轮间的最大中心距a=500mm，小轮为主动轮，其基准直径D1=180mm，大轮的基准直径D2=500mm。试计算传动比，并确定带长。5-3

42、带传动为什么要设张紧装置？V带传动常采用何种形式的张紧装置？5-4链传动的主要特点是什么？链传动适用于什么场合？5-5与带传动相比，齿轮传动有哪些优、缺点？5-6齿轮的齿廓曲线为什么必须具有适当的形状？渐开线齿轮有什么优点？渐开线是怎样形成的？渐开线的主要性质有哪些？5-7齿轮的齿距和模数各表示什么？模数的大小对齿轮和轮齿各有什么影响？5-8什么是齿轮的分度圆？分度圆上的压力角和模数是否一定为标准值？5-9一对标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是什么？5复习题 5-10某标准直齿圆柱齿轮的齿数z=30，模数m=3mm。试确定该齿轮各部分的几何尺寸。5-11已知一标准直齿圆柱齿轮传动的中心距a=25

43、0mm，主动轮的齿数z1=20，模数m=5mm，转速n1=1450r/min。试求从动轮的齿数、转速及传动比。5-12已知一标准直齿圆柱齿轮传动，其传动比i12=3.5，模数m=4mm，二轮齿数之和z1+z2=99。求两齿轮分度圆直径和传动中心距。5-13与直齿圆柱齿轮相比较，斜齿轮的主要优、缺点是什么？5-14齿轮常用哪些材料制成？为什么要对钢制齿轮进行热处理？5-15在图5-23中，已知蜗杆为右旋蜗杆，当重物上升时，蜗杆和蜗轮的转动方向各是怎样的？5-16已知一蜗杆传动的蜗杆为双头蜗杆，蜗轮齿数z1=80。若要求蜗轮转速n2=30r/min，则该蜗杆的传动比是多少？蜗杆的转速又应为多少？5-16在图5-23所示的蜗杆传动中，蜗杆为单头，转速n1=720r/min，蜗轮齿数z2=60，卷筒的直径D=4mm。求重物被提升的速度v。THANKS谢 谢 观 赏