齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng).ppt

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1、第6章 齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng),齒輪傳動(dòng)是依靠主動(dòng)輪的輪齒與從動(dòng)輪的輪齒嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的機(jī)械傳動(dòng)形式之一；蝸桿傳動(dòng)用來(lái)傳遞交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，常用作減速傳動(dòng)。,6.1 齒輪傳動(dòng)的類型和應(yīng)用特點(diǎn) 6.2 漸開(kāi)線齒形 6.3 直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算 6.4 漸開(kāi)線齒輪的嚙合特點(diǎn) 6.5 其他齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介 6.6 齒輪的根切、最少齒數(shù)、精度和失效 6.7 蝸桿傳動(dòng) 6.8 漸開(kāi)線齒形的形成 6.9 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的觀察與分析,6.1.1 齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用特點(diǎn),1齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用特點(diǎn) 齒輪傳動(dòng)由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和機(jī)架組成。齒輪傳動(dòng)是靠主動(dòng)輪的輪齒與從動(dòng)輪的輪齒直接

2、嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的裝置。下圖所示，當(dāng)一對(duì)齒輪相互嚙合而工作時(shí)，主動(dòng)輪O1的輪齒1、2、3，，通過(guò)嚙合點(diǎn)法向力Fn的作用逐個(gè)地推動(dòng)從動(dòng)輪O2的輪齒1、2、3，，使從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將主動(dòng)輪的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞給從動(dòng)輪。,（1）傳動(dòng)比 右圖所示的一對(duì)齒輪中，設(shè)主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速為n1，齒數(shù)為z1，從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速為n2，齒數(shù)為z2，由于是嚙合傳動(dòng),在單位時(shí)間里兩輪轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù)應(yīng)相等，即 ，由此可得一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比為,,,上式說(shuō)明一對(duì)齒輪傳動(dòng)比，就是主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速(角速度)之比，與其齒數(shù)成反比。 若兩齒輪的旋轉(zhuǎn)方向相同，規(guī)定傳動(dòng)比為正；若兩齒輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，規(guī)定傳動(dòng)比為負(fù)，則一對(duì)齒輪的傳動(dòng)

3、比可寫(xiě)為,,6.1.1 齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用特點(diǎn),（2）應(yīng)用特點(diǎn) 在機(jī)械傳動(dòng)中，齒輪傳動(dòng)應(yīng)用最廣泛。在工程機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械以及各類機(jī)床中都應(yīng)用著齒輪傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)所傳遞的功率從幾w至幾萬(wàn)kW；它的直徑從不到1mm的儀表齒輪，到10 m以上的重型齒輪；它的圓周速度從很低到100ms以上。大部分齒輪是用來(lái)傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的，但也可以把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)，如齒輪齒條傳動(dòng)。 與其他傳動(dòng)相比齒輪傳動(dòng)有如下特點(diǎn)： 瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，平穩(wěn)性較高，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠； 適用范圍廣；可實(shí)現(xiàn)平行軸、相交軸、交錯(cuò)軸之間的傳動(dòng)；傳遞的功率和速度范圍較大； 結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠，可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比； 傳動(dòng)效率高、使用壽命

4、長(zhǎng)； 齒輪的制造、安裝要求較高； 不適宜遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動(dòng)。 (3）對(duì)齒輪傳動(dòng)的基本要求 采用齒輪傳動(dòng)時(shí)，因嚙合傳動(dòng)是個(gè)比較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，對(duì)其要求是： 傳動(dòng)要平穩(wěn) 要求齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中，任何瞬時(shí)的傳動(dòng)比保持恒定不變。以保持傳動(dòng)的平穩(wěn)性，避免或減少傳動(dòng)中的噪聲、沖擊和振動(dòng)。 承載能力強(qiáng) 要求齒輪的尺寸小，重量輕，而承受載荷的能力大。即要求強(qiáng)度高，耐磨性好，壽命長(zhǎng)。,,,,6.1.2 齒輪傳動(dòng)的常用類型,齒輪的種類很多，可以按不同方法進(jìn)行分類。 （1）根據(jù)軸的相對(duì)位置，分為兩大類，即平面齒輪傳動(dòng)（兩軸平行）與空間齒輪傳動(dòng)（兩軸不平行） （2）按工作時(shí)圓周速度的不同，分低速( )、中速（ ）

5、、高速（ ）三種； （3）按工作條件不同，分閉式齒輪傳動(dòng)（封閉在箱體內(nèi)，并能保證良好潤(rùn)滑的齒輪傳動(dòng)）、半開(kāi)式齒輪傳動(dòng)（齒輪浸入油池，有護(hù)罩，但不封閉）和開(kāi)式齒輪傳動(dòng)（齒輪暴露在外，不能保證良好潤(rùn)滑）三種； （4）按齒寬方向齒與軸的歪斜形式，分直齒、斜齒和曲齒三種； （5）按齒輪的齒廓曲線不同，分為漸開(kāi)線齒輪、擺線齒輪和圓弧齒輪等幾種； （6）按齒輪的嚙合方式，分為外嚙合齒輪傳動(dòng)、內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)和齒條傳動(dòng)。,,,,,,,,6.2.1 漸開(kāi)線齒廓的形成,如圖所示，一直線AB切于一圓周，當(dāng)該直線在此圓周上作無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng)時(shí)，直線上任一點(diǎn)K的軌跡CKD稱為漸開(kāi)線。這個(gè)圓稱為基圓，其半徑以rb、直徑以

6、db表示；該直線稱發(fā)生線。即在平面上，發(fā)生線沿著一個(gè)固定的基圓作純滾動(dòng)時(shí)，發(fā)生線上一點(diǎn)的軌跡，稱為該圓的漸開(kāi)線。,,,,,,,,漸開(kāi)線齒輪的輪齒由兩條對(duì)稱的漸開(kāi)線作齒廓而組成，見(jiàn)上圖所示。,漸開(kāi)線的形成,漸開(kāi)線輪廓的形成,6.2.2 漸開(kāi)線的性質(zhì),1發(fā)生線在基圓上滾過(guò)的線段長(zhǎng)等于基圓上被滾過(guò)的一段弧長(zhǎng)。 2漸開(kāi)線上任意一點(diǎn)K的法線，NK必切于基圓，即過(guò)漸開(kāi)線上任意一點(diǎn)K的法線與過(guò)K點(diǎn)的基圓切線重合，并且也與發(fā)生線重合。 3漸開(kāi)線上各點(diǎn)的曲率半徑不相等。K點(diǎn)離基圓越遠(yuǎn)，其曲率半徑越大，漸開(kāi)線越平直。反之，曲率半徑越小，漸開(kāi)線越彎曲。 4漸開(kāi)線的形狀取決于基圓的大小。基圓相同，漸開(kāi)線形狀完全相同。

7、基圓越小，漸開(kāi)線越彎曲?；鶊A越大，漸開(kāi)線越平直。當(dāng)基圓半徑趨于無(wú)窮大時(shí)，漸開(kāi)線就變成一條直線，此時(shí)，齒輪就變成了齒條。 5同一基圓形成的任意兩條反向漸開(kāi)線間的公法線長(zhǎng)度處處相等。 6基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線。因?yàn)榘l(fā)生線是沿基圓滾動(dòng)的，所以基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線。 7漸開(kāi)線上各點(diǎn)壓力角不相等，越遠(yuǎn)離基圓壓力角越大，基圓上的壓力角等于零。,,,,,,,,6.3.1 主要參數(shù),在一個(gè)齒輪上，齒數(shù)、壓力角和模數(shù)是幾何尺寸計(jì)算的主要參數(shù)和依據(jù)。 1齒數(shù)（z） 在齒輪整個(gè)圓周上，均勻分布的輪齒總數(shù)，稱為齒數(shù)，用z表示。 2壓力角（） 在標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒廓上，分度圓上的端面壓力角，簡(jiǎn)稱壓力角。該壓力角已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，分

8、度圓上的壓力角。 在漸開(kāi)線圓柱齒輪的基準(zhǔn)齒形中，壓力角用齒形角來(lái)表示。漸開(kāi)線圓柱齒輪的基準(zhǔn)齒形是指基準(zhǔn)齒條的法面齒形，如圖所示。所謂齒形角，是指基本齒條的法向壓力角，并用表示，且規(guī)定=20。圖樣上是用齒形角表示壓力角。,,,,,,,,基準(zhǔn)齒形,6.3.1 主要參數(shù),對(duì)漸開(kāi)線圓柱齒輪分度圓上齒形角的大小，可用式 表示.,,,,,,,,,式中：分度圓上的齒形角； rb基圓半徑； r分度圓半徑。,3模數(shù) 模數(shù)是齒輪幾何尺寸計(jì)算中最基本的一個(gè)參數(shù)。齒距除以圓周率所得的商，稱為模數(shù)，由于為一無(wú)理數(shù)，為了計(jì)算和制造上的方便，人為地把p/規(guī)定為有理數(shù)，用m表示，模數(shù)單位為mm，即,,模數(shù)直接影響齒輪的

9、大小、輪齒齒形和強(qiáng)度的大小。對(duì)于相同齒數(shù)的齒輪，模數(shù)越大，齒輪的幾何尺寸越大，輪齒也大，因此承載能力也越大。,國(guó)家對(duì)模數(shù)值，規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列，如表所示。 表 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表(GB 135787) mm,注：本表適用于漸開(kāi)線圓柱齒輪，對(duì)斜齒輪是指法面模數(shù)；選用模數(shù)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用第一系列，其次是第二系列，括號(hào)內(nèi)的模數(shù)盡量不用。,6.3.2 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱 和幾何尺寸的計(jì)算,1外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪 下圖所示為漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的一部分，各部分名稱如下： (1)齒頂圓 在圓柱齒輪上，其齒頂所在的圓稱齒頂圓，其直徑用da表示，半徑用ra表示 (2)齒根圓 在圓柱齒輪上，齒槽底所在的圓稱齒

10、根圓，其直徑用df表示，半徑用rf表示。,,,,,,,,,,齒輪各部分名稱和符號(hào),6.3.2 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱 和幾何尺寸的計(jì)算,(3)分度圓 齒輪上作為齒輪尺寸基準(zhǔn)的圓稱分度圓，其直徑d用表示，半徑用r表示。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，分度圓上的齒厚和槽寬相等。 (4)齒距(周節(jié)) 在齒輪上，兩個(gè)相鄰而同側(cè)的端面齒廓之間的分度圓弧長(zhǎng)，稱為齒距，用p表示。 (5)齒厚 在圓柱齒輪上，一個(gè)齒的兩側(cè)端面齒廓之間的分度圓弧長(zhǎng)稱齒厚，用s表示。 (6)槽寬 齒輪上兩相鄰輪齒之間的空間叫齒槽，一個(gè)齒槽的兩側(cè)齒廓之間的分度圓弧長(zhǎng)，稱槽寬。并用e表示。 (7)齒頂高 齒頂圓與分度圓之間的徑向距離稱為齒頂高，用h

11、a表示。 (8)齒根高 齒根圓與分度圓之間的徑向距離稱為齒根高，用hf表示。 (9)齒高 齒頂圓和齒根圓之間的徑向距離稱為齒高，用h表示，h=ha+hf。 (10)齒寬 齒輪的有齒部位沿分度圓柱面的直線方向量度的寬度，用b表示。,,,,,,,,,,6.3.2 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱 和幾何尺寸的計(jì)算,,,,,,,,,,思考與分析： 1.一對(duì)外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。已知 試求這對(duì)齒輪的主要尺寸。 2.有一對(duì)正常齒制的漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其大齒輪丟失，需要配制。測(cè)得兩齒輪的中心距 ，小齒輪齒頂圓直徑 ，齒數(shù) 。試求大齒輪的齒數(shù)和大齒輪的其他主要尺寸？,,,,,2徑節(jié)

12、制齒輪簡(jiǎn)介 英國(guó)、美國(guó)等一些西方國(guó)家采用徑節(jié)制齒輪，以徑節(jié)作為齒輪幾何尺寸計(jì)算的基本參數(shù)。徑節(jié)為齒數(shù)z與分度圓直徑d之比，以P表示，即 徑節(jié)的單位為1英寸，分度圓直徑的單位為英寸。 模數(shù)與徑節(jié)的換算關(guān)系為： 顯然徑節(jié)與模數(shù)正好相反，徑節(jié)越大，周節(jié)越小，即模數(shù)小，英制齒輪常用徑節(jié)有以下幾種： 2、2.5、3、4、6、8、10、12、16、20。,,,641 保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比,,,,,,,,,,下圖為一對(duì)嚙合的齒輪。rb1、rb2為兩齒輪的基圓半徑，N1N2為兩基圓的內(nèi)公切線，設(shè)在某一瞬時(shí)，兩齒廓在K點(diǎn)接觸，過(guò)K點(diǎn)作兩齒廓的公法線nn，根據(jù)漸開(kāi)線性質(zhì)2

13、，過(guò)K和K點(diǎn)作兩圓的法線，必與N1N2重合。當(dāng)經(jīng)過(guò)t時(shí)間后，主動(dòng)齒輪O1轉(zhuǎn)過(guò)角1，從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)過(guò)角2，兩齒輪齒廓在K點(diǎn)接觸。漸開(kāi)線齒廓的嚙合點(diǎn)始終是沿著兩個(gè)基圓內(nèi)公切線N1N2移動(dòng)。所以N1N2就是嚙合點(diǎn)K的移動(dòng)軌跡，叫做嚙合線。,,,,,,,,根據(jù)漸開(kāi)線性質(zhì)1可知，弧長(zhǎng) =常數(shù) 式中：1、2分別為主、從動(dòng)輪角速度； t轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)角1、2所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。,,,,,上式表明，兩漸開(kāi)線齒輪的瞬時(shí)傳動(dòng)比，與兩基圓半徑成反比。當(dāng)一對(duì)齒輪加工好之后，其基圓半徑是固定不變的，所以一對(duì)漸開(kāi)線齒輪的瞬時(shí)傳動(dòng)比為一常數(shù)，即能保證瞬時(shí)傳動(dòng)比的恒定。,漸開(kāi)線齒輪的嚙合傳動(dòng),6.4.2 傳動(dòng)的可

14、分離性,,,,,,,,,,相互嚙合的一對(duì)齒輪制造好以后，基圓大小就定了，不因中心距變化而變化。由式 =常數(shù),可知，傳動(dòng)比與中心距無(wú)關(guān)，所以中心距稍有變化時(shí)，對(duì)傳動(dòng)沒(méi)有影響，這種性質(zhì)稱傳動(dòng)的可分離性。當(dāng)然中心距改變后，會(huì)出現(xiàn)新的節(jié)點(diǎn)和節(jié)圓，分度圓與節(jié)圓不再重合，同時(shí)嚙合角和齒形角也不再相等。,,,,,,,,,,由于齒輪在制造、安裝過(guò)程中受多方面影響總會(huì)有誤差，旋轉(zhuǎn)時(shí)受輪齒間的徑向推力作用以及軸和軸承的磨損等，都會(huì)使實(shí)際的中心距與設(shè)計(jì)的中心距稍有不同，而漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)具有可分離性，可彌補(bǔ)上述原因造成的中心距誤差，保證正常傳動(dòng)。,6.4.3 正確嚙合條件,,,,,,,,,,一對(duì)漸開(kāi)線直齒齒輪能連

15、續(xù)順利地傳動(dòng)，需要各對(duì)輪齒的依次正確嚙合互不干擾才行。也就要求一個(gè)齒輪的齒厚無(wú)側(cè)隙地嚙入另一個(gè)齒輪的齒槽，則一個(gè)齒輪的齒厚與另一個(gè)齒輪的齒槽寬應(yīng)該相等，即 ，則應(yīng)使 。另外為了使兩齒輪的輪齒在嚙合點(diǎn)處有一條公法線，保證嚙合線為一直線，則兩輪齒的壓力角必須相等，即 。,,,,,,,,,,,,,6.5.1 斜齒圓柱齒輪,,,,,,,,,,1斜齒圓柱齒輪齒面的形成 斜齒圓柱齒輪是齒線為螺旋線的圓柱齒輪。斜齒圓柱齒輪的齒面制成漸開(kāi)螺旋面。漸開(kāi)螺旋面的形成，是一平面(發(fā)生面)沿著一個(gè)固定的圓柱面(基圓柱面)作純滾動(dòng)時(shí)，此平面上的一條以恒定角度與基圓柱的軸線傾斜交錯(cuò)的直線在空間內(nèi)的軌跡曲面，如圖所示

16、。當(dāng)其恒定角度 時(shí)，則為直齒圓柱漸開(kāi)螺旋面齒輪(簡(jiǎn)稱直齒圓柱齒輪)，當(dāng) 時(shí)，則為斜齒圓柱漸開(kāi)螺旋面齒輪(簡(jiǎn)稱斜齒圓柱齒輪)。,,,,,,,,,,,,,,,2斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn) 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)和直齒圓柱齒輪傳動(dòng)一樣，僅限于傳遞兩平行軸之間的運(yùn)動(dòng)。如果兩斜齒輪分度圓上的螺旋角不是大小相等、方向相反，而是任意的，這樣的一對(duì)斜齒輪還可以用來(lái)傳遞既不平行又不相交的兩軸之間運(yùn)動(dòng)，稱之為交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)。斜齒輪傳動(dòng)為線接觸，交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)為點(diǎn)接觸。斜齒圓柱齒輪簡(jiǎn)稱為斜齒輪。,漸開(kāi)螺旋面的形成,6.5.1 斜齒圓柱齒輪,,,,,,,,,,小結(jié):斜齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)： (1)承載能力大，適用于大功率傳

17、動(dòng)。 (2)傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊、噪聲和振動(dòng)小，適用于高速傳動(dòng)。 (3)使用壽命長(zhǎng)。 (4)不能當(dāng)作變速滑移齒輪使用。 (5)傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生軸向力，需要安裝能承受軸向力的軸承，使支座結(jié)構(gòu)復(fù)雜。,,,,,,,,,,,,,,,3斜齒圓柱齒輪的主要參數(shù) 由于斜齒輪的輪齒是螺旋形的，故端平面和法平面齒廓大小不等。所謂端平面指的是垂直于齒輪軸線的平面，用t作標(biāo)記。法平面指的是垂直于輪齒齒線的平面，用n作標(biāo)記。下圖所示為一斜齒輪分度圓柱面的展開(kāi)圖。,斜齒輪端面和法面的關(guān)系,6.5.1 斜齒圓柱齒輪,,,,,,,,,,(1)螺旋角 是指在圓柱面上，圓柱螺旋線的切線與通過(guò)切點(diǎn)的圓柱面直母線之間所夾的銳角。斜齒圓柱齒輪的

18、各圓柱面的螺旋角不等。平常說(shuō)的螺旋角均指分度圓的螺旋角，并用表示。由于存在螺旋角，就產(chǎn)生軸向力，螺旋角越大，軸向力越大，一般取 。,,,,,,,,,,,,,,,,螺旋角,法向齒距與端面齒距關(guān)系： (2)模數(shù) 斜齒圓柱齒輪的模數(shù)分端面和法面模數(shù)。 法向齒距與端面齒距關(guān)系： (3)齒形角 斜齒輪的壓力角有兩種，法向壓力角n和端面壓力角t，并規(guī)定法向壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值。即 。在基準(zhǔn)齒條的法面齒形中，分度圓上的法向壓力角定為齒形角，其值為20。,,,,3.標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件 兩齒輪法面模數(shù)相等，齒形角相等，螺旋角大小相等但螺旋方向 相反。,6.5.2 直齒圓錐齒輪,,,,,,,,,

19、,1直齒圓錐齒輪傳動(dòng) 錐齒輪傳動(dòng)用于傳遞兩相交軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。兩軸的夾角可以是任意值，但常用的軸交角為90，即 。1和2分別是錐齒輪1和2的分度圓錐角。錐齒輪的輪齒也有直齒、斜齒和曲齒三種。 圓錐齒輪是分度曲面為圓錐面的齒輪，當(dāng)齒線是分度圓錐面的直母線時(shí)，稱直齒圓錐齒輪，其輪齒是分布在圓錐面上的。所以圓錐齒輪的輪齒從大端逐漸向錐頂縮小，沿齒寬各截面尺寸不相等，大端尺寸最大。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,圓錐齒輪傳動(dòng),2直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件 因?yàn)閳A錐齒輪只計(jì)算大端幾何參數(shù)，并規(guī)定大端的幾何參數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)的。所以直齒圓錐齒輪的正確嚙合條件是 式中：m1、m2為錐齒輪1

20、和2大端上的模數(shù)； 1、2為錐齒輪1和2大端上的齒形角。,,,6.5.3 齒輪齒條傳動(dòng),,,,,,,,,,在兩標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)中，當(dāng)其中一個(gè)齒輪(如齒輪II)的齒數(shù)無(wú)限增加時(shí)，分度圓變?yōu)橹本€，稱為基準(zhǔn)線?；鶞?zhǔn)線（中線）是基本齒條的法平面與基準(zhǔn)平面的交線。它是一條用來(lái)確定基本齒條的輪齒尺寸參數(shù)(齒厚與齒距的比值，通常為0.5)的直線。此時(shí)齒頂圓、齒根圓和基圓也同時(shí)變?yōu)榕c基準(zhǔn)線平行的直線，并分別叫齒頂線、齒根線。這時(shí)嚙合線與齒輪基圓的切點(diǎn)N2和中心O2均移到無(wú)窮遠(yuǎn)處。同時(shí)，基圓半徑也增加到無(wú)窮大。這種齒數(shù)趨于無(wú)窮多的齒輪的一部分就是齒條。因此齒條是具有一系列等距離分布齒的平板或直桿。,,,,,

21、,,,,,,,,,,,,,,,,,齒條與齒輪相比有下列兩個(gè)主要特點(diǎn)： (1)由于齒條的齒廓是直線，所以齒廓上各點(diǎn)的法線N1N2是平行的。在傳動(dòng)時(shí)齒條作直線運(yùn)動(dòng)。齒條上各點(diǎn)的速度的大小和方向都一致。齒廓上各點(diǎn)的齒形角都相等，其大小等于齒廓的傾斜角。即齒形角=20。 (2)由于齒條上各齒同側(cè)的齒廓是平行的，所以不論在基準(zhǔn)線上(中線上)、齒頂線上。還是與基準(zhǔn)線平行的其他直線上，齒距都相等，即p=m。,齒條傳動(dòng)主要用于把齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)辇X條的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，或把齒條的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)辇X輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。,6.6.1 齒輪根切和最少齒數(shù),,,,,,,,,,1輪齒的加工方法簡(jiǎn)介 齒輪輪齒的加工方法很多，除

22、沖壓、軋制、鑄齒等方法外，通常用切削加工的方法制成。就其加工原理來(lái)說(shuō)，可分兩大類：仿形法和范成法。 (1)仿形法(又叫成形法) 是用與齒間的齒廓曲線相同的成形刀具在銑床上直接切出齒輪的齒形。用仿形法加工齒輪，是逐齒切削的，且不連續(xù)，所以精度和效率都較低。但它在普通銑床上就可以加工，適用于單件加工。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(2)范成法(又叫展成法) 是利用一對(duì)齒輪的嚙合原理來(lái)加工齒輪的，常見(jiàn)的有插齒、滾齒和磨齒等。插齒加工如上圖所示，利用盤(pán)形插齒刀，在插齒機(jī)上加工齒輪，適用于批量生產(chǎn)。插齒加工是將其一個(gè)齒輪作為刀具，另一個(gè)則為齒輪坯，由機(jī)床保證它們按齒輪傳動(dòng)的要求運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，

23、刀具還不斷沿齒坯軸線方向進(jìn)行往復(fù)切削運(yùn)動(dòng)。這樣就將輪坯切成與刀具相嚙合的齒輪。相同模數(shù)和齒形角而齒數(shù)不同的齒輪，可用同一把刀具加工。用這種方法加工齒輪，精度和效率都較高。,仿形法加工,用插齒刀范成加工,6.6.1 齒輪根切和最少齒數(shù),,,,,,,,,,2漸開(kāi)線齒廓的根切現(xiàn)象 當(dāng)用范成法加工漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)，如果被加工齒輪的輪齒太少，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)刀具的頂部切入到輪齒的根部，切去了輪齒根部的漸開(kāi)線齒廓。這種現(xiàn)象稱為切齒干涉,又稱根切。 3產(chǎn)生根切的原因和最少齒數(shù) 加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)，刀具與齒坯的相對(duì)位置應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確安裝的要求進(jìn)行安裝，下圖所示為用齒條插刀加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪的情況。,,,,,,,,,,,

24、,,,,,,,,,,,圖中齒條插刀的分度線與齒坯的分度圓相切，這時(shí)齒輪的齒數(shù)越少，刀具齒頂與嚙合線的交點(diǎn)越接近嚙合極限N1，當(dāng)齒輪齒數(shù)過(guò)少時(shí)，交點(diǎn)將超過(guò)N1點(diǎn)，當(dāng)范成運(yùn)動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行時(shí)，刀具還將繼續(xù)切削，會(huì)把已切出的漸開(kāi)線齒廓曲線的齒根重新又切掉一部分。所以用范成法切制輪齒時(shí)，如果刀具的齒頂線超過(guò)了嚙合線與齒坯基圓的切點(diǎn)Nl時(shí)，被切削齒輪的輪齒必將產(chǎn)生根切現(xiàn)象。,6.6.1 齒輪根切和最少齒數(shù),,,,,,,,,,如要避免產(chǎn)生根切，必須使刀具的齒頂線不超過(guò)極限點(diǎn)N1，也就要求被切齒輪的最少齒數(shù)不得少于某一最少齒數(shù)。根據(jù)理論推導(dǎo)，用齒條型刀具加工漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒齒輪，為了保證不發(fā)生根切現(xiàn)象，則被切齒輪的

25、最少齒數(shù)可用下式求得：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)直齒齒輪，齒頂高系數(shù) ，齒形角 ， ； 對(duì)于短齒齒輪，齒頂高系數(shù) ，齒形角 ， 。,,,,,,,6.6.2 齒輪的精度,,,,,,,,,,根據(jù)齒輪的使用要求，齒輪精度可以由四個(gè)方面組成，即運(yùn)動(dòng)精度、工作平穩(wěn)性精度、接觸精度和齒輪副側(cè)隙。 1運(yùn)動(dòng)精度 為了正確地傳遞運(yùn)動(dòng)，要求主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，從動(dòng)齒輪按傳動(dòng)比的關(guān)系準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)過(guò)相應(yīng)的角度，但由于加工中存在誤差，輪齒在圓周上不可能分布很均勻，因而從動(dòng)輪的實(shí)際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角之間必然出現(xiàn)轉(zhuǎn)角誤差。為了滿足使用要求，規(guī)定齒輪轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的過(guò)程中，轉(zhuǎn)角

26、最大誤差的絕對(duì)值不超過(guò)一定的限度，這就是齒輪的運(yùn)動(dòng)精度。 2工作平穩(wěn)性精度 齒輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)盡量減輕沖擊、振動(dòng)和噪聲。但由于齒形和基節(jié)誤差，造成瞬時(shí)傳動(dòng)比的不穩(wěn)定，致使工作不平穩(wěn)。齒輪的工作平穩(wěn)性精度，就是規(guī)定其瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化限制在一定的范圍內(nèi)。 3接觸精度 齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中，齒輪表面將直接承受載荷，若接觸不均勻，造成局部應(yīng)力過(guò)大，輪齒就會(huì)過(guò)早磨損。為了延長(zhǎng)齒輪的使用壽命，希望齒面接觸面積大而均勻，通常用接觸斑點(diǎn)占整個(gè)齒面的比例來(lái)表示。 4齒輪副側(cè)隙 輪齒受力時(shí)有變形，發(fā)熱時(shí)會(huì)膨脹，安裝與制造不精確，會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。為了防止相互卡死，貯存潤(rùn)滑劑，改善齒面的摩擦條件，相互嚙合的一對(duì)輪齒，在非

27、工作齒面沿齒廓法線方向應(yīng)留有一定的側(cè)隙。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,6.6.3 齒輪的失效形式,,,,,,,,,,齒輪傳動(dòng)的失效，主要是輪齒的失效。在傳動(dòng)過(guò)程中，如果輪齒發(fā)生折斷、齒面損壞等現(xiàn)象，則齒輪就失去了正常的工作能力，稱為失效。常見(jiàn)的輪齒失效形式有以下幾種： 1輪齒折斷 齒輪傳動(dòng)時(shí)，輪齒的受力使其在齒根處受到很大的彎矩，并產(chǎn)生應(yīng)力集中。而彎矩值在嚙合過(guò)程中隨著接觸點(diǎn)的移動(dòng)，又是變化的，在脫離嚙合后，輪齒所受彎矩值就變?yōu)榱?。這樣，輪齒在變載荷作用下，重復(fù)一定次數(shù)后，齒根部分應(yīng)力集中處便會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋，并且逐漸擴(kuò)展，直至斷裂。這種現(xiàn)象稱為疲勞折斷。另一種折斷是

28、短期過(guò)載或受到過(guò)大沖擊載荷時(shí)突然折斷，稱為過(guò)載折斷。 2齒面點(diǎn)蝕 輪齒在傳遞動(dòng)力時(shí)，在接觸部位產(chǎn)生的應(yīng)力稱接觸應(yīng)力，該應(yīng)力是由零增加到最大值，又由最大值降到零，即按脈動(dòng)循環(huán)變化。當(dāng)接觸應(yīng)力和它重復(fù)的次數(shù)超過(guò)某一限度時(shí)，工作齒面便發(fā)生細(xì)小的疲勞裂紋，如果裂縫內(nèi)夾入了潤(rùn)滑油，在另一輪齒的擠壓下，被封閉在裂縫中的油壓增高，會(huì)加速致使裂縫擴(kuò)展。裂紋的擴(kuò)展使表面層上有小塊金屬剝落，形成小坑，這種現(xiàn)象稱為點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕后，齒廓工作表面被損壞，造成傳動(dòng)不平穩(wěn)和產(chǎn)生噪聲，從而使輪齒失效。齒面點(diǎn)蝕主要有局限性點(diǎn)蝕、擴(kuò)展性點(diǎn)蝕和片蝕三種。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,6.6.3 齒輪的失

29、效形式,,,,,,,,,,3齒面膠合 在高速重載的閉式傳動(dòng)中，由于輪齒嚙合部位局部溫度升高，潤(rùn)滑油油溫急劇上升，粘度降低，使齒面間油膜被嚴(yán)重破壞，失去潤(rùn)滑作用。另外由于工作齒面間壓力很大，易將潤(rùn)滑油膜擠破，致使嚙合齒輪兩齒面金屬直接接觸。這時(shí)，齒面產(chǎn)生瞬時(shí)高溫，較軟齒的表面金屬會(huì)熔焊在與之相嚙合的另一齒輪的齒面上。當(dāng)齒輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于兩齒面的相對(duì)滑動(dòng)，在較軟工作齒面上形成與滑動(dòng)方向一致的撕裂溝痕，這種現(xiàn)象稱為齒面膠合。 4齒面磨損 齒輪傳動(dòng)過(guò)程中的磨損有兩種，一種是跑合性磨損，能起拋光作用，消除加工痕跡，改善傳動(dòng)嚙合情況。另一種是由于硬質(zhì)顆粒雜物進(jìn)入輪齒的工作表面而引起的磨粒性磨損。如果磨

30、損的速度符合預(yù)定的設(shè)計(jì)期限，則應(yīng)視為正常磨損。但齒面磨損嚴(yán)重時(shí)，將使?jié)u開(kāi)線齒面損壞，加大了齒側(cè)間隙而引起傳動(dòng)不平穩(wěn)。在開(kāi)式傳動(dòng)中，由于潤(rùn)滑條件不好，并有硬質(zhì)顆粒雜物進(jìn)入輪齒的工作表面，會(huì)加劇齒面磨損。所以齒面磨損是開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式。 5塑性變形 若輪齒的材料較軟，當(dāng)其頻繁起動(dòng)和嚴(yán)重過(guò)載時(shí)，輪齒在很大載荷和摩擦力作用下，可能使齒面表層金屬沿相對(duì)滑動(dòng)方向發(fā)生局部的塑性流動(dòng)，而出現(xiàn)塑性變形。主動(dòng)輪產(chǎn)生塑性變形后，齒面沿節(jié)線處就形成凹溝，從動(dòng)輪齒齒面沿節(jié)線處形成凸棱。嚴(yán)重塑性變形時(shí)，在齒頂邊緣處會(huì)出現(xiàn)飛邊，在主動(dòng)輪上更易出現(xiàn)。若整個(gè)輪齒發(fā)生永久性變形，就會(huì)使齒輪傳動(dòng)喪失工作能力。 齒輪

31、的失效形式與齒輪傳動(dòng)的工作條件、齒輪材料的性能及不同的熱處理工藝，齒輪自身的尺寸、齒廓形狀、加工精度等密切相關(guān)。實(shí)踐證明：在閉式傳動(dòng)中可能發(fā)生齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合和輪齒折斷；在開(kāi)式傳動(dòng)中可能發(fā)生齒面磨損和輪齒折斷。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,6.7.1 蝸桿傳動(dòng)的組成,,,,,,,,,,蝸桿傳動(dòng)是由蝸桿、蝸輪和機(jī)架組成的傳動(dòng)裝置，用于傳遞空間兩交錯(cuò)軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。一般蝸桿與蝸輪的軸線在空間互相垂直交錯(cuò)成90。通常情況下在傳動(dòng)中蝸桿是主動(dòng)件，蝸輪是從動(dòng)件。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,蝸桿傳動(dòng)類似于螺旋傳動(dòng)。按螺旋(蝸桿的螺旋齒)的方向，

32、蝸桿有右旋和左旋之分，一般多用右旋蝸桿，特殊情況下才用左旋。蝸桿上只有一條螺紋線的稱單頭蝸桿，有兩條以上螺紋線的稱為多頭蝸桿，通常蝸桿的頭數(shù)z1=1、2、4。,根據(jù)加工方法不同，普通圓柱蝸桿除阿基米德蝸桿外，還有漸開(kāi)線蝸桿和法向直廓蝸桿等。這兩種類型蝸桿的加工方法都不如加工阿基米德蝸桿簡(jiǎn)單。因此，阿基米德蝸桿在一般機(jī)械中得到廣泛的應(yīng)用。 蝸輪常用與蝸桿參數(shù)形狀相同的蝸輪滾刀切割。蝸輪輪齒沿齒寬方向呈凹圓弧形，以包圍圓柱蝸桿。在中間平面(通過(guò)蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面)內(nèi)，蝸輪齒廓是漸開(kāi)線，相當(dāng)一個(gè)漸開(kāi)線齒輪。,蝸桿傳動(dòng),6.7.2 蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比和旋轉(zhuǎn)方向,,,,,,,,,,1蝸桿傳動(dòng)

33、的傳動(dòng)比 在蝸桿傳動(dòng)中，是用蝸桿帶動(dòng)蝸輪傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。設(shè)蝸桿的頭數(shù)為z1，其轉(zhuǎn)速為n1，蝸輪的齒數(shù)為z2，轉(zhuǎn)速為n2。因?yàn)槲仐U每轉(zhuǎn)過(guò)一周，便有z1個(gè)齒經(jīng)過(guò)C點(diǎn)，故每分鐘將有z1n1個(gè)齒經(jīng)過(guò)C點(diǎn)。同樣，蝸輪每轉(zhuǎn)一周有z2個(gè)齒經(jīng)過(guò)C點(diǎn)，所以每分鐘將有z2n2個(gè)齒經(jīng)過(guò)C點(diǎn)。在每分鐘的嚙合傳動(dòng)過(guò)程中，兩者必然相等，即z1n1=z2n2 ,故傳動(dòng)比為,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,一般分度機(jī)構(gòu)中多用z1=1。當(dāng)傳遞功率較大時(shí)，為提高效率，可取z1=4。作為動(dòng)力傳動(dòng)，通常取z1=2、4。 蝸輪齒數(shù)z2，可根據(jù)傳動(dòng)比i和蝸桿頭數(shù)z1決定，即z2=i.z1。為了避免根切，當(dāng)z1

34、=1時(shí)，z2min=18；當(dāng)z11時(shí)，z2min=27。 2蝸桿傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)方向的判定 (1)蝸桿、蝸輪的螺旋方向可用右手法則判定，其判定方法同斜齒輪的旋向判定。 (2)蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向，不僅與蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)，而且還與蝸桿的螺旋方向有關(guān)。蝸輪旋轉(zhuǎn)方向的判定方法如下：當(dāng)蝸桿是右旋（或左旋）時(shí)，伸出右手（或左手）半握拳，用四指順著蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向，蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向與大拇指指向相反。,,蝸桿傳動(dòng)示意圖,蝸輪旋轉(zhuǎn)方向的判定,6.7.3 蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用特點(diǎn),,,,,,,,,,(1)傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。由于蝸桿的齒為連續(xù)不斷的螺旋形齒，在與蝸輪嚙合時(shí)，是逐漸進(jìn)入和退出嚙合的，同時(shí)嚙合的齒數(shù)又較多，因此蝸桿傳動(dòng)比

35、齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小。 (2)傳動(dòng)比大，而且準(zhǔn)確。蝸桿的頭數(shù)16，遠(yuǎn)小于蝸輪的齒數(shù)，在一般傳動(dòng)中，i=1080，在分度機(jī)構(gòu)中可達(dá)6001000。這樣大的傳動(dòng)比，如用齒輪傳動(dòng)則需要采用多級(jí)傳動(dòng)。由此可見(jiàn)，在較大傳動(dòng)比時(shí)，蝸桿傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。此外，蝸桿傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)一樣能保證傳動(dòng)比的準(zhǔn)確性。 (3)承載能力較大。蝸桿與蝸輪嚙合時(shí)呈線接觸，同時(shí)進(jìn)入嚙合的齒數(shù)較多，與點(diǎn)接觸的交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)相比，承載能力大。 (4)能夠自鎖。當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于材料的當(dāng)量摩擦角時(shí)，則蝸桿傳動(dòng)便可以自鎖。此時(shí)，只能用蝸桿帶動(dòng)蝸輪，而不能用蝸輪帶動(dòng)蝸桿。 (5)效率低。蝸桿傳動(dòng)中，蝸輪齒沿蝸桿齒的螺旋線方向滑動(dòng)速度

36、大，摩擦較大，所以傳動(dòng)效率較齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)都低。一般效率為0.70.9，具有自鎖性的蝸桿傳動(dòng)效率約為0.4。由于蝸桿傳動(dòng)效率較低，摩擦產(chǎn)生的熱量較大，所以要求工作時(shí)要有良好的潤(rùn)滑和冷卻。 (6)成本較高。為了減少摩擦，提高效率和使用壽命，蝸輪往往要用價(jià)格較貴的青銅等減摩材料。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,6.7.4 蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算,,,,,,,,,,在蝸桿傳動(dòng)中，中間平面是指通過(guò)蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面。蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)和主要幾何尺寸在中間平面內(nèi)確定。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1.蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù) （

37、1）模數(shù)和壓力角 如圖所示，在中間平面內(nèi)，蝸桿和蝸輪的嚙合就相當(dāng)于漸開(kāi)線齒輪與齒條的嚙合。為加工方便，規(guī)定在中間平面內(nèi)的幾何參數(shù)應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)值。所以，蝸桿的軸向模數(shù)和蝸輪的端面模數(shù)應(yīng)相等，并為標(biāo)準(zhǔn)值，分別用mx1和mt2表示，即mx1=mt2=m。同時(shí)，蝸桿的壓力角x1，等于蝸輪的端面壓力角t2，并為標(biāo)準(zhǔn)值，即x1=t2==20。 （2）蝸桿分度圓直徑和導(dǎo)程角 設(shè)z1為蝸桿的頭數(shù)，為蝸桿的導(dǎo)程角(所謂導(dǎo)程角是指圓柱螺旋線的切線與端平面之間所夾的銳角)。px1為蝸桿的軸向齒距，d1為分度圓直徑，mx1為軸向模數(shù)，z1.px1稱為蝸桿的導(dǎo)程。所謂導(dǎo)程是指在圓柱蝸桿的軸平面上，同一條螺紋的兩個(gè)相鄰的同

38、側(cè)齒廓之間的軸向距離。在分度圓柱上，導(dǎo)程角和導(dǎo)程的關(guān)系為：,蝸桿傳動(dòng)幾何參數(shù),,6.7.4 蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算,,,,,,,,,,由上式可知，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)一定時(shí)，如果導(dǎo)程角不同，則直徑不同的蝸桿，就需用不同的滾刀去切制蝸輪，經(jīng)濟(jì)性差。為了減少蝸輪滾刀數(shù)目，便于刀具標(biāo)準(zhǔn)化，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將蝸桿分度圓直徑的尺寸加以限制，相互間對(duì)應(yīng)關(guān)系可查表。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,蝸輪輪齒和斜齒輪相似，輪齒的旋向與軸線之間的夾角稱螺旋角，并用表示。并規(guī)定蝸桿分度圓柱面上的導(dǎo)程角應(yīng)等于蝸輪分度圓柱面上的螺旋角，且兩者的螺旋方向必須相同。即=。 2蝸桿頭數(shù)、蝸輪齒數(shù)和傳動(dòng)比

39、 一般推薦z1=14，最多為6。單頭蝸桿容易切削，導(dǎo)程角小，自鎖性好，效率低。蝸桿頭數(shù)越多，加工越困難，分度誤差越大。在傳動(dòng)中，蝸輪齒數(shù)不宜過(guò)多，否則將使結(jié)構(gòu)不緊湊。對(duì)于動(dòng)力傳動(dòng)，一般推薦z2=2970，為了避免根切現(xiàn)象，取z227，通常蝸輪齒數(shù)按傳動(dòng)比來(lái)確定，z2=iz1。 蝸桿傳動(dòng)比是蝸桿轉(zhuǎn)速與蝸輪轉(zhuǎn)速之比，也等于蝸輪齒數(shù)與蝸桿頭數(shù)之比，即,,蝸桿展開(kāi)圖,,6.7.5 蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件 6.7.6 蝸桿傳動(dòng)的失效形式,,,,,,,,,,1.蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件 因?yàn)橹虚g平面為蝸桿的軸面、蝸輪的端面，所以蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件為： mx1=mt2=m,x1=t2=,=

40、 式中：mx1、x1分別為蝸桿的軸面模數(shù)和軸面壓力角； mt2、t2分別為蝸輪的端面模數(shù)和端面壓力角； 為蝸桿的導(dǎo)程角； 為蝸輪的螺旋角。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2蝸桿傳動(dòng)的失效形式 由于蝸輪材料的強(qiáng)度往往低于蝸桿材料的強(qiáng)度，所以失效大多發(fā)生在蝸輪輪齒上。蝸桿傳動(dòng)的失效形式有點(diǎn)蝕、膠合、磨損和折斷。蝸桿傳動(dòng)在工作時(shí)，齒面間相對(duì)滑動(dòng)速度大，摩擦和發(fā)熱嚴(yán)重，所以主要失效形式為齒面膠合、磨損和齒面點(diǎn)蝕。實(shí)踐表明，在閉式傳動(dòng)中，蝸輪的失效形式主要是膠合與點(diǎn)蝕；在開(kāi)式傳動(dòng)中，失效形式主要是磨損；當(dāng)過(guò)載時(shí)，會(huì)發(fā)生輪齒折斷現(xiàn)象。 3.蝸

41、桿和蝸輪的材料 根據(jù)蝸桿傳動(dòng)的失效形式可知，蝸桿蝸輪的材料除滿足強(qiáng)度外，更應(yīng)具備良好的減摩性和耐磨性。蝸桿多采用調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼和表面淬火鋼制造。常經(jīng)熱處理提高齒面硬度，增加耐磨性。蝸輪材料選擇要考慮齒面相對(duì)滑動(dòng)速度。對(duì)于高速而重要的蝸桿傳動(dòng)，蝸輪常用鑄錫青銅；當(dāng)滑動(dòng)速度較低時(shí)，可選用價(jià)格較低的鋁青銅；低速和不重要的傳動(dòng)可采用鑄鐵材料。,,,*6.8 漸開(kāi)線齒形的形成,1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)掌握用范成法加工漸開(kāi)線的原理。 (2)通過(guò)觀察齒條型刀具范成漸開(kāi)線齒廓的過(guò)程，了解齒輪的根切現(xiàn)象及用變位修正來(lái)避免根切的方法。 2.實(shí)驗(yàn)用具 (1)漸開(kāi)線齒廓范成儀； (2)學(xué)生自備直徑220mm的厚圖紙以及

42、鉛筆、圓規(guī)、三角板、剪刀、計(jì)算器等。 3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 用漸開(kāi)線齒廓范成儀，分別模擬范成法切制漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪的加 工過(guò)程，在圖紙上繪制出二至三個(gè)完整的齒形。 4.實(shí)驗(yàn)原理 圖所示為一種漸開(kāi)線齒廓范成儀的原理示意圖。,漸開(kāi)線齒廓范成儀,*6.8 漸開(kāi)線齒形的形成,直徑220mm的圖紙由壓板3及螺帽2壓在托盤(pán)1上，托盤(pán)1可繞固定軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)托盤(pán)1背后的扇形齒輪帶動(dòng)滑架4左右移動(dòng)，并能保證托盤(pán)1上分度圓周（代表被切齒輪的分度圓）始終與滑架4上的刀具節(jié)線作純滾動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)滾運(yùn)動(dòng) 。代表齒條型刀具的齒條通過(guò)螺釘6固定在滑架4上，通過(guò)齒條上的長(zhǎng)圓孔可使齒條沿垂直方向相對(duì)于托盤(pán)1的中心O作徑向移動(dòng)

43、，以便模擬變位齒輪的范成切削。 已知齒條4模數(shù)為20或8（兩種齒條），壓力角20，齒頂高和齒根高均為1.25m，只是牙齒頂端的0.25m處不是直線而是圓弧，用以切削被切齒輪齒根部分的過(guò)渡曲線。 當(dāng)齒條中線與被切齒輪分度圓相切時(shí)，齒條中線與刀具節(jié)線重合，此時(shí)齒條上的標(biāo)尺刻度零點(diǎn)與滑架上的標(biāo)尺刻度零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)，這樣便能切制出標(biāo)準(zhǔn)齒輪。 若改變齒條中線與托盤(pán)中心的距離（可松動(dòng)螺釘調(diào)節(jié)，移動(dòng)的距離可由標(biāo)尺讀出），則齒條中線與刀具節(jié)線分離，這樣便能切制出變位齒輪。 5.實(shí)驗(yàn)步驟 (1)范成標(biāo)準(zhǔn)齒輪 根據(jù)所用范成儀的m模數(shù)和分度圓直徑d求出被切齒輪的齒數(shù)z，并計(jì)算其齒頂圓直徑da、齒根圓直徑df、基圓直徑db

44、 。 在一張厚圖紙上，分別以da、df、d和db為直徑畫(huà)出四個(gè)同心圓，并將圖紙剪成比直徑da大3mm的圓形。,*6.8 漸開(kāi)線齒形的形成,將圓形圖紙放在范成儀的托盤(pán)上，使二者圓心重合，然后用壓板 2和螺帽3將紙片夾緊在托盤(pán)上。 將齒條上的標(biāo)尺刻度零點(diǎn)與滑架上的標(biāo)尺刻度零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。（此時(shí)齒條刀具的刀頂線應(yīng)與圓形紙片上的齒根圓相切。） 將齒條4推至左（或右）極限位置，用削尖的鉛筆在圓形紙上畫(huà)下齒條刀具的齒廓在該位置上的投影線。然后轉(zhuǎn)動(dòng)托盤(pán)一個(gè)微小的角度，此時(shí)齒條移動(dòng)一個(gè)微小的角度，再齒條刀具的齒廓在該位置上的投影線畫(huà)在圓形紙上。連續(xù)重復(fù)上述的工作，繪制出齒條刀具的齒廓在各個(gè)位置上的投影線這些投影線的

45、包絡(luò)線即為被切齒輪的漸開(kāi)線齒廓。 *(2)范成正變位齒輪 根據(jù)所用范成儀參數(shù)，計(jì)算出不發(fā)生根切現(xiàn)象的最小變位系數(shù)x=,然后取定變位系數(shù)x(xxmin),計(jì)算其齒頂圓直徑da和齒根圓直徑df。 在另一張厚圖紙上，分別以da、df、d和db為直徑畫(huà)出四個(gè)同心圓，并將圖紙剪成比直徑da大3mm的圓形。 同“范成標(biāo)準(zhǔn)齒輪”步驟3。 將齒條向遠(yuǎn)離托盤(pán)中心的方向移動(dòng)一段距離（大于或等于xmin）。 同“范成標(biāo)準(zhǔn)齒輪”步驟5。 同“范成標(biāo)準(zhǔn)齒輪”步驟6。,*6.8 漸開(kāi)線齒形的形成,“漸開(kāi)線齒廓的范成”實(shí)驗(yàn)報(bào)告 班級(jí)________姓名__________ 指導(dǎo)教師_______ 日期_______ (1)

46、齒條形刀具的基本參數(shù) m= ,=20,ha* =1,c* =0.25 (2)被范成齒輪的基本參數(shù) m= ,d= (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較,6.9 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的觀察與分析,1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)初步了解齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、類型、特點(diǎn)及應(yīng)用實(shí)例。 (2)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的感性認(rèn)識(shí)。 2.實(shí)驗(yàn)方法 陳列室展示各種常用齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的模型與實(shí)物，通過(guò)模型與實(shí)物的動(dòng)態(tài)展示，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的感性認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)教師只作簡(jiǎn)單介紹，提出問(wèn)題,學(xué)生思考，學(xué)生通過(guò)觀察，對(duì)常用齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、類型、特點(diǎn)有一定的了解，對(duì)學(xué)習(xí)機(jī)械基礎(chǔ)課程產(chǎn)生一定的興趣。 3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛

47、的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。具有傳動(dòng)準(zhǔn)確、可靠、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、承載能力大、體積小、效率高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)器中。根據(jù)輪齒的形狀齒輪分為：直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、圓錐齒輪及蝸輪、蝸桿。根據(jù)主、從動(dòng)輪的兩軸線相對(duì)位置，齒輪傳動(dòng)分為：平行軸傳動(dòng)、相交軸傳動(dòng)、交錯(cuò)軸傳動(dòng)三大類。 (1)平行軸傳動(dòng)的類型有：外、內(nèi)嚙合直齒輪機(jī)構(gòu)、斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)、人字齒輪機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)等。 (2)相交軸傳動(dòng)的類型有圓錐齒輪機(jī)構(gòu)，輪齒分布在一個(gè)截錐體上，兩軸線夾角常為90。,6.9 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的觀察與分析,(3)交錯(cuò)軸傳動(dòng)的類型有：螺旋齒輪機(jī)構(gòu)、圓柱蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，弧面蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)等。 參觀這部分時(shí)，學(xué)生應(yīng)注意了解各種機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)狀況及應(yīng)用范圍等。 (4)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的參數(shù) 齒輪基本參數(shù)有齒數(shù)z、模數(shù)m、分度圓齒形角、齒頂高系數(shù)h*a、頂隙系數(shù)c*等。 參觀這部分時(shí)，學(xué)生需要掌握：什么是漸開(kāi)線?漸開(kāi)線是如何形成的?什么是基圓和漸開(kāi)線發(fā)生線? 并注意觀察基圓、發(fā)生線、漸開(kāi)線三者間關(guān)系，從而得出漸開(kāi)線有什么性質(zhì)? 再就觀察擺線的形成，要了解什么是發(fā)生圓? 什么是基圓? 動(dòng)點(diǎn)在發(fā)生圓上位置發(fā)生變化時(shí)，能得到什么樣軌跡的擺線? 同時(shí)還要通過(guò)參觀總結(jié)出：齒數(shù)、模數(shù)、壓力角等參數(shù)變化對(duì)齒形有何影響?,