《機械基礎(chǔ)》課件 單元5 機械傳動

03單元五機械傳動帶傳動

學(xué)習(xí)目標：了解帶傳動的工作原理、類型和特點；熟悉V帶標準和帶輪的結(jié)構(gòu)；掌握V帶傳動的受力分析及失效形式；能夠進行V帶傳動的設(shè)計計算。學(xué)習(xí)情境一帶傳動DAYINTEMPLATE導(dǎo)入圖示為汽車發(fā)動機上的帶傳動和平帶在運輸物料。帶是如何實現(xiàn)運動和動力的傳遞呢？基本知識（一）帶傳動的概念及組成

帶傳動是一種應(yīng)用廣泛的撓性傳動形式。如圖所示，帶傳動一般由固連于主動軸上的帶輪（主動輪）、固連于從動軸上的帶輪（從動輪）、張緊在兩個帶輪上的撓性帶及機架等部件組成。帶傳動工作時，利用傳動帶作為中間撓性件，依靠帶與帶輪之間的摩擦力或嚙合來傳遞運動或動力。（二）帶傳動的類型1.摩擦型帶傳動

平帶V帶圓帶多楔帶2.嚙合型帶傳動（三）帶傳動的特點、應(yīng)用①由于傳動時帶與帶輪間存在彈性滑動，摩擦型帶傳動不能保證準確的傳動比；②帶傳動的外廓尺寸及帶作用于軸上的壓力較大，需要張緊裝置；③傳動效率不高，帶的工作壽命較短；④不適宜在高溫、易燃及有油、水的場合工作。缺點①傳動帶具有彈性，能緩沖吸收振動，傳動過程平穩(wěn)，噪聲小；②過載時，摩擦型帶與帶輪間會出現(xiàn)打滑，從而防止傳動零件的破壞，有過載保護的功能；③結(jié)構(gòu)簡單、使用及維護方便，制造和安裝精度要求不高；適用于中心距較大的傳動。優(yōu)點

帶傳動多用于傳遞中小功率，通常功率不超過50kW，傳動平穩(wěn)及不要求準確傳動比的遠距離傳動場合。其中V帶傳動應(yīng)用最為廣泛，其一般布置在與原動機相連的高速級，允許帶速為v=5～25m/s，傳動比一般不超過7，最大用到10。傳動效率一般為η≈0.90～0.95。V帶和V帶輪（一）普通V帶的結(jié)構(gòu)

簾布結(jié)構(gòu)的普通V帶制造方便，抗拉強度高，用于一般用途的傳動；線繩結(jié)構(gòu)的普通V帶韌性好、柔軟，抗彎強度較好，用于帶輪直徑較小、轉(zhuǎn)速較高的帶傳動。（二）普通V帶的型號及標記普通V帶按截面尺寸由小到大可分為Y，Z，A，B，C，D，E共七種型號。在其他條件相同的情況下，截面尺寸越大，傳遞的功率越大。其中Y型尺寸最小，只用于傳遞運動。普通V帶是無接頭的環(huán)形帶，當帶繞在帶輪上時，帶產(chǎn)生彎曲變形，即外層被拉長，內(nèi)層被壓縮，兩層之間存在一層既不伸長，也不壓縮的中性層，稱為節(jié)面。節(jié)面寬度稱為節(jié)寬，用bp表示。普通V帶在規(guī)定的張緊力下位于帶輪基準直徑上的周線長度稱為帶的基準長度，用Ld表示。普通V帶的標記由帶的型號、基準長度和標準號組成。例如，標記：B1250GB/T11544-1997表示依據(jù)國家標準GB/T11544-1997制造、基準長度為1250mm的B型普通V帶。（三）V帶輪的結(jié)構(gòu)和材料當帶輪的直徑較小，即dd=（2.5～3）d0（軸徑）時，帶輪一般采用實心式結(jié)構(gòu)；當帶輪為中等直徑，及dd=150～450mm時，選用腹板式或孔板式結(jié)構(gòu)；當帶輪直徑較大，即dd>400mm時，帶輪多采用輪輻式結(jié)構(gòu)，以減輕帶輪的重量，節(jié)約材料。普通V帶的楔角為40°，但為了使帶在彎曲后仍能緊貼輪槽的兩側(cè)面，帶輪輪槽的槽角比帶的楔角略小，一般取32°、34°、36°或38°。帶輪常用的材料有鑄鐵（常用材料的牌號為HT150和HT200）、鋼、鋁合金及工程塑料等。通常在高轉(zhuǎn)速和大載荷的場合宜選用鍛鋼、鑄鋼或鋼板沖壓后進行焊接；在受力不大、功率較小的場合可使用鑄鐵或工程塑料等。V帶傳動的設(shè)計（一）帶傳動工作情況分析不工作時工作時帶傳動不工作時，帶兩邊所受的拉力相等，均為F0，稱為初拉力。當主動輪上受驅(qū)動力T1作用而工作時，由于帶和帶輪接觸面上摩擦力的作用，帶繞入帶輪的一邊被拉緊，稱為緊邊，拉力由F0增大為F1，F(xiàn)1為緊邊拉力；帶的另一邊脫離帶輪而被放松，稱為松邊。拉力由F0減小為F2，F(xiàn)2為松邊拉力。緊邊與松邊拉力差F1-F2是傳遞力矩作用的圓周力，稱為有效拉力Fe，即：Fe=F1-F2

取主動輪一側(cè)帶的分離體作為研究對象，根據(jù)力矩平衡條件可得：Ff=F1-F2

式中Ff——小帶輪和帶在接觸面上的摩擦力，N。有效拉力Fe等于帶和帶輪在接觸面上的摩擦力Ff。有效拉力和帶傳遞的功率P及帶速v滿足：

式中P——傳遞的功率，kW；v——帶速，m/s。在特定條件下，帶和帶輪接觸面上的摩擦力Ff有一極限值，即帶剛開始打滑時帶能傳遞的最大有效拉力Fmax由式（5.7）可見，影響帶傳動最大有效拉力Fmax的因素有：①初拉力F0。初拉力F0越大，帶與帶輪間的正壓力越大，最大有效拉力Fmax越大。但F0過大時，將加劇帶的磨損，縮短帶的壽命；若F0過小，帶的工作能力不足，工作時易打滑。②包角α。包角是帶繞在帶輪上所對應(yīng)的圓心角，最大有效拉力Fmax隨包角α的增大而增大。為保證帶的傳動能力，一般要求αmin≥1200。③摩擦因素f。摩擦因數(shù)f越大，最大有效拉力Fmax越大。f與帶及帶輪材料、表面狀況及工作環(huán)境等有關(guān)。2.帶傳動的應(yīng)力分析圖示了帶上各個截面應(yīng)力分布情況，其中最大應(yīng)力σmax發(fā)生在帶的緊邊開始繞入小帶輪處，其值為：

如圖所示，帶在傳動時，作用在帶上某點的應(yīng)力，隨它所處的位置不同而變化。帶回轉(zhuǎn)一周時，應(yīng)力變化一個周期。當應(yīng)力循環(huán)一定次數(shù)時，帶將發(fā)生疲勞斷裂。3.帶傳動的變形分析由于帶的緊邊與松邊拉力差引起帶的彈性變形量的逐漸變化，導(dǎo)致帶與帶輪間發(fā)生相對滑動，這種現(xiàn)象稱為帶傳動的彈性滑動，彈性滑動是帶傳動不可避免的現(xiàn)象。帶傳動彈性滑動引起的從動帶輪相對于主動帶輪的圓周速度降低率稱為滑動率ε帶的平均傳動比為：通常ε為0.01～0.02，在一般帶傳動計算中可以忽略不計。（二）V帶傳動設(shè)計計算打滑失效形式疲勞斷裂摩擦型帶傳動設(shè)計的主要準則是：保證帶在工作中不打滑，并具有一定的疲勞強度和使用壽命。設(shè)計準則設(shè)計計算步驟及參數(shù)選擇原則確定計算功率選擇V帶型號確定普通V帶輪基準直徑驗算帶速確定中心距和基準長度驗算小帶輪包角α1確定普通V帶的根數(shù)計算單根普通V帶的初拉力F0計算帶對軸的壓力FP普通V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶傳動的張緊與維護（一）帶傳動的張緊與調(diào)整張緊輪張緊調(diào)整中心距張緊輪一般放置在松邊內(nèi)側(cè)靠近大帶輪處，使帶只受單向彎曲；若放置在帶的外側(cè)，應(yīng)使其靠近小輪，以提高帶的承載能力。（二）帶傳動的安裝與維護1.帶輪的安裝應(yīng)使兩帶輪的軸線保證規(guī)定的平行度。各輪寬的中心線及對應(yīng)輪槽的中心線等均應(yīng)共面且與軸線垂直，否則傳動帶在運行時會出現(xiàn)扭曲，加速帶的磨損降低使用壽命。2.普通V帶的安裝（1）通常應(yīng)通過調(diào)整各輪中心距的方法來安裝普通V帶和張緊。V帶的頂面應(yīng)與帶輪的外緣相平齊或略高一點，底面應(yīng)與輪槽間留有一定間隙，否則將影響帶傳動的正常運行。（2）同組使用的普通V帶應(yīng)型號相同、長度相等，不同廠家生產(chǎn)的普通V帶、新舊帶不能混合使用。（3）帶傳動應(yīng)加裝防護裝置，以防止水、油污等異物接觸傳動帶，還可以防止帶轉(zhuǎn)動時傷人。（4）安裝普通V帶時，應(yīng)按規(guī)定的初拉力張緊。對于中等中心距的帶傳動也可憑經(jīng)驗張緊。帶傳動張緊程度以大拇指能將帶按下15mm為宜，如圖5.15所示。（5）如果普通V帶傳動裝置需閑置一段時間后再使用，應(yīng)將帶放松。03單元五機械傳動鏈傳動

學(xué)習(xí)目標：熟悉鏈傳動的組成、類型、特點及應(yīng)用；熟悉滾子鏈的相關(guān)知識。學(xué)習(xí)情境二鏈傳動DAYINTEMPLATE導(dǎo)入我們在騎行自行車的過程中鏈條是如何實現(xiàn)運動和動力的傳遞的？基本知識（一）鏈傳動的工作原理及組成

鏈傳動是一種嚙合型傳動，依靠鏈條與鏈輪輪齒之間的嚙合來傳遞運動和動力。鏈傳動由裝在平行軸上的主動鏈輪、從動鏈輪和繞在鏈輪上的環(huán)形鏈條組成。（二）鏈傳動的類型傳動鏈起重鏈傳動鏈主要用于一般機械中傳遞運動和動力，也可用于輸送等場合。起重鏈主要用來傳力，起牽引、懸掛物品的作用。輸送鏈主要用于輸送工件、物品和材料等，能直接用于各種機械上，也可以組成鏈式輸送機作為一個單元出現(xiàn)。輸送鏈按用途不同（三）鏈傳動的特點、應(yīng)用①鏈傳動的瞬時鏈速和瞬時傳動比不為常數(shù)，傳動平穩(wěn)性較差，高速傳動時，容易產(chǎn)生振動和噪音；②不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動中應(yīng)用；③鏈條磨損后易發(fā)生跳齒和脫鏈；④與帶傳動相比，鏈條、鏈輪的制造和安裝比較困難，成本較高。缺點①傳動過程中無彈性滑動和打滑，能獲得準確的平均傳動比；②承載能力強，傳動可靠性和效率高，工作壽命長；③無需很大的張緊力，作用在鏈輪軸上的壓力?。虎苣苓m應(yīng)溫度較高、濕度較大、有粉塵和油污等惡劣的工作環(huán)境。優(yōu)點

通常情況下，鏈傳動的平均傳動比i≤8，鏈速v≤15m/s，傳遞功率P≤100kW，中心距a≤6m，傳動效率η=0.94～0.97。鏈傳動適用于傳動可靠性要求高、平均傳動比要求準確、瞬時傳動無嚴格要求及工作環(huán)境惡劣的中遠距離傳動場合，如車輛、農(nóng)業(yè)機械、機床等。滾子鏈及齒形鏈特點及應(yīng)用鏈條滾子鏈齒形鏈滾子鏈（b）雙排鏈（c）三排鏈（a）單排鏈內(nèi)鏈板固連在套筒兩端，銷軸與外鏈板固連，分別構(gòu)成內(nèi)、外鏈節(jié)。套筒和銷軸之間為間隙配合，以保證內(nèi)、外鏈節(jié)之間能夠相對轉(zhuǎn)動。滾子與套筒之間同樣為間隙配合，使工作時套筒上的滾子可沿鏈輪齒廓滾動，從而減輕鏈條和鏈輪輪齒的磨損。內(nèi)外鏈板制成“∞”形可以減輕重量并保持鏈條各截面的強度接進相等。滾子鏈可以制成單排滾子鏈、雙排滾子鏈和多排滾子鏈，如圖所示，排數(shù)越多，承載能力也越大，但各排的受力也越不均勻，容易加劇磨損，一般不超過四排。（a）開口銷（b）彈簧夾（c）過渡鏈節(jié)

鏈條中相鄰兩個滾子（銷軸）軸線間的距離成為鏈節(jié)距，用P表示。鏈節(jié)距是鏈條的主要參數(shù)。節(jié)距越大，鏈條各零件的尺寸越大，傳遞的功率也越大。但鏈節(jié)距越大，鏈傳動的結(jié)構(gòu)和尺寸會相應(yīng)增大，傳動時的振動、沖擊和噪聲也越嚴重。

鏈節(jié)距和鏈節(jié)數(shù)共同決定環(huán)形鏈條的長度。當鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時，鏈條一端的外鏈板正好與另一端的內(nèi)鏈板相連，其接頭可采用開口銷或彈簧夾鎖緊，如圖（a）、（b）所示；當連接數(shù)為奇數(shù)時，接頭處須采用過渡鏈節(jié)進行鏈節(jié)，如圖（c）所示。由于采用過渡鏈節(jié)時該處鏈節(jié)將會承受附加的彎曲載荷，這將降低鏈傳動的承載能力，故通常應(yīng)采用偶數(shù)鏈節(jié)，避免使用過渡鏈節(jié)。滾子鏈是標準件，我國目前使用的滾子鏈的標準為GB/T1243-2006，分為A、B兩個系列，A系列用于重載、高速和重要傳動，B系列用于一般傳動。鏈號數(shù)乘以25.4再除以16即為節(jié)距值。GB/T1243-2006中規(guī)定了滾子鏈的標記方法：

鏈號—排數(shù)×鏈節(jié)數(shù)——國家標準號例如：10A-2×90-GB/T1243-2006表示按照該標準制造的A系列、節(jié)距為15.875mm的滾子鏈。齒形鏈

與滾子鏈相比，齒形鏈傳動平穩(wěn)、噪音小、承受沖擊載荷能力強、輪齒受力較均勻等優(yōu)點，但齒形鏈傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、裝拆困難、裝置重量大，且安裝和維護的要求較高，故多用于運動精度要求較高、傳遞功率較大的高速傳動場合。鏈輪（一）鏈輪的齒形鏈輪的齒形應(yīng)保證傳動時鏈節(jié)能自由地進入和退出嚙合，并不易脫鏈；嚙合時齒形應(yīng)能與鏈節(jié)保持良好的接觸；有較大的容納鏈條節(jié)距因磨損而增長的能力；形狀簡單便于加工。滾子鏈鏈輪的齒形和參數(shù)都已經(jīng)標準化，如圖所示，按GB/T1243-2006規(guī)定制造。鏈輪的結(jié)構(gòu)種類很多，常見的滾子鏈鏈輪按直徑的大小不同可制成整體式、輻板式和組合式等，如圖所示。鏈輪的材料滾子鏈鏈輪的材料應(yīng)有足夠的強度、耐磨性和耐沖擊性，在制造過程中必須進行合理的熱處理。由于小鏈輪在傳動過程中受到的嚙合次數(shù)比大鏈輪多，且受沖擊也大，故選用材料時小齒輪應(yīng)優(yōu)于大齒輪。鏈傳動運動分析

鏈的瞬時速度是周期性變化的，這種由于多邊形嚙合傳動而引起的傳動速度的不均勻性稱為多邊形效應(yīng)。當鏈齒數(shù)增多時，β的變化范圍減小，多邊形效應(yīng)減弱。由于鏈速的變化使鏈產(chǎn)生加速度，從動輪產(chǎn)生角加速度，引出動載荷。同時，鏈在垂直方向的分速度也作周期性變化，引起鏈條上下抖動。在鏈節(jié)進入嚙合的瞬時，具有一定的相對速度，使鏈輪輪齒受到?jīng)_擊。因此，鏈傳動工作時，不可避免地要產(chǎn)生振動、沖擊和動載荷。故而鏈傳動不宜用于高速傳動。鏈傳動由剛性鏈節(jié)組成的鏈條繞在兩鏈輪上，相當于鏈繞在邊長為節(jié)距P，邊數(shù)為鏈輪齒數(shù)z的多邊形輪上，在實際傳動過程中，鏈的瞬時速度和鏈傳動的瞬時傳動比都是變化的，而且按每個鏈節(jié)的嚙合過程周期性變化。鏈傳動的布置、張緊（一）鏈傳動的布置（二）鏈傳動的張緊鏈傳動的兩軸線必須平行布置，兩鏈輪的回轉(zhuǎn)平面應(yīng)在同一平面內(nèi)，否則易引起脫鏈和不正常磨損。鏈條應(yīng)使緊邊在上，松邊在下，以免松邊垂度過大時與輪齒相干涉或緊、松邊相碰。鏈輪中心的連線其與水平面的夾角β應(yīng)小于45°應(yīng)盡量避免中心線垂直布置，以防止下鏈輪嚙合不良。鏈傳動一般設(shè)計成中心可調(diào)式，通過調(diào)整中心距來張緊鏈條，方法與帶傳動的張緊類似，也可以采用張緊輪03單元五機械傳動齒輪傳動學(xué)習(xí)目標：了解齒輪傳動的類型、特點及應(yīng)用；掌握漸開線的形成、性質(zhì)及漸開線齒廓的嚙合特點；掌握漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)、幾何尺寸計算方法；掌握漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動特性；了解齒輪的加工方法及展成法的根切與最小齒數(shù)；了解斜齒圓柱齒輪的傳動特點及基本參數(shù)；了解直齒錐齒輪的傳動特點及基本參數(shù)；掌握漸開線直齒圓柱齒輪的設(shè)計方法。學(xué)習(xí)情境三齒輪傳動DAYINTEMPLATE導(dǎo)入齒輪傳動能夠在距離較近的空間任意軸之間傳遞運動和動力。如圖所示，在機械中齒輪是如何傳遞運動和動力的？基本知識兩個相互嚙合的齒輪可組成一個齒輪副，利用齒輪副來傳遞運動和動力的機械傳動方式稱為齒輪傳動。齒輪可分為：直齒圓柱齒輪斜齒圓柱齒輪人字齒圓柱齒輪直齒錐齒輪斜齒錐齒輪齒條等可以分為：平行軸齒輪傳動相交軸齒輪傳動交錯軸齒輪傳動可分為：開式齒輪傳動半開齒輪傳動閉式齒輪傳動齒輪的分類按輪齒形狀按齒輪軸線位置按工作條件分齒輪傳動的特點及應(yīng)用1.齒輪的制造和安裝精度要求較高，因此成本較高，安裝精度不足時，還會出現(xiàn)較大的振動和噪音；2.不宜用于兩軸中心距較遠的傳動。缺點1.傳動比準確，傳動可靠性高；2.傳動效率高，一般為0.95～0.98，最高可達0.99；3.使用壽命長，一般可達10～20年；4.結(jié)構(gòu)緊湊，可在空間任意兩軸之間傳遞運動和動力；5.傳遞的功率、速度和尺寸范圍大。齒輪傳動的速度最大可達300m/s，傳遞功率可從幾瓦到十幾萬千瓦，齒輪直徑可從幾毫米到幾十米。優(yōu)點

齒輪傳動廣泛應(yīng)用于各類機械當中，是應(yīng)用最為廣泛的機械傳動方式之一。漸開線齒廓的嚙合特性（一）漸開線齒廓漸開線的形成漸開線的性質(zhì)根據(jù)漸開線的形成過程可知，漸開線有下列性質(zhì)：（1）發(fā)生線沿基圓滾過的線段長度等于基圓上被滾過的相應(yīng)的弧長，。（2）漸開線上任意一點K的法線必與基圓相切。（3）漸開線齒廓上某點K的法線方向與該點速度方向所夾的銳角稱為該點的壓力角，用αk表示。齒廓上各點壓力角是變化的，K點離基圓圓心越遠，壓力角越大，基圓上壓力角為0°。（4）漸開線的形狀只取決于基圓的大小。基圓半徑越小，漸開線越彎曲；基圓半徑越大，漸開線越平直。當基圓半徑趨于無窮大時，漸開線將成為一條直線，齒條上的齒廓就是這種直線齒廓。（5）基圓內(nèi)沒有漸開線。（二）漸開線齒廓的嚙合特性1.保證瞬時傳動比的精確如圖所示，一對相互嚙合的齒輪，主動輪與從動輪在K點接觸，過K點所作的兩齒輪基圓公法線與連心線相交于C點，則C點稱為節(jié)點，過節(jié)點C所作的圓稱為節(jié)圓。分析可得由于傳動過程中基圓半徑不變，故漸開線齒輪傳動能保證精確的瞬時傳動比。2.具有中心距可分性由于漸開線加工完成后，其基圓半徑不再改變，即傳動比已確定。因此當兩輪的中心距稍有改變時，其傳動比仍然不變。這種性質(zhì)稱為漸開線齒輪傳動中心距的可分性，這為齒輪的安裝工作帶來了很大便利，并降低了制造成本，是漸開線齒輪的一大優(yōu)點。3.齒廓間正壓力方向不變根據(jù)漸開線的性質(zhì)可知，一對漸開線齒輪嚙合時，兩齒廓的嚙合點一定在兩基圓的內(nèi)公切線上，其嚙合點的軌跡稱為嚙合線。因為基圓的大小和位置是不變的，故嚙合線也是唯一確定的。由于齒廓間的正壓力方向與嚙合線重合，故其方向始終不變，這對傳動的平穩(wěn)性很有利。過節(jié)點作兩節(jié)圓的公切線，它與嚙合線所夾的銳角稱為嚙合角，用α’表示，它等于漸開線在節(jié)圓上的壓力角，由于嚙合線為一固定直線，故嚙合角為常數(shù)。實際上，一對漸開線齒輪傳動時，嚙合線、嚙合點的公法線、基圓的公切線和正壓力作用線均共線，且方向不變，簡稱“四線重合”。漸開線齒輪各部分的名稱1.齒頂圓

過齒輪各齒頂所作的圓稱為齒頂圓，其直徑用da表示。2.齒根圓

過齒輪各齒槽底部所作的圓稱為齒根圓，其直徑用df表示。3.分度圓一個作為計算、制造、測量齒輪尺寸基準的圓，位于齒頂圓和齒根圓之間，其直徑用d表示。4.齒厚

齒輪任意圓周上，一個輪齒兩側(cè)齒廓間的弧長稱為該圓上的齒厚，用sk表示。分度圓上的齒厚又稱為該齒輪的齒厚，用s表示。5.齒槽寬在齒輪任意圓周上，一個齒槽兩側(cè)齒廓間的弧長稱為該圓上的齒槽寬，用ek表示。分度圓上的齒槽寬稱為該齒輪的齒槽寬，用e表示。

6.齒距齒輪任意圓周上，相鄰量尺同側(cè)齒廓之間的弧長稱為該圓上的的齒距，用Pk表示，分度圓上的齒距稱為該齒輪的齒距，用P表示。7.齒寬輪齒沿齒輪軸線方向的寬度稱為齒寬，用b表示。8.齒頂高、齒根高和齒全高分度圓將輪齒分為上、下兩部分，齒頂圓與分度圓之間的部分稱為齒頂，其徑向高度稱為齒頂高，用ha表示；分度圓與齒根圓之間的部分稱為齒根，其徑向高度稱為齒根高，用hf表示；輪齒在齒頂圓和齒根圓之間的徑向高度稱為全齒高，用符號h表示。漸開線直齒圓柱齒輪基本參數(shù)和幾何尺寸的計算（一）漸開線直齒圓柱齒輪基本參數(shù)齒數(shù)齒輪圓周上輪齒的總數(shù)量稱為齒數(shù)，用z表示。模數(shù)壓力角齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)為了便于設(shè)計、制造、安裝以及考慮互換性的要求，通常將p/π規(guī)定為標準值，稱為齒輪的模數(shù)，用m表示，其單位為mm。模數(shù)滿足下列關(guān)系：m=p/π或p=πm

模數(shù)m是決定齒輪尺寸的基本參數(shù)，模數(shù)m越大，齒距越大，輪齒就越大，齒輪的承載能力越強。國標GB/T1357-2008規(guī)定了標準模數(shù)系列由漸開線的形成過程可知，漸開線齒廓上各點的壓力角不相同。國家標準規(guī)定，漸開線齒廓在分度圓上的壓力角為標準壓力角，簡稱壓力角，用α表示，其大小α=20°。齒頂高ha與模數(shù)m的比值稱為齒頂高系數(shù)，用表示。頂隙與模數(shù)之間的比值稱為頂隙系數(shù)，用符號表示。（二）漸開線標準直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計算名稱符號計算公式名稱符號計算公式模數(shù)mm=p/π（后從表5.11中選?。X頂高ha

壓力角αα=20°（標準齒輪）齒根高hf

齒頂高系數(shù)

正常齒制取1.0齒全高h

頂隙系數(shù)

正常齒制取0.25齒距PP=πm

分度圓直徑dd=mz齒厚ss=πm

/2齒頂圓直徑da

齒槽寬ee=πm

/2齒根圓直徑df

標準中心距a漸開線直齒圓柱齒輪嚙合傳動（一）漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件兩齒輪的模數(shù)和壓力角分別相等，即m1=m2=mα1=α2=α

（二）中心距齒輪傳動時，如果相互嚙合的輪齒之間有側(cè)隙，在傳動過程中將會出現(xiàn)振動和沖擊。為避免出現(xiàn)側(cè)隙，在安裝齒輪時應(yīng)保證分度圓與節(jié)圓重合，稱為標準安裝，標準安裝時的齒輪中心距稱為標準中心距，其大小為外嚙合取“+”，內(nèi)嚙合取“-”。（三）連續(xù)傳動條件為保證一對漸開線齒輪能夠連續(xù)傳動，必須要求前一對嚙合的輪齒還未脫離之前，至少有一對輪齒已進入嚙合，即一對齒輪在任意嚙合瞬間必須有一對或一對以上的輪齒處于嚙合狀態(tài)。通常用重合度來描述任意瞬間處于嚙合狀態(tài)的輪齒對數(shù)，其符號為ε。重合度越大，表示同時參與嚙合的齒數(shù)越多，則傳動越平穩(wěn)。漸開線齒輪連續(xù)傳動的條件為重合度ε≥1。因為生產(chǎn)實際存在誤差，在一般機械中，通常要求ε≥1.1～1.4。漸開線齒輪的切削加工與傳動精度（一）漸開線齒輪的切削加工仿形法展成法展成法是利用一對齒輪傳動時相互嚙合的齒廓互為包絡(luò)線的原理進行切齒加工的方法，稱為展成法（或范成法）。一把刀具可以加工出模數(shù)和壓力角相同而齒數(shù)不同的齒輪，因而是目前齒輪加工的主要方法。仿形法是在普通銑床上，利用與齒輪的輪廓形狀相同的成型銑刀在齒輪毛坯上逐一銑出輪齒的加工方法。仿形法的加工特點是：方法簡單，無需專用機床，使用普通銑床即可加工；但加工的精度不高，且生產(chǎn)效率較低，多用于單件或精度要求不高的齒輪加工。根切與最少齒數(shù)用展成法加工齒輪時，若齒輪齒數(shù)過少，刀具將與漸開線齒廓發(fā)生干涉，使被加工齒輪齒根附近的漸開線齒廓被切去一部分，這種現(xiàn)象稱為根切。避免根切可選擇：（1）齒輪的齒數(shù)不能低于最少齒數(shù)；對于正常齒來說不發(fā)生根切的標準齒輪齒數(shù)為17；（2）進行刀具正變位；（3）采用斜齒圓柱齒輪。（二）齒輪傳動的精度精度等級圓周速度v（m/s）應(yīng)用直齒圓柱齒輪斜齒圓柱齒輪直齒錐齒輪6C15C30C9適用于高速重載的齒輪傳動場合，如飛機、汽車和機床中的重要齒輪，分度機構(gòu)的齒輪等。7C10C20C6適用于高、中速的中載齒輪，如標準系列減速箱中的齒輪，汽車和機床中的齒輪等。8C5C9C3適用于沒有特殊精度要求的齒輪，如起重機構(gòu)中的齒輪、農(nóng)業(yè)機械中用的小齒輪等。9C3C6C2.5適用于不重要的低速齒輪。

國家標準GB/T10095-2008《圓柱齒輪精度制》中規(guī)定，圓柱齒輪按精度從高到低依次可分為1，2，...，12級精度。在進行齒輪設(shè)計時，一般根據(jù)齒輪傳動的類型、用途和齒輪的圓周速度選取相應(yīng)的精度等級。斜齒圓柱齒輪傳動（一）斜齒圓柱齒輪齒廓曲面的形成（1）螺旋角（2）模數(shù)（3）壓力角（4）齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸斜齒圓柱齒輪嚙合時，齒面接觸線由短變長，又由長變短，輪齒承受的載荷逐漸增大后再逐漸減小，因而斜齒輪傳動時承載能力強、傳動平穩(wěn)、沖擊及工作噪音小。斜齒圓柱齒輪的嚙合特點

由于測量方便，斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸通常按端面參數(shù)計算。因端面齒形也是漸開線，故可將斜齒輪的端面參數(shù)代入標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算公式，就可得到標準斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算公式正確嚙合條件法向模數(shù)模數(shù)相等法向壓力角壓力角相等大小相等，平行軸外嚙合傳動時相反，內(nèi)嚙合時旋向相同螺旋角相互匹配錐齒輪傳動（一）直齒錐齒輪的傳動特點和應(yīng)用錐齒輪是輪齒分布在圓錐面上的齒輪。一般用于傳遞相交兩軸間的運動和動力傳遞，齒形從大端向小端逐漸收縮，形成一系列的圓錐面。直齒錐齒輪曲面齒錐齒輪斜齒錐齒輪錐齒輪由于振動和噪聲較大，一般用于低速傳動的場合曲面齒輪傳動平穩(wěn)，承載能力強，常用于高速、重載傳動的場合，但其設(shè)計和制造較為復(fù)雜（二）直齒圓錐齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸的計算直齒圓錐齒輪的背錐與當量齒數(shù)與大齒輪分度圓錐△OAC共軸線且互相垂直的圓錐△O1AC稱為直齒錐齒輪1的背錐。將背錐展開成一個平面可得到一個扇形齒輪，可將它近似看做是某一直齒圓柱齒輪的一部分，假想地將其補充完整，得到的齒輪則稱為圓錐齒輪的當量齒輪當量齒輪分度圓半徑即為背錐的錐距，用rν表示，模數(shù)為大端模數(shù)，壓力角為標準值，其齒數(shù)稱為當量齒數(shù)，用zν表示。直齒圓錐齒輪不發(fā)生根切的的最少齒數(shù)比直齒圓柱齒輪的要少。（三）直齒圓錐齒輪的當量齒數(shù)直齒圓錐齒輪的嚙合可近似認為是背錐面上的齒廓嚙合。（四）直齒錐齒輪的正確嚙合條件大端壓力角相等兩個齒輪的大端模數(shù)相等錐距相等指分度圓錐頂點到錐底的距離錐頂重合漸開線標準直齒圓柱齒輪傳動設(shè)計齒輪失效形式齒面點蝕（軟齒面）齒面磨損（開式傳動）塑性變形輪齒折斷（硬齒面）齒面膠合（一）漸開線標準直齒圓柱齒輪傳動的強度設(shè)計設(shè)計準則閉式齒輪傳動開式齒輪傳動先按輪齒彎曲疲勞強度設(shè)計傳動尺寸，再校核齒面接觸疲勞強度先按輪齒接觸疲勞強度設(shè)計傳動尺寸，再校核齒面彎曲疲勞強度硬齒面齒輪軟齒面齒輪先按彎曲疲勞強度設(shè)計傳動尺寸，再將模數(shù)增大10%～20%來解決磨損問題。02010304鍛鋼軟齒面齒輪常用中碳鋼或中碳合金鋼，如35，45，40Cr等，精加工之前需進行調(diào)質(zhì)或正火處理；硬齒面齒輪常用低碳合金鋼，如20Cr，20CrMnTi等。HT200，QT600-3等鑄鐵鑄鋼ZG270-500，ZG340-640等。鑄鋼制造的齒輪毛坯內(nèi)應(yīng)力較大，在精加工前需進行正火或回火處理。塑料、尼龍、夾布膠木等非金屬材料（二）齒輪常用材料齒輪選用材料的基本要求一般齒輪傳動均要求其材料滿足：齒芯韌性較好，不易折斷，齒面硬且耐磨性好，能抗齒面的點蝕、磨損、膠合及塑性變形。（三）齒輪的受力分析（四）齒輪傳動的計算載荷和載荷系數(shù)一般把要求嚙合齒輪所傳遞的扭矩T稱為名義載荷。由于齒輪在實際嚙合傳動過程中存在沖擊、動載荷及載荷分布不均等現(xiàn)象，輪齒所受的實際載荷常大于名義載荷，需引入相應(yīng)的系數(shù)進行載荷修正。在齒輪強度設(shè)計中，計算載荷應(yīng)為式中K是各類修正系數(shù)的乘積，稱為載荷系數(shù)。原動機工作機械載荷特性均勻平穩(wěn)一般沖擊強沖擊電動機1.0~1.21.2~1.61.6~1.8多缸內(nèi)燃機1.2~1.61.6~1.81.9~2.1單缸內(nèi)燃機1.6~1.81.8~2.02.2~2.4（五）齒面疲勞強度計算接觸疲勞強度彎曲疲勞強度（六）許用應(yīng)力

齒輪的疲勞極限可由特定的直齒圓柱齒輪副經(jīng)持久疲勞試驗確定。實踐表明，在一般齒輪傳動中，實際齒輪的疲勞極限受絕對尺寸、齒面粗糙度、圓周速度以及潤滑的影響有限，可按所選材料、熱處理及硬度從圖中查取。

安全系數(shù)安全系數(shù)軟齒面硬齒面重要傳動，滲碳淬火齒輪或鑄造齒輪SF1.3~1.41.4~1.61.6~2.2SH

1.0~1.11.1~1.21.3（七）齒輪傳動的設(shè)計參數(shù)選擇與傳動精度確定對閉式單級直齒圓柱齒輪傳動，一般取u≤5，斜齒輪傳動時取u≤7；開式單級齒輪傳動時，常取u=8~12；多級傳動時，一般取u＞7。齒數(shù)比齒寬系數(shù)ψd=b/d1，即齒寬與分度圓直徑之比，小齒輪的齒寬應(yīng)增大5~10mm，以保證兩齒輪的實際嚙合寬度。齒寬系數(shù)對于傳遞動力的齒輪，為了防止意外斷齒，模數(shù)不宜小于1.5~2mm。普通減速器、機床及汽車變速器中齒輪的模數(shù)，一般為2~8mm。模數(shù)一般閉式傳動的小齒輪齒數(shù)應(yīng)適當增加，取20~40；而開式傳動的小齒輪取17~20，適當減少齒數(shù)可增大模數(shù)，提高輪齒的抗彎強度并預(yù)防磨損失效。嚙合齒輪的齒數(shù)應(yīng)盡可能互為質(zhì)數(shù)，以便在傳動中能均勻磨合。齒數(shù)傳動精度GB/T10095-2008為圓柱齒輪副規(guī)定了12級精度，其中6級精度（高）～9級精度（低）最常用。（八）齒輪的結(jié)構(gòu)齒頂圓直徑da＞400mm時，齒輪多為鑄造，可制成（十字形）輪輻式結(jié)構(gòu)當齒頂圓直徑da＜500mm時齒輪多為鍛造，可制成腹板式結(jié)構(gòu)當齒頂圓直徑da≤160mm時，可制成實心式結(jié)構(gòu)當齒輪的齒根圓直徑與軸徑接近時，應(yīng)將齒輪與軸制成一體，簡稱齒輪軸03單元五機械傳動蝸桿傳動概述

學(xué)習(xí)目標：了解蝸桿傳動的組成、特點和類型；掌握蝸桿傳動的基本參數(shù)和正確嚙合條件；掌握蝸桿傳動的受力方向和轉(zhuǎn)向的判定方法。學(xué)習(xí)情境四蝸桿傳動概述DAYINTEMPLATE導(dǎo)入

蝸桿減速器可獲得的減速比遠遠大于同等尺寸的齒輪減速器。蝸輪蝸桿是如何工作的，又有何特性呢？一、蝸桿傳動的概念及工作原理輸入你的標題

蝸桿傳動是一種在空間兩交錯軸之間傳遞運動和動力的傳動。由蝸桿、蝸輪和機架組成，一般蝸桿為主動件，通常兩軸交錯角Σ為90°。（一）蝸桿傳動的分類圓柱蝸桿傳動環(huán)面蝸桿傳動錐面蝸桿傳動

其齒面一般是在車床上用直線刀刃的車刀切制而成，車刀安裝位置不同，加工出的蝸桿齒面的齒廓形狀不同。阿基米德蝸桿漸開線蝸桿法向直廓蝸桿錐面包絡(luò)圓柱蝸桿圓柱蝸桿傳動環(huán)面蝸桿傳動錐蝸桿傳動普通圓柱蝸桿傳動圓弧圓柱蝸桿傳動其蝸桿的螺旋面是用刃邊為凸圓弧形的車刀切制而成的。其蝸桿體在軸向的外形是以凹弧面為母線所形成的旋轉(zhuǎn)曲面，這種蝸桿同時嚙合齒數(shù)多，傳動平穩(wěn)；齒面利于潤滑油膜形成，傳動效率較高；同時嚙合齒數(shù)多，重合度大；傳動比范圍大(10~360)；承載能力和效率較高；可節(jié)約有色金屬。（一）蝸桿傳動的分類（二）蝸桿傳動的特點缺點與齒輪傳動相比，蝸桿傳動具有以下優(yōu)點：傳動比大且準確，結(jié)構(gòu)緊湊；傳動平穩(wěn)，噪聲?。豢蓪崿F(xiàn)自鎖。優(yōu)點vs大→效率低,發(fā)熱大→可自鎖時η＜50％；需貴重金屬→價高；不宜用于大功率長期工作。二、蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸阿基米德蝸桿傳動的主要參數(shù)

垂直于蝸輪軸線且通過蝸桿軸線的平面，稱為主平面。在中間平面內(nèi)蝸桿與蝸輪的嚙合就相當于漸開線齒條與齒輪的嚙合。在蝸桿傳動的設(shè)計計算中，均以主平面上的基本參數(shù)和幾何尺寸為基準。輸入你的標題微信由于2010年10月籌劃啟動，由騰訊廣州研發(fā)中心產(chǎn)品團隊打造.微信由于2010年10月籌劃啟動，由騰訊廣州研發(fā)中心產(chǎn)品團隊打造（一）、蝸桿的頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2和傳動比i較少的蝸桿頭數(shù)可以實現(xiàn)較大的傳動比，但傳動效率較低；蝸桿頭數(shù)越多，傳動效率越高，但蝸桿頭數(shù)過多時不易加工。通常蝸桿頭數(shù)取為1、2、4、6。蝸輪齒數(shù)主要取決于傳動比，即z2=iz1。z2不宜太?。ㄈ鐉2＜26)，否則將使傳動平穩(wěn)性變差。z2也不宜太大，否則在模數(shù)一定時，蝸輪直徑將增大，從而使相嚙合的蝸桿支承間距加大，降低蝸桿的彎曲剛度。傳動比

i二、蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸（二）模數(shù)m和壓力角a

蝸桿傳動在主平面相當于齒輪和齒條傳動，且主平面為蝸桿的軸面和蝸輪的端面，蝸桿與蝸輪嚙合時，蝸桿的軸面模數(shù)、壓力角應(yīng)與蝸輪的端面模數(shù)、壓力角相等；蝸桿分度圓上的螺旋線升角γ應(yīng)等于蝸輪分度圓上螺旋角β，且兩者螺旋方向相同，即

mx1=mt2=m

ax1=at2=20°γ=β（三）導(dǎo)程角γ在m和d1為標準值時，z1↑→γ↑；蝸桿分度圓柱面的展開

導(dǎo)程角越大，則傳動效率越高。根據(jù)導(dǎo)程角γ的旋向，蝸桿可分為左旋和右旋，通常情況下多為右旋。當導(dǎo)程角γ小于材料的當量摩擦角時，蝸桿傳動即可實現(xiàn)自鎖，此時一般取=3°～5°。（四）中心距a蝸桿直徑d1與模數(shù)m的比值稱為蝸桿的直徑系數(shù)q。

當模數(shù)m一定時，q值增大則蝸桿直徑d1增大，蝸桿的剛度提高。因此，對于小模數(shù)蝸桿，規(guī)定了較大的q值，以保證蝸桿有足夠的剛度。

（五）蝸桿傳動方向的判斷

右旋蝸桿用右手（左旋用左手），四指順著蝸桿轉(zhuǎn)動的方向彎曲，則大拇指所指的方向即為蝸桿軸向力Fa1的方向，而蝸輪的轉(zhuǎn)向即為大拇指相反方向。三、蝸桿傳動的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)（一）蝸桿傳動的失效形式

膠合、點蝕、磨損蝸輪非錫青銅、錫青銅閉式開式（二）蝸桿和蝸輪的常用材料2.蝸桿材料:1.對材料的要求:減摩、耐磨、抗膠合碳素鋼、合金鋼----高的強度及光潔度、足夠的剛度最好→錫青銅→┌ZCuSn10p1(10-1)└ZCuSn5PbZn5(5-5-5)其余→鋁青銅、灰鑄鐵、尼龍----減摩、抗膠合、抗點蝕3.蝸輪材料:（三）蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)1、蝸桿的結(jié)構(gòu)→通常為整體式2、蝸輪的結(jié)構(gòu)→通常為組合式整體式齒圈式螺栓聯(lián)接式拚鑄式整體式齒圈式螺栓聯(lián)接式拚鑄式蝸輪的結(jié)構(gòu)03單元五機械傳動輪系

學(xué)習(xí)目標：了解輪系的基本類型及主要功能，能正確識別輪系的類型。掌握簡單定軸輪系及周轉(zhuǎn)輪系的傳動比計算。學(xué)習(xí)情境五輪系DAYINTEMPLATE導(dǎo)入

機械表中的齒輪傳動。手表各個指針的正確運動關(guān)系就是依靠這些相互嚙合的齒輪實現(xiàn)的。它們之間是如何配合得到所需的傳動比？一、輪系的類型和功能（一）輪系的分類定軸輪系---各齒輪的軸線相對機架的位置都固定不變。平面定軸輪系空間定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系

-----至少有一個齒輪的幾何軸線繞另一個齒輪的固定軸線轉(zhuǎn)動。（一）輪系的分類行星輪系差動輪系齒輪2-----行星輪齒輪1、3-----太陽輪構(gòu)件H-----行星架、系桿周轉(zhuǎn)輪系（二）輪系的功能1.獲得較大傳動比；2.實現(xiàn)變速變向傳動；3.實現(xiàn)多路傳動；4.實現(xiàn)長距離傳動；5.實現(xiàn)運動的合成與分解。二、輪系的傳動比的計算（一）定軸輪系傳動比的計算1.一對齒輪傳動比的計算其中，“+”表示兩輪轉(zhuǎn)向相同，“-”表示兩輪轉(zhuǎn)向相反。（-1）3表示經(jīng)過三次外嚙合傳動，傳動方向改變了3次。齒輪3----只改變傳動方向而不影響傳動比大小的齒輪稱為惰輪。設(shè)輪1為主動輪首輪，最末從動輪為K，輪系傳動比為：式中m——輪系中外嚙合的次數(shù)確定輸出軸（輪）的轉(zhuǎn)動方向：畫箭頭；