第八章第八章 齿轮传动齿轮传动编辑课件 齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动形式。可用于传递任意两轴间的运动和动力。一、齿轮传动的组成一、齿轮传动的组成齿轮传动由主动齿轮、从动齿轮、机架组成。二、工作原理二、工作原理主、从动轮轮齿直接接触（啮合），通过啮合处法向反力来推动从动轮转动，从而传递运动和动力。编辑课件一、齿轮传动的特点一、齿轮传动的特点第一节第一节齿轮传动的特点和类型齿轮传动的特点和类型1.优点优点（1）传递动力大、效率高，其圆周速度可达300m/s，传递功率可达105kW，齿轮直径可从1mm到150m以上；（2）能保证恒定的传动比，传递运动准确可靠；（3）工作平稳，可靠性高，寿命长；（4）能传递任意夹角两轴间的运动；（5）结构紧凑，外廓尺寸小。2.缺点缺点（2）精度低时，振动、噪音大；（3）不适于中心距大的场合。（1）制造成本大，需专用机床和设备；编辑课件二、齿轮传动的类型二、齿轮传动的类型1.1.按两轴线位置分按两轴线位置分平行轴齿轮传动(圆柱齿轮传动)相交轴齿轮传动（圆锥齿轮传动）交错轴齿轮传动2.按啮合方式按啮合方式分分外啮合齿轮内啮合齿轮齿条机构：两轮转向相反：两轮转向相同编辑课件3.按轮齿形状分按轮齿形状分人字齿轮直齿轮斜齿轮4.4.按工作条件分按工作条件分开式传动：润滑条件差，易磨损；半开式传动：装有简单的防护罩，但仍不能严密防止杂物侵入；闭式传动：齿轮等全封闭于箱体内，润滑良好，使用广泛。5.按齿面硬度分软齿面：HB350；硬齿面：HB350。编辑课件三、齿轮传动的基本要求三、齿轮传动的基本要求1.传动平稳传动平稳：齿轮在传动中瞬时传动比不变，噪音、冲击和振动小。2.承载能力高：齿轮有足够的承载能力，能传递较大的动力必须采用合理的齿轮轮廓曲线，可以论证，齿轮轮廓曲线采用渐开线、摆线和圆弧时，能使瞬时传动比恒定。要求齿轮具有足够的抵抗破坏的能力编辑课件二、直齿圆柱齿轮各部分名称及其基本参数二、直齿圆柱齿轮各部分名称及其基本参数渐开线齿轮的每个轮齿两侧齿廓都是由形状相同而方向相反的渐开线曲面组成。1.齿轮各部分名称齿轮各部分名称齿顶圆齿根圆分度圆分度圆齿顶高齿根高齿宽齿距齿厚齿槽宽全齿高编辑课件2标准直齿圆柱齿轮的基本参数标准直齿圆柱齿轮的基本参数（1）齿数）齿数齿轮圆周上轮齿的数目称为齿数,用z表示。（2）模数）模数m分度圆周长Zp=d则d=pz则；d=mz模数单位为mm，标准模数表。它是确定齿轮尺寸的重要参数，模数越大，轮齿尺寸越大，强度越高。 为了便于计算、制造和检验，而人为地把p/p的比值规定为一个有理数列，称为模数m。一对相互啮合的齿轮一对相互啮合的齿轮,其模数必须相等其模数必须相等.编辑课件 齿顶高：齿顶高：ha=ha*m（ha*齿顶高系数）（）齿顶高系数、顶隙系数（）（）压力角压力角 所以，分度圆压力角是决定渐开线齿廓形状的一个基本参数我国标准规定：正常齿制ha*=1，c*=0.25；短齿制ha*=0.8，c*=0.3齿根高：齿根高：hf=(ha*+c*)m（c* 顶隙系数）全齿高：全齿高：h=ha+hf=(2ha*+c*)m压力角：渐开线齿轮啮合时，啮合点的速度方向与啮合点的受力方向之间所夹的锐角渐开线上各点压力角不相等，越靠近基圆压力角越小，基圆上的压力角为零，通常所说的压力角是指分度圆上的压力角，用表示，国标规定=20o编辑课件=分度圆是齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆。分度圆是齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆。=任一齿轮都有一分度圆，且只有一个分度圆。齿轮一经制造，其分度圆大小就确定，与安装位置无关。3.分度圆的定义分度圆的定义z 、m、 、 ha*和 c*是齿轮的基本参数，其它几何尺寸可通过它们求得。比较分度圆和节圆、压力角与啮合角的区别标准齿轮:是指m、a、ha*和c*均为标准值，且s=e的齿轮。编辑课件齿轮传动的失效主要是轮齿的失效。轮齿的失效形式轮齿折断齿面损伤齿面塑性变形齿面接触疲劳磨损（齿面点蚀）齿面胶合齿面磨粒磨损编辑课件1.轮齿折断轮齿折断轮齿象一个悬臂梁，受载后齿根部产生的弯曲应力最大。因此，轮齿折断一般发生在齿根部分，并均始于齿根受拉应力一侧。轮齿折断有疲劳折断和过载折断两种情况。常发生于闭式硬齿面或开式传动中。（1）现象）现象：（2）原因）原因：齿根弯曲应力最大FF过载折断是指在短时过载或强烈冲击下发生的突然折断。脆性材料（淬火钢、铸钢）的齿轮轮齿容易发生这种折断。疲劳折断是由于轮齿不断进入啮合和离开啮合区，时有法向反力、时无法向反力作用，并且在啮合区，力的作用点位置也在沿齿面移动，弯曲应力交替变化，单侧受载按脉动规律变化，双侧受载按对称循环变化。加之根部存在应力集中，产生疲劳裂纹，裂纹逐渐扩大致使轮齿折断。轮齿折断机理演示轮齿折断机理演示局部折断整体折断编辑课件（4）提高轮齿抗折断能力的措施）提高轮齿抗折断能力的措施（3）轮齿抗折断后果）轮齿抗折断后果：传动失效1）d一定时，z，m；2）正变位；齿根厚度抗弯强度应力集中改善载荷分布6）轮齿精度；7）支承刚度。4）齿根过渡圆角半径；3）提高齿面硬度(HB)F ；5）表面粗糙度，加工损伤；编辑课件（2）原因）原因：轮齿啮合时为线接触，产生较大的接触应力，脱离啮合后接触应力消失，因此接触应力脉动循环变化。当接触应力超过接触疲劳极限时，齿面受多次交变应力作用后，因节线处常为单齿啮合，接触应力大，并且节线处为纯滚动，靠近节线附近滑动速度小，油膜不易形成，摩擦力大，易产生裂纹。润滑油进入裂缝，形成封闭高压油腔，楔挤作用使裂纹扩展。裂纹扩展致使表层金属微粒剥落，形成小麻点。2.齿面点蚀齿面点蚀常出现在润滑良好的闭式软齿面传动中。点蚀机理演示（1）现象）现象：节线靠近齿根部位出现麻点状小坑。编辑课件（4）提高抗点蚀的主要措施）提高抗点蚀的主要措施（3 3）齿面点蚀后果）齿面点蚀后果：齿廓表面破坏，振动，噪音 传动不平稳，接触面，承载能力传动失效1）HBH 3）表面粗糙度，加工精度4）润滑油粘度2）d1接触强度编辑课件（2）原因）原因：高速重载传动中，齿面间压力大，瞬时温度高，润滑油模被破坏，齿面间会发生粘接在一起的现象，在轮齿表面沿滑动方向出现条状伤痕。（3）后果）后果：引起强烈的磨损和发热，传动不平稳，导致齿轮报废。（4）提高抗齿面胶合措施）提高抗齿面胶合措施1）增加油的粘度、选用有抗胶合添加剂的合成油（硫化油）。2）加强散热措施；3）提高齿面硬度、降低齿面粗糙度;4）材料相同时，使大、小齿轮保持一定硬度差。5）采用不同成分的材料制造配对的齿轮等。3.齿面胶合齿面胶合常发生于高速重载传动中（1）现象）现象：齿面沿滑动方向粘焊、撕脱，形成沟痕。编辑课件4.齿面磨损齿面磨损常发生于开式齿轮传动。（2 2）原因）原因：灰尘、砂粒、金属微粒等落入轮齿间，会使齿面间产生摩擦磨损。润滑不良、表面粗糙也会使齿面间产生摩擦磨损。（3 3）后果）后果：正确齿形被破坏、传动不平稳, 齿厚减薄、抗弯能力折断（4）提高抗磨损的主要措施）提高抗磨损的主要措施闭式： 1）提高齿面硬度,选用耐磨材料;2）降低齿面粗糙度;3）采用清洁的润滑油;开式：4）加防尘罩或采用闭式传动。（1 1）现象）现象：金属表面材料不断减小编辑课件5.齿面塑性变形齿面塑性变形 齿面塑性变形主要出现在低速重载、频繁启动和过载场合。（1）现象）现象：主动齿轮齿面在节线附近下凹；从动齿轮齿面在节线附近上凸。（2）后果）后果：轮齿失去正确的形状而失效。（3）提高抗塑性变形的措施：）提高抗塑性变形的措施：提高齿面硬度；增大润滑油粘度。编辑课件二、齿轮传动的维护二、齿轮传动的维护经常检查润滑系统的状况。润滑工作要求定点、定质、定量、定点、定质、定量、定期，定人。定期，定人。定期检查油面高度，油面过低则润滑不良，油面过高会增加搅油功率的损失。检查油压状况（压力喷油润滑系统），油压过低会造成供油不足，油压过高则可能是因为油路不畅通所致，需及时调整油压；闭式齿轮应防尘、防酸、防碱等侵入，保持良好的工作环境；要遵守工作规程，不允许过载使用。注意空载换挡，以免断齿；在起动、加载、换挡及制动的过程中应力求平稳，免产生冲击载荷注意监视齿轮传动的工作状况，如有无不正常的的声音或箱体过热现象。编辑课件1.1.1.1.组成：组成：组成：组成：2.2.2.2.工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：一一. .蜗杆传动的组成及工作原理蜗杆传动的组成及工作原理 蜗杆、蜗轮蜗杆、蜗轮蜗杆、蜗轮蜗杆、蜗轮 空空空空间间间间啮啮啮啮合合合合传传传传动动动动二二. .蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动环面蜗杆传动环面蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动锥蜗杆传动锥蜗杆传动锥蜗杆传动1.1.按蜗杆的形状分按蜗杆的形状分按蜗杆的形状分按蜗杆的形状分圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动环面蜗杆传动环面蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动锥蜗杆传动锥蜗杆传动锥蜗杆传动编辑课件三三. .蜗杆传动的特点蜗杆传动的特点用于传递交错轴之间的回转运动。用于传递交错轴之间的回转运动。用于传递交错轴之间的回转运动。用于传递交错轴之间的回转运动。传传传传递递递递功功功功率率率率750KW750KW（通通通通常常常常50KW50KW），相相相相对对对对滑滑滑滑动动动动速速速速度度度度可可可可达达达达3535m/sm/s（通常（通常（通常（通常15m/s15m/s），单级传动比可达，单级传动比可达，单级传动比可达，单级传动比可达81008100（常用（常用（常用（常用15501550）。四四. .应用范围应用范围优点：优点：优点：优点：传动比大，结构紧凑；传动比大，结构紧凑；传动比大，结构紧凑；传动比大，结构紧凑；工作平稳，无噪声；工作平稳，无噪声；工作平稳，无噪声；工作平稳，无噪声；一定条件下反行程可自锁。一定条件下反行程可自锁。一定条件下反行程可自锁。一定条件下反行程可自锁。缺点：缺点：缺点：缺点：效率较低；效率较低；效率较低；效率较低；相对滑动速度大，摩擦与磨损严重；相对滑动速度大，摩擦与磨损严重；相对滑动速度大，摩擦与磨损严重；相对滑动速度大，摩擦与磨损严重；一般需用贵重的减摩材料（如青铜等），成本高。一般需用贵重的减摩材料（如青铜等），成本高。一般需用贵重的减摩材料（如青铜等），成本高。一般需用贵重的减摩材料（如青铜等），成本高。编辑课件一一. .失效形式、设计准则及常用材料失效形式、设计准则及常用材料1.1.1.1.失效形式失效形式失效形式失效形式uu和和和和齿齿齿齿轮轮轮轮传传传传动动动动一一一一样样样样，蜗蜗蜗蜗杆杆杆杆传传传传动动动动也也也也存存存存在在在在疲疲疲疲劳劳劳劳点点点点蚀蚀蚀蚀、齿齿齿齿面面面面胶胶胶胶合合合合、齿面磨损齿面磨损齿面磨损齿面磨损和和和和断齿断齿断齿断齿。疲劳点蚀疲劳点蚀疲劳点蚀疲劳点蚀齿面胶合齿面胶合齿面胶合齿面胶合齿面磨损齿面磨损齿面磨损齿面磨损断齿断齿断齿断齿uu蜗蜗蜗蜗杆杆杆杆传传传传动动动动啮啮啮啮合合合合效效效效率率率率较较较较低低低低、相相相相对对对对滑滑滑滑动动动动速速速速度度度度较较较较大大大大，点点点点蚀蚀蚀蚀、磨磨磨磨损损损损和和和和胶合最易发生。胶合最易发生。胶合最易发生。胶合最易发生。uu蜗蜗蜗蜗杆杆杆杆螺螺螺螺旋旋旋旋齿齿齿齿部部部部分分分分的的的的强强强强度度度度总总总总是是是是高高高高于于于于蜗蜗蜗蜗轮轮轮轮轮轮轮轮齿齿齿齿的的的的强强强强度度度度，蜗蜗蜗蜗轮轮轮轮是是是是该该该该传传传传动动动动的的的的薄薄薄薄弱弱弱弱环环环环节节节节。因因因因此此此此，一一一一般般般般只只只只对对对对蜗蜗蜗蜗轮轮轮轮轮轮轮轮齿齿齿齿进进进进行行行行承承承承载载载载能能能能力力力力计计计计算算算算和和和和蜗蜗蜗蜗杆杆杆杆传传传传动动动动的的的的抗抗抗抗胶胶胶胶合合合合能能能能力力力力计计计计算算算算。编辑课件2.2.2.2.方向方向方向方向切向力切向力切向力切向力蜗杆：蜗杆：蜗杆：蜗杆：与啮合点线速度方向与啮合点线速度方向与啮合点线速度方向与啮合点线速度方向相反相反相反相反蜗轮：蜗轮：蜗轮：蜗轮：与啮合点线速度方向与啮合点线速度方向与啮合点线速度方向与啮合点线速度方向相同相同相同相同径向力：径向力：径向力：径向力：啮合点指向轴线啮合点指向轴线啮合点指向轴线啮合点指向轴线轴向力：轴向力：轴向力：轴向力：轴向指向工作齿廓侧；轴向指向工作齿廓侧；轴向指向工作齿廓侧；轴向指向工作齿廓侧；可可可可视视视视主主主主动动动动轮轮轮轮的的的的螺螺螺螺旋旋旋旋线线线线旋旋旋旋向向向向采用采用采用采用左右手定则左右手定则左右手定则左右手定则。左旋蜗杆用左手，右旋蜗杆用右手；左旋蜗杆用左手，右旋蜗杆用右手；左旋蜗杆用左手，右旋蜗杆用右手；左旋蜗杆用左手，右旋蜗杆用右手；弯曲四指为转动方向、拇指为弯曲四指为转动方向、拇指为弯曲四指为转动方向、拇指为弯曲四指为转动方向、拇指为F Fa1a1方向。方向。方向。方向。编辑课件二二. .蜗杆传动的润滑蜗杆传动的润滑润滑良好与否对蜗杆传动影响很大。润滑良好与否对蜗杆传动影响很大。润滑良好与否对蜗杆传动影响很大。润滑良好与否对蜗杆传动影响很大。1.1.1.1.润滑油润滑油润滑油润滑油润滑油的种类很多，需根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件选用。润滑油的种类很多，需根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件选用。润滑油的种类很多，需根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件选用。润滑油的种类很多，需根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件选用。2.2.2.2.供油方式供油方式供油方式供油方式与速度有关与速度有关与速度有关与速度有关uu 相对滑动速度相对滑动速度相对滑动速度相对滑动速度V VS S510m/s510m/s510m/s时，采用时，采用时，采用时，采用压力喷油润滑压力喷油润滑压力喷油润滑压力喷油润滑。V Vs s小时，小时，小时，小时，蜗杆下置蜗杆下置蜗杆下置蜗杆下置有利于润滑；有利于润滑；有利于润滑；有利于润滑；蜗杆线速度蜗杆线速度蜗杆线速度蜗杆线速度V VS S 4m/s4m/s时，时，时，时，蜗杆上置蜗杆上置蜗杆上置蜗杆上置由蜗轮带油润滑。由蜗轮带油润滑。由蜗轮带油润滑。由蜗轮带油润滑。 编辑课件