第8章 汽车常用机械传动 （教案）-《汽车机械基础》同步教学（机工版.第3版）

课 时 计 划 序号 专业及班级 授 课 类 型 讲 授 月 日 讲授 （540＇） 课 题 第8章 汽车常用机械传动 课 时 教 学 目 的 1. 熟悉带传动的类型、特点及工作原理； 2. 掌握链传动的特点及工作原理； 3. 掌握渐开线齿轮的啮合特性、正确啮合条件及标准安装条件； 4. 掌握定轴轮系的传动比计算，理解行星轮系的传动比； 5. 了解蜗杆传动、螺旋传动的类型和特点； 6. 会计算汽车手动变速箱的传动比。 重 点 与 难 点 重点：各类机械传动的组成及特点 难点：理解行星轮系传动比 时 间 内容及讲授方法 教 具 5＇ 85＇ 90＇ 230＇ 60＇ 40＇ 30＇ 组织教学及新课导入 一、带传动 二、链传动 三、齿轮传动 四、蜗杆传动 五、螺旋传动 小结及习题 检 查 意 见 签字 任课教师： 板 书 设 计 （I） 第8章 汽车常用机械传动 一、带传动 1、类型、特点、应用 2、V带的结构与标准 3、V带轮 4、带传动的安装、维护与张紧 5、同步带传动 二、链传动 1、组成、特点、类型 2、运动特性、主要参数 3、张紧 4、润滑 三、齿轮传动 1、特点及分类 2、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称、主要参数及几何尺寸 3、斜齿轮传动 4、锥齿轮传动 5、齿轮失效形式 四、蜗杆传动 1、组成 2、特点 3、主要参数 板 书 设 计 （II） 五、轮系 1、概念 2、定轴轮系及传动比计算 3、行星轮系及传动比计算 六、螺旋传动 1、类型及主要参数 2、螺旋机构 课 后 小 结 作 业 授 课 内 容 教案 （副页） 8.1 带传动 一、认识带传动 1、组成：主动带轮、从动带轮、传动带 2、工作原理 （1）摩擦型带传动：依靠传动带与带轮之间的摩擦力传递运动和动力（如平带和Ｖ带传动）。 （2啮合型带传动：依靠传动带上的齿与带轮上的轮齿的啮合传递运动和动力（同步带传动）。 3．带传动的类型 （1）平带传动：结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。 （2）Ｖ带传动：在一般机械传动中，应用最广，在同样的张紧力下，Ｖ带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。 （3）多楔带传动：兼有平带传动和Ｖ带传动的优点，柔韧性好、摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑的场合。 （4）同步带传动：是一种啮合传动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直径可较小。 4.带传动的特点 *优点： （1）能缓冲吸振，传动平稳，噪音小。 （2）具有过载保护作用。 （3）结构简单，制造、安装和维护方便，成本低； （4）适用于两轴距离较大的传动； *缺点： （1）不能保证恒定的传动比，传动精度和传动效率低。 （2）带对轴有很大的压轴力。 （3）带传动装置结构不够紧凑。 （4）带的寿命较短。 （5）不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。 5、带传动的应用 带传动适用于要求传动平稳、传动比不要求准确，100KW以下的中小功率的远距离传动。如：汽车发动机、拖拉机、石材切割机等。 二、V带的结构和标准 1、普通V带的型号：普通V带已标准化，根据其截面尺寸的大小分为七种型号。（截面尺寸依次增大）Y、Z、A、B、C、D、E。 2、汽车V带结构 (a)包布带(b)切边带（普通式） (c)切边带（有齿式）(d)切边（底胶夹布式） 1—包布；2—顶布；3—顶胶；4—冲胶；5—抗力体；6—底胶；7—底布；8—底胶夹布 组织教学 导入：PPT演示汽车中的带传动实例，总结导入新课。 PPT演示不同类型带传动的示意图。 No 1 授 课 内 容 教案 （副页） 3、V带轮 （1）带轮结构: 由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂组成。 （2）V带轮型式：实心带轮（S型） 、腹板带轮（P型）、孔板带轮(H型 )、轮辐带轮(E型)。 （3）材料：铸铁、铸钢、铸铝、塑料等。 三、带传动的安装、维护和张紧 （一）带传动的安装 （1）带轮的安装 安装带轮时，两带轮轴线应相互平行，其V型槽对称平面应重合。为使传动带的装拆方便，带轮应尽量布置在轴的外伸端。 （2）V带的安装 V带顶面与带轮轮缘平齐（新安装时可略高于轮缘），带与槽底面要留有间距，以保证带的工作侧面和轮槽的工作侧面充分接触。 （a）正确位置 （b）错误位置 （c）错误位置 （3）初拉力的要求　　 带的初拉力要适当。一般来说，V带的初拉力以大拇指能按下15mm左右比较合适 （二）带传动的张紧 1、张紧的原因 V带在安装时，必须以一定的初拉力 张紧在两带轮上，使带与带轮间产生足够的摩擦力，才能传递运动和动力。但V带并非完全弹性体，工作一段时间后，由于产生塑性变形而松弛，使初拉力 降低，在带与带轮间产生相对滑动，无法传递动力和运动。因此，为了保证带传动的正常工作，应定期检查初拉力，当发现初拉力 小于要求值时，必须重新张紧，所以必须设置带的张紧装置。 PPT演示不同型式的V带轮。 No 2 授 课 内 容 教案 （副页） 2、张紧的方法：使中心距ａ增大或使带张紧 （1）调整中心距 ①定期张紧（定期调整中心） ②自动张紧（靠自重） →利用张紧轮使带张紧 *将装有带轮的电动机安装在浮动的摆架上，利用电动机的自重，使带轮绕固定轴摆动，以自动保持张紧力。 （2）使用张紧轮 *张紧轮装置:当中心距不能调节时，可采用张紧轮张紧。 *Ｖ带传动：张紧轮设置在松边内侧靠大轮处 (∵Ｖ带只能单向弯曲，避免过多减小包角） *平带传动：张紧轮设置在松边外侧靠小轮处 (∵平带可以双向弯曲，应尽量增大包角) 四、同步带传动 同步带综合了带传动和链传动的特点。由1强力层、2带齿、3带背组成 1、同步带的优点 （1）无相对滑动、带长不变，传动比稳定； （2）带薄而轻，强度高，适合高速传动； （3）带的柔性好，可用直径较小的带轮，能获得较大的传动比； （4）传动效率高，可达0.98-0.99，因而应用日益广泛； （5）初拉力较小，故轴和轴承上所受的载荷小。 2、同步带的缺点：制造、安装精度要求高、成本高。 3、同步带的用途：主要用于要求传动比准确的中、小功率传动中，如计算机、录音机、磨床和纺织机械等。 PPT演示带传动的张紧方法。 汽车发动机正时机构中用的带传动为同步带传动 No 3 授 课 内 容 教案 （副页） 8.2链传动 一、链传动的组成、特点及类型 1、链传动的组成 （1）链传动由主动链轮、从动链轮和绕在链轮上并与链轮啮合的链条组成 。 （2）根据用途不同，链条可分为传动链、输送链和起重链。传动链用于一般机械中传递运动和动力，输送链用于链式输送机中输送重物，起重链用于起重机械中提升重物。 2、链传动的特点 （1） 链轮传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；（与带传动比） （2）需要的张紧力小，作用在轴上的压力小，可减少轴承的摩擦损失 ； （3）结构紧凑； （4）能在高温，有油污等恶劣环境下工作； （5）制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单；（与传齿轮动相比） （6）瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动的平稳性较差，有一定的冲击和噪声。（缺点） *链传动的应用：通常用于中心距大、多轴、转速比要求准确的传动，恶劣工作环境的开式传动，低速重载传动以及润滑良好的高速传动中。 3、传动链的类型 传动链又可分为滚子链和齿形链。 滚子链 齿形链 2、滚子链的组成：滚子、套筒、销轴、 内链板、外链板。 （1）套筒与销轴、滚子与套筒均为间隙配合； （2）内链板紧压在套筒两端，称为内链节 。 （3）销轴与外链板铆牢，分别称为内外链节。内外链节构成一个铰链。当链条啮入啮出时，内外链节作相对转动。同时滚子沿链轮链齿滚动，可减少链条与轮齿的磨损。内外链板均做成8字形，以减轻重量，并保持各横截面的强度大致相等。 *节距p：滚子链上相邻两滚子中心的距离。 p 越大，链条各零件尺寸越大，所能传递的功率也越大。 *结构类型：单排链和多排链。 链条长度以链节数表示。链节数最好取偶数，以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相接。 PPT演示汽车发动机中的链传动图示，引入链传动。 PPT演示滚子链的组成，分析其连接形式。 滚子链已标准化，分为A、B两个系列，常用的是A系列。 No 4 授 课 内 容 教案 （副页） 若链节数为奇数时，则采用过渡链节，在链条受拉时，过度链节还要承受附加的弯曲载荷，通常应避免采用。 * 滚子链的标记： 链号——排数*链节数 国标号 标记实例： 08A-1× 87 GB1243.1-83 A系列，节距12.7mm,单排，87节 *链条材料：碳素钢或合金钢，经热处理，提高强度和耐磨性 二、链传动的运动特性及主要参数 1.运动特性 链条和链轮啮合传动时，链条绕在链轮上呈一多边形，链条速度呈周期性变化，使链条呈周期性上下抖动，造成链传动运动的不均匀性，称为多边形效应。链轮齿数越少，链速的变化幅度越大，多变形效应越严重。为避免链传动的运动不均匀性等对其他机构的影响，常将链传动安排在低速级。 2、链传动的主要参数 （1）链轮的齿数 链传动的平均传动比为： 由于链轮的齿数越少，多边形效应越明显，传动越不平稳，所以，在传动比不过大的情况下，尽量增加小链轮的齿数 对传动是有利的，一般Z min=17。两轮的齿数 、 应优先选用序列17、19、21、23、25、38、57、76、95、114的数字。为了使链传动磨损均匀，两链轮齿数应尽量选取与链节数（偶数）互为质数的奇数。 （2）链节数p 链的节距越大，承载能力越高，但传动的速度不均匀性、动载荷也要增大。因此，在满足功率要求的前提下，应尽量选用较小的链节距。高速、大功率和大传动比的链传动，可选用小节距多排链。低速、大中心距、小传动比时，可选用稍大节距的单排链。 （3）中心距a 中心距的选择要适当。若中心距太小，则小链轮上的包角也小，同时啮合的链轮齿数也减小；若中心距过大，则易使链抖动。一般可初选中心距 a= (30~50)P ,最大中心距 amax≤80P 。 No 5 授 课 内 容 教案 （副页） 三、链传动的布置和张紧 链传动布置要考虑的原则： 1、两链轮轴线应平行，两链轮端面应位于同一铅垂平面内。 2、应使链条紧边在上，松边在下，以免垂度过大干扰链与轮齿的正常啮合。 四、链传动的润滑 1、润滑方式：人工给油、油杯滴油、油浴润滑、飞溅给油、用油泵强制润滑和冷却。 2、润滑油牌号：L-AN32、L-AN46、L-AN48。 *环境温度高或载荷大取粘度高的，反之取低的。 8.3齿轮传动和蜗杆传动 一、认识汽车手动变速器 1、变速器的位置及功用 变速器在汽车的传动系中，位于离合器的后面（或液力变矩器的后面）。变速器通过离合器与发动机相连，变速器的输入轴就和发动机转速同步了。 变速器具有以下几个功用： （1）改变传动比； （2）在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒向行驶； （3）利用空挡，中断动力传递，以发动机能够起动、怠速。 2、手动变速器的组成 手动变速器的基本结构一般由壳体、传动部分和操纵部分组成，其中传动部分主要由齿轮机构组成，它是手动变速器的主要组成部分。 二、齿轮传动的特点及分类 齿轮传动是通过两个齿轮相互啮合来传递运动和动力的传动装置。如图所示，两齿轮轴线的相对位置不变，各自绕其自身的轴线转动。工作时，通过啮合主动轮的轮齿推动从动轮轮齿，将主动轮的动力和运动传递给从动轮。 PPT演示链传动的正确布置方式及张紧方法。 PPT演示汽车手动变速器，了解齿轮机构在汽车中的应用。 No 6 授 课 内 容 教案 （副页） 1、一对齿轮的传动比 一对齿轮中，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。当主动齿轮转过n1转数时，转过的齿数为n1∙ z1，此时从动齿轮转过n2转数，其转过的齿数为n2∙ z2，由于两齿轮转过的齿数相等，即n1∙ z1= n2∙ z2。 2、齿轮传动的特点 （1）可实现较大的传动比，传动比恒定，传动精度高。 （2）传动效率高，寿命长。 （3）结构紧凑、工作可靠，可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。 （4）适用的速度和传递功率及尺寸范围大，可用于高速（υ＞40m/s）、中速和低速（υ＜25m/s）的传动；传递功率可从小于1W到50000Kw或更大；其直径从不到1mm的仪表齿轮到10mm以上的重型齿轮。 （5）要求较高的制造和安装精度，成本高，不适合远距离两轴之间的传动。 3、齿轮传动的分类 三、渐开线直齿圆柱齿轮 1、渐开线的形成及其传动特点 *当一条动直线（发生线）n-n沿着一固定的圆（基圆）作纯滚动时，该动直线上任一点K的轨迹称为该圆的渐开线。 *渐开线齿轮的齿廓是取用了渐开线的一段。 *渐开线齿廓传动特点： （1）能保证传动比为一常数。 （2）齿廓间正压力方向保持不变，有利于齿轮传动保持平稳。 （3）齿轮的传动比取决于两齿轮基圆半径的大小，即使两轮中心距稍有变化，传动比也仍然保持不变。 2、齿轮各部分名称 （1）齿数：齿轮圆周上轮齿的数目称为齿数，用z表示。 （2）齿顶圆：包含齿轮所有齿顶端的圆，用ra与da表示。 （3）齿槽宽：齿轮相邻两齿之间的空间，用ek表示。 （4）齿厚：同一轮齿两侧齿廓上的弧长，用sk表示。 （5）齿根圆：包含齿轮所有齿槽底的圆，用rf与df表示。 （6）齿距：相邻两齿同侧齿廓的弧长，pk=sk+ek。 PPT演示齿轮类型的图片，认识各种类型的齿轮传动。 PPT演示齿轮各部分名称图，根据图片理解齿轮各部分名称的含义。 No 7 授 课 内 容 教案 （副页） （7）分度圆：s=e所对应的圆。 （8）模 数：m 由Zp=πd得出：d=mz （9）压力角 α：我国规定标准压力角为20o。 （10）齿顶高、齿根高和全齿高 齿顶高：ha=ha*m  （ ha* —齿顶高系数） 齿根高：h f=(ha*+c*)m （c* —顶隙系数） 我国标准规定：正常齿制ha*=1 ，c*=0.25； 短齿制ha*=0.8 ，c*=0.3   全齿高：h=ha+h f=(2ha*+c*)m 3、齿轮的主要参数 （1）模数m 定义分度圆上的模数： m= P /π（P：分度圆上的齿距） （2）压力角α：渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向所夹的锐角称为该点的压力角。齿廓上各点压力角是变化的。 分度圆上的压力角为标准值，国家标准α=20°，某些汽车齿轮α=22.5°。 齿轮的压力角 4、正确啮合条件及正确安装中心距 *齿轮正确啮合条件：模数和压力角分别相等。 No 8 授 课 内 容 教案 （副页） （2）正确安装中心距 一对渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合传动，渐开线标准直齿圆柱齿轮机构的中心距等于两齿轮分度圆半径之和。这种中心距称为正确安装中心距或标准中心距。 四、斜齿圆柱齿轮传动 1、斜齿轮的传动特点 *传动特点:轮齿承载和卸载是逐步的, 且同时啮合的齿数多，因此，工作平稳,冲击和噪声小,适合于高速传动。 （a）直齿轮 （b）斜齿轮 2、斜齿轮的主要参数和几何尺寸 （1）螺旋角β: 如图所示为斜齿轮的分度圆柱及其展开图。螺旋线的切线与轮齿轴线之间的夹角 β称为分度圆柱上的螺旋角，简称螺旋角。它表示轮齿的倾斜程度。有左旋和右旋之分。 左、右旋斜齿轮啮合 *螺旋角越大，轮齿越倾斜，传动的平稳性越好，但轴向力也越大。 （2）模数与压力角 法向模数mn端面模数mt： 法向n:垂直于某个轮齿的方向—法向参数 端面t :垂直于齿轮轴线的平面—端面参数 3、斜齿轮正确啮合的条件 正确啮合条件：两齿轮的端面模数和端面压力角分别相等。 No 9 授 课 内 容 教案 （副页） 五、锥齿轮传动 1、锥齿轮传动的特点和类型 锥齿轮传动用来传递两相交轴间的回转运动，一般多采用轴交角∑=90°。锥齿轮的轮齿分布在圆锥体上，其齿形从大端到小端是逐渐收缩的。 汽车后桥中的锥齿轮传动 *锥齿轮传动可按锥齿轮齿线（齿面与分度圆锥面的交线）形状不同，分为直齿、斜齿和曲齿等类型。直齿锥齿轮传动设计、制造和安装比较方便，应用广泛；斜齿锥齿轮传动应用较少，曲齿锥齿轮传动的平稳性和承载能力强。 直齿锥齿轮传动 斜齿锥齿轮传动 曲齿锥齿轮传动 2、直齿锥齿轮传动的正确啮合条件 直齿锥齿轮的大端齿形可以近似地用当量齿轮（直齿圆柱齿轮）的齿形代替，其模数以大端模数为标准，因此，直齿锥齿轮的正确啮合条件与直齿圆柱齿轮相同： 3、直齿锥齿轮传动的传动比 六、齿轮传动的失效形式及常用材料 1、齿轮传动的失效形式 齿轮失效是指齿轮在传动过程中，由于载荷的作用发生轮齿折断、齿面损坏等现象，使齿轮失去了正常的工作能力。 齿轮传动可分为齿轮外露或只有简单遮盖的开式传动和齿轮被封闭在箱体内的闭式传动。 No 10 授 课 内 容 教案 （副页） *齿轮失效一般是指轮齿失效，其失效的形式主要有五类，即：齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断。 （1）齿面磨损:灰尘、砂粒、金属微粒等落入轮齿间，使齿面间产生摩擦磨损。严重时会因齿面减薄过多而折断。磨损是开式传动的主要失效形式。 主要解决措施：采用闭式传动；提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；采用清洁的润滑油。 （2）齿面点蚀:轮齿工作面某一固定点受到近似脉动的变应力作用，由于疲劳而产生的麻点状剥蚀损伤的现象。点蚀是闭式传动常见的失效形式。开始齿轮由于磨损很少出现点蚀。点蚀首先出现在节线附近。 *主要解决措施：提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；增大润滑油粘度；采用合理变位。 （3）齿面胶合：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，称为胶合。 *防止胶合的措施：提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；增大润滑油粘度；限制油温。 （4）齿面塑性变形：重载且摩擦力很大时，齿面较软的轮齿表面就会沿摩擦力方向产生塑性变形。 主动齿轮齿面所受摩擦力背离节线，齿面在节线附近下凹；从动齿轮齿面所受摩擦力指向节线，齿面在节线附近上凸。 *防止措施：提高齿面硬度；增大润滑油粘度。 （5）轮齿折断： 轮齿受力后齿根弯曲应力最大，而且有应力集中。当轮齿多次重复受力后，齿根处将产生疲劳裂纹并逐渐扩展，最终引起轮齿断裂，这种断裂称为弯曲疲劳断裂。此外，轮齿受到短时过载或冲击载荷时也可能产生折断。齿根折断均起始于拉应力一侧。 2、齿轮的常用材料 由轮齿的失效分析可知，齿轮材料的基本要求是齿面硬、齿芯韧。即： (1)齿面应有足够的硬度，以抵抗齿面磨损、点蚀、胶合以及塑性变形等； (2)齿芯应有足够的强度和较好的韧性，以抵抗齿根折断和冲击载荷： (3)应有良好的加工工艺性能及热处理性能．使之便于加工且便于提高其力学性能。 No 11 授 课 内 容 教案 （副页） 最常用的齿轮材料是优质碳素钢如35钢、45钢，合金钢20Cr、40Cr等，此外还有灰铸铁、球墨铸铁及一些非金属材料等。 七、汽车中的蜗杆传动 蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成。蜗杆传动用于传递交错轴之间的回转运动和动力，通常轴交角为90º。蜗杆传动中，一般蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。 *汽车中的蜗杆传动应用实例 （1）托森差速器中的蜗杆传动 （2）中控锁中的蜗杆传动 1、蜗杆传动的特点 传动比大、平稳无噪声、传动效率低、能根据要求实现自锁、制造成本高。 2、蜗杆传动的类型 （1）右旋蜗杆和左旋蜗杆 根据蜗杆螺旋线的旋向不同，蜗杆分为右旋蜗杆和左旋蜗杆。判定方法：螺纹自左向右升高为右旋，反之为左旋。常用的为右旋蜗杆。 蜗杆旋向判断 蜗轮蜗杆转向判定 *蜗杆蜗轮转向的判定：蜗杆通常为主动件，从动件蜗轮的转向可用下述左、右手定则确定：以四指代表蜗杆转向，则拇指代表蜗轮节点线速度的反方向。蜗杆左旋，用左手定则；蜗杆右旋，用右手定则。 （2）圆柱蜗杆传动和环面蜗杆传动 按蜗杆的形状不同分为圆柱蜗杆传动和环面蜗杆传动。圆柱蜗杆传动按蜗杆螺旋面形状不同分为阿基米德蜗杆传动、圆柱蜗杆传动、渐开线蜗杆传动。其中，阿基米德蜗杆制造简单，应用广泛。 No 12 授 课 内 容 教案 （副页） 3、蜗杆传动主要参数 （1）模数和压力角 中间平面——通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面为中间平面(蜗杆轴面,蜗轮端面)， 蜗杆传动的设计计算以中间平面内的参数和几何关系为标准。在中间平面上，蜗轮与蜗杆的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。其参数与齿轮传动相似。 *正确啮合调剂那 2、传动比I,蜗杆的头数z1,蜗轮齿数z2 蜗杆传动中，一般蜗杆为主动件，其头数为Z1，蜗轮齿数为Z2。较少的蜗杆头数（如：单头蜗杆）可以实现较大的传动比，但传动效率较低；蜗杆头数越多，传动效率越高，但头数过多时不易加工。通常蜗杆头数取为1、2、4、6。 蜗轮齿数主要取决于传动比，即z2=iz1 。 z2不宜太小（如z2>26)，否则将使传动平稳性变差。 z2也不宜太大，否则在模数一定时，蜗轮直径将增大，从而使相啮合的蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。 3、蜗杆中圆直径d1、导程角γ1、直径系数q 蜗杆的中圆直径相当于蜗杆的中径，如图为蜗杆的分度圆柱面展开平面。 q=d1/m；q称为蜗杆的直径系数 d1=mq 蜗杆展开成平面 No 13 授 课 内 容 教案 （副页） 在m和d1为标准值时，z1↑→γ↑。γ越大传动效率越高，传递动力时要求效率高；γ=15 °-30 °且应采用多头蜗杆；γ越小传动效率越低,要求反行程自锁时γ<=3°30‘。 4、蜗杆传动的失效形式、材料及结构 （1）失效形式：磨损和胶合。 （2）蜗杆、蜗轮的常用材料 要求：足够的强度；良好的减摩、耐磨性；良好的抗胶合性。常采用青铜作蜗轮齿圈，与淬硬磨削的钢制蜗杆相配。 蜗杆常用材料为碳素钢和合金钢，要求齿面光洁并且有较高硬度。一般蜗杆可采用45，40等碳素钢，调质处理。对高速重载的蜗杆常用20Cr，20 crMnTi，或40r，38 SiMnMo，渗碳淬火。 蜗轮常用材料为青铜和铸铁。铸造锡青铜，如zCuSnl0P1，zcuSn5Pb5Zn5，抗胶合，耐磨性能好，易切削加工，但价格贵，一般用于高速(v<25 m／s)重要场合。灰铸铁主要用于低速、轻载的场合。 （3）蜗杆与蜗轮的结构 ①蜗杆结构：蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体。　　 *无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。 *有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加工，但该结构的刚度较前一种差。 ②蜗轮结构：为了减摩，蜗轮通常用青铜制作。为节省铜材，蜗轮直径较大时，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯用铸铁或碳素钢。常用蜗轮的结构形式如下： 整体式蜗轮 配合式蜗轮 拼铸式蜗轮 螺栓联接式蜗轮 八、轮系 轮系：由一系列齿轮组成的传动系统。 1、轮系的分类 根据轮系运转时各齿轮的几何轴线在空间的相对位置是否固定，分为：定轴轮系和行星轮系。 （1）定轴轮系 轮系运转过程中，所有齿轮轴线的几何位置都相对机架固定不动。 PPT演示蜗轮的结构。 PPT演示汽车手动变速器和自动变速器中的轮系。 No 14 授 课 内 容 教案 （副页） 定轴轮系 行星轮系 （2）行星轮系 在轮系运转过程中，至少有一个齿轮轴线的几何位置不固定，而是绕着其它定轴齿轮的轴线回转 2、轮系的应用 （1）可获得很大的传动比 （2）可作较远距离的传动 （3）可以方便地实现变速和变向要求 （4）可以实现运动的合成与分解 3、定轴轮系的传动比计算 轮系的传动比：轮系中，输入轴与输出轴的角速度（或转速）之比称为轮系的传动比，包括大小和方向两个方面。 齿轮传动的转动方向判断 （1）定轴轮系的传动比计算 *大小： *方向：画箭头 PPT演示定轴轮系动态运动，理解轮系的功能。 PPT演示不同啮合类型的齿轮传动的转动方向，理解传动方向的变化。 PPT演示传动比计算例题。 No 15 授 课 内 容 教案 （副页） 4、行星轮系的传动比计算 *基本构件： 2 —— 行星轮 H —— 行星架（转臂） 3 —— 中心轮（太阳轮） 1 —— 中心轮（太阳轮） *2K-H型周转轮系转化机构的传动比 No 16 授 课 内 容 教案 （副页） *一般周转轮系转化机构的传动比 各轮齿数已知，就可以确定w1、wn、wH之间的关系； 如果两个已知，就可以计算出第三个，进而可以计算周转轮系的传动比。 *推广到一般情形，可得行星轮系传动比的计算公式： *总结：周转轮系传动比计算方法 例：已知：z1=z2=48，z2’=18, z3=24，w1=250 rad/s，w3= 100 rad/s，方向如图所示。 求解： wH 8.4 螺旋传动 一、 螺纹的类型及主要参数 1、螺纹的形成 螺纹即沿螺旋线形成的、具有相同剖面的凸起和沟槽。 外螺纹：在圆柱外表面切制的螺纹。 内螺纹：在孔内表面上切制的螺纹。 讨论：传动比的正负号是否一致？ PPT演示行星轮系传动比例题。 No 17 授 课 内 容 教案 （副页） 2.螺纹的类型 *按螺旋线绕行方向分类 右旋螺纹——顺时针方向旋入（常用） 左旋螺纹——逆时针方向旋入 *按牙型分类 *按线数分为：单线螺纹和双（三）线螺纹 单线螺纹：在圆柱体上沿一条螺旋线切制的螺纹； 双线螺纹：沿两条螺旋线切制出的螺纹； 三线螺纹：沿三条螺旋线切制出的螺纹。 *按应用分：连接螺纹和传动螺纹 连接螺纹：单线、三角形螺纹 传动螺纹：多线螺纹、梯形、矩形、锯齿形螺纹 2、螺纹的主要参数 (1)大径d：与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重合的假想圆柱体的直径。 (2) 小径 d1：与外螺纹牙底(或内螺纹牙顶)相重合的假想圆柱体的直径。 (3)中径d2：也是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。 (4) 螺距P：相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。 (5) 导程S：S=nP (6) 螺纹升角λ：中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角 (7) 牙型角 α：轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角为牙侧角 说明：联接用螺纹多为单线螺纹，多线螺纹主要用于传动。联接螺纹多为三角螺纹，传动螺纹多用梯形螺纹。 PPT 演示螺纹的主要参数。 No 18 授 课 内 容 教案 （副页） 二、螺旋机构 1、螺旋机构的类型及应用 （1）起重螺旋——起重螺旋用来举重或克服其他较大的阻力，如汽车维修中常用的螺旋千斤顶。起重螺旋一般为间歇性工作，工作速度不高。因其主要用来承受大的轴向力，通常有自锁功能，一般用单头螺旋，传动效率为40%左右。 （2）传动螺旋——传动螺旋用于传递运动，工作速度较高，在较长时间内连续工作，要求有较高的传动精度。螺旋传动机构按螺纹副间摩擦性质分为滑动螺旋机构和滚动螺旋机构。 （3）调整螺旋。调整螺旋用来调整并固定零部件之间的相对位置。调整螺旋一般不在工作载荷下转动。 2、螺旋机构的特点 减速比大。螺杆转动一周，螺母只移动一个导程，因此螺旋机构可以得到很大的减速比。 机构的效益大。因减速比大，当在主动件上施加一个较小的扭矩时，可在从动件上得到较大的推力。 具有自锁性。结构简单、传动平稳、无噪声。 滑动螺旋由于摩擦力大，磨损大，效率低，且寿命短。 3、螺旋传动的组成及原理 （1）组成： 螺旋传动由螺杆、螺母和机架组成，是通过内、外螺纹组成的螺旋副来传递运动和动力的传动装置，主要用于将回转运动转变为直线运动。 （2）螺旋传动的基本原理 通常螺杆为主动件，做匀速转动，螺母为从动件，做轴向匀速直线运动，螺杆转动一周，螺母的轴向位移为一个螺纹导程。 （3）运动方向的判定：左右手法则—左旋用左手，右旋用右手，四指指向螺杆的转向，拇指的指向代表螺杆移动方向，螺母的移动方向与螺杆相反。 4、螺旋传动的四种运动形式 螺母不动，螺杆转动并做直线运动。如千分尺、螺旋增力机构等。图示汽车拆装中使用的螺旋拉马，它利用了螺旋增力。 螺杆不动，螺母回转并做直线运动。如螺旋千斤顶。 螺杆原位转动，螺母做直线运动。如汽车中的循环球式转向器。 螺母原位转动，螺杆往复运动。如游标卡尺的微调装置。 No 19 授 课 内 容 教案 （副页） 5、滚动螺旋传动 为提高螺旋机构的传动效率，在螺杆与螺母的螺纹滚道间装上滚动体（常为滚珠，少数也应用滚子），称为滚动螺旋机构。滚动螺旋传动中，当螺杆或螺母转动时，滚动体在螺纹滚道内滚动，摩擦状态为滚动摩擦，摩擦损失比滑动螺旋机构小，因此传动效率比滑动螺旋机构高。 螺旋传动 汽车转向器中的滚动螺旋机构 滚动螺旋传动的效率一般在90%以上，不能自锁，具有传动的可逆性。汽车转向机构中应用的循环球式转向器就是利用了滚动螺旋传动的可逆性来感知路面状况，将方向盘的旋转运动转变成了往复直线运动，实现了汽车的转向。 小结与习题：略。 PPT演示汽车转向器中的滚动螺旋传动机构，理解其工作原理。 No 20 学科网（北京）股份有限公司 $$