第三章 链传动和齿轮传动（课件）-《机械基础》同步教学（理工教育）

机械基础 1 目录 CONTENTS 02 常用机构 03 轴系零件 01 机械传动 2 01 机械传动 3 3.1.1 链传动概述 1．链传动的组成及工作原理 链传动是由一个具有特殊齿形的主动链轮，通过链条与链轮轮齿的啮合带动另一 个具有特殊齿形的从动链轮来传递运动和动力的传动装置。它是由分装在两平行轴上 的主动链轮、从动链轮和绕于两链轮上的链条组成的，如图 3-4 所示。 第三章 链传动和齿轮传动 2．链传动的应用特点 链传动与带传动相比具有以下特点。 （1）链传动为具有中间挠性件的啮合传动，中心距适用范围较大，无弹性滑动和 打滑现象，能获得准确的平均传动比。 （2）张紧力小，故对轴的压力小。 （3）传动效率高，可达 98%。 （4）能在低速、重载和高温、油污、潮湿等恶劣环境下工作。 （5）传动平稳性差，工作时有一定的冲击和噪声，无过载保护作用。 4 3．链传动的传动比 链传动的传动比是主动链轮的转速n1与从动链轮的转速n2的比值，也等于两链轮 齿数 z1 和 z2的反比，即 第三章 链传动和齿轮传动 由上式可知转速与齿数成反比，可以通过链轮齿数的变化来控制链速。自行车采 用主动链轮尺寸大（齿数多），从动链轮尺寸小（齿数少）的链传动，根据转速与齿数 成反比，可以实现增速传动。 按上式求得的链速和传动比是平均值，链传动的瞬时传动比不恒定。通常链传动 的传动比i12≤8。 3.1.2 常用链传动的类型及应用 5 1．滚子链 第三章 链传动和齿轮传动 6 2．齿形链 齿形链又称为无声链，由许多经冲压而成的齿形链板铰接而成。为避免啮合时脱 链，链条应有导向板，且分为内导向式和外导向式两种，如图 3-5 所示。 齿形链链板的两工作侧面间的夹角为 60°，工作时链板侧边与链轮齿廓相啮合， 如图 3-6 所示。 第三章 链传动和齿轮传动 与滚子链相比，齿形链具有传动平稳、噪声小、允许链速较高、承受冲击载荷能 力较强等优点，但结构复杂、装拆困难、价格较高且质量较大，并且对安装和维护的 要求也较高，多用于高速（链速可达 40m/s）或运动精度要求较高的传动，如电梯等。 7 第三章 链传动和齿轮传动 3.2 齿轮传动概述 3.2.1 齿轮传动的类型及应用 8 3.2.2 齿轮传动的优缺点 第三章 链传动和齿轮传动 3.2.3 齿轮传动的传动比 在一对齿轮传动中，主动齿轮的齿数为 z1，从动齿轮的齿数为 z2，当主动齿轮的转 速为 n1，从动齿轮的转速为 n2时，单位时间内主、从动齿轮转过的齿数应相等，即 n1 z1= n2 z2，由此可得齿轮传动的传动比为 式中， n1 、 n2 ——主动齿轮和从动齿轮的转速（r/min）； z1、 z2 ——主动齿轮和从动齿轮的齿数。 上式说明：齿轮传动的传动比是主动齿轮转速与从动齿轮转速之比，与两齿轮的 齿数成反比。 在图 3-7 所示的减速器中，两级齿轮传动均是由小齿轮将动力传递给大齿轮的，根 据转速与齿数成反比的关系可知，输入轴的转速大于输出轴的转速，从而实现了减速传动。 9 3.2.4 渐开线齿廓 1．渐开线的形成 第三章 链传动和齿轮传动 2．渐开线的性质 从渐开线的形成过程可以看出，它具有如下性质。 （1）发生线在基圆上滚过的线段长度 NK 等于基圆上被滚过的一段弧长 NC 。 （2）渐开线上任意一点的法线必切于基圆。 （3）渐开线的形状取决于基圆的大小。 （4）渐开线上各点的压力αK不相等。离基圆越远压力角越大，基圆上的压力角 为零。 （5）基圆内无渐开线。 10 3.3 渐开线标准直齿圆柱齿轮传动 3.3.1 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数 第三章 链传动和齿轮传动 1．齿数 z 齿轮圆周上的轮齿总数称为齿数。 11 第三章 链传动和齿轮传动 2．模数m 3．压力角α 就单个齿轮而言，在端平面上，过端面齿廓与分度圆交点处的径向直线与齿廓在 该点处的切线所夹的锐角称为压力角，用α表示，如图 3-12 所示。国家标准规定：渐 开线圆柱齿轮分度圆上的压力角 α=20°。 4．齿顶高系数ha* 12 第三章 链传动和齿轮传动 5．顶隙系数c* 当一对齿轮啮合时，为使一个齿轮的齿顶面不与另一个齿轮的齿槽底面相抵触， 轮齿的齿根高应大于齿顶高，即要留有一定的径向间隙，称为顶隙，用c 表示。对于标 准齿轮，规定c=c*m，m为顶隙系数。国家标准规定：标准齿轮的顶隙系数c*=0.25。 3.3.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算 13 第三章 链传动和齿轮传动 3.3.3 齿轮副正确啮合的条件 一对齿轮能连续顺利地传动，需要各对轮齿依次正确啮合，互不干涉，如图 3-13 所示。为保证传动时不出现因两齿廓局部重叠或侧隙过大而引起的卡死或冲击现象， 必须使两轮的基圆齿距相等，即 。 由此可得标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件如下。 （1）两齿轮的模数必须相等，即m1=m2。 （2）两齿轮分度圆上的压力角必须相等，即α1=α2。 3.4 其他齿轮传动 3.4.1 斜齿圆柱齿轮传动 1．传动特点 与直齿圆柱齿轮传动相比较，斜齿圆柱齿轮齿面上的接触线是斜直线，传动时轮齿 齿面上的接触线长度由短逐渐变长，再由长变短，直至脱离啮合。此外，由于斜齿轮的 轮齿是倾斜的，同时啮合的轮齿对数比直齿轮多，因此斜齿轮传动具有如下传动特点。 （1）传动平稳，冲击、噪声和振动小。 （2）承载能力强，适于高速、大功率传动。 （3）传动时产生轴向力。 （4）不能用作变速滑移齿轮。 14 第三章 链传动和齿轮传动 2．主要参数 如图 3-15（a）所示，斜齿轮的端面是指垂直于齿轮轴线的平面，用 t 表示；法向 是指与轮齿齿线垂直的平面，用 n 表示。 1）模数和压力角 斜齿轮的模数有端面模数mt和法向模数mn，压力角有端面压力角αt和法向压力角αn。 国家标准规定斜齿圆柱齿轮的法向模数mn和法向压力角αn为标准值。 2）螺旋角 图 3-15（b）所示为斜齿轮的分度圆柱展开图。分度圆柱螺旋线展开成一条直线， 该直线与轴线的夹角β称为斜齿轮在分度圆柱上的螺旋角，简称螺旋角。它表示轮齿 的倾斜程度。通常所说斜齿轮的螺旋角是指分度圆柱上的螺旋角。斜齿轮的螺旋角β=8°~30°，常用β=8°~15° 。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。 15 第三章 链传动和齿轮传动 3）旋向 斜齿圆柱齿轮按螺旋方向不同分为左旋和右旋，其旋向用右手法则来判定， 如图 3-16 所示。伸出右手，掌心对准自己，四指顺着齿轮的轴线，若齿向与拇指指向 一致，则该齿轮为右旋，反之为左旋。例如，图 3-16（c）中小齿轮螺旋方向为左旋， 大齿轮螺旋方向为右旋。两个相互啮合的斜齿轮旋向应相反。 3．斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件 一对外啮合斜齿圆柱齿轮用于平行轴传动时正确啮合的条件如下。 16 第三章 链传动和齿轮传动 3.4.2 直齿圆锥齿轮传动 直齿圆锥齿轮应用于两轴相交的轴间传动，两轴间的交角可以任意，但在实际应 用中，多见于两轴垂直相交的轴间传动。 由于直齿圆锥齿轮的轮齿分布在截圆锥面上，其齿形从大端到小端逐渐收缩，大 端轮齿尺寸大，小端轮齿尺寸小。为了便于测量，规定以大端的参数作为标准参数。 为了保证正确啮合，直齿圆锥齿轮传动应满足下列条件。 （1）两齿轮的大端面模数相等。 （2）两齿轮的大端压力角相等。 17 第三章 链传动和齿轮传动 3.4.3 齿轮齿条传动 齿条与齿轮相比具有如下特点（图 3-19） 。 （1）齿轮齿条传动时，齿条做直线运动，齿廓上各点的速度大小和方向均一致。 （2）齿条齿廓上各点的压力角相等，且等于齿廓的倾斜角，此角称为压力角，且α=20°。 （3）与齿顶线平行的任一条直线上具有相同的齿距 P 和模数m ，但齿厚s和齿槽 宽e各不相同。 18 第三章 链传动和齿轮传动 3.5 齿轮轮齿的失效形式 3.5.1 轮齿的失效 齿轮在传动过程中，由于各种原因，会发生轮齿折断、齿面损坏等现象，从而失 去正常的工作能力，这种现象称为齿轮轮齿的失效。 3.5.2 轮齿的失效形式 19 第三章 链传动和齿轮传动 20 $$