第七章 齿轮传动-知识点清单

《机械基础》机工版 七、齿轮传动 知识点清单 7.1 概述 7.2 渐开线圆柱齿轮的主要参数 7.3 圆柱齿轮的结构及标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸 7.4 齿轮正确啮合的条件 7.5 渐开线齿轮的切齿原理 7.6 齿轮常见失效形式与材料选择 7.7 齿轮传动的维护 7.8 锥齿轮传动 7.9 蜗杆传动 7.1 概述 知识点一 齿轮传动的特点 1.定义 齿轮传动是现代机械中应用最广泛的一种机械传动，具有保持瞬时传动比不变、适用的圆周速度及传递功率范围宽、效率高、寿命长等特点。 2.概念解释 瞬时传动比：指两轮瞬时角速度之比。齿轮传动能够确保这一比值在工作过程中保持恒定。 优点对比：与带传动、链传动等其他机械传动方式相比，齿轮传动的优点在于其传动比稳定、效率高、寿命长，但制造和安装要求较高，成本也相对较高。 知识点二 齿轮传动的类型 1.定义 齿轮传动的类型很多，按两对齿轮轴线的相互位置及齿向，常见的齿轮传动包括直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、人字齿轮传动、锥齿轮传动等。 2.概念解释 直齿圆柱齿轮传动：齿轮轴线平行，齿向与轴线平行。 斜齿圆柱齿轮传动：齿轮轴线平行，齿向与轴线成一定角度。 人字齿轮传动：齿轮轴线平行，齿向呈人字形分布。 锥齿轮传动：齿轮轴线相交，齿向为锥形。 知识点三 渐开线齿轮传动比 1.定义 渐开线齿轮传动比是从动轮齿数与主动轮齿数之比，用表示，计算公式为。 2.概念解释 渐开线：一种常用的齿轮齿廓曲线，具有良好的加工、测量和强度特性。 传动比：从动轮齿数与主动轮齿数之比，表示两轮的转速关系。 7.2 渐开线圆柱齿轮的主要参数 知识点一 齿轮各部分的名称 1.定义 齿轮各部分的名称是指标准渐开线直齿圆柱齿轮各个组成部分的专业术语。 2.概念解释 齿顶圆：通过轮齿顶部的圆。 齿根圆：通过轮齿底部的圆。 分度圆：用于计算齿轮尺寸的基准圆。 齿厚：分度圆上一个齿的宽度。 齿槽宽：分度圆上两个相邻齿之间的距离。 齿距：分度圆上相邻两齿对应点之间的弧长。 齿顶高：齿顶圆与分度圆之间的径向距离。 齿根高：分度圆与齿根圆之间的径向距离。 全齿高：齿顶圆与齿根圆之间的径向距离。 知识点二 主要参数 1.定义 齿数：沿圆周方向均匀分布的齿个数。齿轮上的齿的数量，决定了齿轮的传动比。 模数：分度圆直径与齿数的比值，即。模数越大，齿轮越大，齿部分的尺寸也越大。模数是齿轮的重要参数，单位为mm。 压力角：分度圆处的压力角，标准值为。影响齿轮的传动性能。 齿顶高系数和齿根系数：用于计算齿顶高和齿根高的系数。标准齿轮的齿顶高系数为1，齿根系数为0.25；短齿制的齿顶高系数为0.8，齿根系数为0.3。 7.3 圆柱齿轮的结构及标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸 知识点一 齿轮轴 1.定义 对于齿顶圆直径不大或直径与相配轴直径相径较小（，为轴径）的钢制齿轮，可将齿轮与轴制成一体，称为齿轮轴。 2.概念解释 齿顶圆直径：齿轮最外侧的圆周直径。 轴径：与齿轮配合的轴的直径。 齿轮轴：当齿轮和轴之间的距离较小时，为了简化结构和提高强度，将齿轮和轴设计成一个整体。 知识点二 实心式齿轮 1.定义 对于齿顶圆直径的中、小尺寸的钢制齿轮，一般常采用径向基形的实心式结构。 2.概念解释 实心式结构：齿轮内部没有空腔，整个齿轮由实心材料制成，适用于中小尺寸的齿轮。 径向基形：齿轮的形状沿径向分布，具有较高的强度和刚度。 知识点三 钢板式齿轮 1.定义 对于齿顶圆直径，da≤500mm的较大尺寸的齿轮，为减轻质量和节约材料，常制成钢板式结构。 2.概念解释 钢板式结构：齿轮由钢板制成，通过铆接或焊接等方式连接，适用于较大尺寸的齿轮。 减轻质量：相比实心式齿轮，钢板式齿轮的质量更轻，便于运输和安装。 节约材料：钢板式齿轮减少了材料的使用量，降低了成本。 知识点四 轮辐式齿轮 1.定义 当直齿圆柱齿轮 时，齿轮毛坯图受起重设备的限制，往往改用铸铁或铸钢制造成轮辐式结构。 2.概念解释 轮辐式结构：齿轮内部有轮辐支撑，类似于车轮的辐条结构，适用于较大尺寸的齿轮。 起重设备限制：由于大型齿轮的重量较大，制造和搬运时需要考虑起重设备的能力。 知识点五 标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 1.定义 几何尺寸：包括齿顶圆直径、齿根圆直径、分度圆直径等。 计算方法：根据齿轮的基本参数（如模数、齿数等）进行计算。 3.4 齿轮正确啮合的条件 知识点一 齿轮正确啮合的条件 1.定义 一对渐开线齿轮正确啮合的条件是两齿轮的模数和压力角必须分别相等，等于标准值。即 和。 2.概念解释 模数：模数是齿轮几何尺寸计算中的一个基本参数，表示齿轮齿距与圆周率的比值，单位为毫米（mm）。 压力角：压力角是指渐开线齿廓上任意一点的压力方向与速度方向之间的夹角。标准压力角通常为20度。 3.概念特征和属性 模数相等：模数相等意味着两个齿轮的齿距相同，从而确保齿顶与齿根能够准确对齐，实现平稳的啮合。 压力角相等：压力角相等确保了在啮合过程中，力的方向始终沿齿廓的法线方向传递，避免了额外的侧向力，提高了传动效率和稳定性。 7.5 渐开线齿轮的切齿原理 知识点一 成形法 1.定义 成形法是在普通铣床上，用与齿廓形状相同的成形铣刀进行铣削加工的方法。成形法利用与齿轮齿廓形状完全相同的铣刀来加工齿轮。 2.概念解释 工具：使用成形铣刀（如盘形齿轮铣刀或指形铣刀）。 适用范围：主要用于齿轮修配和大模数齿轮的单件生产。 控制：对于模数和压力角相同的齿轮，只有几把成形刀，并且每把刀对应一定范围的齿数。 知识点二 展成法 1.定义 展成法是通过刀具与轮坯按一对齿轮啮合关系做展成运动来加工齿轮的方法。展成法包括插齿和滚齿两种方式。 2.概念解释 插齿： o运动：插刀与轮坯按一对齿轮啮合关系做展成运动，同时插刀沿轮坯轴线做上下切削运动。 o特点：断续切削，生产率较低。 滚齿： o运动：刀具与齿条相当于齿条与齿轮的啮合。 o特点：接近连续切削，生产率较高。 知识点三 根切现象与最少齿数 1.定义 根切现象是指在用展成法加工齿轮时，如果齿数太少，刀具的背顶会将轮齿的根部过多地切去，导致齿根抗弯强度削弱，传动的平稳性降低。 2.概念解释 条件：当压力角，齿顶高系数时，不发生根切的最少齿数为。 影响：根切会削弱齿根抗弯强度，降低传动的平稳性。 7.6 齿轮常见失效形式与材料选择 知识点一 齿轮的失效形式 1.定义 齿轮在工作过程中可能出现的破坏形式，主要包括轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损和齿面塑性变形。 2.概念解释 轮齿折断：由于轮齿根部产生交变弯曲应力，在应力集中处形成疲劳裂纹，最终导致轮齿断裂。 齿面点蚀：齿面在接触应力反复作用下，表层出现裂纹并扩展，导致齿面层脱凹形成小凹坑。 齿面胶合：高速或重载齿轮传动中，齿面间压力大，摩擦使油膜破裂，齿面金属直接接触并粘连撕裂。 齿面磨损：啮合齿面相对滑动引起摩擦磨损，是齿轮传动的主要失效形式。 齿面塑性变形：过大的应力使齿材料屈服，产生塑性变形，影响正常啮合传动。 知识点二 齿轮常用材料及其热处理 1.定义 齿轮的常用材料包括低碳素钢、合金结构钢、铸钢和铸铁等。常用的材料及其相应的热处理工艺，以满足不同工况下的力学性能要求。 2.概念解释 低碳素钢和合金结构钢：适用于大多数齿轮制造，具有良好的机械性能和加工性能。 铸钢：适用于形状复杂、直径较大（d>500mm）和不易锻造的齿轮。 铸铁：适用于传递功率不大、低速、无冲击及开式齿轮传动中的齿轮。 非金属齿轮：用于有特殊要求（如耐腐蚀、防磁性等）的齿轮。 热处理：通过正火、调质、表面淬火、渗碳淬火和渗氮处理等工艺，可以调整齿轮的硬度和力学性能，以适应不同的工况需求。 7.7 齿轮传动的维护 知识点一 安装与磨合 1.定义 齿轮、轴、链等零件安装在轴上，其固定和定位都应符合技术要求。新齿轮需经过隐含运转后才能正式使用。 2.概念解释 安装要求：齿轮、轴、链等零件的安装必须严格按照技术要求进行，确保固定和定位准确。 磨合过程：新齿轮在正式使用前，需要在轻载或逐步加载的方式下运转几十小时至几百小时，以确保各部件之间的配合良好，减少初期磨损。 知识点二 检查齿面接触情况 1.定义 采用着色法检查齿轮齿面接触情况，确保接触良好。 2.概念解释 着色法：通过在齿轮表面涂抹着色剂，观察齿面接触痕迹，判断接触情况。 接触良好：色迹处于齿宽中部，且接触面积较大，说明接触良好。 接触不良：接触面积过小或接触带位不合理，会使载荷分布不均，通常通过调整轴承座位置或修理齿面来修复。 知识点三 保证正常润滑 1.定义 按规定润滑方式，定时、定质、定量加润滑剂，确保齿轮传动系统的正常润滑。 2.概念解释 润滑方式：根据齿轮传动系统的要求，选择合适的润滑方式，如手动润滑或自动润滑。 定时、定质、定量：按照规定的时间、质量和数量加润滑剂，确保润滑效果。 自动润滑：对于自动润滑方式，应注意油路是否畅通，润滑机构是否灵活。 知识点四 监控运转状态 1.定义 通过看、摸、听等方式监控齿轮传动系统的运转状态，及时发现并解决异常现象。 2.概念解释 监控方式：通过看、摸、听等方式监控齿轮传动系统的运转状态。 异常现象：超高温度、异常响声、振动等不正常现象。 自动检测装置：对高速、重载或重要的齿轮传动，可采用自动检测装置，对齿轮运行状况的信息搜集处理，故障诊断及报警等。 知识点五 装防护罩 1.定义 对于开式齿轮传动，应装防护罩，防止灰尘、月屑等物侵入齿面，加速齿面磨损，同时也保护操作人员的人身安全。 2.概念解释 防护罩作用：防止灰尘、月屑等物侵入齿面，加速齿面磨损，同时也保护操作人员的人身安全。 适用范围：开式齿轮传动。 7.8 锥齿轮传动 知识点一 锥齿轮传动的特点和应用 1.定义 锥齿轮用于轴线相交的传动，常用的轴交角为。锥齿轮的轮齿分布在圆锥面上，从大端到小端逐渐缩小，轮齿有直齿、斜齿和曲齿三种类型。 2.概念解释 轴线相交：锥齿轮适用于两轴线相交的传动场合，最常见的是垂直相交（）。 轮齿分布：轮齿分布在圆锥面上，且从大端到小端逐渐变细，这使得锥齿轮在传递动力时具有特定的力学特性。 轮齿类型：锥齿轮的轮齿分为直齿、斜齿和曲齿，其中直齿锥齿轮应用最为广泛。 知识点二 直齿锥齿轮的当量齿数 1.定义 直齿锥齿轮的当量齿数与实际齿数的关系为，式中为分度圆锥角。 2.概念解释 当量齿数：为了简化计算，将锥齿轮的球面渐开线齿廓近似为平面渐开线齿轮的齿数，称为当量齿数。 分度圆锥角：是锥齿轮的重要参数之一，表示锥齿轮的分度圆锥与轴线的夹角。 知识点三 直齿锥齿轮的基本参数及几何尺寸 1.定义 标准直齿锥齿轮的几何尺寸定义在大端，模数取标准值，压力角 ，齿顶高系数，顶隙系数 。 2.概念解释 模数：模数是齿轮的重要参数之一，表示齿轮的大小和强度，标准直齿锥齿轮的模数取标准值。 压力角：压力角是齿轮齿形的一个重要参数，标准直齿锥齿轮的压力角为20°。 齿顶高系数：齿顶高系数表示齿顶高度与模数的比例，标准直齿锥齿轮的齿顶高系数为 1。 顶隙系数：顶隙系数表示齿根圆与齿顶圆之间的间隙与模数的比例，标准直齿锥齿轮的顶隙系数为 0.2。 7.9 蜗杆传动 知识点一 螺杆传动的特点和应用 1.定义 螺杆传动由螺杆和蜗轮组成，用于传递空间垂直交错轴间的运动和动力。 2.概念解释 螺杆：主动件，分为右旋和左旋，通常为右旋。 蜗轮：从动件，与螺杆配合工作。 特点：传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小、可以自锁。 缺点：摩擦损耗大，传动效率低（小于0.5），适用于功率不大的场合。 头数：螺杆的常用头数。 知识点二 螺杆传动的基本参数和几何尺寸 1.定义 螺杆传动的基本参数包括模数、压力角、轴距、分度圆直径、导程角、中心距、蜗杆头数和蜗轮齿数。 2.概念解释 模数：规定中间平面的参数，如模数值。螺杆和蜗轮的面参数与蜗轮的端面参数分别相等。 压力角：规定中间平面的参数。螺杆和蜗轮的压力角相等。 轴距：规定中间平面的参数。螺杆和蜗轮的轴距相等。 分度圆直径：蜗杆分度圆直径，规定为标准值，与模数匹配。 导程角：蜗杆分度圆柱导程角，影响传动效率和自锁性能。 中心距a：普通圆柱蜗杆传动的中心距应取为0或5。 蜗杆头数：选择与传动比、传动效率及制造难易程度有关。常取1, 2, 4, 6。 蜗轮齿数：常在27-80范围内选取。 知识点三 螺杆传动运动分析与失效形式 1.定义 螺杆传动的正确啮合条件、转动方向的确定、失效形式与材料选择。 2.概念解释 正确啮合条件：螺杆的轴向参数与蜗轮的端面参数分别相等，螺杆的导程角与蜗轮的螺旋角相等。 转动方向的确定：用右手定则判断螺杆和蜗轮的转向。 失效形式：最易发生的失效形式是胶合和磨损，折损较少发生。 材料选择：螺杆和蜗轮的材料不仅要求有足够的强度，还应有良好的耐磨性、耐胶合性和胶合能力。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！17 学科网（北京）股份有限公司 $$