3.7 齿轮系与定轴轮系（课件）《机械基础》同步精品课堂（江苏凤凰教育出版社）

《机械基础》江苏凤凰教育出版社 同步精品课程——中职专业课 第三章 机械传动 第七节 齿轮系与定轴轮系 （第7课时） 知识目标 掌握齿轮的失效及齿轮传动的维护； 能力目标 能够学会定轴轮系传动比的计算； 情感目标 能够结合本节课所学知识，认识齿轮系的应用特点。 学习目标 第三章 机械传动 导入情景 01 齿轮失效的主要原因 齿面点蚀 原因：脉动循环的接触应力导致齿面产生微小裂纹，润滑油压上升使裂纹扩展，最终导致小块金属剥落。 预防措施：提高齿面硬度、降低表面粗糙度、合理选择润滑油粘度、采用正角度变位齿轮传动。 新知学习 02 一、齿轮的失效及齿轮传动的维护 轮齿折断： (一)齿轮失效 发生在轮齿的根部。轮齿严重过载或反复受到冲击致使弯曲应力超过齿根弯曲疲劳强度 保证轮齿的强度，采用合适的材料和热处理方法，增大齿根圆角，减小轮齿表面粗糙度 新知学习 02 一、齿轮的失效及齿轮传动的维护 齿面磨损： (一)齿轮失效 发生在整个齿面，靠近齿顶和齿根的磨损程度大于节线处。齿面产生磨损使齿侧间隙增大引起传动不平稳，产生冲击和噪音，齿厚过度磨损时发生轮齿折断 采用闭式传动，提高齿面硬度，减小轮齿表面粗糙度值 新知学习 02 一、齿轮的失效及齿轮传动的维护 齿面点蚀： (一)齿轮失效 发生在靠近节线的齿根处。轮齿表面的接触区受到循环接触变应力的作用而产生齿面接触疲劳，形成小点状疲劳剥落，使轮齿工作表面损坏，造成传动不平稳和产生噪声，严重时导致齿轮报废 提高齿面硬度，增加齿面接触疲劳强度，减小轮齿表面粗糙度，增大润滑油黏度 新知学习 02 一、齿轮的失效及齿轮传动的维护 齿面胶合： (一)齿轮失效 发生在靠近节线的齿顶处。高速重载传动中，啮合处产生高温而破坏齿面油膜，造成齿面直接接触，发生胶合撕裂，破坏轮齿齿面 提高齿面硬度，减小轮齿表面粗糙度，两齿轮选用不同材料 新知学习 02 一、齿轮的失效及齿轮传动的维护 齿面塑变： (一)齿轮失效 主动轮齿面沿节线处形成凹沟，从动轮齿面沿节线处形成凸棱。轮齿材料过软、齿面频繁啮合、严重过载等，造成因啮合齿面之间的滑动摩擦而产生塑性变形，破坏齿廓 提高齿面硬度，采用黏度较高的润滑油 新知学习 02 一、齿轮的失效及齿轮传动的维护 齿轮传动的正确维护，能保证齿轮良好的运行状态，有效提高使用效率，延长使用寿命。 (二)齿轮传动维护 齿轮传动安装要求：保证齿轮与轴的同轴度，平行两轴的平行度和相交、交错两轴的角度公差。 齿轮传动使用前要试车检查齿面是否接触均匀，重要齿轮要涂色检查齿轮的接触情况。 1.齿轮传动的安装 2.齿轮传动的试运行 新知学习 02 一、齿轮的失效及齿轮传动的维护 3.齿轮传动的润滑 齿轮传动运行时，按规定保持正常的润滑条件： (二)齿轮传动维护 (1)低速传动可采用黏度大的润滑油，高速传动可采用硫化润滑油。 01 (2)闭式齿轮传动主要用润滑油来润滑，通常将大齿轮的轮齿浸人油池中润滑。 02 (3)开式及半开式齿轮传动主要用润滑油或润滑脂来润滑，通常是人工周期性加油润滑，为了避免灰尘等杂物侵入和确保人身与设备安全，开式传动装置应加防护罩。 03 新知学习 02 一、齿轮的失效及齿轮传动的维护 4.齿轮传动的检修 定期对齿轮传动的各部件进行检修，包括拆卸、清洗、清除润滑油中杂质，检查轴承状况，按照要求定期对齿轮传动进行合理的维护。 (二)齿轮传动维护 (2)加工配对齿轮。 (1)购配同型号的配对齿轮。 齿轮如果因失效不能正常工作，要及时调配。调配新齿轮有两种方法： 新知学习 02 一、齿轮的失效及齿轮传动的维护 由两个互相啮合的齿轮所组成的齿轮机构是齿轮传动中最简单的形式。 (二)齿轮传动维护 往往采用一系列相互啮合的齿轮，将主动轴和从动轴连接起来组成传动。这种由一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统称为齿轮系(轮系)。 在机械传动中，有时为了获得较大的传动比，或将主动轴的一种转速变换为从动轴的多种转速，或需改变从动轴的回转方向 新知学习 02 二、齿轮系的分类和应用特点 (一)齿轮系的分类 按齿轮系传动时各齿轮的几何轴线在空间的相对位置是否都固定，齿轮系分为定轴轮系和行星轮系两大类。 1.定轴轮系 传动时，所有齿轮的几何轴线位置都是固定的齿轮系称为定轴轮系。定轴轮系又称普通轮系。它分为两大类：一类是所有齿轮的几何轴线都相互平行，称为平面定轴轮系，如图(a)所示 新知学习 02 二、齿轮系的分类和应用特点 (一)齿轮系的分类 按齿轮系传动时各齿轮的几何轴线在空间的相对位置是否都固定，齿轮系分为定轴轮系和行星轮系两大类。 另一类是轮系中有相交或交错的几何轴线，称为空间定轴轮系，如图(b)所示。 新知学习 02 二、齿轮系的分类和应用特点 (一)齿轮系的分类 按齿轮系传动时各齿轮的几何轴线在空间的相对位置是否都固定，齿轮系分为定轴轮系和行星轮系两大类。 2.行星轮系 传动时，齿轮系中至少有一个齿轮的几何轴线位置不固定，而是绕另一个齿轮的固定轴线回转，这种齿轮系称为行星轮系。如图所示，齿轮1和构件H各绕固定几何轴线O和OH回转，而齿轮2一方面绕自己的几何轴线O₂回转(自转),另一方面轴线O₂又绕固定轴线O回转(公转)。 新知学习 02 二、齿轮系的分类和应用特点 行星轮系由中心轮、行星轮和行星架三种基本构件组成。 具有固定几何轴线的齿轮称为中心轮； 01 几何轴线绕中心轮轴线回转的齿轮称为行星轮，行星轮的运动称为行星运动； 02 支承行星轮并和行星轮一起绕固定轴线回转的构件称为行星架(又称系杆)。 03 新知学习 02 二、齿轮系的分类和应用特点 在图所示的行星轮系中，齿轮1是中心轮，齿轮2是行星轮，构件H为行星架。 新知学习 02 二、齿轮系的分类和应用特点 (二)齿轮系的应用特点 特点 (1)可获得很大的传动比。用一对相互啮合的齿轮传动，受结构的限制，传动比不能过大(一般i为3~5,im≤8),而采用齿轮系传动可以获得很大的传动比，以满足低速工作的要求。 (2)可做较远距离的传动。当两轴中心距较大时，如用一对齿轮传动，则两齿轮的尺寸必然很大，不仅浪费材料，而且传动机构庞大；而采用齿轮系传动，则可使其结构紧凑，并能进行远距离传动。 (3)可实现变速要求。在齿轮系中采用滑移齿轮等变速机构，可改变传动比，以实现多级变速要求。 (5)可实现运动的合成或分解。采用行星轮系可以将两个独立的回转运动合成为一个回转运动，也可以将一个回转运动分解为两个独立的回转运动。 (4)可实现改变从动轴回转方向。在齿轮系中采用惰轮、三星轮等机构可以改变从动轴回转方向，实现从动轴正、反转变向。 新知学习 02 三、定轴轮系 (一)定轴轮系传动比的计算 1.定轴轮系的传动比 定轴轮系的传动比是指轮系中首、末两轮的转速(或角速度)之比。即 新知学习 02 三、定轴轮系 (一)定轴轮系传动比的计算 2.定轴轮系传动比的计算 如图3-38所示的定轴轮系，齿轮Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、26、27的转速分别为ni、n₂、n₃、n4、n5、n₆、n₇。设齿轮1为首轮，齿轮7为末轮，则该轮系的传动路线为： 新知学习 02 三、定轴轮系 轮系中的各对齿轮的传动比为 以上四式左、中、右分别相乘，得 新知学习 02 三、定轴轮系 (二)定轴轮系末动轮转速的计算及回转方向的判定 1.定轴轮系末动轮转速的计算 由公式 推知 其中，k轮是末轮。事实上k轮可以代表轮系中的任意一个输出轮。 新知学习 02 三、定轴轮系 (二)定轴轮系末动轮转速的计算及回转方向的判定 2.定轴轮系末动轮回转方向的判定 定轴轮系输出轴回转方向一般通过以下两种方法求得：“士”判别法、箭头标示法。 (1)“±”判别法。 ①此方法仅适用于平面轮系。 ②公式:其中，m表示轮系中外啮合齿轮传动的对数。 ③判别方法如下。 (-1)"的计算结果为“+",说明输出轴与输入轴转向相同；计算结果为“一”,说明输出轴与输入轴转向相反。 新知学习 02 三、定轴轮系 (2)箭头标示法。 ①此方法适用于任何轮系，也是常用的一种表示方法。 ②标示方法如下。 如图所示，在轮系图中用箭头标注出各个齿轮的转动方向，从输入轴开始，逐渐推至输出轴。齿轮在非圆投影视图中，箭头表示齿轮可见侧圆周线速度方向，平行轴外啮合齿轮转向相反，内啮合齿轮转向相同；外啮合圆锥齿轮同时指向啮合点；蜗杆传动用左右手法则判断。 新知学习 02 三、定轴轮系 3.惰轮及其作用 在轮系中，既为前一级齿轮副中的从动轮，又为后一级齿轮副中的主动轮，这样的齿轮称为惰轮。图所示的轮系中，齿轮2、3均为惰轮。 新知学习 02 三、定轴轮系 图(a)所示的轮系中，惰轮个数有1个，其传动比为 图(b)所示的轮系中，惰轮个数有2个，其传动比为 比较上述两式可以看出，惰轮个数的多少对轮系的总传动比大小没有影响，但却可以改变轮系中从动轮的回转方向。 新知学习 02 三、定轴轮系 图所示的三星轮换向机构就是通过改变惰轮的奇偶数来实现从动轮换向的。图(a)中，惰轮数为奇数，首末两轮的转向相同；图(b)中，惰轮数为偶数，首末两轮的转向相反。 新知学习 02 三、定轴轮系 (三)定轴轮系末端带移动件的计算 1.末端带螺旋传动的计算 轮系中，若末端为螺旋传动，可以采用下列公式来计算螺母的移动距离(或移动速度)。 或 新知学习 02 三、定轴轮系 (三)定轴轮系末端带移动件的计算 2.末端带齿条传动的计算 轮系中，若末端为齿轮齿条传动(通常是把齿轮的整周旋转运动转变为齿条的往复直线移动),可以采用下列公式来计算齿条的移距(或移速)。 新知学习 02 三、定轴轮系 (三)定轴轮系末端带移动件的计算 3.末端带鼓轮传动的计算 轮系中，若末端为鼓轮传动，可以采用下列公式来计算重物的移距(或移速)。 课堂小结 03 小试牛刀 齿轮传动安装时，需要保证以下哪些要求？ A.齿轮与轴的同轴度 B.平行两轴的平行度 C.相交、交错两轴的角度公差 D.以上都是 答案：D 解析：齿轮传动安装时，需要保证齿轮与轴的同轴度、平行两轴的平行度以及相交、交错两轴的角度公差。选项D正确，选项A、B和C都是安装时需要满足的要求。 小试牛刀 齿轮传动使用前需要进行试运行，主要检查的内容是（）。 A.齿轮的转速是否符合要求 B.齿轮的润滑是否充足 C.齿面是否接触均匀 D.齿轮的噪声是否过大 答案：C 解析：齿轮传动使用前需要进行试运行，主要检查齿面是否接触均匀。重要齿轮还需要涂色检查齿轮的接触情况。选项C正确。选项A、B和D不是试运行的主要检查内容。 小试牛刀 关于齿轮传动的润滑，以下说法正确的是（）。 A.低速传动应采用黏度小的润滑油 B.高速传动应采用硫化润滑油 C.开式齿轮传动不需要防护罩 D.闭式齿轮传动通常将小齿轮的轮齿浸入油池中润滑 答案：B 解析：高速传动应采用硫化润滑油，低速传动应采用黏度大的润滑油。选项B正确。选项A错误，低速传动应采用黏度大的润滑油；选项C错误，开式齿轮传动需要加防护罩以避免灰尘侵入；选项D错误，闭式齿轮传动通常将大齿轮的轮齿浸入油池中润滑。 小试牛刀 齿轮传动的检修包括以下哪些内容？ A.拆卸、清洗、清除润滑油中杂质 B.检查轴承状况 C.按照要求定期对齿轮传动进行合理的维护 D.以上都是 答案：D 解析：齿轮传动的检修包括拆卸、清洗、清除润滑油中杂质，检查轴承状况，以及按照要求定期对齿轮传动进行合理的维护。选项D正确，选项A、B和C都是检修的内容。 小试牛刀 当齿轮因失效不能正常工作时，以下哪种方法不是合理的调配方式？ A.购配同型号的配对齿轮 B.加工配对齿轮 C.采用标准齿轮替换变位齿轮 D.继续使用已失效的齿轮 答案：D 解析：当齿轮因失效不能正常工作时，合理的调配方式包括购配同型号的配对齿轮或加工配对齿轮。选项D错误，继续使用已失效的齿轮会导致设备损坏。选项C也是合理的调配方式，但不是题目要求的不合理方法。 答案：D 解析：弹性滑动是由于带在紧边和松边位置受到的拉力不同，导致带的拉伸变形量不同而引起的。因此，选项D正确。 小试牛刀 齿轮系传动可以获得很大的传动比，主要原因是（）。 A.采用一对相互啮合的齿轮传动 B.采用多个齿轮组成的传动系统 C.传动比不受结构限制 D.采用高精度齿轮加工 答案：B 解析：齿轮系传动可以获得很大的传动比，是因为它采用多个齿轮组成的传动系统，通过多级传动来实现较大的传动比。选项A错误，一对齿轮的传动比通常较小；选项C错误，传动比仍然受结构限制；选项D错误，高精度加工可以提高传动效率，但不能直接增大传动比。 小试牛刀 在齿轮系中，采用滑移齿轮等变速机构的主要目的是（）。 A.增加传动比 B.改变从动轴的回转方向 C.实现多级变速 D.减小齿轮尺寸 答案：C 解析：在齿轮系中，采用滑移齿轮等变速机构的主要目的是实现多级变速，通过改变齿轮的啮合位置来改变传动比。选项A错误，滑移齿轮主要用于变速而非单纯增加传动比；选项B错误，改变回转方向通常通过惰轮或三星轮实现；选项D错误，滑移齿轮与齿轮尺寸无关。 小试牛刀 行星轮系可以实现以下哪种功能？ A.仅能实现运动的合成 B.仅能实现运动的分解 C.可实现运动的合成或分解 D.仅能改变从动轴的回转方向 答案：C 解析：行星轮系可以实现运动的合成或分解。通过行星轮系，可以将两个独立的回转运动合成为一个回转运动，也可以将一个回转运动分解为两个独立的回转运动。选项A和B错误，行星轮系既可以合成运动也可以分解运动；选项D错误，改变从动轴的回转方向通常通过惰轮或三星轮实现。 作业布置 04 1.简述齿轮的失效及齿轮传动的维护。 2.简述末端带螺旋传动的计算。 3.简述末端带齿条传动的计算。 感谢观看 $$