7.5 齿轮系与减速器（课件）《机械基础》（多学时）同步精品课堂（高教版·第3版）

《机械基础》高等教育出版社·第3版 同步精品课程——中职专业课 第七章 传动与维护 第五节 齿轮系与减速器 （第5课时） 学习目标 第七章 传动与维护 掌握齿轮系的组成与类型。 知识目标 能够学会齿轮系的传动特点和定轴齿轮系传动比的计算。 能力目标 能够结合本节课所学知识，增强动手能 力和解决问题的能力。 情感目标 机场候机大厅的屋架 知识引入 01 由一系列齿轮组成的传动装置称为齿轮系。减速器是机械动力部分和执行部分之间的独立而封闭的传动部件，以确定的传动比实现减速并增大转矩。 机场候机大厅的屋架 知识引入 01 加速齿轮与减速齿轮原理 船舶 由两个互相啮合的齿轮组成的齿轮传动是齿轮系最简单的形式，如图7-24所示。 新知学习 02 一、齿轮系的组成与类型 船舶 在机械传动中，为了获得较大的传动比或实现变速、转向，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系统。图7-62所示的油田抽油机减速器就采用了齿轮系。 新知学习 02 一、齿轮系的组成与类型 船舶 在运转中，所有齿轮的几何轴线相对于机架的位置都固定的齿轮系称为定轴齿轮系。图所示为各齿轮轴线相互平行的平面定轴齿轮系。 新知学习 02 一、齿轮系的组成与类型 1.定轴齿轮系 船舶 图所示为各齿轮轴线不都相互平行的空间定轴齿轮系。 新知学习 02 一、齿轮系的组成与类型 1.定轴齿轮系 船舶 在运转中，至少有一个齿轮的几何轴线相对于机架的位置是变化的，且绕某一固定轴线回转，这样的齿轮系称为行星齿轮系，如图所示。几何轴线做圆周运动的齿轮称为行星轮，与其啮合的齿轮称为中心轮，支承行星轮的构件称为行星架。 新知学习 02 一、齿轮系的组成与类型 2.行星齿轮系 船舶 当两轴之间的传动比较大时，改用齿轮系来代替一对齿轮传动，可使结构紧凑，方便制造和安装。行星齿轮系在获得大的传动比方面更具优势。 新知学习 02 二、齿轮系的传动特点 1.获得大的传动比 船舶 金属切削机床、燃油汽车等都采用齿轮系，可满足输出轴多种转速的需要，图所示为燃油汽车变速器中的齿轮系。 新知学习 02 二、齿轮系的传动特点 2.实现变速、换向传动 船舶 利用齿轮系中的惰轮(图)或锥齿轮机构可改变从动轴的转向，汽车的倒车就是利用惰轮实现的。 新知学习 02 二、齿轮系的传动特点 2.实现变速、换向传动 船舶 例7-5对于图所示的齿轮系，其机构示意图如图所示，已知z₁=20, z₂=30,z₂,=15,z₃=30,z.=40,z₄=15,z₅=60,求齿轮系的传动比。假设齿轮1转向如图所示，那么齿轮5的转向如何? 新知学习 02 三、定轴齿轮系传动比的计算 解(1)计算齿轮系的传动比 例7-5对于图所示的齿轮系，其机构示意图如图所示，已知z₁=20, z₂=30,z₂,=15,z₃=30,z.=40,z₄=15,z₅=60,求齿轮系的传动比。假设齿轮1转向如图所示，那么齿轮5的转向如何? 新知学习 02 三、定轴齿轮系传动比的计算 解(1)计算齿轮系的传动比 船舶 如图所示，用作图法判断，根据外啮合齿轮传动转向相反、内啮合齿轮传动转向相同的原理，主动轴A转向向上，可以依次画出从动轴B的转动方向也向上，与主动轴A转向相同。 新知学习 02 三、定轴齿轮系传动比的计算 (2)确定齿轮5的转向 船舶 也可以用(-1)"来判定，m表示齿轮系中外啮合齿轮的对数，此例中有4对外啮合，m=4,表明从动轴B的转向与主动轴A的转向一致。如果主动轴A的转速nA=2000r/min,则从动轴B的转速为 由此例可见，齿轮4为惰轮，它的齿数与传动比无关，但能够改变从动轴的转向。 新知学习 02 三、定轴齿轮系传动比的计算 (2)确定齿轮5的转向 船舶 定轴齿轮系的总传动比等于首轮1与末轮k的转速比，等于齿轮系中所有从动齿轮齿数的连乘积与所有主动齿轮齿数的连乘积之比。其通式为 对于图a所示由锥齿轮传动和斜齿轮传动组成的空间定轴齿轮系，其传动比的计算与平行轴定轴齿轮系相同，但从动齿轮的转向只能用作图法判断，而不能用(-1)"来判定。 新知学习 02 三、定轴齿轮系传动比的计算 (2)确定齿轮5的转向 船舶 对于两个互相啮合的齿轮，代表各自转向的箭头，要么同时指向啮合点，要么同时背离啮合点。若齿轮1的转向向下，则可依次判断出齿轮3的转向向左(图b)。 新知学习 02 三、定轴齿轮系传动比的计算 (2)确定齿轮5的转向 船舶 例图所示为某越野汽车变速器的齿轮系，可实现四种不同的变速。图中输人轴与输出轴在同一轴线上，但两轴独立转动，只有当输人轴上的齿轮2与输出轴上齿轮3的内齿轮(图中未画出)相啮合时，输人轴才与输出轴连成一体。各齿轮齿数分别为z=15,z₂=17,z₃=20,z₄=27,z₅=30,z₆=27,z=22,zg=15,z,=12,当输人轴的转速为2000r/min时，分别求出输出轴四个挡的转速。 新知学习 02 三、定轴齿轮系传动比的计算 (2)确定齿轮5的转向 船舶 解(1)图所示为一挡齿轮啮合传动，最右侧上中下三个齿轮z₅、Z10、z,之间啮合为低速挡，其传动路线为输人轴→z₁→z₆→Z,→z10→z₅→输出轴，得 负号表示输出轴与输入轴转向相反。 (2)图所示为二挡齿轮啮合传动，其传动路线为输人轴→z₁→Z₆→z₈→z₄→输出轴，得 新知学习 02 三、定轴齿轮系传动比的计算 (2)确定齿轮5的转向 船舶 正号表示输出轴与输人轴转向相同。 (3)图所示为三挡齿轮啮合传动，其传动路线为输入轴→z₁→Z₆→z₇→z₃→输出轴，得 正号表示输出轴与输入轴转向相同。 新知学习 02 三、定轴齿轮系传动比的计算 (2)确定齿轮5的转向 船舶 (4)当输入轴外齿轮z₂右移进入输出轴齿轮z₃的内齿轮后，两轴合成一体，z₁和z₆脱离啮合，输入轴的转速直接由输出轴传出，即 n出=n₁=n₅=n入=2000r/min 正号表示输出轴与输人轴转向相同。 从而得出四个挡输出轴的转速分别为-444.4r/min、617r/min、1220r/min和2000r/min。 新知学习 02 三、定轴齿轮系传动比的计算 (2)确定齿轮5的转向 船舶 减速器结构紧凑，传递的功率和圆周速度范围大，制造和安装精度要求高，箱体的支承刚度大，具有良好的润滑和密封条件，使用、维护方便，应用广泛。 新知学习 02 四、齿轮减速器的结构及标准 按照传动和结构特点减速器可分为 齿轮减速器(如圆柱齿轮减速器、锥齿轮圆柱齿轮减速器等) 蜗杆减速器(如圆柱蜗杆减速器、蜗杆-齿轮减速器等) 行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、谐波齿轮减速器五种类型。 船舶 上述减速器巳有标准系列产品供应，配套方便。一般根据机器的总体传动方案和工作条件，按照所需的传动功率、转速、效率、传动比等参数，并考虑结构尺寸和安装布置要求，从产品样本中选用。 图所示为一级圆柱齿轮减速器。 新知学习 02 四、齿轮减速器的结构及标准 船舶 减速器主要由三部分组成： 新知学习 02 四、齿轮减速器的结构及标准 ①齿轮等传动零件及轴和轴承等支承零件一般小齿轮与高速轴制成一体；大齿轮与低速轴分开为两个零件，采用平键连接周向固定，利用轴肩、套筒和轴承盖等轴向固定。 船舶 减速器主要由三部分组成： 新知学习 02 四、齿轮减速器的结构及标准 如果齿轮承受径向载荷和不大的轴向载荷，则可以采用深沟球轴承或角接触球轴承。轴承利用齿轮旋转时溅起的润滑油进行润滑，为了防止润滑油流失和外界灰尘进入箱体，在轴承盖与外伸轴之间设有毡圈或沟槽等密封结构。 船舶 减速器主要由三部分组成： 新知学习 02 四、齿轮减速器的结构及标准 ②减速器箱体 包括箱盖和箱座，是减速器的重要组成部件，是传动零件的基座，应具有足够的强度和刚度。 箱体通常用灰铸铁制造，铸造性能和减振性能好。单件生产的减速器箱体也可采用钢板焊接，以简化工艺、降低成本。 为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体制成沿轴线水平剖分式，箱盖和箱座用普通螺栓连接成一体。 轴承座处的连接螺栓应尽量靠近轴承座孔，而轴承座旁的凸台应具有足够的承托面，以便放置螺栓并保证旋紧螺栓时需要的扳手空间。 船舶 减速器主要由三部分组成： 新知学习 02 四、齿轮减速器的结构及标准 ②减速器箱体 包括箱盖和箱座，是减速器的重要组成部件，是传动零件的基座，应具有足够的强度和刚度。 为保证箱体有足够的刚度，在轴承座附近有支承肋板。 为保证减速器安置在基础上的稳定性并尽可能减少箱座底面的加工面积，图中采用了两纵向长条形加工基面。 船舶 减速器主要由三部分组成： 新知学习 02 四、齿轮减速器的结构及标准 ③减速器附件 为了检查传动零件的啮合情况，并向箱体内注人润滑油，应在箱盖上的适当位置设置视孔，平时视孔盖用螺钉固定在箱盖上。 减速器工作时，箱体内温度升高、气体膨胀、压力增大，为保证箱体内外压力平衡，不使润滑油沿剖分面和外伸轴处泄漏，在箱盖上设有通气孔。 为固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷，轴承座孔两端采用轴承盖封闭，外伸轴处的轴承盖是通孔。 轴承盖利用螺钉固定在箱体上的方式有凸缘式和嵌入式两种。 船舶 减速器主要由三部分组成： 新知学习 02 四、齿轮减速器的结构及标准 ③减速器附件 为了检查传动零件的啮合情况，并向箱体内注人润滑油，应在箱盖上的适当位置设置视孔，平时视孔盖用螺钉固定在箱盖上。 为保证每次拆装箱盖时仍保持轴承座孔加工时的精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的连接凸缘上沿对角线配装两个定位圆锥销。 为检查减速器内油池的油面高度，在箱座上需要装设测油尺。在油池的最低处安设排放污油用的螺塞。 当减速器的质量超过25kg时，为了便于搬运，需要在箱盖或箱座上设置吊环或吊耳。 船舶 国家标准规定：减速器的中心距尾数为0、5,常用的中心距如100、125、160、200、250等；传动比i为1.25、1.4、1.6、1.8、2、2.24、2.5、2.8、3.15、3.55等。 新知学习 02 四、齿轮减速器的结构及标准 传动比常选用小数，如1.25、2.24、3.15、3.55,其目的是使两齿轮的齿数互为质数，最好有一个齿数为质数，保证一个齿轮的每个轮齿都能交替地与另一个齿轮的轮齿啮合，以延长齿轮的使用寿命，达到等寿命设计要求。 减速器一般由多级齿轮传动组合而成，其组合形式有直齿圆柱齿轮传动和直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动和斜齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动和蜗杆传动等。 齿廓曲线除渐开线外，还有圆弧曲线、摆线等。 船舶 新知学习 02 尺寸、质量与成本对比 传动类型 [圆周速度/(m/s)] 平带传动 (23.6) 有张紧轮的平带传动(23.6) 普通V带传动(23.6) 滚子链传动 (7) 齿轮传动 (5.85) 蜗杆传动 (5.85) 中心距/mm 5000 2300 1800 830 280 280 轮宽/mm 350 250 130 360 160 60 质量概值/kg 500 550 500 500 600 450 相对成本/% 106 125 100 140 165 125 课堂小结 03 一、齿轮系的组成与类型 由两个互相啮合的齿轮组成的齿轮传动是齿轮系最简单的形式 二、齿轮系的传动特点 当两轴之间的传动比较大时，改用齿轮系来代替一 对齿轮传动，可使结构紧凑，方便制造和安装。行星齿轮系在获得大的传动比方面更具优势。 课堂小结 03 三、定轴齿轮系传动比的计算 计算定轴齿轮系传动比的计算 四、齿轮减速器的结构及标准 减速器结构紧凑，传递的功率和圆周速度范围大，制造和安装精度要求高，箱体的支承刚度大，具有良好的润滑和密封条件，使用、维护方便，应用广泛。 小试牛刀 定轴齿轮系的特点是： A.所有齿轮的几何轴线在运转中相对机架位置固定 B.至少有一个齿轮的几何轴线在运转中相对机架位置变化 C.所有齿轮的几何轴线在运转中相对机架位置变化 D.所有齿轮的几何轴线在运转中相对机架位置不固定 答案：A 解析：定轴齿轮系的定义是所有齿轮的几何轴线在运转中相对机架位置固定。 小试牛刀 行星齿轮系的特点是： A.所有齿轮的几何轴线在运转中相对机架位置固定 B.至少有一个齿轮的几何轴线在运转中相对机架位置变化 C.所有齿轮的几何轴线在运转中相对机架位置不固定 D.所有齿轮的几何轴线在运转中相对机架位置变化 答案：B 解析：行星齿轮系的定义是至少有一个齿轮的几何轴线在运转中相对机架位置变化。 小试牛刀 在定轴齿轮系中，各齿轮轴线相互平行的齿轮系称为： A.空间定轴齿轮系 B.平面定轴齿轮系 C.行星齿轮系 D.惯性齿轮系 答案：B 解析：各齿轮轴线相互平行的平面定轴齿轮系。 小试牛刀 在定轴齿轮系中，各齿轮轴线不都相互平行的齿轮系称为： A.空间定轴齿轮系 B.平面定轴齿轮系 C.行星齿轮系 D.惯性齿轮系 答案：A 解析：各齿轮轴线不都相互平行的空间定轴齿轮系。 小试牛刀 行星齿轮系中，几何轴线做圆周运动的齿轮称为： A.中心轮 B.行星轮 C.行星架 D.惯性轮 答案：B 解析：行星齿轮系中，几何轴线做圆周运动的齿轮称为行星轮。 小试牛刀 行星齿轮系中，支承行星轮的构件称为： A.中心轮 B.行星轮 C.行星架 D.惯性轮 答案：C 解析：行星齿轮系中，支承行星轮的构件称为行星架。 小试牛刀 在齿轮系中，利用惰轮可以实现： A.增大传动比 B.改变从动轴的转向 C.减小传动比 D.增加齿轮数量 答案：B 解析：利用齿轮系中的惰轮或锥齿轮机构可改变从动轴的转向，汽车的倒车就是利用惰轮实现的。 小试牛刀 在齿轮系中，利用锥齿轮机构可以实现： A.增大传动比 B.改变从动轴的转向 C.减小传动比 D.增加齿轮数量 答案：B 解析：利用齿轮系中的惰轮或锥齿轮机构可改变从动轴的转向，汽车的倒车就是利用惰轮实现的。 作业布置 04 1.简述齿轮系的传动特点。 2.简述齿轮系的组成与类型。 感谢观看 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$