第十三章 齿轮传动

1、机械工程基础第2版 主编 第一节概述 一、齿轮传动的特点、类型和基本要求 二、渐开线的形成及其性质 三、渐开线齿廓啮合特性 一、齿轮传动的特点、类型和基本要求 (1)齿轮传动的特点齿 轮传动用于传递空间任意 两轴间的运动和动力，是 应用最广泛的一种机械传 动。 (2)齿轮传动的类型和应 用齿轮传动的类型很多， 按两轮轴线的相对位置不 同，齿轮传动可分为平行 轴齿轮传动、相交轴齿轮 传动和交错轴齿轮传动三 大类。 一、齿轮传动的特点、类型和基本要求 (3)对齿轮传动的基本要求 1)传动平稳。 2)具有足够的承载能力和较长的使用寿命。 二、渐开线的形成及其性质 (1)渐开线的形成如图13-1所示，

2、当一条直线沿一圆周作纯 滚动时，该直线上任意点K的轨迹AK称为此圆的渐开线，此圆称 为渐开线的基圆(为基圆半径)。 (2)渐开线的性质 1)弧长等于线段的长度。 2)线段是渐开线上任一点K的法线，渐开线上任一点的法线必 与基圆相切。 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角不同。 二、渐开线的形成及其性质 5)同一基圆形成的任意两条反向渐开线间的公法线长度处处相等 (图13-4)。 6)基圆内无渐开线。 三、渐开线齿廓啮合特性 (1)瞬时传动比恒定性 (2)中心距可分性由前已得：渐开线齿轮的传动比取决于两轮的 基圆半径，而当一对渐开线齿轮制成后，两轮的基圆半径就已确 定。

3、(3)齿廓间作用力方向不变性如图13-6所示，一对渐开线齿廓啮 合传动时，两齿廓啮合点的轨迹称为啮合线，而无论齿廓在、 、中的任何一点啮合，过啮合点的齿廓公法线必与两轮的基 圆相切，均为两基圆的内公切线12。 第二节渐开线标准直齿圆柱齿轮的 一、齿轮各部分的名称 二、基本参数 三、标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸 四、常用测量项目 一、齿轮各部分的名称 (1)齿顶圆齿顶圆柱面与端平面的交线称为齿顶圆，这个圆的直 径称为齿顶圆直径，用表示。 (2)齿根圆齿根圆柱面与端平面的交线称为齿根圆，这个圆的直 径称为齿根圆直径，用表示。 (3)分度圆为设计与计算方便，在前两圆柱面之间规定了一个特 定的圆柱面，称

4、为分度圆柱面，齿轮的轮齿尺寸均以此圆柱面为 基准来确定。 (4)齿厚在分度圆上，轮齿两侧齿廓间的弧长称为齿厚，用表 示。 (5)齿槽宽在分度圆上齿槽两侧齿廓间的弧长称为齿槽宽，用 表示。 (6)齿距 一、齿轮各部分的名称 (7)齿顶高齿顶圆与分度圆之间的径向距离称为齿顶高，用 表示。 (8)齿根高齿根圆与分度圆之间的径向距离称为齿根高，用 表示。 (9)全齿高 (10)齿宽轮齿两个端面之间的距离，用表示。 二、基本参数 (1)齿数在齿轮整个圆周上轮齿的数目称为齿数，用表示。 (2)模数因分度圆的大小是由齿距和齿数决定的，且分度圆 的周长。 表13-2标准模数系列(单位：) 2.优先选用第一系列

5、，括号内的模数尽可能不用。 (3)压力角由渐开线的性质可知，渐开线上各点的压力角是不相 等的。 (4)齿顶高系数和顶隙系数 三、标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸 (1)外齿轮外啮合齿轮的几何尺寸计算公式见表13-3。 表13-3渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算公式 (2)内齿轮 1)内齿轮的齿厚相当于外齿轮的齿槽宽，而其齿槽宽相当于外齿 轮的齿厚。 三、标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸 2)内齿轮的齿顶圆在分度圆之内，而齿根圆在分度圆之外，故其 齿根圆比齿顶圆大。 (3)齿条 1)齿条齿廓是直线，齿廓上各点的法线相互平行，而其移动时， 各点的速度方向与大小均相同，故齿条齿廓上各点的压力角相同。 图13

6、-11齿条各部分名称和符号 2)齿条可视为基圆圆心在无穷远处、基圆半径为无穷大的齿轮， 其分度圆也为无穷大，成为分度线。 四、常用测量项目 图13-12公法线长度的测量 (1)公法线长度用测量公法线长度的方法来检验齿轮的精度 既简便又准确。 四、常用测量项目 表13-4标准直齿圆柱齿轮的公法线长度及跨越齿数 四、常用测量项目 表13-4标准直齿圆柱齿轮的公法线长度及跨越齿数 四、常用测量项目 表13-4标准直齿圆柱齿轮的公法线长度及跨越齿数 四、常用测量项目 表13-4标准直齿圆柱齿轮的公法线长度及跨越齿数 (2)分度圆弦齿厚和弦齿高 四、常用测量项目 图13-14齿厚卡尺测量弦齿厚 (3)固

7、定弦齿厚和弦齿高如图13-15所示，当标准齿条齿廓与齿轮 齿廓相切时，两切点、间的距离即为固定弦齿厚，用表示。 表13-5渐开线标准齿轮的固定弦齿厚和固定弦齿高(单位：) 四、常用测量项目 图13-15固定弦齿厚和固定弦齿高 四、常用测量项目 表13-5渐开线标准齿轮的固定弦齿厚和固定弦齿高(单位：) 表13-5渐开线标准齿轮的固定弦齿厚和固定弦齿高(单位：) 第三节渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 一、正确啮合条件 二、连续传动条件 三、标准中心距 一、正确啮合条件 图13-16渐开线齿轮的正确啮合条件 二、连续传动条件 图13-17齿轮连续传动条件 三、标准中心距 图13-18标准齿轮的中

8、心距 第四节渐开线齿轮的切削加工和变位齿轮概念 一、轮齿的切削加工 二、根切现象与最少齿数 三、齿轮传动的精度简介 四、变位齿轮的概念 一、轮齿的切削加工 1.仿形法 图13-19仿形法加工齿轮 )盘形铣刀加工)指形铣刀加工 一、轮齿的切削加工 1.仿形法 表13-6铣刀刀号及加工齿数的范围 一、轮齿的切削加工 2.展成法 (1)齿轮插刀加工图13-20为用齿轮插刀加工齿轮的情况。 图13-20齿轮插刀加工齿轮 )插齿加工)加工出的渐开线齿廓 一、轮齿的切削加工 图13-21齿条插刀加工齿轮 )插齿加工)加工出的齿廓 一、轮齿的切削加工 (2)齿条插刀加工图13-21为齿条插刀加工齿轮的情况，

9、其加工原 理与齿轮插刀加工齿轮的原理相同，只是切制齿廓时，刀具与轮 坯的展成运动相当于齿条与齿轮的啮合传动。 图13-22齿轮滚刀加工齿轮 (3)齿轮滚刀加工图13-22为齿轮滚刀加工齿轮的情况。 一、轮齿的切削加工 图13-23齿轮的根切 二、根切现象与最少齿数 (1)根切现象用展成法加工标准齿轮时，如果被加工齿轮的齿数 过少，刀具就会将轮坯齿廓齿根部分的渐开线切去一部分，这一 现象即称为根切，如图13-23所示。 (2)最少齿数用展成法加工齿轮时，齿轮的齿数越少，就越易发 生根切。 三、齿轮传动的精度简介 表13-7齿轮传动常用精度等级及其应用 四、变位齿轮的概念 1.标准齿轮的局限性 1

10、)标准齿轮受到最少齿数的限制。 2)标准齿轮的中心距不能够按实际要求的中心距调整，限制了其 在要求结构紧凑(如变速箱、减速器等)场合的使用。 3)一对相互啮合的标准齿轮，小齿轮的抗弯强度比大齿轮差，使 大、小齿轮的强度无法进行均衡和调整。 2.变位齿轮的概念 .变位齿轮的特点 四、变位齿轮的概念 图13-24变位齿轮的加工原理及其齿形 )切制标准齿轮)切制正变位齿轮)切制负变位齿轮)变位齿轮的齿形 四、变位齿轮的概念 )由于模数、压力角和齿数不变，所以变位齿轮的分度圆 、基圆和齿形与标准齿轮完全相同，其齿廓曲线和标准齿轮 的齿廓曲线是同一基圆上形成的渐开线，只是部位不同。 )变位齿轮的一些几何

11、尺寸发生了变化(见图-)。 第五节斜齿圆柱齿轮传动 一、斜齿圆柱齿轮齿廓的形成及特点 二、斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 三、斜齿圆柱齿轮的啮合传动和当量齿数 四、斜齿圆柱齿轮的公法线长度和固定弦齿厚 一、斜齿圆柱齿轮齿廓的形成及特点 1.斜齿圆柱齿轮齿廓的形成 图13-2圆柱齿轮齿廓的形成 )直齿轮)斜齿轮 一、斜齿圆柱齿轮齿廓的形成及特点 图13-26轮齿接触线 )直齿圆柱齿轮)斜齿圆柱齿轮 一、斜齿圆柱齿轮齿廓的形成及特点 2.啮合特点 图13-27斜齿轮分度圆柱展开图 二、斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 1.基本参数 (1)螺旋角如图13-27所示为斜齿轮的分度圆柱及其展开图。 图

12、13-28斜齿圆柱齿轮的旋向 )左旋)右旋 (2)其他基本参数除螺旋角外，斜齿轮与直齿轮一样，也有齿数、 模数、压力角、齿顶高系数和顶隙系数五个基本参数。 2.几何尺寸计算 表13-8斜齿圆柱齿轮主要几何尺寸计算公式 三、斜齿圆柱齿轮的啮合传动和当量齿数 (1)正确啮合条件 图13-2斜齿圆柱齿轮的重合度 三、斜齿圆柱齿轮的啮合传动和当量齿数 (2)重合度如图13-2所示，直齿轮传动的实际啮合线长度为 12；而斜齿轮传动啮合时，由从动轮前端面齿顶与主动轮前端 面齿根接触点22开始啮合，如图13-2所示。 (3)当量齿轮与当量齿数如前所述，加工斜齿轮时，铣刀是沿螺 旋齿槽方向进给的，因此法向齿形

13、是选择铣刀刀号的依据。 图13-斜齿轮的当量齿数 三、斜齿圆柱齿轮的啮合传动和当量齿数 图13-31斜齿轮的公法线长度 四、斜齿圆柱齿轮的公法线长度和固定弦齿厚 (1)公法线长度斜齿轮公法线长度也有端面和法向两种。 表13-9的值 (2)固定弦齿厚和固定弦齿高由前可知，若不能测量斜齿轮的法 向公法线长度时，则应测量斜齿轮的固定弦齿厚。 第六节渐开线圆柱齿轮传动的强度计算 一、渐开线齿轮传动强度计算基础 二、直齿圆柱齿轮传动的强度计算 一、渐开线齿轮传动强度计算基础 1.轮齿的失效形式 (1)轮齿折断轮齿折断是轮齿失效中最危险的一种形式，它不仅 导致齿轮传动丧失工作能力，而且可能引起设备和人身的

14、安全事 故。 (2)齿面点蚀从理论上讲两齿面接触时是线接触，但由于弹性变 形的原因，实际上是很小的面接触，因而表面产生很大的局部应 力，称为接触应力。 (3)齿面磨损因轮齿接触表面在传动中有相对滑动摩擦，齿面必 会有磨损。 一、渐开线齿轮传动强度计算基础 图13-34齿面磨损图13-34齿面磨损 (4)齿面胶合在高速重载传动时，由于啮合区局部温度升高，引 起润滑失效；在低速重载时，油膜不易形成；这两种情况均导致 两金属表面直接接触且互相熔粘在一起，随着齿面相对滑动，较 弱的齿面就会被撕脱，形成沟痕，如图13-35所示。 (5)齿面塑性变形若采用齿面较软的齿轮，在重载作用下会产生 局部的金属流动

15、现象，即齿面塑性变形。 一、渐开线齿轮传动强度计算基础 图13-36齿面塑性变形 2.设计准则 (1)软齿面(齿面硬度小于等于350)闭式齿轮传动主要失效 形式为齿面点蚀，故通常按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯 曲疲劳强度进行校核。 (2)硬齿面(齿面硬度大于350)闭式齿轮传动主要失效形式 为轮齿疲劳折断，故通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计，再按 齿面接触疲劳强度校核。 (3)开式齿轮传动主要失效形式为齿面磨损。 一、渐开线齿轮传动强度计算基础 3.齿轮的常用材料及热处理 表13-10常用的齿轮材料及其力学性能 1)软齿面齿轮工艺简单、生产率高，故经济性较好，但因齿面硬 度不高，限制了承载

16、能力，故宜用于一般要求的齿轮传动中。 一、渐开线齿轮传动强度计算基础 2)在闭式软齿面齿轮传动中，为减小胶合的可能性，并使配对的 大小齿轮的寿命接近，应使大小齿轮的材料和硬度有所区别。 3)由于锻钢的力学性能优于同类铸钢，所以齿轮材料应优先选用 锻钢。 4)在小功率和精度要求不高的高速传动中，为减小噪声，通常小 齿轮材料常选尼龙、夹布胶木等非金属材料，而配对的大齿轮材 料仍选用钢或铸铁，以利于散热。 二、直齿圆柱齿轮传动的强度计算 1.轮齿的受力分析和计算载荷 (1)轮齿的受力分析如图13-37所示，以节点作为计算点，且 忽略齿面间的摩擦力时，轮齿上的法向力应沿着轮齿啮合点的 公法线(即啮合线

17、)的方向且垂直于齿面。 图13-37直齿圆柱齿轮的受力分析 )主动轮的受力)一对齿轮的受力 二、直齿圆柱齿轮传动的强度计算 (2)计算载荷与载荷系数上述求得的法向力为理想状况下的 名义载荷。 表13-11载荷系数 2.22.4 2.齿面接触疲劳强度计算 3.齿根弯曲疲劳强度计算 4.主要参数的选择 2.对于金属切削机床中的齿轮传动，取小值；传递功率不大 时，可小到0.2。 5.设计计算举例 三、斜齿圆柱齿轮传动强度计算 2.齿面接触疲劳强度计算 图13-38节点处的曲率半径与接触应力 表13-12配对齿轮的材料系数(单位：) 图13-39节点啮合系数 3.齿根弯曲疲劳强度计算 图13-40接触

18、疲劳极限 )铸铁)碳钢)调质)渗碳淬火)渗氮 3.齿根弯曲疲劳强度计算 图13-41接触疲劳寿命系数 1碳钢经正火、调质、表面淬火及渗碳，球墨铸铁(允许出现点蚀) 2碳钢经正火、调质、表面淬火及渗碳，球墨铸铁 3碳钢调质后气体渗氮，为铸铁 4碳钢调质后液体渗氮 3.齿根弯曲疲劳强度计算 图13-42齿根危险截面 表13-13最小安全系数和值 3.齿根弯曲疲劳强度计算 图13-43复合齿形系数 3.齿根弯曲疲劳强度计算 图13-44齿轮材料的值 )铸铁)碳钢正火)调质)渗碳、淬火)渗氮 3.齿根弯曲疲劳强度计算 图13-45弯曲疲劳寿命系数 1碳钢(正火、调质)，球墨铸铁 2碳钢经表面淬火、渗碳

19、 3碳钢调质后气体渗氮、灰铸铁 4碳钢调质后液体渗氮(虚线) 4.主要参数的选择 (1)传动比齿轮减速传动时，此时1；当增速传 动时，1/，此时1。 (2)齿数1和模数对于闭式软齿面传动，在满足齿根弯曲疲劳 强度的条件下，将小齿轮齿数1取得多一些，可增大重合度，提 高传动的平稳性，故一般取12040；对于闭式硬齿面传动及 开式传动，应取较少的齿数和较大的模数，以提高轮齿的弯曲强 度，故一般取11720。 (3)齿宽系数和齿宽若增大齿宽系数，使轮齿齿宽增大，可 减小两轮分度圆直径和中心距，进而减小齿轮传动装置的径向尺 寸，且齿宽越大，齿轮承载能力越强。 4.主要参数的选择 表13-14圆柱齿轮的

20、齿宽系数 5.设计计算举例 例13-1设计单级标准直齿圆柱齿轮减速器的齿轮传动。该减速 器用电动机驱动，载荷平稳，单向运转。已知传递功率10 ，主动轮转速1960，传动比4，预期寿命10 年(每年按300天计)，单班制，每班8。 解按下表步骤进行计算 表格 5.设计计算举例 (4)计算小齿轮分度圆直径1 (5)计算圆周速度 (1)齿数 (2)模数 (3)分度圆直径 (4)中心距 (5)齿宽 (1)复合齿形系数 (2)弯曲疲劳许用应力 (3)校核齿根弯曲应力 三、斜齿圆柱齿轮传动强度计算 1.轮齿的受力分析 图13-46斜齿轮传动的受力分析 三、斜齿圆柱齿轮传动强度计算 2.齿面接触疲劳强度计算

21、 3.齿根弯曲疲劳强度计算 4.设计计算举例 例13-2将例13-1中减速器的直齿圆柱齿轮传动改为斜齿圆柱齿轮 传动，已知条件、材料、热处理以及精度等级等均不变，试设计 该斜齿轮传动。 解按下表步骤进行计算 三、斜齿圆柱齿轮传动强度计算 表格 三、斜齿圆柱齿轮传动强度计算 (4)计算中心距 (5)计算螺旋角 (6)计算传动的主要尺寸 (1)复合齿形系数 (2)弯曲疲劳许用应力 (3)校核齿根弯曲应力 三、斜齿圆柱齿轮传动强度计算 第七节直齿锥齿轮传动 一、锥齿轮传动的特点和应用 二、锥齿轮的背锥和当量齿数 三、直齿锥齿轮的啮合传动 四、直齿锥齿轮的强度计算 一、锥齿轮传动的特点和应用 图13-

22、48锥齿轮传动 二、锥齿轮的背锥和当量齿数 图13-49球面渐开线的形成 二、锥齿轮的背锥和当量齿数 图13-50背锥和当量齿数 三、直齿锥齿轮的啮合传动 (1)基本参数对于直齿锥齿轮，为便于测量和计算，同时也便于 确定传动的外形尺寸，规定以其大端参数为标准值。 表13-15锥齿轮模数系列(123681990)(单位：) (2)正确啮合条件 (3)传动比 (4)几何尺寸计算通常直齿锥齿轮的齿高由大端到小端逐渐收缩， 称为收缩齿锥齿轮。 三、直齿锥齿轮的啮合传动 图13-5锥齿轮的几何尺寸 三、直齿锥齿轮的啮合传动 表13-16标准直齿锥齿轮几何尺寸的计算公式(90) 四、直齿锥齿轮的强度计算

23、.受力分析 图13-53一对直齿锥齿轮受力分析图 四、直齿锥齿轮的强度计算 2.强度计算 ()齿面接触疲劳强度计算 图13-54直齿锥齿轮的复合齿形系数 ()齿根弯曲疲劳强度计算 第八节齿轮的结构 一、锻造齿轮 二、铸造齿轮 三、镶套齿轮 四、焊接齿轮 一、锻造齿轮 (1)齿轮轴当齿轮的齿根圆直径与相配轴直径相差很小时，可将 齿轮与轴做成一体，称为齿轮轴，如图13-5所示。 图13-55齿轮轴 )圆柱齿轮轴)锥齿轮轴 (2)实体式齿轮当齿顶圆直径160时，可采用实体式齿 轮，如图13-56所示，图中0.5。 一、锻造齿轮 图13-56实体式齿轮 )圆柱齿轮(2.5)锥齿轮(2) (3)辐板式齿

24、轮当齿顶圆直径160时，为了减小质量和 节省材料，可采用辐板式齿轮。 一、锻造齿轮 图13-57辐板式锻造圆柱齿轮(500) )模锻圆柱齿轮)自由锻造圆柱齿轮 1.6；(1.21.5)；(2.54)，但不小于 810；0.5；0.5；0.5()； 1525；(0.20.3)，模锻；0.3，自由锻 二、铸造齿轮 三、镶套齿轮 四、焊接齿轮 图13-58辐板式锻造锥齿轮(500) )模锻锥齿轮)自由锻锥齿轮 1.6；(11.2)；(34)， 但不小于10；(0.10.17)；、按结构确定 四、焊接齿轮 图13-59辐板式铸造圆柱齿轮 )500)600 1.6(铸钢)；1.8(铸铁)；(1.21.5

25、)； (2.54)，但不小于810；0.5；0.5； 0.5()；0.25()；0.2，但不小于10 四、焊接齿轮 四、焊接齿轮 图13-61轮辐式铸造齿轮 1.6(铸钢)；1.8(铸铁)；(1.21.5)；(2.54)，但不小于8 ；0.5；0.5；5；6，但不 小于10；0.8；0.8；0.8 四、焊接齿轮 图13-62镶套齿轮图13-63焊接齿轮 第九节蜗 杆 传 动 一、蜗杆传动的特点和类型 二、蜗杆传动的基本参数和几何尺寸 三、蜗杆传动的受力分析和滑动速度 四、蜗杆传动的失效形式和常用材料 五、蜗杆和蜗轮的结构 六、蜗杆传动的强度计算 七、蜗杆传动的热平衡计算 第九节蜗 杆 传 动

26、图13-64蜗杆传动 一、蜗杆传动的特点和类型 1.蜗杆传动的特点 2.蜗杆传动的类型 (1)阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆是用直线刃刀具车削或铣削加工 的，切削刃平面通过蜗杆轴线，如图13-66所示。 图13-65蜗杆传动的类型 )圆柱蜗杆)环面蜗杆)锥蜗杆 一、蜗杆传动的特点和类型 1.蜗杆传动的特点 2.蜗杆传动的类型 (1)阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆是用直线刃刀具车削或铣削加工 的，切削刃平面通过蜗杆轴线，如图13-66所示。 图13-66阿基米德蜗杆 一、蜗杆传动的特点和类型 (2)法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆加工时，常将车刀的切削刃置于 齿槽中点螺旋线的法向剖面内，其端面齿廓为延伸渐开线，如图

27、1 3-67所示。 (3)渐开线蜗杆如图13-68所示，渐开线蜗杆是齿面为渐开线螺旋 面的圆柱蜗杆。 一、蜗杆传动的特点和类型 图13-68渐开线蜗杆 二、蜗杆传动的基本参数和几何尺寸 1.蜗杆传动的基本参数 (1)模数、压力角如图13-69所示，通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂 直的平面称为中间平面，它是蜗杆的轴面，又是蜗轮的端面。 图13-69蜗杆传动的几何尺寸 (2)蜗杆分度圆直径为保证蜗杆传动的正确啮合，切制蜗轮的滚 刀除外径稍大些外，其余尺寸和齿形参数须与相啮合的蜗杆尺寸 相同，这样就要配备许多加工蜗轮的滚刀。 二、蜗杆传动的基本参数和几何尺寸 表13-17圆柱蜗杆的模数和分度圆直径的搭配

28、值 二、蜗杆传动的基本参数和几何尺寸 表13-17圆柱蜗杆的模数和分度圆直径的搭配值 二、蜗杆传动的基本参数和几何尺寸 (3)蜗杆导程角将蜗杆的分度圆柱展开如图13-70所示。 图13-70蜗杆分度圆导程角 二、蜗杆传动的基本参数和几何尺寸 (4)正确啮合条件 (5)蜗杆头数、蜗轮齿数和传动比蜗杆头数1的选择与传动比、 传动效率及制造的难易程度等都有关系，其推荐值为1，2，4，6。 表13-18蜗杆头数和蜗轮齿数的推荐值 2.蜗杆传动的几何尺寸 二、蜗杆传动的基本参数和几何尺寸 表13-19标准圆柱蜗杆传动的主要几何尺寸计算公式 二、蜗杆传动的基本参数和几何尺寸 图13-71蜗杆传动的受力分析

29、 三、蜗杆传动的受力分析和滑动速度 1.受力分析 图13-72蜗杆传动作用力方向判别 图13-73蜗杆传动的相对滑动速度 2.滑动速度 四、蜗杆传动的失效形式和常用材料 (1)失效形式由于蜗杆传动中蜗杆与蜗轮齿面间存在较大的相对 滑动，摩擦发热大、磨损严重，故其主要失效形式为齿面胶合、 点蚀及磨损。 (2)常用材料由蜗杆传动的主要失效形式可知，蜗杆、蜗轮的材 料不仅要有足够的强度，还要有良好的减摩性、耐磨性以及抗胶 合性能。 表13-20蜗杆常用材料及应用 四、蜗杆传动的失效形式和常用材料 表13-21蜗轮的常用材料及应用 图13-7蜗杆结构 )车制蜗杆)铣制蜗杆 五、蜗杆和蜗轮的结构 1.蜗

30、杆结构 2.蜗轮结构 (1)整体式主要用于蜗轮分度圆直径小于100的青铜蜗轮或任 意直径的铸铁蜗轮，如图13-75所示。 (2)轮箍式当蜗轮直径较大时，为了节省贵重金属，将青铜齿圈 与铸铁轮心通常采用7/6或7/6配合，并加台肩和螺钉固定， 如图13-75所示。 (3)螺栓联接式当蜗轮分度圆直径大于400时，可将齿圈与轮 心用铰制孔用螺栓联接，如图13-75所示。 五、蜗杆和蜗轮的结构 图13-75蜗轮的结构 )整体式)轮箍式)螺栓联接式)镶铸式 1.710，210，(1.61.8)，(1.21.8) (0.0750.12)5，2，0.3，0.25 当1、2或3，0.754，0.67 五、蜗杆

31、和蜗轮的结构 (4)镶铸式大批生产时常采用镶铸式，如图13-75所示，即将青 铜轮缘镶铸在铸铁轮心上，而轮心在浇铸前已预制出榫槽以防滑 动。 六、蜗杆传动的强度计算 表-青铜蜗轮的许用接触应力() 六、蜗杆传动的强度计算 表-铝铁青铜及铸铁蜗轮的许用接触应力() 七、蜗杆传动的热平衡计算 ()蜗杆传动的热平衡计算由于蜗杆传动效率低，发热量大，在 连续工作的闭式传动中，如果不及时散热，将使润滑油的温度升 过高，使润滑失效，导致齿面胶合，所以对连续工作的闭式蜗杆 传动要进行散热计算。 ()蜗杆传动装置的散热若润滑油的工作温度超过许可温度， 或散热面积不足时，可采用下列办法提高散热能力。 )在箱体的

32、外表加散热片以增加散热面积。 )在蜗杆的端面安装风扇(见图-)，加速空气流通，提 高散热系数。 )在箱体的油池内安装蛇形水管，用循环水冷却(见图- )。 )采用循环压力喷油润滑冷却(见图-)。 七、蜗杆传动的热平衡计算 图13-76蜗杆传动装置的散热 )风扇冷却)蛇形水管冷却)循环压力喷油冷却 七、蜗杆传动的热平衡计算 .齿轮传动的特点和类型 )齿轮传动是应用最广泛的一种机械传动，其主要优点是：传动 比准确，工作可靠，效率高，使用寿命长，结构紧凑，适用的圆 周速度和功率范围广；缺点是：制造成本和安装精度要求高，不 宜用于距离较大的两轴间的传动。 )齿轮传动的类型 七、蜗杆传动的热平衡计算 按两

33、轮轴线的相对位置不同可分为平行轴齿轮传动、相交轴齿 轮传动和交错轴齿轮传动三类。按齿轮的齿线不同又可分为直齿 轮、斜齿轮、人字齿轮、圆柱齿轮和锥齿轮传动等。 按工作条件不同可分为开式齿轮传动和闭式齿轮传动。 按齿廓曲线不同可分为渐开线齿轮传动、摆线齿轮传动和圆弧 线齿轮传动三种。 )对齿轮传动的基本要求是：传动平稳，具有足够的承载能力和 较长的使用寿命。 )渐开线齿廓啮合特性是：瞬时传动比恒定不变，中心距可分和 齿廓间作用力方向不变。 2.渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 七、蜗杆传动的热平衡计算 )渐开线标准直齿圆柱齿轮有齿数、模数、压力角、齿顶 高系数和顶隙系数五个基本参数。 )渐开线标准

34、直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是：两轮的模数分别 相等，压力角分别相等。 )渐开线标准直齿圆柱齿轮的连续传动条件是：端面重合度 。 )一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮的标准中心距( )。 )渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何计算，见表-。 3.渐开线标准直齿圆柱齿轮的加工和根切 )渐开线齿轮轮齿的切削加工方法主要有仿形法和展成法两种。 七、蜗杆传动的热平衡计算 )根切现象是指用展成法加工标准齿轮时，当被加工齿轮的齿数 过少，刀具将轮坯齿廓齿根部分的渐开线切去一部分的现象。 )标准直齿圆柱齿轮避免根切的最少齿数：正常齿制(， )，；短齿制(.，)， 。 .斜齿圆柱齿轮传动 )斜齿圆柱齿轮传动的特点 一对斜

35、齿圆柱齿轮的轮齿是逐渐进入并逐渐退出啮合的，与直 齿圆柱齿轮传动相比，其冲击、振动和噪声小，故传动平稳性比 直齿圆柱齿轮好。 七、蜗杆传动的热平衡计算 斜齿圆柱齿轮的轮齿是螺旋状的，与直齿圆柱齿轮传动相比， 实际啮合的轮齿对数多，使每对轮齿的承载相应减少，故承载能 力比直齿圆柱齿轮强。 )斜齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算 斜齿圆柱齿轮的端平面和法向平面的概念，标准参数在法向平 面上。 斜齿圆柱齿轮有螺旋角、齿数、模数、压力角、齿顶高 系数和顶隙系数六个基本参数。 斜齿圆柱齿轮的主要几何尺寸计算，见表-8。 )斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是：两轮的法向模数和法向 压力角应分别相等；两轮的螺

36、旋角应大小相等，旋向相反(内啮合 时旋向相同)。 七、蜗杆传动的热平衡计算 )斜齿圆柱齿轮的当量齿轮和当量齿数 斜齿圆柱齿轮当量齿轮的概念。 斜齿圆柱齿轮的当量齿数。 标准斜齿圆柱齿轮避免根切的最少齿数 。标准斜齿圆柱齿轮避免根切的最少齿数比 直齿轮少，在相同的条件下其结构比直齿轮紧凑。 5.渐开线圆柱齿轮传动的强度计算 )齿轮传动的主要失效形式有：轮齿折断(轮齿的短期过载折断或 齿根疲劳折断)、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合和齿面塑性变形 五种。 七、蜗杆传动的热平衡计算 )对齿轮的材料要求是：齿面具有足够的硬度和耐磨性，齿芯具 有足够的韧性，同时还应具有良好的热加工工艺性、切削加工工 艺性和

37、经济性。 )渐开线圆柱齿轮传动的设计计算准则： 对于软齿面(齿面硬度)闭式齿轮传动，因其主要 失效形式是齿面疲劳点蚀，故按齿面接触疲劳强度设计，再按齿 根弯曲疲劳强度校核。 对于硬齿面(齿面硬度)闭式齿轮传动，因其主 要失效形式是轮齿疲劳折断，故按齿根弯曲疲劳强度设计，再按 齿面接触疲劳强度校核。 七、蜗杆传动的热平衡计算 对于开式齿轮传动，其主要失效形式是齿面磨损，通常按齿根 弯曲疲劳强度设计，并考虑磨损的影响，将按强度计算所求的模 数增大%。 )主要参数的选择 传动比通常单级传动比(直齿)、(斜齿)；当 时，宜采用多级传动。 齿数和模数对于软齿面闭式齿轮传动，一般取 ，在满足齿根弯曲疲劳强度的前提下，将取得多些， 取得小些(传递动力时，应使.)，这样可以增大重 合度、提高传动的平稳性；对于硬齿面闭式齿轮传动和开式齿轮 传动，应