机械传动基础

任务一链传动

滚子链传动

任务一链传动

一、链传动的组成、速比及特点1．链传动的组成

图8-8链传动的组成

链传动主要由主动链轮、链条、从动链轮三构件与机架等部分组成。任务一链传动

一、链传动的组成、速比及特点1．链传动的组成

机械中的传动链有滚子链和齿形链两大类。滚子链链传动

一、链传动的组成、速比及特点1．链传动的组成

机械中的传动链有滚子链和齿性链两大类。图8-9齿形链的构造

齿形链传动平稳，耐冲击，噪声小，又称为无声链，用于高速和精度高

的场合。但齿形链重量大，价格贵。本节介绍应用广泛的滚子链。链传动

一、链传动的组成、速比及特点滚子链的结构组成⑴链传动的平均速比

链传动是齿啮性传动，从较长一段时间来考虑其平均速比i，应该有（8-2）式中n1

、n2——主、从动轮的转速，单位为rpm（每分钟的转数），

z1

、z2

——主、从动轮的齿数。式（8-2）表明，链传动的平均速比与主动轮、从动轮的齿数成反比。2．链传动的速比及运动特性

⑵链传动的运动特性①链传动中，链条移动的速度时时在变化着；因此，链传动的平均速

比虽与链轮齿数成反比，但瞬时速比（也称为瞬时传动比）却有所波动；

②在链传动中，链条会产生上下方向的颤动，这种颤动是链传动的有害

因素。

链轮的转速越高、链轮齿数越少、链条节距越大，则链传动的瞬时速比

不均匀性和链条的颤动就越严重。3．链传动的特点与带传动对比，链传动的特点如下：（1）对环境的要求低，能在高温、多尘、无防护的条件下工作，这是突出优点。

（2）相对于带传动，有平均传动比恒定不变的优点。（3）低速传动中，能传递大圆周力不打滑（对比带传动）；但高速传动中，链

条速度的波动、颤动和噪声均大，不如带传动平稳；且无过载保护性能。

（4）链条不需要在链轮上绷紧，有利于降低轴与轴承的受力。

（5）传递功率相同，结构比带传动紧凑，但制造和安装的要求较高。

（6）一般只宜布置在基本铅垂的平面内，链轮轴的方向受到限制，这是突出的

局限和不足。与齿轮传动对比，除了对环境要求低、成本低、适宜中心距较大以外，齿轮传

动的优越性均无可置疑。

从上述链传动的优缺点可知，自行车用链传动可谓是扬长避短了。

链传动的适用条件为：功率P＜100Kw，传动比i≤6，链速v＜15m/s，中心距a＜5m；链传动的效率为η≈0.92～0.98。二、滚子链传动

1．滚子链的构造与型号（参见下页图）

滚子链由内链板1、外链板2、销轴3、套筒4及滚子5组成。

链节距p滚子链上相邻两滚子的中心距离。

传动链是标准件，以链节距p为基本参数。

传递的功率较大，又要求结构紧凑，可采用双排或多排链。1．滚子链的构造与型号1—内链板2—外链板3—销轴4—套筒5—滚子图8-10滚子链的构造与双排滚子链a）滚子链的构造b）双排滚子链

二、滚子链传动

1．滚子链的构造与型号

标准滚子链分为A、B两个系列，常用的是A系列。

A系列滚子链的主要参数见表8-4。该标准采用英寸为长度单位。

1英寸＝25.4mm，（1/16）英寸＝（25.4/16）mm＝1.5875mm，

表中的“链号”数乘以1.5875mm就是该链号滚子链的链节距p。

表8-4A系列滚子链的主要参数（摘自GB/T1243-1997）

滚子链的标记为：链号—排数×节数标准号。

例如A系列、节距19.05mm、单排、92节的滚子链，其标记为：

12A—1×92GB/T1243-1997。链的长度用链节数表示。

传动链的链节数以选偶数为宜，此时用开口销或弹簧夹即可将链条

联接成链环（图8-11a、b）。如链节数为奇数，须用有弯链板的“过渡

链节”联成环形（图8-11c），从而降低链的承载能力，图8-11滚子链联结封闭环形的接头形式a)开口销b)弹簧卡c)过渡链节

传动链的链节数以选偶数为宜，此时用开口销或弹簧夹即可将链条

联接成链环（图8-11a、b）。如链

节数为奇数，须用有弯链板的“过渡

链节”联成环形（图8-11c），从而降低链的承载能力，图8-11滚子链联结封闭环形的接头形式a)开口销

b)弹簧卡

c)过渡链节2．滚子链链轮

图8-12链轮的结构形式

a)小尺寸整体式b)中尺寸孔板式c)大尺寸组合式

滚子链链轮的齿形已标准化，设计图上不必画端面齿形，只注明如“齿形按GB/T1244-1995规定制造”等即可。但设计图上需画出链轮的

轴向齿形和尺寸，可参照BG/T1243-1997。

链轮的结构随尺寸而异，参看图8-12。

链轮材料要求强度和耐磨性，小链轮应选用较优材料。3．链传动的布置

⑴尽量布置在铅垂平面内，使链条的链节能顺畅地与链轮齿啮合。⑵应紧边在上、松边在下。

若松边在上，则在链子脱

离主动链轮处可能出现“咬链”现象，影响正常传动。⑶两链轮的轴线在同一水平

面内（或接近如此）。若需要斜向布置，两轴中心连线与水平线的夹角φ应

小于45°。

⑷安装时，松边的初始下垂量取两轴中心距的1﹪～2﹪。使用一段时间后，松边的下垂量加大。会造成啮合不良。解决问题的方法之一，是将两链轮的中心距调大；解决方法之二，是减除一个链节。

在松边安置一个张紧轮则是解决此问题的更佳方法。

⑸链传动主、从动轮的转向相同。将两轮之一安置在链环的外侧，可使两轮转

向相反。但同时需要安置称为“游轮”的张紧轮。图8-13链传动的布置

3．链传动的布置

3．链传动的布置

3．链传动的布置

3．链传动的布置

3．链传动的布置

齿轮传动一、齿轮传动的类型与特点

1．齿轮传动的类型

按两轴线的空间位置，齿轮传动分为平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动、交错轴齿轮传动三大类；按齿向不同分为直齿、斜齿、人字齿、曲线齿等类型；根据啮合形式分为外啮合、内啮合两类。图8-14

齿轮传动的类型2.齿轮传动的特点

齿轮传动在现代机械中应用最为广泛，其特点如下：⑴传动精度高前面讲过，带传动不能保证传动比准确，链传动也不能

实现恒定的瞬时传动比；但现代常用的渐开线齿轮，其传动比在理论上是准

确、恒定不变的；这不但对精密机械与仪器是关键要求，也是高速重载下减

少动载影响、实现平稳传动的重要条件。

⑵适用范围宽传递的功率范围极宽，可以从0.001W到60000kW；圆周速度可以很低，也可高达150m/s，均为带传动、链传动难以比拟。

⑶可实现平行轴、相交轴、交错轴等空间任意两轴间的传动，也为带传

动、链传动所难以企及。

⑷工作可靠，使用寿命长。

⑸传动效率较高，一般为η＝0.94～0.99。

⑹齿轮传动的不足方面有：

①制造和安装要求较高，因而成本也较高；

②对环境要求较严，除低速、低精度情况外，需要安置在箱罩中防

尘防垢，还需有润滑装置；

③不适用于相距较远两轴间的传动；

④减振性和抗冲击性不如带传动等柔性传动好。二、渐开线直齿圆柱齿轮

二、渐开线直齿圆柱齿轮

1.齿轮的传动比与渐开线齿轮

⑴轮齿齿廓与齿轮传动比

图8-16古代齿轮传动不能保持瞬时传动比的恒定

古代齿轮的齿廓是直线或其他简单线形，齿形不严格不精确。传动中每转过一个齿都发生一次撞击，瞬时传动比波动较大，传动很不平稳。在转速高、功率大的现代传动中，根本不能用。二、渐开线直齿圆柱齿轮

1.齿轮的传动比与渐开线齿轮

⑵渐开线齿轮的恒定传动比

图8-16渐开线与渐开线齿轮

a）渐开线及其形成b）渐开线齿轮

直线AB紧靠在半径rb

的圆周上做纯滚动，AB上任一点K的轨迹CKK′称为该圆的渐开线.

该圆称为此渐开线的基圆，rb为基圆半径，AB称为发生线。

采用渐开线作为齿廓曲线的齿轮称为渐开线齿轮。

由渐开线的形成过程可知：

①渐开线上任一点的法线就是通过该点的渐开线发生线，此直线与基圆相切。②基圆以内没有渐开线。

几何学的分析可以证明：从理论上说，渐开线齿轮传动具有恒定的传动比。

由于制造有误差、齿廓会磨损，实际齿廓不可能是绝对精确的渐开线，所以

传动比也并非绝对准确与恒定。但这些因素的影响毕竟轻微得多，也便于控制了。

可见，渐开线齿轮的出现，使齿轮传动的性能取得了质的飞跃，因此在现代

获得了广泛的应用。渐开线齿轮还有两个明显的优点，使它在应用中一直独占鳌头：

①切齿刀具的通用性好，有利于简化加工设备和降低制造成本，②两轴的中心距略有安装误差对传动比没有影响，便于安装使用。二、渐开线直齿圆柱齿轮

1.齿轮的传动比与渐开线齿轮

⑵渐开线齿轮的恒定传动比

2.渐开线齿轮的参数与尺寸关系

⑴齿轮各部分的名称

图8-17齿轮各部分的名称及表示符号

①齿顶圆直径da

、半径ra。

②齿根圆直径df

、半径rf。

③齿厚圆周上的轮齿厚度（弧长）。齿根处齿厚最大、接近齿顶齿厚趋窄。

④齿槽宽圆周上的齿槽宽度（弧

长）。在不同齿根处齿槽宽最窄、接近齿顶齿槽宽驱宽。

⑤齿距圆周上相邻两同侧齿廓的

间距（弧长）。圆大对应大齿距。⑥分度圆齿厚与齿槽宽相等的圆。分度圆是重要概念，与分度圆相关的参数均用不带下标的字母来表示，分别为直径d

、半径r、分度圆齿厚s

、

分度圆齿槽宽e

、分度圆齿距p等。应该有以下关系：s＝e

（8-3）

p＝s＋e＝2s＝2e

（8-4）⑦齿顶高ha。

⑧齿根高hf。

⑨全齿高h。h＝ha

＋hf

（8-5）⑴直齿圆柱齿轮的基本参数

基本参数有齿数z、模数m、压力角α、齿顶高系数ha*、顶隙系数c*等。①齿数z

齿轮传动的传动比与主动轮、从动轮的齿数成反比，即（8-6）式中n1

、n2

——主、从动轮的转速，单位为rpm（每分钟的转数），

z1

、z2

——主、从动轮的齿数。②模数m

齿轮上轮齿的大小，可用其径向尺寸全齿高来表示，也可用其周向尺寸齿距来表示。这些参数间具有确定的关系，任选其一即可。

设以分度圆齿距p作为表示轮齿大小的参量，是否方便呢？分度圆齿距p是一段弧长，与分度圆直径d、齿数z的关系为zp＝πd，即

（8-7）

式（8-7）中包含无理数π＝3.14159…。为了让需要测量的分度圆直径d是有理数，则分度圆齿距p将是个无理数；而用无理数来表示轮齿的大小显然不便，为此，特定义另外一个表示轮齿大小的参数，称为模数，用m表示：（8-8）或d＝zm

（8-9）式（8-8）表明：模数m的意义是分度圆齿距p的1/π。

式（8-9）表明：分度圆直径d等于齿轮齿数z与模数m的乘积。

图8-18轮齿大小与模数成正比

显然，轮齿尺寸与模数大小成正比例；模数加大，齿厚增厚、齿距加长，承载能力增强。模数m是齿轮设计计算的重要参数。稍后即将看到，在齿轮计算公式中均以模数m作为基准参量。国家标准已经制定了齿轮模数的标准系列。表8-5渐开线齿轮的模数系列（GB/T1357-1987）（单位：mm）式（8-9）是齿轮设计计算的基本公式之一。③压力角α

物体因受力而产生运动，力的作用方向和物体上力作用点的运

动方向间的夹角，称为压力角。图8-19压力角与渐开线齿轮的压力角

a)压力角的含义b)渐开线齿轮的压力角

意义：压力角越小，力的方向与

运动方向越接近一致，推动物体运动

越省力。渐开线齿轮啮合中的压力角问题简介。ⅰ.齿轮啮合时力的作用方向

因光滑面上力必沿法线方向，则齿廓上力必沿渐开线发生线的方向；轮齿在K1

、K2点啮合（图8-20b），力F1

、F2

必沿K1N1

、K2N2

方向。ⅱ.从动轮上力作用点的运动方向从动轮绕O2

转，K1

、K2必沿v1

、v2

运动。

由图8-20b知，采用离基圆较近处的渐开线为齿廓，齿轮传动的压力角较小。

但基圆内没有渐开线，所以齿根圆必须比基圆大；而分度圆又比齿根圆大，因此分度圆压力角不可能很小。综合各种因素，我国国家标准规定标准齿轮的（分度圆）压力角为α＝20°。

压力角数值定下来，渐开线齿廓的形状才能确定，因此，齿数z、模数m和压力角α三者是直齿圆柱渐开线齿轮主要的基本参数。④齿顶高系数ha*

和顶隙系数c*

齿顶高系数ha*

齿顶高ha与模数m的比值，即ha

＝ha*m

（8-10）

由于：①只有齿距p相同、即模数m相同的齿轮才能啮合，②两齿轮的标准安装距是两个分度圆相切；因此齿根高hf

必须略大于齿顶高ha，否则两齿轮必发生“干涉”而无法传动。于是应该有hf＝ha

＋C

（8-11）式中C为两齿轮啮合时的“径向间隙”，或称“顶隙”。顶隙系数c*

顶隙C与模数m的比值，即C＝

c*m

（8-12）

由式（8-11）、（8-10）、（8-12）得到齿根高的计算公式

hf＝（ha*＋c*）m

（8-13）

由式（8-5）、（8-13）得到全齿高的计算公式

h＝（2ha*＋c*）m

（8-14）齿顶高系数ha*

和顶隙系数c*也是齿轮的基本参数。我国标准规定，正常齿制：ha*＝1.00，c*＝0.25；

短齿制：ha*＝0.80，c*＝0.30。⑶标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸

表8-6正常制标准直齿圆柱齿轮主要几何尺寸的计算公式⑷内齿轮与齿条

⑷内齿轮与齿条

图8-21内齿轮与齿条的齿形与参数

a)内齿轮（局部）b)齿条（局部）

内齿轮齿廓是内凹渐开线，齿厚、齿槽形状与外齿轮相反；各参数均与外

齿轮对应，仅齿顶圆直径da

、齿根圆直径df

的公式与外齿轮有差别，见表8-6。

齿条当齿轮齿数增加到无限多，齿顶圆、分度圆、齿根圆变得无限大，其局部成为互相平行的直线，代表分度圆的直线称为齿条的中线。齿条的渐开

线齿廓也成为直线，齿廓的垂线与中线的夹角就是齿条啮合中的压力角，标准值α＝20°，特称为齿条的齿形角。3.渐开线齿轮传动的应用知识要点

从应用出发，下面简介渐开线齿轮传动的知识要点而略去理论证明。⑴一对渐开线齿轮，必须模数相等、压力角相等才能啮合传动。

⑵两渐开线齿轮的标准安装条件为分度圆相切，标准中心距a为两齿轮分度圆

半径之和，由式（8-8）可得：当两齿轮为内啮合时，公式中的加号改为减号。（8-15）式中z1

、z2——两齿轮的齿数，m——齿轮的模数。

加工安装必有误差，但只要实际中心距与式（8-15）的标准值不差得太多，

即两轮啮合不致间断，也不互相“卡死”，则实际安装中心距与标准中心距略有

偏差，并不影响传动比的恒定性，这是渐开线齿轮传动的突出特点和优点。

⑶两齿轮实现连续传动的条件是：在一对轮齿脱离啮合前下一对轮齿能进入啮合。标准渐开线齿轮在标准中心距的条件下，均可实现连续传动；齿轮齿数多，

对实现连续传动有利。3.渐开线齿轮传动的应用知识要点

⑷正常齿制标准渐开线直齿齿轮的最小齿数zmin

＝17。齿数小于17，由于“根切”（解释略）使部分齿廓丧失渐开线齿形，从而降低传动质量。若允许存在微小“根切”，可取到zmin

＝14。需齿数更少，则可采用“变位齿轮”（略）。另外，稍后将简介的斜齿齿轮，其最小齿数也可小于14。

例8-1

一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮，已知模数m＝2mm，两轮齿

数z1＝25，z2

＝100，压力角α＝20°，正常齿制。求：两轮分度圆直径d1

、d2

，齿顶圆直径da1

、da2

，齿根圆直径df1

、df2

，

基圆直径db1

、db2

及两轮的中心距a。

解根据表8-6中的公式及式（8-15）计算如下：⑴分度圆直径d1

＝mz1

＝2mm×25＝50mm

d2

＝mz2

＝2mm×100＝200mm⑵齿顶圆直径da1＝d1

＋2ha

＝d1

＋2ha*m＝50mm＋（2×1×2mm）＝54mm

da2＝d2

＋2ha

＝d2＋2ha*m＝200mm＋（2×1×2mm）＝204mm⑶齿根圆直径df1＝d1

－2（hf*＋c*）

＝50mm－[2×（1＋0.25）×2mm]＝45mm

df2＝d2

－2（hf*＋c*）

＝200mm－[2×（1＋0.25）×2mm]＝195mm⑷基圆直径db1

＝d1

cosα＝50mm×cos20°＝46.99mm

db2

＝d2

cosα＝200mm×cos20°＝187.94mm⑸两轮中心距

例8-2一对标准安装的外啮合渐开线直齿圆柱齿轮，已知中心距a＝75mm，

传动比i＝4。模数m＝1.5mm，压力角α＝20°，正常齿制。

求：两轮的齿数z1、z2、分度圆直径d1、d2，齿顶圆直径da1、da2，齿根圆直

径df1、df2以及基圆直径db1、db2

。解⑴先求小齿轮齿数z1和大齿轮齿数z2由式（8-6）i＝z2

/z1

得到z2

＝iz1

＝4z1

将上式代入式（8-15），得到即因此z2

＝4z1

＝4×20＝80。⑵再求两齿轮的其他参数因两齿轮的齿数及模数已经知道，其他参数均可仿照例8-1那样求出。

（略，建议大家自行练习计算）三、齿轮的材料、结构与精度

1.齿轮的失效形式与材料选择

⑴齿轮的失效形式

齿轮损坏多因轮齿失效所致，主要形式有：轮齿从齿根处断裂、齿面疲劳点

蚀、齿面磨损和齿面胶合，它们的引起原因及防止措施等见表8-7。齿轮在工作中损坏而不能继续使用，称为失效。表8-7齿轮轮齿的常见失效形式及防止措施

⑵齿轮的常用材料

低速、轻载、无冲击的齿轮，选用价格低、易成型、易切齿的铸铁；载荷、尺寸较大、形状复杂的齿轮选用铸钢；高速轻载、要求低噪声的齿轮选用工程塑

料、尼龙等非金属材料。而大多数齿轮仍采用各种钢材制造，见表8-8。相啮合的一对齿轮中，小齿轮应选较优质的材料，原因有三：

①小齿轮受力循环次数多；②齿数越少轮齿的根部越薄，容易折断；③使相啮合的轮齿表面有明显的硬度差，有利于防止齿面胶合。表8-8齿轮的常用材料及使用条件⑶齿轮传动的润滑

润滑对齿轮传动很重要，作用有：减少磨损、发热，降低噪声，延长使用寿命，改善传动状况。图8-21闭式齿轮传动的常用润滑形式

a）浸油润滑b）喷油润滑

“开式”传动齿轮传动装置暴露在环境中，没有罩盖。“半开式”传动传动装置有罩盖而没有完全封闭在箱体内。“闭式”传动传动装置封闭在箱体内。开式、半开式齿轮传动仅用于低速、低精度工况，定期由人工加注润滑油。

闭式传动，有浸油润滑与喷油润滑等形式，见图8-21。

浸油润滑也称为油浴润滑，在齿轮箱内注润滑油使

油面浸没大齿轮1～2个齿，由齿轮的转动将油带至两齿轮啮合处起润滑作用，如图8-21a所示。更高速的传动中，为避

免因搅油剧烈使油温升得过

高，常采用喷油润滑，由油

泵输油经喷嘴射向齿轮啮合

处，如图8-21b所示。2.圆柱齿轮的结构

齿轮结构与下列因素有关：毛坯种类、材料、尺寸、加工方法及生产批量等。常见的齿轮结构类型如下：⑴齿轮轴齿轮的外径较小，或齿根圆直径与相配的轴径相差很小时

（图8-22a），常将齿轮与轴制成一体，称为齿轮轴，如图8-22b所示。图8-22齿轮轴

a）δ≤2.5m

b）齿根圆直径与

相配的轴径相差很小

⑵实心式齿轮齿顶圆直径da＜200mm的中小尺寸齿轮多采用。

图8-23实心式齿轮

（da≤200mm）

⑶辐板式齿轮齿顶圆直径da＝200～500mm的齿轮多采用（图略）。3.圆柱齿轮精度简介⑴齿轮传动精度的三个方面针对齿轮传动质量的三个主要方面。①第Ⅰ公差组为传动准确性精度规定齿轮一周转内的最大转角误差。

②第Ⅱ公差组为传动平稳性精度规定传动中冲击、振动、噪声等指标。

③第Ⅲ公差组为载荷分布均匀性精度规定齿面接触状况的指标。不同工作的齿轮，对上述三种精度有不同的侧重方面。⑵齿轮的精度等级及其选择GB/T10095.1-2001标准中规定，单个渐开线

圆柱齿轮的精度有1～12级，1级最高，12级最低。1、2级精度属于待发展级。高精度齿轮价格昂贵，一般不轻易选用。常用的齿轮精度是6级～9级。表8-9常用圆柱齿轮精度等级的适用条件及举例4.圆柱齿轮的加工方法4.圆柱齿轮的加工方法仿形法加工齿轮4.圆柱齿轮的加工方法4.圆柱齿轮的加工方法展成法加工齿轮四、斜齿圆柱齿轮简介

四、斜齿圆柱齿轮简介

1．斜齿圆柱齿轮的形成原理

图4-24斜齿轮的几何形成原理

设想把直齿齿轮切成极多个极薄的“齿轮片”，依次向同方向错开极小角度，

然后“粘”起来，得到如图8-24b所示的结

果：轮齿不再与齿轮的轴线平行，这就

是斜齿轮。注意：斜齿轮的轮齿在空间不是直线，而是一条螺旋线。2．斜齿轮传动的特点

图8-25齿轮啮合时齿面上的接触线

a）直齿轮b）斜齿轮

螺旋齿的斜齿轮传动对比直齿轮，若干方面的性能大有改善，同时也带来

缺点与问题。⑴斜齿轮传动的主要优点

①传动平稳、噪音小

斜齿轮啮合从一端开始，接触线从短到长，又缩短而脱离接触，作用力变化平缓。②承载能力强

斜齿轮传动同时参与啮合的齿对较多

（3～4对），每齿分担的负荷降低。又因

传动平稳，冲击和振动小，有利于承载。③齿面磨损均匀平稳进入接触又平稳退出，使齿面磨损较为均匀，有利于维

持齿廓的形状、维持传动的准确稳定。

④最小齿数可以比直齿轮少有利于达到结构紧凑、减轻重量的目的。⑵斜齿轮传动的缺点与问题

①传动中产生轴向推力

这种轴向力有把两个齿轮互相推离的趋势，因此需要用能承受轴向力的轴承；

或采用“人字齿轮”，使同时产生方向相反的轴向力Fa

互相抵消。但两种方法都增加制造工作量和成本。②加工不如直齿轮简便，难达到较高的加工精度。

图8-29斜齿轮及人字齿轮传动中的轴向力

a)斜齿轮上的轴向力b)轴向力的影响c)人字齿轮使轴向力抵消d)人字齿轮传动

五、锥齿轮简介

五、锥齿轮简介

锥齿轮传动用于传递两相交轴间的运动；两锥齿轮轴成90°夹角是最常见的,称为正交传动。但对于任意交角的两轴，用锥齿轮传动都较方便。图4-33锥齿轮传动及其运动特性

曲齿锥齿轮传动平稳、承载能力高，在现代汽车、坦克、飞机等高速、重载传动中被广泛采用。五、锥齿轮简介

2．锥齿轮传动的传动比

锥齿轮的各参数均以大端齿廓为依据进行定义与讨论。一对锥齿轮正确啮合的条件是：大端模数和压力角分别相等。正交锥齿轮传动，两轮分度圆锥角之和δ1＋δ2＝90°，传动比（8-16）式中n1、n2——主、从动轮的转速，单位为rpm（每分钟的转数），

z1、z2——主、从动轮的齿数。蜗轮蜗杆应用六、蜗杆传动简介

六、蜗杆传动简介

六、蜗杆传动简介

1．蜗杆传动概述

图8-28蜗杆传动的构成与功用

由蜗杆和蜗轮构成，传递空间交错轴间的运动，交错角常为90°，传动中的主动件是蜗杆。

下面简介常见的圆柱阿基米德蜗杆。六、蜗杆传动简介

1．蜗杆传动概述

下面简介常见的圆柱阿基米德蜗杆。阿基米德蜗杆和蜗轮的几何特征

图8-29阿基米德蜗杆的几何特性与传动原理

a）蜗杆与螺杆的异同对比b）蜗轮蜗杆的啮合关系

蜗杆纵截面与渐开线齿条的齿形相同。①蜗杆有右旋、左旋之分；也有单头、双头、多头蜗杆。②蜗杆纵截面内的齿形角与标准齿条相同，2α＝40°。六、蜗杆传动简介

1．蜗杆传动概述

蜗杆有右旋、左旋之分；也有单头、双头、多头蜗杆。③蜗杆的齿距pZ（类似螺杆的螺距）与齿条一样，pz＝πm，m是蜗杆的模

数，应按GB/T10085-1988规定。pZ含有因子π＝3.14159…，可见是无理数。

蜗轮外形与斜齿轮较像，蜗轮齿圈的中分面内齿形具有渐开线齿廓；但蜗轮

的外缘不是圆柱面，而是一圈与蜗杆契合的弧形柱面，见图8-29b。

通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面称为中间平面，见图8-29b。

蜗杆传动中，中间平面内蜗杆与蜗轮的啮合类似于齿轮齿条间的传动，这就是蜗轮蜗杆传动关系的要点。

2．蜗杆传动的特点与应用

图8-30蜗杆传动的特点和应用举例

a)紧凑的单级蜗杆传动机构b)具有自锁性的手动葫芦蜗杆传动优点鲜明，缺点突出，适用条件明确。⑴蜗杆传动的优点

①传动比大，结构紧凑。单级传动比常取i＝8～80，要求大传动比时蜗杆，

传动结构的紧凑为其他传动形式所难以比拟。②与齿轮是一个个分离的齿不同，蜗杆是一个连续的螺旋齿形，因此传动平稳，冲击、振动与噪音均小。③因传动比大，可用于分度机构中得到高精度的微小转角分度。④蜗杆的螺旋升角小，具有自锁性，只能由蜗杆带动蜗轮，不能反向带动。

图8-30b为手动葫芦起重装置，操作者停止拉动时，重物被锁住不会掉落。⑵蜗杆传动的缺点

①机械效率低，一般η＝0.7～0.8，有的自锁性蜗杆传动甚至η＜0.5。②传动中摩擦发热严重，齿面磨损快，需要有良好的散热、润滑条件，只适用于功率不超过50kW的小功率传动、或间歇工作的设备。③为减少磨损和摩擦，需用减磨性好的贵重有色金属制造蜗轮齿圈，齿面的加工要求高光洁度，因而成本较高。蜗杆传动优点鲜明，缺点突出，适用条件明确。3．蜗杆传动的主要参数与传动比

⑴蜗杆在中间平面内的模数为轴向模数ma1；蜗轮在中间平面内的模数为端

面模数mt2。ma1和mt2应根据GB/T10088-1988标准（略）取值。⑵蜗杆分度圆直径d1应根据轴向模数mt2按GB/T10085-1988（略）选取。⑶设蜗轮的齿数为z2，则在中间平面内蜗轮各参数的意义、名称与齿轮类似，参看图8-29b；各参数与齿数z2、端面模数mt2的关系也与齿轮参数关系相同。④蜗轮蜗杆正确啮合的条件是：中间平面内模数相等、压力角相等；在两轴空间交错角为90°时，蜗轮轮齿的螺旋角β2与蜗杆导程角γ相等。⑤蜗杆传动的传动比i与蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2成反比：

（8-17）4．蜗杆的结构

第四节轮系与减速器

一、轮系

1．轮系及其种类

由若干对齿轮副组成的传动系统称为轮系。轮系分以下两大类：⑴定轴轮系传动中所有齿轮轴线的位置均固定不动的轮系。⑵周转轮系传动中至少有一个齿轮轴绕其他齿轮的固定轴回转的轮系。图8-31定轴轮系与周转轮系

a）定轴轮系b）周转轮系

太阳轮

周转轮系中，轴线位置固定的齿轮，如图8-31b中的齿轮1、3。行星轮

齿轮轴线绕其他轮轴转动的齿轮，如图8-31b中的齿轮2。第四节轮系与减速器

一、轮系

定轴轮系第四节轮系与减速器

一、轮系

周转轮系第四节轮系与减速器

一、轮系

复合轮系第四节轮系与减速器

一、轮系

锥齿轮行星轮2．轮系的功用（1）获得大传动比

图8-32二级齿轮减速轮系

一对齿轮的传动比一般不宜超过5，轮系

则通过一级一级的连续增速或减速，可达到很大传动比，而结构较为紧凑。图8-32为二级齿轮减速器中的轮系。

钟表里分针与时针、秒针与分针的传动比均为60，都由二级齿轮传动实现；从秒针到时针，传动比达3600，也只用四级传动就实现了，结构很紧凑。图8-33机械钟表里的多级齿轮传动

1—（秒轮到分轮的）过轮

2—秒轮3—分轮4—时轮

5—（分轮到时轮的）过轮（2）实现变速、换向传动

图8-34可实现变速传动的轮系

图8-34是某汽车变速箱

里的轮系，轴Ⅰ是输入轴，

花键轴Ⅱ是输出轴，D是离

合器，还有一根中间轴Ⅲ，可得到四种不同的传动比，

实现变速输出。图8-35用于换向的三星轮机构

变速输出换向传动

图8-35是三星轮机构，一种简单换向输

出轮系；从z1→z2→z3→z4

的传动，转动一下三角架，变为z1→z3→z4，减少一个中间轮z2，终端输出变向。

传动线路中增减一个外啮合中间轮，只改变它后面齿轮的转向，而不影响它后面

齿轮的转速，这种中间轮特称为惰轮。

⑵实现变速、换向传动

换向传动（3）实现多路传动

图8-36多路输出的轮系a）车削螺纹的传动机构b)多头钻孔的传动机构

图8-36a的轮系有

两个传动输出；同样

方法不难实现更多路的输出。

图8-36b中一轮带

动四轮，是另一种简

单的多路