汽车机械基础 第3版 课件 第8章 汽车常用机械传动

第8章汽车常用机械传动主讲教师：目录本章学习目标01028.2链传动03048.4螺旋传动058.3齿轮传动和蜗杆传动本章小结068.1带传动本章学习目标知识目标掌握链传动的特点、工作原理及在汽车中的应用；了解螺旋传动的特点及应用；熟悉轮系的类型及应用，掌握定轴轮系、周转轮系的组成及传动比计算方法。了解渐开线的基本性质，掌握渐开线圆柱齿轮的基本参数；握渐开线齿轮的啮合特性、正确啮合条件及标准安装条件；了解蜗杆传动的类型和特点；熟悉带传动的类型、特点及工作原理；握V带传动的张紧方法；能力目标能按规范正确拆装、检查发动机正时皮带；能识别汽车中应用的齿轮传动机构；会计算汽车手动变速箱的传动比；8.1带传动一、认识带传动找到汽车发动机实物图中的带传动。图示红圈内为发动机中正时皮带的位置。汽车发动机工作过程中，在气缸内不断发生进气、压缩、做功、排气四个过程，每个步骤的时机都要与与上一章介绍的发动机的曲柄连杆机构相配合，使进气与排气及活塞升降相互协调起来，称为“正时”，这个“正时”就是靠正时皮带连接的曲轴和凸轮轴来完成的。正时皮带是发动机配气系统的重要组成部分，位于发动机的最前端，发动机水箱风扇的后面，常用防尘罩盖住。1.带传动的组成固联于主动轴上的带轮1(主动轮)；固联于从动轴上的带轮3(从动轮)；紧套在两轮上的传动带2。2.带传动的工作原理摩擦型带传动：依靠传动带与带轮之间的摩擦力传递运动和动力（如平带和Ｖ带传动）。啮合型带传动：依靠传动带上的齿与带轮上的轮齿的啮合传递运动和动力（同步带传动）。3.带传动的类型平带传动：结构简单，带轮也容易制造，在传动中心距较大的场合应用较多。Ｖ带传动：在一般机械传动中，应用最广，在同样的张紧力下，Ｖ带传动较平带传动能产生更大的摩擦力。同步带传动：是一种啮合传动，能保证固定的传动比；带的柔韧性好，所用带轮直径可较小。多楔带传动：兼有平带传动和Ｖ带传动的优点，柔韧性好、摩擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑的场合。圆带传动：是一种摩擦型带传动，应用于低速小功率传动，如缝纫机等一些小动力或手动机械上。4.带传动的特点优点（1）能缓冲吸振，传动平稳，噪音小。（2）具有过载保护作用。（3）结构简单，制造、安装和维护方便，成本低；（4）适用于两轴距离较大的传动；缺点（1）不能保证恒定的传动比，传动精度和传动效率低。（2）带对轴有很大的压轴力。（3）带传动装置结构不够紧凑。（4）带的寿命较短。（5）不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。5.带传动的应用适用场合带传动适用于要求传动平稳、传动比不要求准确，100KW以下的中小功率的远距离传动。在一般情况下，带传动的功率P≤100KW，带速v=5~25m/s，平均传动比i≤5，传动效率为94%-97%。同步齿形带的带速为40-50m/s，传动比i≤10，传递功率可达200KW,效率高达98%-99%。2.V带的结构：由包布层、伸张层、强力层和压缩层四个部分组成。包布层一般由胶帆布制成，起耐磨和保护作用。伸张层和压缩层主要由橡胶组成，当带在带轮上弯曲时可分别伸张和压缩。抗拉层由几层棉帘布或一层线绳制成，承受基本的拉力。二、V带的结构和标准3.普通V带的型号：普通V带已标准化，根据其截面尺寸的大小分为七种型号。（截面尺寸依次增大）1-包布层2-伸张层3-强力层4-压缩层1.V带都制成无接头的环形。V带有普通V带、窄V带、宽V带、汽车V带、大楔角V带等，其中普通V带和窄V带的应用较广。V带轮带轮结构:

由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂组成。轮缘是带轮上具有轮槽的部分，它是带轮的工作部分。轮槽的截面形状和尺寸都与带的截面尺寸相适应。轮槽数目也应与传动带的根数相适应。带轮上的梯形轮槽的槽角有32°、34°、36°、38°四种。为了让V带包在带轮上弯曲后，其工作侧面能与带轮的两个工作侧面贴紧，因此，槽角都小于传动带两侧的夹角（40°）。轮毂是带轮与轴互相配合的部分。轮辐是轮缘的联接部分。1-轮缘2-轮辐3-轮毂V带轮V带轮型式：实心带轮（S型）、腹板带轮（P型）、孔板带轮(H型)、轮辐带轮(E型)。尺寸较大的腹板轮，为便于加工、安装和减重，常在腹板上均匀制出4~6个直径大小一样的圆孔。材料：铸铁、铸钢、铸铝、塑料等。实心带轮腹板带轮孔板带轮轮辐带轮三、带传动的安装、维护和张紧1.带传动的安装与维护（1）带轮的安装安装带轮时，两带轮轴线应相互平行，其V型槽对称平面应重合。（2）带轮的布置

为使传动带的装拆方便，带轮应尽量布置在轴的外伸端。（3）V带在轮槽中的位置

安装带轮时，两带轮轴线应相互平行，其V型槽对称平面应重合。1.带传动的安装与维护（a）正确位置（b）错误位置（c）错误位置V带在轮槽中的位置（4）初拉力的要求在生产实践中，带的初拉力可根据经验来调整，一般来说，在中等中心距的情况下，控制V带的初拉力时，以大拇指能按下15mm左右较为合适。带的初拉力控制1.带传动的安装与维护‌带的初拉力‌是指在带传动开始运转时施加在皮带上的力，它直接影响到传动效率。初拉力越大，传动效率越高。拉力过大可能导致带过度拉伸，缩短使用寿命；初拉力过小则可能导致带松弛，影响传动的平稳性。因此，要合理选择初拉力。（5）定期检查

对带传动要进行定期检查并及时调整，对不能使用的带应及时更换。更换传动带时，必须全部同时更换，保证各根传动带的受力均匀，不能新旧混合使用。1.带传动的安装与维护（6）安装防护罩

带传动装置应安装防护罩，以免发生意外事故和保护带传动的工作环境，防止润滑油、冷却液和其他杂物影响传动效果，避免传动带的过早老化。（7）带不能和酸、碱、油接触，工作温度不宜超过60℃。（1）张紧的原因

V带在安装时，必须以一定的初拉力张紧在两带轮上，使带与带轮间产生足够的摩擦力，才能传递运动和动力。但V带并非完全弹性体，工作一段时间后，由于产生塑性变形而松弛，使初拉力降低，在带与带轮间产生相对滑动，无法传递动力和运动。因此，为了保证带传动的正常工作，应定期检查初拉力，当发现初拉力小于要求值时，必须重新张紧，所以必须设置带的张紧装置。2.带传动的张紧三、带传动的安装、维护和张紧2.带传动的张紧定期张紧自动张紧（2）张紧的方法

目标：使中心距ａ增大或使带张紧。调整中心距①定期张紧：定期调整中心，利用调整螺钉调整中心距；②自动张紧：利用电动机自身重量下垂起到张紧作用。2.带传动的张紧定期调整张紧轮汽车发动机中带传动的张紧轮位置应用张紧轮：当中心距不能调节时，可采用张紧轮张紧。一般来说，张紧轮应放在松边内侧。①Ｖ带传动：张紧轮设置在松边内侧靠大轮处；②平带传动：张紧轮设置在松边外侧靠小轮。摆锤式自动张紧装置四、同步带传动（1）同步带传动也称同步齿形带传动。（2）同步齿形带是以钢丝为强力层，外面覆盖聚氨酯或橡胶，带的工作面制成齿形，带轮的轮面也制成相应的齿形，靠带齿与轮齿啮合实现传动。（3）主要用于要求传动比准确的中、小功率传动中，如计算机、录音机、磨床和纺织机械等。同步带传动四、同步带传动（4）同步带传动的特点平均传动比准确；带的初拉力较小，轴和轴承上所受的载荷较小；由于带薄而轻，强力层强度高，故带速可达40m/s,传动比可达10，结构紧凑，传递功率可达200kW，因而应用日益广泛；效率较高，约为0.98。带及带轮价格较高，对制造安装要求高。汽车中的同步带传动8.2链传动观察汽车发动机中的链传动1-凸轮轴正时链轮2-链条3-曲轴正时链轮发动机配气机构中的链传动装置一、链传动的组成、特点及类型1、链传动的组成链传动由主动链轮、从动链轮和绕在链轮上并与链轮啮合的链条组成。根据用途不同，链条可分为传动链、输送链和起重链。传动链用于一般机械中传递运动和动力，输送链用于链式输送机中输送重物，起重链用于起重机械中提升重物。2、链传动的特点与带传动比链轮传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；与带传动比需要的张紧力小，作用在轴上的压力小，可减少轴承的摩擦损失；与带传动比结构紧凑；能在高温，有油污等恶劣环境下工作；制造和安装精度较低，中心距较大时其传动结构简单；与齿轮传动比缺点：瞬时转速和瞬时传动比不是常数，传动平稳性较差，有一定的冲击和噪声。3、传动链的类型齿形链滚子链传动链又可分为滚子链和齿形链。滚子链的组成：滚子、套筒、销轴、内链板、外链板。外链板与销轴、内链板和套筒之间均采用过盈配合相联，滚子与套筒、套筒与销轴之间均采用间隙配合。外链板与销轴构成一串外链节，内链板与套筒则构成一串内链节。当内外链节相对屈伸时套筒可绕销轴自由转动，内外链节组成一个铰链，一系列内外链节便组成了一根链条。链传动工作时，套筒上的滚子沿链轮齿廓滚动，可以减轻和链轮轮齿的磨损。链板均做成∞字形，使其近似符合等强度要求，并减轻链条重量和运动时的惯性力。1-内链板2-外链板3-销轴4-套筒5-滚子3、传动链的类型节距p：滚子链上相邻两滚子中心的距离。p越大，链条各零件尺寸越大，所能传递的功率也越大。结构类型：单排链和多排链。滚子链已标准化，分为A、B两个系列，常用的是A系列。双排滚子链套筒滚子链开口销弹簧夹过度链节套筒滚子链的接头形式链条长度以链节数表示。链节数最好取偶数，以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相接。若链节数为奇数时，则采用过渡链节，在链条受拉时，过度链节还要承受附加的弯曲载荷，通常应避免采用。3、传动链的类型滚子链分单排链、双排链、和多排链。排数愈多承载能力愈高，当传递功率较大时，可用多排链。排数愈多，各排链条受力不均匀，会降低多排链的使用寿命，排数不宜超过4排。双排套筒滚子链3、传动链的类型齿形链是由铰链联接的齿形板组成的。与套筒滚子链比较，它传动平稳、噪声较小，耐冲击，能承受较高的链速，但结构复杂、价格较高，且摩擦力较大，易磨损，因此主要用于高速传动。齿形链齿形链齿形链的链条各零件一般来说是由碳钢或合金钢制成，并经过热处理以提高强度和耐磨性。3、传动链的类型链轮的齿形要求尽可能减小啮合时的产生的冲击和接触应力，保证链节能自由地进入和退出啮合，且便于加工。一般多采用三圆弧一直线齿形。滚子链的链轮滚子链链轮端面齿形链轮的材料应满足强度和耐磨性要求。可根据尺寸大小和工作条件选择合金钢、碳钢和铸铁等材料。由于小链轮轮齿的啮合次数比大链轮轮齿的啮合次数多，磨损和冲击较大，为了使两链轮的寿命接近，小链轮材料的强度和齿面硬度要比大链轮高一些。二、链传动的运动特性及主要参数1.运动特性链条和链轮啮合传动时，链条绕在链轮上呈一多边形，链条速度呈周期性变化，使链条呈周期性上下抖动，造成链传动运动的不均匀性，称为多边形效应。链轮齿数越少，链速的变化幅度越大，多变形效应越严重。为避免链传动的运动不均匀性等对其他机构的影响，常将链传动安排在低速级。二、链传动的运动特性及主要参数2.链传动的主要参数由于链轮的齿数越少，多边形效应越明显，传动越不平稳，所以，在传动比不过大的情况下，应尽量增加小链轮的齿数，一般Zmin=17。两轮的齿数Z1、Z2应优先选用序列17、19、21、23、25、38、57、76、95、114的数字。为了使链传动磨损均匀，两链轮齿数应尽量选取与链节数（偶数）互为质数的奇数。（1）链轮的齿数链传动的平均传动比为：二、链传动的运动特性及主要参数（3）中心距a中心距的选择要适当。若中心距太小，则小链轮上的包角也小，同时啮合的链轮齿数也减小；若中心距过大，则易使链抖动。一般可初选中心距a=(30~50)P,最大中心距amax≤80P。（2）链节数p链的节距越大，承载能力越高，但传动的速度不均匀性、动载荷也要增大。因此，在满足功率要求的前提下，应尽量选用较小的链节距。高速、大功率和大传动比的链传动，可选用小节距多排链。低速、大中心距、小传动比时，可选用稍大节距的单排链。

三、链传动的布置和张紧1、链传动布置要考虑的原则两链轮轴线应平行，两链轮端面应位于同一铅垂平面内，尽可能避免布置在水平面或倾斜平面内。一般应使链条紧边在上，松边在下，以免垂度过大干扰链与轮齿的正常啮合。两轮轴线不在同一水平面上，松边应在下。两轮轴线在同一水平面，紧边在上或在下均可，一般紧边在上。三、链传动的布置和张紧2.链传动的张紧在链传动过程中，链的松边过松时，链传动容易产生振动、跳齿或脱链，因此在安装链条时，要使链条有一定的张紧力。应使链条紧边在上，松边在下，以免垂度过大干扰链与轮齿的正常啮合。链传动的张紧方法主要有两种，即调整中心距和用张紧轮张紧。用张紧轮张紧时，张紧轮一般是压紧在松边靠近小链轮处，其直径应与小链轮的直径相近。链传动的布置布置方案链传动的布置布置方案传动参数正确布置不正确布置说明i<1.5a>60p两轮轴在同一水平面，松边应在下面。否则松边下垂量增大后松边与紧边相碰，须经常调整中心距。两轮轴在同一铅垂面内，下垂量增大会减少下链轮的有效啮合齿数，降低传动能力，为此应采用：1)中心距可调；2)设张紧装置；3)上下两轮错开。i、a为任意值四、链传动的润滑链传动的润滑能缓和冲击，减少磨损，提高工作的可靠性和传动效率，延长使用寿命。润滑方式主要有：人工给油、油杯滴油、油浴润滑、飞溅润滑、用油泵强制润滑和冷却。因松边上的链节松弛，润滑油更容易流到需要润滑的缝隙表面，因此不管采用何种润滑方式，润滑油都应加在松边上。发动机配气机构中的链传动采用的是主要是飞溅润滑。8.3齿轮传动和蜗杆传动一、认识汽车手动变速器任何发动机都有速度极限，转速超过这个最大值，发动机就会爆炸。在马力和扭矩都达到最大值时，发动机的转速变化范围很小。在汽车加速或者减速时，变速器通过改变输入轴与输出轴之间的转速比，使发动机转速保持在速度极限以下，并且使发动机接近最佳性能转速区。1、变速器的位置及功用变速器在汽车的传动系中，位于离合器的后面（或液力变矩器的后面）。变速器通过离合器与发动机相连，变速器的输入轴就和发动机转速同步了。变速器的功用（1）改变传动比；（2）在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒向行驶；（3）利用空挡，中断动力传递，以发动机能够起动、怠速。2、手动变速器的组成手动变速器的基本结构一般由壳体、传动部分和操纵部分组成，其中传动部分主要由齿轮机构组成，它是手动变速器的主要组成部分。手动变速器中的齿轮机构二、齿轮传动的特点及分类齿轮传动是通过两个齿轮相互啮合来传递运动和动力的传动装置。如图所示，两齿轮轴线的相对位置不变，各自绕其自身的轴线转动。工作时，通过啮合主动轮的轮齿推动从动轮轮齿，将主动轮的动力和运动传递给从动轮。齿轮传动1、一对齿轮的传动比一对齿轮中，设主动齿轮的转速为n1，齿数为z1，从动齿轮的转速为n2，齿数为z2。当主动齿轮转过n1转数时，转过的齿数为n1∙z1，此时从动齿轮转过n2转数，其转过的齿数为n2∙z2，由于两齿轮转过的齿数相等，即n1∙z1=n2∙z2。一对齿轮的传动比i12是主动齿轮与从动齿轮转速（角速度）之比，与齿数成反比。2、齿轮传动的特点（1）可实现较大的传动比，传动比恒定，传动精度高。（2）传动效率高，寿命长。（3）结构紧凑、工作可靠，可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。（4）适用的速度和传递功率及尺寸范围大，可用于高速（υ＞40m/s）、中速和低速（υ＜25m/s）的传动；传递功率可从小于1W到50000Kw或更大；其直径从不到1mm的仪表齿轮到10mm以上的重型齿轮。（5）要求较高的制造和安装精度，成本高，不适合远距离两轴之间的传动。3、齿轮传动的分类蜗轮蜗杆传动齿轮传动三、渐开线直齿圆柱齿轮1、渐开线的形成及其传动特点当一条动直线（发生线）n-n沿着一固定的圆（基圆）作纯滚动时，该动直线上任一点K的轨迹称为该圆的渐开线。渐开线齿轮的齿廓是取用了渐开线的一段。渐开线齿廓传动特点（1）能保证传动比为一常数。（2）齿廓间正压力方向保持不变，有利于齿轮传动保持平稳。（3）齿轮的传动比取决于两齿轮基圆半径的大小，即使两轮中心距稍有变化，传动比也仍然保持不变。2、齿轮各部分名称齿数：齿轮圆周上轮齿的数目称为齿数，用z表示。齿顶圆：包含齿轮所有齿顶端的圆，用ra与da表示。齿槽宽：齿轮相邻两齿之间的空间，用ek表示。齿厚：同一轮齿两侧齿廓上的弧长，用sk表示。齿根圆：包含齿轮所有齿槽底的圆，用rf与df表示。齿距：相邻两齿同侧齿廓的弧长，pk=sk+ek。分度圆：s=e所对应的圆。模数：m,d=mz(

)

压力角α：我国规定标准压力角为20˚。2、齿轮各部分名称⑩齿顶高、齿根高和全齿高齿顶高：ha=ha*m

（ha*—齿顶高系数）齿根高：hf=(ha*+c*)m

（c*—顶隙系数）我国标准规定：正常齿制ha*=1，c*=0.25；短齿制ha*=0.8，c*=0.3

全齿高：h=ha+hf=(2ha*+c*)m（1）模数m

定义分度圆上的模数：

m=P/π（P：分度圆上的齿距）我国已规定了标准模数系列:3、齿轮的主要参数第一系列11.251.522.5345681012162025324050第二系列1.1251.3751.752.252.753.54.55.5（6.5）7911141822283645渐开线圆柱齿轮标准模数系列（摘录GB/T1357—2008）3、齿轮的主要参数（2）压力角α：渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向所夹的锐角称为该点的压力角。齿廓上各点压力角是变化的。

分度圆上的压力角为标准值，国家标准α=20°，某些汽车齿轮α=22.5°。渐开线标准直齿圆柱齿轮主要参数和几何尺寸计算公式名称符号公式齿数z选定z1≥zmin，z2=iz1模数m根据强度或结构确定，选用标准值压力角α选用标准值，α=20°

。分度圆直径dd=mz齿顶高haHa=ha*m，对正常齿：ha*=1齿根高hfhf=（ha*+c*）m，对正常齿：c*=0.25齿高hh=ha+hf齿顶圆直径dada=（z+2）齿根圆直径dfdf=（z-2ha*-2c*）m基圆直径dbdb=dcosα齿距pp=π∙m齿厚sS=π齿槽宽ee=π中心距离aa=（d1+d2）=（z1+z2）m顶隙cc=c*m4、正确啮合条件及正确安装中心距（1）正确啮合条件：齿对交替过程中不发生冲击。讨论：正确啮合条件？齿轮正确啮合条件：模数和压力角分别相等。（2）正确安装中心距一对渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合传动，渐开线标准直齿圆柱齿轮机构的中心距等于两齿轮分度圆半径之和。这种中心距称为正确安装中心距或标准中心距。四、斜齿圆柱齿轮传动汽车手动变速器中的斜齿轮传动1、斜齿轮的传动特点轮齿承载和卸载是逐步的,且同时啮合的齿数多，因此，工作平稳,冲击和噪声小,适合于高速传动。（a）直齿轮（b）斜齿轮斜齿轮同时啮合的齿数多2、斜齿轮的主要参数和几何尺寸（1）螺旋角β:螺旋线的切线与轮齿轴线之间的夹角β称为分度圆柱上的螺旋角，简称螺旋角。它表示轮齿的倾斜程度。有左旋和右旋之分。斜齿轮的分度圆柱及其展开图2、斜齿轮的主要参数和几何尺寸螺旋角越大，轮齿越倾斜，传动的平稳性越好，但轴向力也越大。（2）模数与压力角法向模数mn端面模数mt：法向n:垂直于某个轮齿的方向—法向参数端面t:垂直于齿轮轴线的平面—端面参数标准斜齿轮几何尺寸计算公式基本参数名称符号计算公式法向模数mn

按强度决定，选取标准值法向压力角αn选标准值αn=20°齿数zz1≥zmin,z2=iz1齿顶高系数h*an选标准值h*an=1顶隙系数c*n

选标准值c*n=0.25分度圆柱螺旋角β一般取β=8°～20°几何尺寸端面模数mtmt=mn/cosβ分度圆直径dd=zmt=zmn/cosβ齿顶高haha=h*anmn齿根高hfhf=（h*an+c*n）mn齿高hh=ha+hf=（2h*a+c*n）mn齿顶圆直径dada=d+2ha齿根圆直径dfdf=d-2hf中心距aa=d1+d2/2=mn(z1+z2)/2cosβ3、斜齿轮正确啮合的条件一对斜齿轮正确啮合时，除了两轮的端面模数和端面压力角分别相等外，两轮的螺旋角也必须大小相等、方向相反，即其中一个齿轮为左旋，另一个齿轮为右旋。由于两轮的螺旋角相等，所以其法向模数和法向压力角也必然相等。因此，外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件为：mn1=mn2=mnαn1=αn2=αnβ1=-β2

（内啮合时β1=β2）五、锥齿轮传动1、锥齿轮传动的特点及类型汽车后桥中的锥齿轮传动锥齿轮传动用来传递两相交轴间的回转运动，一般多采用轴交角∑=90°。锥齿轮的轮齿分布在圆锥体上，其齿形从大端到小端是逐渐收缩的。1、锥齿轮传动的特点及类型直齿锥齿轮传动斜齿锥齿轮传动曲齿锥齿轮传动按锥齿轮齿线（齿面与分度圆锥面的交线）形状不同可分为直齿、斜齿和曲齿等类型。直齿锥齿轮传动设计、制造和安装比较方便，应用广泛；斜齿锥齿轮传动应用较少，曲齿锥齿轮传动的平稳性和承载能力强，常用于高速重载传动。2、直齿锥齿轮传动的正确啮合条件直齿锥齿轮的大端齿形可以近似地用当量齿轮（直齿圆柱齿轮）的齿形代替，其模数以大端模数为标准，因此，直齿锥齿轮的正确啮合条件与直齿圆柱齿轮相同：m1=m2=mα1=α2=α3、直齿锥齿轮传动的传动比六、齿轮传动的失效形式及常用材料1、齿轮传动的方式按工作情况不同，齿轮传动可分为齿轮外露或只有简单遮盖的开式传动和齿轮被封闭在箱体内的闭式传动。汽车变速箱中的闭式齿轮传动开式齿轮传动六、齿轮传动的失效形式及常用材料2、齿轮传动的失效形式26齿轮失效是指齿轮在传动过程中，由于载荷的作用发生轮齿折断、齿面损坏等现象，使齿轮失去了正常的工作能力。开式传动容易有灰尘或其它杂物进入轮齿啮合处，且不能保证有良好的润滑条件，而闭式传动的工作条件相对要好。齿轮失效一般是指轮齿失效，其失效的形式主要有五类，即：齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断。六、齿轮传动的失效形式及常用材料2、齿轮传动的失效形式——齿面磨损齿面磨损:灰尘、砂粒、金属微粒等落入轮齿间，使齿面间产生摩擦磨损。严重时会因齿面减薄过多而折断。磨损是开式传动的主要失效形式。主要解决措施：采用闭式传动；提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；采用清洁的润滑油。六、齿轮传动的失效形式及常用材料2、齿轮传动的失效形式——齿面点蚀齿面点蚀:轮齿工作面某一固定点受到近似脉动的变应力作用，由于疲劳而产生的麻点状剥蚀损伤的现象。点蚀是闭式传动常见的失效形式。开始齿轮由于磨损很少出现点蚀。点蚀首先出现在节线附近。主要解决措施：采用闭式传动；提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；采用清洁的润滑油。六、齿轮传动的失效形式及常用材料2、齿轮传动的失效形式——齿面胶合齿面胶合：高速重载传动中，齿面间压力大，瞬时温度高，润滑油模被破坏，齿面间会发生粘接在一起的现象，在轮齿表面沿滑动方向出现条状伤痕，称为胶合。防止胶合的措施：提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；增大润滑油粘度；限制油温。六、齿轮传动的失效形式及常用材料2、齿轮传动的失效形式——齿面塑性变形齿面塑性变形：重载且摩擦力很大时，齿面较软的轮齿表面就会沿摩擦力方向产生塑性变形。防止措施：提高齿面硬度；增大润滑油粘度。六、齿轮传动的失效形式及常用材料2、齿轮传动的失效形式——轮齿折断轮齿折断：轮齿受力后齿根弯曲应力最大，而且有应力集中。当轮齿多次重复受力后，齿根处将产生疲劳裂纹并逐渐扩展，最终引起轮齿断裂，这种断裂称为弯曲疲劳断裂。此外，轮齿受到短时过载或冲击载荷时也可能产生折断。齿根折断均起始于拉应力一侧。防止措施：加强轮齿制造的质量控制‌；使用高强度、耐磨损的材料；增加轮齿的强度‌；避免过载运行，采用平稳的启动和停止方式，减少冲击力对轮齿的损害等。六、齿轮传动的失效形式及常用材料3、齿轮的常用材料

分析轮齿的失效形式可知，齿轮的基本要求应是齿面硬、齿芯韧。即：(1)齿面应有足够的硬度，以抵抗齿面磨损、点蚀、胶合以及塑性变形等；(2)齿芯应有足够的强度和较好的韧性，以抵抗齿根折断和冲击载荷：(3)应有良好的加工工艺性能及热处理性能．使之便于加工且便于提高其力学性能。常用的齿轮材料有优质碳素钢如35钢、45钢，合金钢20Cr、40Cr等，此外还有灰铸铁、球墨铸铁、铸钢及一些非金属材料等。由于齿轮相互啮合时，小齿轮的啮合次数要多于大齿轮，所以小齿轮材料的强度和硬度应比大齿轮的略高。常用的齿轮材料、轮齿硬度和应用举例υ＜25m/s为低速，υ=25～40m/s为中速，υ＞40m/s为高速。七、汽车中的蜗杆传动1、认识蜗杆传动蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成。蜗杆传动用于传递交错轴之间的回转运动和动力，通常轴交角为90º。蜗杆传动中，一般蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。汽车中的蜗杆传动应用实例托森差速器中的蜗杆传动中控锁中的蜗杆传动七、汽车中的蜗杆传动2、蜗杆传动的特点3、蜗杆传动的类型（1）右旋蜗杆和左旋蜗杆根据蜗杆螺旋线的旋向不同，蜗杆分为右旋蜗杆和左旋蜗杆。判定方法：螺纹自左向右升高为右旋，反之为左旋。常用的为右旋蜗杆。蜗杆蜗轮转向的判定：蜗杆通常为主动件，从动件蜗轮的转向可用下述左、右手定则确定：以四指代表蜗杆转向，则拇指代表蜗轮节点线速度的反方向。蜗杆左旋，用左手定则；蜗杆右旋，用右手定则。蜗杆旋向判断蜗轮蜗杆转向判定3、蜗杆传动的类型（2）圆柱蜗杆传动和环面蜗杆传动按蜗杆的形状不同分为圆柱蜗杆传动和环面蜗杆传动。圆柱蜗杆传动按蜗杆螺旋面形状不同分为阿基米德蜗杆传动、圆柱蜗杆传动、渐开线蜗杆传动。其中，阿基米德蜗杆制造简单，应用广泛。圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动4、蜗杆传动主要参数（1）模数和压力角中间平面——通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面为中间平面(蜗杆轴面,蜗轮端面)，蜗杆传动的设计计算以中间平面内的参数和几何关系为标准。在中间平面上，蜗轮与蜗杆的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。其参数与齿轮传动相似。正确啮合条件ma1=mt2=mαa1=αt2=200γ=β4、蜗杆传动主要参数（2）传动比i,蜗杆的头数z1,蜗轮齿数z2蜗杆传动中，一般蜗杆为主动件，其头数为Z1，蜗轮齿数为Z2。较少的蜗杆头数（如：单头蜗杆）可以实现较大的传动比，但传动效率较低；蜗杆头数越多，传动效率越高，但头数过多时不易加工。通常蜗杆头数取为1、2、4、6。蜗轮齿数主要取决于传动比，即z2=iz1

。z2不宜太小（如z2>26)，否则将使传动平稳性变差。z2也不宜太大，否则在模数一定时，蜗轮直径将增大，从而使相啮合的蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。

（3）蜗杆中圆直径d1、导程角γ1、直径系数q蜗杆的中圆直径相当于蜗杆的中径，如图为蜗杆的分度圆柱面展开平面。q=d1/m；q称为蜗杆的直径系数d1=mq蜗杆展开成平面在m和d1为标准值时，z1↑→γ↑。γ越大传动效率越高，传递动力时要求效率高；γ=15°-30°且应采用多头蜗杆；γ越小传动效率越低,要求反行程自锁时γ<=3°30‘。5、蜗杆传动的失效形式、材料及结构（1）失效形式：蜗杆传动与齿轮传动失效形式类似，有齿面点蚀、胶合、磨损、轮齿折断等形式，由于蜗杆传动的齿面滑动速度较大，发热量大，一般开式传动主要失效形式是磨损，闭式传动主要失效形式是胶合。回顾：齿轮传动的失效形式有哪些？5、蜗杆传动的失效形式、材料及结构（2）蜗杆、蜗轮的常用材料要求：足够的强度；良好的减摩、耐磨性；良好的抗胶合性。常采用青铜作蜗轮齿圈，与淬硬磨削的钢制蜗杆相配。蜗杆常用材料：碳素钢和合金钢，要求齿面光洁并且有较高硬度。一般蜗杆可采用45，40等碳素钢，调质处理。对高速重载的蜗杆常用20Cr，20crMnTi等渗碳淬火。蜗轮常用材料：青铜和铸铁。铸造锡青铜，抗胶合，耐磨性能好，易切削加工，但价格贵，一般用于高速(v<25m／s)重要场合。灰铸铁主要用于低速、轻载的场合。5、蜗杆传动的失效形式、材料及结构（3）蜗杆与蜗轮的结构蜗杆结构：蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体。无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加工，但该结构的刚度较前一种差。5、蜗杆传动的失效形式、材料及结构（3）蜗杆与蜗轮的结构蜗轮结构：为了减摩，蜗轮通常用青铜制作。为节省铜材，蜗轮直径较大时，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯用铸铁或碳素钢。常用蜗轮的结构形式如下：整体式蜗轮配合式蜗轮拼铸式蜗轮螺栓联接式蜗轮八、轮系轮系：由一系列齿轮组成的传动系统。汽车手动变速器中的轮系汽车自动变速器中的行星轮系1、轮系的分类定轴轮系：轮系运转过程中，所有齿轮轴线的几何位置都相对机架固定不动。周转轮系：在轮系运转过程中，至少有一个齿轮轴线的几何位置不固定，而是绕着其它定轴齿轮的轴线回转。（1）定轴轮系定轴轮系也称为普通轮系；轮系中的齿轮（包括蜗轮蜗杆）在运转中轴线都是固定不动的。观察图示轮系的运动简图，说出轮系的组成？（2）周转轮系在周转轮系运转过程中，至少有一个齿轮轴线的几何位置不固定，而是绕着其它定轴齿轮的轴线回转。周转轮系主要由行星轮、中心轮、行星架组成。周转轮系的组成及其运动简图图中齿轮1和2绕固定轴线O1转动，称为中心轮，齿轮3除了绕其本身的几何轴线O3自转外，同时还随4（行星架）绕固定的几何轴线O1转动（公转），齿轮3称为行星轮，中心轮1也称为太阳轮，中心轮2也称为内齿圈。（2）周转轮系观察周转轮系的运转过程，识别周转轮系的各部分组成及特点。周转轮系动态演示2、轮系的应用可获得很大的传动比；可作较远距离的传动；可以方便地实现变速和变向要求；可以实现运动的合成与分解。图示的行星齿轮箱的直径超过11米，重量超过120吨，可承受1,000兆牛顿米的扭矩，转速达到每分钟100转。该行星齿轮箱的应用是在海上风力涡轮机，是当代最大的风力涡轮机之一，每个风力涡轮机有3个这样的行星齿轮箱，每个风力涡轮机可产生6兆瓦的电力，满足2,000个家庭的用电需求。行星齿轮箱已经成为了现代机械设计中不可或缺的组成部分，其应用领域广泛，包括航空、汽车、铁路、机器人、风力涡轮机、太阳能发电和其他高端机械装置。中国广核集团惠州港口海上风电场3、定轴轮系的传动比计算（1）轮系的传动比

轮系中，输入轴与输出轴的角速度（或转速）之比称为轮系的传动比，用字母i表示，并在其右下角用下标表明其对应的两轴。如：i

17表示轴（轮）1与轴（轮）7的角速度之比。

i15=?i22’=?i2’3=?i12=?3、定轴轮系的传动比计算相对转动方向的判断外啮合内啮合一对外啮合齿轮，两齿轮的转动方向相反，规定其传动比为负值；一对内啮合齿轮，两齿轮的转动方向相同，规定其传动比为正值。3、定轴轮系的传动比计算一对锥齿轮传动，由于两齿轮轴线不平行，其转动方向的关系不能用传动比的正、负表示，需要在图上用画箭头的方法来确定。锥齿轮传动齿轮齿条传动蜗轮蜗杆传动齿轮齿条传动及蜗轮蜗杆传动也需要用画箭头的方法来确定转动方向。（2）定轴轮系的传动比计算观察图示轮系运动简图，确定轮系类型？传动比的计算包括两方面：大小和方向。例：

（2）定轴轮系的传动比计算大小：方向？（2）定轴轮系的传动比计算（-）根据前面学习的齿轮传动方向判定方法，确定图中各齿轮的转动方向？练习1：输入轴及输出轴的轴线互相平行求i14?传动比方向判断：画箭头传动比方向表示：在传动比大小前加正负号练习2：输入轴及输出轴的轴线不平行求i15?传动比方向判断传动比方向表示画箭头练习2：输入轴及输出轴的轴线不平行总结：定轴轮系的传动比大小：结果表示：方向：画箭头法（适合任何定轴轮系）（只适合所有齿轮轴线都平行的情况）（输入、输出轴平行）作业：已知：z1=18,z2=36,z2’=20,z3=80,z3’=20,z4=18,z5=30,z5’=15,z6=30,z6’=2(右旋)，z7=60,n1=1440r/min，其转向如图所示。求：传动比i17,i15,i25及蜗轮的转速和转向。作业：已知：z1=18,z2=36,z2’=20,z3=80,z3’=20,z4=18,z5=30,z5’=15,z6=30,z6’=2(右旋)，z7=60,n1=1440r/min，其转向如图所示。求：传动比i17,i15,i25及蜗轮的转速和转向。

4、周转轮系的传动比计算2——行星轮H——行星架（转臂）3——中心轮（太阳轮）1——中心轮（太阳轮）基本构件4、周转轮系的传动比计算定轴轮系周转轮系?绕固定轴线转动的行星架4、周转轮系的传动比计算若将周转轮系中的行星架视为固定不动，则可将周转轮系转化为普通轮系，从而按普通轮系方法求传动比。行星轮系及其转化机构

4、周转轮系的传动比计算在行星轮系中，以ω1、

ω3

、

ωH分别表示太阳轮1、内齿圈3、行星架H的角速度，ω2表示行星轮2的角速度。经过转化，齿轮1、3之间的传动比为:4、周转轮系的传动比计算一般周转轮系转化机构的传动比各轮齿数已知，就可以确定w1、wn、wH之间的关系；如果两个已知，就可以计算出第三个，进而可以计算周转轮系的传动比。推广到一般情形，可得行星轮系传动比的计算公式：4、周转轮系的传动比计算例题：已知:z1=28，z2=18，z2’=24，z3=70，求：i1H。总结：周转轮系传动比计算方法周转轮系转化机构：假想的定轴轮系计算转化机构的传动比计算周转轮系传动比-

w

H上角标H正负号问题练习已知：z1=z2=48，z2’=18,z3=24，w1=250rad/s，w3=100rad/s，方向如图所示。求解：wH。

解：假定H不动8.4螺旋传动一、螺纹的类型及主要参数1、螺纹的形成螺纹即沿螺旋线形成的、具有相同剖面的凸起和沟槽。外螺纹：在圆柱外表面切制的螺纹。内螺纹：在孔内表面上切制的螺纹。螺纹d2一、螺纹的类型及主要参数2、螺纹的类型按螺旋线绕行方向分类右旋螺纹——顺时针方向旋入（常用）左旋螺纹——逆时针方向旋入一、螺纹的类型及主要参数按线数分为：单线螺纹和双（三）线螺纹单线螺纹：在圆柱体上沿一条螺旋线切制的螺纹；双线螺纹：沿两条螺旋线切制出的螺纹；三线螺纹：沿三条螺旋线切制出的螺纹。联接用螺纹多为单线螺纹，多线螺纹主要用于传动。联接螺纹多为三角螺纹，传动螺纹多用梯形螺纹。一、螺纹的类型及主要参数按应用分：连接螺纹和传动螺纹传动螺纹：多线螺纹、梯形、矩形、锯齿形螺纹连接螺纹：单线、三角形螺纹一、螺纹的类型及主要参数2、螺纹的主要参数d1d2PdSP/2P/2(1)大径d：与外螺纹牙顶(或内螺纹牙底)相重合的假想圆柱体的直径。(2)小径d1：与外螺纹牙底(或内螺纹牙顶)相重合的假想圆柱体的直径。(3)中径d2：也是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。(4)螺距P：相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。(5)导程S：S=nP同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距P(6)螺纹升角λ：中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角。

(7)牙型角α：轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角为牙侧角。αββSπd2λtgλ=nP/πd2二、螺旋机构1、螺旋机构的类型及应用起重螺旋——起重螺旋用来举重或克服其他较大的阻力，如汽车维修中常用的螺旋千斤顶。起重螺旋一般为间歇性工作，工作速度不高。因其主要用来承受大的轴向力，通常有自锁功能，一般用单头螺旋，传动效率为40%左右。汽车中常用的螺旋千斤顶的实物及原理二、螺旋机构传动螺旋——传动螺旋用于传递运动，工作速度较高，在较长时间内连续工作，要求有较高的传动精度。螺旋传动机构按螺纹副间摩擦性质分为滑动螺旋机构和滚动螺旋机构。滑动螺旋机构滚动螺旋机构调整螺旋——用来调整并固定零部件之间的相对位置。调整螺旋一般不在工作载荷下转动。二、螺旋机构2、螺旋机构的特点减速比大。螺杆转动一周，螺母只移动一个导程，因此螺旋机构可以得到很大的减速比。机构的效益大。因减速比大，当在主动件上施加一个较小的扭矩时，可在从动件上得到较大的推力。具有自锁性。结构简单、传动平稳、无噪声。滑动螺旋由于摩擦力大，磨