【文章內(nèi)容簡介】 整的圓柱齒輪，這兩個假想的圓柱齒輪就稱為兩錐齒輪的當(dāng)量齒輪，當(dāng)量齒輪的齒數(shù)稱為當(dāng)量齒數(shù)，用Zv表示。 當(dāng)量齒輪的半徑：rv=r／cos d 當(dāng)量齒數(shù)：Zv=Z／cos d 式中 d――圓錐齒輪分度圓錐角 當(dāng)量齒數(shù)Zv是圓錐齒輪的重要參數(shù)，其意義在于，就大端齒形和大端承載能力而言，圓錐齒輪與同模數(shù)、同壓力角、齒數(shù)為Zv的圓柱齒輪相當(dāng)。用仿形法加工圓錐齒輪，按Zv值選擇刀號。用范成法加工正常齒形的圓錐齒輪，不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)Zmin= Zvmin cos d=17 . cos d 。六、齒輪材料、結(jié)構(gòu)、齒輪傳動失效形式及維護㈠、齒輪的常用材料及熱處理１．齒輪常用材料常用的齒輪材料是各種牌號的優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼和鑄鐵等，一般多采用鍛件或軋制鋼材，當(dāng)齒輪較大(d＞400～600mm)而輪坯不易制造時，可采用鑄鋼，開式低速傳動可采用灰鑄鐵，球墨鑄鐵有時可代替鑄鋼。 一對相嚙合的齒輪，為使大小兩輪的工作壽命相近，小齒輪應(yīng)比大齒輪選用好一點的材料、高一些的硬度。 ２．常用熱處理方法齒輪常用的熱處理方法有：正火、調(diào)質(zhì)、表面淬火、滲碳淬火和滲氮等。（1）經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)處理的齒輪為軟齒面齒輪，工藝過程簡單，運用于對強度要求不高，中低速的一般機械傳動的齒輪。（2）經(jīng)表面淬火，滲碳淬火和滲氮處理后的齒輪為硬齒面齒輪，可較大地提高齒輪的承載能力和耐磨性，適用于生產(chǎn)批量大和要求結(jié)構(gòu)緊湊的齒輪。㈡、齒輪結(jié)構(gòu) 根據(jù)強度條件和傳動比要求可以確定齒輪的模數(shù)、齒數(shù)等基本參數(shù)，并計算出齒輪傳動的主要尺寸。在確定齒輪尺寸的基礎(chǔ)上，考慮材料制造工藝等因素，確定齒輪的結(jié)構(gòu)形狀。齒輪結(jié)構(gòu)可分為齒輪軸、實心式、腹板式、輪輻式等。 １．齒輪軸 直徑較小的鋼質(zhì)齒輪，當(dāng)齒根圓直徑與軸徑接近時，可將齒輪和軸做成整體的，稱為齒輪軸。 齒輪軸剛度較好，但齒軸磨損后，軸也同時報廢，對直徑較大的齒輪應(yīng)分開制造。 ２．實心式齒輪齒頂圓直徑da≤160mm時，可采用鍛造毛坯的實心式結(jié)構(gòu)，當(dāng)齒頂圓直徑da＜100mm時，單件或小批量生產(chǎn)的齒輪，可直接用軋制圓鋼作齒輪毛坯。 ３．腹板式 齒頂圓直徑da≤500mm時，一般用鍛造方法做成腹板結(jié)構(gòu)齒輪，不重要的用鑄造的方法做成腹板結(jié)構(gòu)齒輪。為了減輕重量，節(jié)省材料，常在腹板上制出圓孔。有關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸參照圖中經(jīng)驗公式確定。 ４．輪輻式 齒頂圓直徑da＞500時，齒輪毛坯常用鑄造方法做成輪輻結(jié)構(gòu)，如圖11－28。根據(jù)不同要求，可用鑄鋼或鑄鐵。㈢、齒輪傳動的失效形式及維護 齒輪傳動過程中，在載荷的作用下，如果輪齒發(fā)生折斷，齒面損壞等現(xiàn)象，則輪齒就失去了正常的工作能力，稱為失效。由于齒輪傳動的工作條件和應(yīng)用范圍各不相同，影響失效的原因很多，主要都發(fā)生在輪齒上，常見的輪齒失效形式有：輪齒折斷、齒面點蝕、齒面膠合、齒面磨損、齒面塑性變形等。 失效形式比較項目輪齒折斷齒面點蝕齒面膠合齒面磨損齒面塑性變形引起原因短時意外的嚴(yán)重過載超過彎曲疲勞極限很小的面接觸、循環(huán)變化、齒面表層就會產(chǎn)生細(xì)微的疲勞裂紋、微粒剝落下來而形成麻點高速重載、嚙合區(qū)溫度升高引起潤滑失效，齒面金屬直接接觸并相互粘連，較軟的齒面被撕下而形成溝紋觸表面間有較大的相對滑對，產(chǎn)生滑動摩擦低速重載、齒面壓力過大部位齒根部分靠近節(jié)線的齒根表面輪齒接觸表面輪齒接觸表面輪齒避免措施選擇適當(dāng)?shù)哪?shù)和齒寬，采用合適的材料及熱處理方法，降低表面粗糙度，降低齒根彎曲應(yīng)力。提高齒面硬度提高齒面硬度，降低表面粗糙度，采用粘度大和抗膠合性能好的潤滑油提高齒面硬度，降低表面粗糙度，改善潤滑條件，加大模數(shù)，盡可能用閉式齒輪傳動結(jié)構(gòu)代替開式齒輪傳動結(jié)構(gòu)減小載荷，減少啟動頻率圖1174 蝸 桿 傳 動教學(xué)目的 ：了解蝸輪蝸桿傳動特點和應(yīng)用、類型和基本參數(shù)、幾何尺寸計算。了解蝸桿傳動的失效形式及維護。了解蝸桿、蝸輪的失效形式。重點難點：了解蝸桿傳動的特點，主要參數(shù)掌握蝸桿傳動的受力分析，掌握蝸桿與蝸輪之間的轉(zhuǎn)向、受力方向。教學(xué)方法：講授教學(xué)課時：1教學(xué)內(nèi)容：蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成，用于傳遞空間交錯的兩軸間的運動和動力，一般交錯角為908，通常蝸桿為主動件，蝸輪為從動件一、蝸桿傳動的特點，結(jié)構(gòu)緊湊。用于傳遞動力時，i=8～80, 用于傳遞運動時，i可達(dá)1000。，無噪聲。因為蝸桿與蝸輪齒的嚙合是連續(xù)的，同時嚙合的齒數(shù)較多所以平穩(wěn)性好。，蝸桿傳動能自鎖，即只能由損桿帶動蝸輪，而不能蝸輪帶動蝸桿。因為在傳動中摩擦損失大，其效率一般為h=～，具有自鎖性傳動時效率h=～。故不適用于傳遞大功率和長期連續(xù)工作。，蝸輪常用貴重的減摩材料（如青銅）制造，成本高。二、蝸桿傳動的主要參數(shù)蝸桿傳動的設(shè)計計算中，均以主平面（通過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面）的參數(shù)和幾何關(guān)系為基準(zhǔn)。（一）主要參數(shù)1．模數(shù)、壓力角、螺旋升角λ與蝸輪的分度圓螺旋角b為了保證輪齒的正確嚙合，蝸桿的軸向模數(shù)mx1應(yīng)等于蝸輪的端面模數(shù)mt2，蝸桿的軸向壓力角ax1應(yīng)等于蝸輪的端面壓力角at2，蝸桿分度圓上的螺旋線升角l應(yīng)等于蝸輪分度圓上的螺旋角b，且兩者螺旋方向相同。 蝸桿的軸向壓力角ax（蝸輪的端面壓力角at）為標(biāo)準(zhǔn)壓力角200。 mx1=mt2= m 通常取蝸桿的頭數(shù)Z1=1～4。當(dāng)Z=1時，導(dǎo)程角小，效率低，一般用于分度傳動或自鎖傳動中，Z=2～4常用于動力傳動和有較高效率。若頭數(shù)多，導(dǎo)程角大，制造困難。蝸輪齒數(shù)根據(jù)傳動比和蝸桿的頭數(shù)決定：Z2=iZ1, 通常取Z2=20～28，Z2不應(yīng)少于28齒，以免根切和降低傳動的平穩(wěn)性。三、蝸桿傳動的受力分析1．蝸桿傳動回轉(zhuǎn)方向的確定（1）螺旋方向的判定 蝸桿傳動與斜齒輪傳動一樣，也有左旋與右旋之分。蝸桿、蝸輪的螺旋方向可用右手法則判定：手心對著自己，四指順著蝸桿（蝸輪）的軸線方向擺肩。若嚙合與右手拇指指向一致，該蝸桿（蝸輪）為右旋，反之為左旋。（2）蝸輪旋轉(zhuǎn)方向的判定蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向不僅與蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)。蝸輪旋轉(zhuǎn)方向的判定方法如下：當(dāng)蝸桿是左旋（或右旋）時，伸出右手（或左手）半握拳，用四指順著蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向，大拇指指向的相反方向就是蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向， 蝸輪旋轉(zhuǎn)方向判定。2． 蝸桿傳動的受力分析 蝸桿傳動的受力情況類似斜齒圓柱齒輪傳動的受力情況。若不計摩擦力，齒面上的法向力Fn仍可分解為三個相互垂直的分力。圓周力Ft、軸向力Fx、徑向力Fr。圓周力Ft1的方向與節(jié)點P的速度方向相反。徑向力Fr1的方向總是指向蝸桿軸線。軸向力Fx1的方向和斜齒輪一樣，用主動輪左右手法則判定：對主動右旋蝸桿以右手四指彎曲方向表示轉(zhuǎn)動方向，大拇指的指向即為軸向力Fx1的方向。由于蝸桿軸線與蝸輪軸線在空間交錯成900，故蝸桿力Ft1等于蝸輪軸向力Fx2，蝸桿軸向力Fx1等于蝸軸圓周力Ft2，蝸桿徑向力Fr1等于蝸輪徑向力Fr2。即：Ft1=－Fx2Fx1=－Ft2圖11—47Fr1=－Fr2四、蝸輪材料選擇蝸桿傳動的主要失效形式有膠合、點蝕和磨損等，因此，蝸桿蝸輪的材料不僅要有足夠的強度，而且還要有良好的減磨性，耐磨性和抗膠合的能力。蝸桿一般采用碳素鋼或合金鋼制造，要求齒面光潔并且有較高的硬度。對于高速重載傳動，蝸桿常用15 Cr、20 Cr、20 CrMnTi等，經(jīng)滲碳淬火，表面硬度HRC56～62，并經(jīng)磨削。對中速中載傳動，蝸桿材料可用45 、40 Cr、35SiMn等，表面淬火，表面硬度HRC45～55，也需磨削。低速不重要的傳動，蝸桿材料可采用45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度HB220～270。蝸輪材料可參考滑動速度Vs來選擇，常采用青銅與鑄鐵，在Vs525m/s的連續(xù)工作的重要傳動中，蝸輪材料常用鑄錫磷青銅ZQSn10—1或鑄錫鋅鉛青銅ZQSn6—6—3等，這些材料的減摩性、耐磨性和抗膠合的性能及切削性能都較好，但強度低，價格高。在Vs＜5m/s傳動中，蝸輪材料可用無錫青銅，如鑄鋁鐵青銅ZQAl9—4或鑄錳黃鋼ZHMn58—2—2等，這類材料的強度較高，價格較廉，但減摩性、抗膠合性能不如錫磷青銅。在Vs＜2m/s 的不重要傳動中，蝸輪材料可用灰鑄鐵HT150或HT200等，也可用球墨鑄鐵QT600—QT700—2等。也可由尼龍或增強尼龍材料制成。75 輪系和減速器教學(xué)目的 ：了解輪系的分類與應(yīng)用。掌握定軸輪系的傳動比、計算及轉(zhuǎn)向。了解減速器的應(yīng)用、類型、結(jié)構(gòu)。重點難點：定軸輪系的傳動比、計算及轉(zhuǎn)向。減速器的類型和結(jié)構(gòu)。教學(xué)方法：講授教學(xué)課時：4教學(xué)內(nèi)容：一系列互相嚙合的齒輪所組成的齒輪機構(gòu)來進行傳動。這種齒輪機構(gòu)稱為輪系。一、輪系的應(yīng)用： ⑴可以獲得很大的傳動比。很多機械要求有很大的傳動比，機床中的電動機轉(zhuǎn)速很高，而主軸的轉(zhuǎn)速要求很低才能滿足切削要求，一對齒輪的傳動比只能達(dá)到３～６，若采用輪系就可以達(dá)到很大的傳動比。⑵可以作較遠(yuǎn)距離的傳動。當(dāng)兩軸中心距較遠(yuǎn)時，若僅用一對齒輪傳動，勢必將齒輪做得很大，結(jié)構(gòu)不合理，而采用輪系傳動則結(jié)構(gòu)緊湊、合理。⑶可以實現(xiàn)變速、變向的要求。一般機器為了適應(yīng)各種工作需要，多采用輪系組成各種機構(gòu)，將轉(zhuǎn)速分為多級進行變換，并能改變轉(zhuǎn)動方向。⑷可以合成或分解運動。采用周轉(zhuǎn)輪系可以將兩個獨立運動合成一個運動，或?qū)⒁粋€運動分解為兩個獨立運動。提問：比較輪系與齒輪的傳動特點？二、輪系的分類輪系的結(jié)構(gòu)形式很多，根據(jù)輪系在傳動中各齒輪的幾何軸線在空間的相對位置是否固定，輪系可分為定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系兩大類。1. 定軸輪系：當(dāng)輪系運轉(zhuǎn)時，其中各齒輪的幾何軸線位置都是固定的，此輪系稱為定軸輪系。當(dāng)輪系運轉(zhuǎn)時，其中至少有一個齒輪的幾何軸線是繞另一齒輪的固定幾何軸線轉(zhuǎn)動，此輪系稱為周轉(zhuǎn)輪系。三、 傳動比輪系中首末兩輪的轉(zhuǎn)速（或角速度）比，稱為輪系的傳動比，用i表示。即： (a) 外嚙合齒輪