【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 整的圓柱齒輪，這兩個(gè)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(hào)。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(dòng)失效形式及維護(hù)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(hào)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(shí)，可采用鑄鋼，開式低速傳動(dòng)可采用灰鑄鐵，球墨鑄鐵有時(shí)可代替鑄鋼。 一對(duì)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(diǎn)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(jiǎn)單，運(yùn)用于對(duì)強(qiáng)度要求不高，中低速的一般機(jī)械傳動(dòng)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(qiáng)度條件和傳動(dòng)比要求可以確定齒輪的模數(shù)、齒數(shù)等基本參數(shù)，并計(jì)算出齒輪傳動(dòng)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(shí)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(shí)，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(shí)報(bào)廢，對(duì)直徑較大的齒輪應(yīng)分開制造。 ２．實(shí)心式齒輪齒頂圓直徑da≤160mm時(shí)，可采用鍛造毛坯的實(shí)心式結(jié)構(gòu)，當(dāng)齒頂圓直徑da＜100mm時(shí)，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(shí)，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?qǐng)D中經(jīng)驗(yàn)公式確定。 ４．輪輻式 齒頂圓直徑da＞500時(shí)，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(dòng)的失效形式及維護(hù) 齒輪傳動(dòng)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(dòng)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(diǎn)蝕、齒面膠合、齒面磨損、齒面塑性變形等。 失效形式比較項(xiàng)目輪齒折斷齒面點(diǎn)蝕齒面膠合齒面磨損齒面塑性變形引起原因短時(shí)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(huì)產(chǎn)生細(xì)微的疲勞裂紋、微粒剝落下來而形成麻點(diǎn)高速重載、嚙合區(qū)溫度升高引起潤(rùn)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(duì)滑對(duì)，產(chǎn)生滑動(dòng)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(rùn)滑油提高齒面硬度，降低表面粗糙度，改善潤(rùn)滑條件，加大模數(shù)，盡可能用閉式齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)代替開式齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)減小載荷，減少啟動(dòng)頻率圖1174 蝸 桿 傳 動(dòng)教學(xué)目的 ：了解蝸輪蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)和應(yīng)用、類型和基本參數(shù)、幾何尺寸計(jì)算。了解蝸桿傳動(dòng)的失效形式及維護(hù)。了解蝸桿、蝸輪的失效形式。重點(diǎn)難點(diǎn)：了解蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)，主要參數(shù)掌握蝸桿傳動(dòng)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(shí)：1教學(xué)內(nèi)容：蝸桿傳動(dòng)由蝸桿和蝸輪組成，用于傳遞空間交錯(cuò)的兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，一般交錯(cuò)角為908，通常蝸桿為主動(dòng)件，蝸輪為從動(dòng)件一、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)緊湊。用于傳遞動(dòng)力時(shí)，i=8～80, 用于傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)，i可達(dá)1000。，無噪聲。因?yàn)槲仐U與蝸輪齒的嚙合是連續(xù)的，同時(shí)嚙合的齒數(shù)較多所以平穩(wěn)性好。，蝸桿傳動(dòng)能自鎖，即只能由損桿帶動(dòng)蝸輪，而不能蝸輪帶動(dòng)蝸桿。因?yàn)樵趥鲃?dòng)中摩擦損失大，其效率一般為h=～，具有自鎖性傳動(dòng)時(shí)效率h=～。故不適用于傳遞大功率和長(zhǎng)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(dòng)的主要參數(shù)蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)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(shí)，導(dǎo)程角小，效率低，一般用于分度傳動(dòng)或自鎖傳動(dòng)中，Z=2～4常用于動(dòng)力傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)的平穩(wěn)性。三、蝸桿傳動(dòng)的受力分析1．蝸桿傳動(dòng)回轉(zhuǎn)方向的確定（1）螺旋方向的判定 蝸桿傳動(dòng)與斜齒輪傳動(dòng)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(duì)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(shí)，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(dòng)的受力分析 蝸桿傳動(dòng)的受力情況類似斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力情況。若不計(jì)摩擦力，齒面上的法向力Fn仍可分解為三個(gè)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(diǎn)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(dòng)輪左右手法則判定：對(duì)主動(dòng)右旋蝸桿以右手四指彎曲方向表示轉(zhuǎn)動(dòng)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(cuò)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(dòng)的主要失效形式有膠合、點(diǎn)蝕和磨損等，因此，蝸桿蝸輪的材料不僅要有足夠的強(qiáng)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(duì)于高速重載傳動(dòng)，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(duì)中速中載傳動(dòng)，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(dòng)，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(dòng)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(dòng)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(qiáng)度低，價(jià)格高。在Vs＜5m/s傳動(dòng)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(qiáng)度較高，價(jià)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(dòng)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(qiáng)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(dòng)比、計(jì)算及轉(zhuǎn)向。了解減速器的應(yīng)用、類型、結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)難點(diǎn)：定軸輪系的傳動(dòng)比、計(jì)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(shí)：4教學(xué)內(nèi)容：一系列互相嚙合的齒輪所組成的齒輪機(jī)構(gòu)來進(jìn)行傳動(dòng)。這種齒輪機(jī)構(gòu)稱為輪系。一、輪系的應(yīng)用： ⑴可以獲得很大的傳動(dòng)比。很多機(jī)械要求有很大的傳動(dòng)比，機(jī)床中的電動(dòng)機(jī)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(duì)齒輪的傳動(dòng)比只能達(dá)到３～６，若采用輪系就可以達(dá)到很大的傳動(dòng)比。⑵可以作較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)。當(dāng)兩軸中心距較遠(yuǎn)時(shí)，若僅用一對(duì)齒輪傳動(dòng)，勢(shì)必將齒輪做得很大，結(jié)構(gòu)不合理，而采用輪系傳動(dòng)則結(jié)構(gòu)緊湊、合理。⑶可以實(shí)現(xiàn)變速、變向的要求。一般機(jī)器為了適應(yīng)各種工作需要，多采用輪系組成各種機(jī)構(gòu)，將轉(zhuǎn)速分為多級(jí)進(jìn)行變換，并能改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向。⑷可以合成或分解運(yùn)動(dòng)。采用周轉(zhuǎn)輪系可以將兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)合成一個(gè)運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒁粋€(gè)運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。提問：比較輪系與齒輪的傳動(dòng)特點(diǎn)？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(dòng)中各齒輪的幾何軸線在空間的相對(duì)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其中至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線是繞另一齒輪的固定幾何軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，此輪系稱為周轉(zhuǎn)輪系。三、 傳動(dòng)比輪系中首末兩輪的轉(zhuǎn)速（或角速度）比，稱為輪系的傳動(dòng)比，用i表示。即： (a) 外嚙合齒輪