【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 傳動(dòng) 圓錐齒輪傳動(dòng)是用來傳遞相交兩軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。如圖所示，其傳動(dòng)可視為兩個(gè)錐頂共點(diǎn)的圓錐體相互作純滾動(dòng)。圓錐齒輪的輪齒是均勻分布在一個(gè)截錐體上，從大端到小端逐漸收縮，其輪齒有直齒和曲齒兩種類型。 直齒圓錐齒輪傳動(dòng) 1 2 2 22 1 1 1si nsi nzdizd??? ? ? ? 設(shè) 和 分別為小齒輪和大齒輪的分度圓錐角， 為兩軸線的交角可由傳動(dòng)要求確定， 1?2 ?傳動(dòng)比 ： 1 2 2 122 1 1c o t ta nzdi zd? ???? ? ? ? ?在大多數(shù)情況下， ， 這時(shí) 1290??? ? ? ? 蝸桿傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng)的類型和特點(diǎn) 蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu) γ β1 β2 2） 根據(jù)頭數(shù)分 單頭 多頭 雙頭 ?1） 根據(jù)旋向分 左旋 右旋 蝸桿傳動(dòng)的類型 阿基米德蝸桿 漸開線蝸桿 法向直廓蝸桿 錐面包絡(luò)圓柱蝸桿 圓柱蝸桿傳動(dòng) 環(huán)面蝸桿傳動(dòng) 錐蝸桿傳動(dòng) 普通圓柱蝸桿傳動(dòng) 圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng) 其蝸桿的螺旋面是用刃邊為凸圓弧形 的車刀切制而成的。 蝸桿傳動(dòng) 阿基米德蝸桿 漸開線蝸桿 蝸桿傳動(dòng) （ 1）傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊。 （ 2）傳動(dòng)平穩(wěn)，無噪音。 （ 3）具有自鎖性。 （ 4）蝸桿傳動(dòng)效率低，一般認(rèn)為蝸桿傳動(dòng)效率比齒輪傳動(dòng)低。尤其是具有自鎖性的蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其效率在 ，一般效率只有 。由于摩擦較大，發(fā)熱量高，齒面容易磨損，加工也較困難。 蝸桿傳動(dòng) 二、蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸 通過蝸桿軸線并垂直蝸輪軸線的平面稱中間平面 中間平面 （ 1）模數(shù) m、壓力角 α 和蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件 蝸桿傳動(dòng) 正確嚙合條件 12122atatm m m? ? ??????? ???? ??減速蝸桿傳動(dòng) 1 2 22 1 1 ta n ?? ? ?n z di n z d（ 2）傳動(dòng)比 ， 蝸桿頭數(shù) 和蝸輪齒數(shù) i 1z 2z 蝸桿傳動(dòng) 蝸桿頭數(shù)愈多， 角愈大，傳動(dòng)效率愈高； 蝸桿頭數(shù)愈少， 升角也愈小，則傳動(dòng)效率愈低，自鎖性愈好。 ?（ 3） 蝸桿導(dǎo)程角（螺旋升角） γ （ 4）蝸桿分度圓直徑 d1，蝸桿直徑系數(shù) q 11 ta n ??zmd1tan?? zq1 ?d qm1 1 1 1 11 1 1ta n ?? ??? ? ? ?xz p z m z m zd d d q111111tandmzdpzdl x ??????πmx1 l πd1 γ ?tan11zmd ? 蝸桿傳動(dòng) （ 5）中心距 ? ? ? ?1 2 1 2122? ? ? ?ma d d z z蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸 名 稱 符 號(hào) 蝸 桿 蝸 輪 分度圓直徑 中心距 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 蝸輪最大 外圓直徑 蝸輪齒頂 圓弧半徑 蝸輪齒根 圓弧半徑 d1d 22?d m za ? ?12 2??a d da 11 2ad d m22 2??ad d mf ??f d m ??f d m2ed2aRf ead d m21 d m左、右手法則 n1 n1 n2 n2 轉(zhuǎn)動(dòng)方向的確定 Fa1—— 蝸桿左右手螺旋定則 軸向力 蝸輪轉(zhuǎn)向的判別 ： 左手或右手：蝸桿旋向 四指環(huán)繞方向：蝸桿轉(zhuǎn)向 拇指指向：蝸桿所受軸向力方向 Fa1的反向即為蝸輪的角速度 w2方向 （即拇指的反方向） 如圖所示蝸桿傳動(dòng)，已知蝸桿的螺旋線旋向和旋轉(zhuǎn)方向，試求蝸輪的轉(zhuǎn)向。 1） .標(biāo)出題圖未注明蝸桿或蝸輪的旋向及轉(zhuǎn)向（蝸桿為主動(dòng)件），并繪出蝸桿和蝸輪嚙合點(diǎn)作用力的方向。 2）、判定圖中蝸輪、蝸桿的回轉(zhuǎn)方向或螺旋方向。 蝸桿傳動(dòng)的失效形式與材料選擇 （ 1）蝸桿傳動(dòng)的失效形式 和齒輪傳動(dòng)一樣 ， 蝸桿傳動(dòng)的失效形式主要有：膠合 、 磨損 、 疲勞點(diǎn)蝕和輪齒折斷等 。 由于蝸桿傳動(dòng)嚙合面間的相對(duì)滑動(dòng)速度較大， 效率低 ， 發(fā)熱量大 ， 在潤滑和散熱不良時(shí) ， 膠合和磨損為 主要失效形式 。 失效一般發(fā)生在蝸輪輪齒上 （ 2）蝸桿和蝸輪材料 由失效形式知道，蝸桿、蝸輪的材料不僅要求有足夠的強(qiáng)度，更重要的是具有良好的磨合（跑合）、減磨性、耐磨性和抗膠合能力等。 蝸桿一般是用碳鋼或合金鋼制成：一般不太重要的低速中載的蝸桿，可采用 45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理 。高速重載蝸桿常用 15Cr或 20Cr、20CrMnTi等，并經(jīng)滲碳淬火 。 蝸輪材料為鑄造錫青銅（ZCuSn10P1,ZCuSn5Pb5Zn5），鑄造鋁鐵青銅（ZCuAl1010Fe3）及灰鑄鐵（ HT150、 HT200）等。錫青銅耐磨性最好，但價(jià)格較高，用于滑動(dòng)速度大于 3m/s的重要傳動(dòng)； 齒輪的切削加工和變位齒輪 齒輪的切削加工原理 盤形銑刀加工齒輪 指狀銑刀加工齒輪 齒輪的切削加工和變位齒輪 齒輪插刀插齒 齒條插刀插齒 滾刀加工齒輪 齒輪傳動(dòng)要滿足兩個(gè)基本要求：運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)和足夠的承載能力。 齒輪傳動(dòng)可分為閉式和開式傳動(dòng)兩種 （ 1）閉式傳動(dòng)是將齒輪封閉在剛性的箱體內(nèi)，因此潤滑及維護(hù)等條件較好，重要的齒輪傳動(dòng)都采用閉式傳動(dòng)。 （ 2）開式傳動(dòng)的齒輪是敞開的，工作時(shí)落入灰塵，潤滑不良，輪齒容易磨損，故只適用于簡(jiǎn)易的機(jī)械設(shè)備及低速場(chǎng)合。 齒輪傳動(dòng)的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則 1．齒輪傳動(dòng)的失效形式 （ 1）輪齒折斷 齒面點(diǎn)蝕 產(chǎn)生原因及現(xiàn)象： 脈動(dòng)偱環(huán)的接觸應(yīng)力 → → 小坑（麻點(diǎn)） → 齒面產(chǎn)生微 在齒輪的擠壓下潤滑油壓上升 小裂紋， 裂紋擴(kuò)展，小塊 金屬剝落 （ 2）疲勞點(diǎn)蝕 齒面膠合 產(chǎn)生原因： 高速重載時(shí)散熱不好，低速重載時(shí)，壓 力過大，使油膜破壞，金屬熔焊在一起而發(fā)生膠合。 （ 3）齒面膠合 產(chǎn)生原因及現(xiàn)象： 鐵屑、灰層進(jìn)入，嚙合齒面間的相 對(duì)滑動(dòng)摩擦而產(chǎn)生磨損，齒形變 瘦 （ 4）齒面磨損 （ 4）齒面磨損 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 齒面塑性變形（飛邊） 產(chǎn)生原因： 較軟齒面的齒輪在頻繁起動(dòng)和嚴(yán)重過載， 由于齒面很大壓力和摩擦力的作用使齒 面金屬局部塑性變形 （ 5）齒面塑性變形 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 (1)軟齒面（齒面硬度 ≤350HBS）閉式傳動(dòng) 主要失效形式為齒面點(diǎn)蝕，故通常先按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)幾何尺寸，然后用彎曲疲勞強(qiáng)度校核其承載能力。 主要失效形式為輪齒折斷，故通常先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)幾何尺寸，然后用齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核其承載能力。 (3)開式齒輪傳動(dòng) 主要失效形式是磨損，但目前尚無完善的計(jì)算方法，又齒輪傳動(dòng)常因磨損而使齒根減薄，導(dǎo)致輪齒折斷，故僅以齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)幾何尺寸，并將所得模數(shù)加大 10%~20%，以考慮磨損的影響，不必進(jìn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算。 （ 2）硬齒面（齒面硬度 350HBS）閉式傳動(dòng) 齒輪材料及熱處理 齒輪的表面應(yīng)具有較高的硬度，以增強(qiáng)它抵抗磨損、膠合和塑性變形的能力，芯部要有較好的韌性，以增強(qiáng)它承受沖擊的能力。 常用的齒輪材料為各種牌號(hào)的優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼和鑄鐵，一般多采用鍛件或軋鋼材。 鋼制齒輪的熱處理方法 表面淬火 滲碳淬火 滲氮 調(diào)質(zhì) 正火 抗疲勞點(diǎn)蝕、抗膠合能力高 中碳鋼和中 碳合金鋼 4 40Cr 含碳量 % ~%低碳鋼 和低碳合金鋼 齒面接觸強(qiáng)度 高，耐磨性好， 而齒芯部仍保 持較高的韌性 20Cr 氮化處理溫度低，齒的變形小，故適用于內(nèi)齒輪和難以磨削的齒輪 常用于含鉛、鉬、鋁等合金元素的滲氮鋼 中碳鋼和中 碳合金鋼 硬度不高，輪齒精加工可在熱處理后進(jìn)行 消除內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能和切削性能 中碳鋼、鑄鋼 4 40Cr、 35SiMn 38CrMoAlA 220～ 280HBS 60～ 62HRC 56～ 62HRC 40～ 55HRC 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 常用的齒輪材料、熱處理硬度和應(yīng)用舉例 材 料 牌號(hào) 熱處理方法 硬 度 應(yīng)用舉例 齒輪芯 HBS 齒面 HRC 優(yōu)質(zhì)碳素鋼 35 正火 150~180 低速輕載的齒輪或中速中載的大齒輪 45 162~217 50 180~220 45 調(diào)質(zhì) 217~255 合 金 鋼 35SiMn 217~269 40Cr 241~286 優(yōu)質(zhì)碳素鋼 35 表面淬火 180~210 40~45 高速中載、無劇烈沖擊的齒輪。如機(jī)床變速箱中的齒輪 45 217~255 40~50 合 金 鋼 40Cr 241~286 48~55 20Cr 滲碳淬火 56~62 高速中載、承受沖擊載荷的齒輪。如汽車、拖拉機(jī)中的重要齒輪 20CrMnTi 56~62 38CrMOAlA 氮化 229 60 載荷平穩(wěn)、潤滑良好的齒輪 鑄 鋼 ZG45 正火 163~197 重型機(jī)械中的低速齒輪 ZG55 179~207 球墨鑄鐵 QT7002 225~305 可用來代替鑄鋼 QT6002 229~302 灰 鑄 鐵 HT250 170~241 低速中載、不受沖擊的齒輪。如機(jī)床操縱機(jī)構(gòu)的齒輪 HT300 187~255 直齒圓柱齒輪