第20章齿轮传动和蜗杆传动.ppt

第20章齿轮传动和蜗杆传动第一节齿轮传动及其在汽车中的应用一、概述1、齿轮机构的特点（1）优点：A、圆周速度速度和功率功率范围大。（高速：v40m/s；中速和低速：v25m/s；功率：1W50000kW）B、效率效率高，寿命寿命长。（99%）C、传动比传动比稳定，传动精度精度高。D、工作可靠性可靠性较高。E、能实现平行轴平行轴、任意角相交轴相交轴和交错轴交错轴之间的传动（2）缺点：A、制造制造和安装安装精度较高，成本成本高。B、不适于远距离远距离二轴间的传动。2、齿轮机构的分类：（1）按轴线的相对位置和齿向分为：平行轴传动：A、直齿圆柱齿轮传动（轮齿与轴平行）B、斜齿圆柱齿轮传动（轮齿与轴不平行）C、人字齿圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮传动（按啮合情况）分为：A、外啮合齿轮传动B、内啮合齿轮传动C、齿轮齿条传动相交轴传动：A、直齿锥齿轮传动B、曲齿锥齿轮传动交错轴传动：A、交错轴斜齿轮传动B、蜗杆传动C、准双曲面齿轮传动（2）按齿廓曲线分为：A、渐开线齿轮传动B、摆线齿轮传动C、圆弧齿轮传动（最基本、最普遍的齿轮传动外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动）3、汽车中常用齿轮传动汽车发动机中有配气机构的正时机构正时机构渐开线直齿圆柱齿轮机构。汽车变速器变速器渐开线圆柱齿轮传动。后桥主减速器减速器圆锥齿轮传动。二、渐开线直齿圆柱齿轮各部分的名称名称、主要参数参数和几何尺寸几何尺寸1、渐开线的形成及性质V V k形成：性质：性质：（1）发生线沿基圆滚过的线段长度线段长度等于基圆上被滚过的相应弧长弧长。（2）渐开线上任意一点法线法线必然与基圆基圆相切。因为当发生线在基圆上作纯滚动时，B点为渐开线上K点的曲率中心曲率中心，BK为其曲曲率半径（不相等）率半径（不相等）和K点的法线法线。K点越靠近基圆，其曲率半径越小，即渐开线弯曲的程度越大。（3）渐开线的形状只取决于基圆大小。（4）基圆内无渐开线。2、外齿轮各部分名称及符号齿轮圆周上轮齿的数目称为齿数,用z表示。齿槽3、齿轮的主要参数：1）模数Z p=d则d=p z=m z含义：齿距除以圆周率所得的商。标准模数见表。它是确定齿轮尺寸的重要参数。2）压力角压力角是指渐开线齿廓上任一点的法线法线与该点的线线速度速度之间所夹的锐角锐角。通常是指分度圆分度圆上的压力角。我国规定标准压力角为20度。3）、齿顶高系数）、齿顶高系数 ha=ha*m（ha*齿顶高系数）我国标准规定正常齿ha*=14）、顶隙系数c*顶隙:当一对齿轮啮合时，齿轮的齿根高应大于齿顶高，即应留有一定的径向间隙。C=c*m我国标准规定c*=0.25三、渐开线齿轮的正确啮合条正确啮合条件件和正确安装中心距正确安装中心距1、正确啮合条件、正确啮合条件:为了保证前后两对齿轮能在啮合线上同时接触而又不产生干涉，则必须使两轮的相邻两齿同侧齿廓沿啮合线上距离（法向齿距）相等。由渐开线性质可知，法向齿距与基圆齿距相等，即Pb1=Pb2。又P b=m Cos由此可得两齿轮正确啮合的条件为：m1Cos 1=m1Cos 1由此可得两齿轮正确啮合的条件为：m1Cos 1=m1Cos 1由此可得两齿轮正确啮合的条件为：m1Cos 1=m1Cos 1由此可得两齿轮正确啮合的条件为：m1Cos 1=m1Cos 1由此可得两齿轮正确啮合的条件为：m1Cos 1=m1Cos 1由此可得两齿轮正确啮合的条件为：m1Cos 1=m1Cos 1由此可得两齿轮正确啮合的条件为：m1Cos 1=m1Cos 1由此可得两齿轮正确啮合的条件为：m1Cos 1=m1Cos 1由此可得两齿轮正确啮合的条件为：m1Cos 1=m1Cos 1由此可得两齿轮正确啮合的条件为：m1Cos 1=m2Cos 2即：m1=m2 1=22、正确安装中心距渐开线标准直齿圆柱齿轮机构的中心距中心距等于两齿轮分度圆半径分度圆半径之和。四、齿轮传动的失效形式及常用材料1、失效形式1）含义：是指机构失去了正常工作能力。（主要指轮齿的失效）2）种类：A、齿根折断潘存云教授研制一般发生在齿根处，严重过载突然断裂、疲劳折断。B、齿面点蚀齿面接触应力当超过疲劳极限时，表面产生微裂纹、高压油挤压使裂纹扩展、微粒剥落而形成麻点，这种损坏现象称为点点蚀蚀。点蚀首先出现在节线的齿根表面处。C、齿面胶合两齿面作相对滑动时，粘住的齿面被撕破，从而在齿面上沿着滑动方向形成带状或大面积伤痕。措施：选用粘度较高具有极压添加剂的润滑油。采用较好的供油方式以保持热平衡的油量。选用不同材质的硬化钢作材料。选用不易粘着的材料。降低表面粗糙度值。D、齿面磨损跑合磨损跑合磨损磨粒磨损磨粒磨损是开式齿轮传动的主要失效形式措施：采用闭式传动。跑合后应及时换掉脏油。采用良好的过滤装置及报警装置。采用高粘度的润滑剂。采用硬度较高的材质材质。E、齿面塑性变形凹沟凸脊措施：提高齿面硬度硬度采用粘度大的润滑油润滑油2、常用齿轮材料（见课本238页表203）五、标准斜齿圆柱齿轮传动1、特点1）每个瞬时接触线都不与轴线平行，是倾斜倾斜的。2）接触线长度由零逐渐增大，当达到一定位置后，又逐渐缩短，直到脱离啮合3）传动平稳，承载能力较大。（同时啮合的齿数比直齿轮机构多）4）产生轴向力轴向力，且不用作变速滑移齿变速滑移齿轮轮2 2 2 2、主要参数、主要参数、主要参数、主要参数tn端面：垂直轴线的面，端面：垂直轴线的面，用用“t t”表示表示;是是 运动面，计算面，运动面，计算面，参数是导出值。参数是导出值。法面：垂直齿向的面法面：垂直齿向的面,用用“n n”表示表示;是是 加工面，参数是加工面，参数是 标准值。标准值。螺旋角：（见课本243页图2012）或：螺旋角:螺旋线的切线与轴螺旋线的切线与轴 线所夹线所夹的锐角称为螺旋角。的锐角称为螺旋角。发生面发生面发生面发生面渐渐渐渐开开开开螺螺螺螺旋旋旋旋面面面面基圆柱基圆柱b斜齿轮轮齿的旋向：有左有左.右旋之分右旋之分:（判别方法：（判别方法：将齿轮轴线垂直放置，轮齿将齿轮轴线垂直放置，轮齿自左至右上升者为右旋，反自左至右上升者为右旋，反之为左旋。）之为左旋。）左旋左旋右旋右旋3、正确啮合条件：六、标准直齿圆锥齿轮传动1、特点：轮齿分布在轮齿分布在圆锥体圆锥体上；上；齿形从大端到小端是逐渐收缩的2、应用：、应用：传递任意两传递任意两相交相交轴间的运动轴间的运动和动力。和动力。但多采用但多采用垂直垂直的形式的形式传动。传动。3、圆锥齿轮的分类1）、按齿线形状分为：直齿，斜齿，曲齿。直齿，斜齿，曲齿。直齿较广泛斜齿逐渐被淘汰曲齿2）按啮合形式分为：外啮合、内啮合、平面啮合。（见课本244页图2013）4、正确啮合条件：两轮两轮大端模数、齿形角大端模数、齿形角相等，均为相等，均为标准值。标准值。m1=m2=ma1=a2=a七、齿轮结构1、齿轮轴：齿轮（直径较小)和轴做成一体。2、腹板式齿轮3、实心式齿轮4、轮辐式齿轮常用的齿轮结构形式有以下几种：常用的齿轮结构形式有以下几种：齿轮轴齿轮轴腹板式圆柱齿轮腹板式圆柱齿轮实体式齿轮实体式齿轮轮辐式齿轮轮辐式齿轮八、齿轮传动的润滑1、润滑方式（通用的闭式齿轮传动，其润滑方法根据齿轮的圆周速度大小而定。）（1）（当齿轮的圆周速度v12m/s时）原因：A圆周速度过高，齿轮上的油大多被甩出去而达不到啮合区。B搅油过于激烈，使油温升高，并降低其润滑性能。C会搅起箱底沉淀的杂质，加速齿轮的磨损。喷喷油油润润滑滑2.2.润滑剂的选择润滑剂的选择 在选择润滑油时，先根据齿轮的工作条件以及在选择润滑油时，先根据齿轮的工作条件以及圆周速度由下表查得运动粘度值，再根据选定的粘圆周速度由下表查得运动粘度值，再根据选定的粘度值确定润滑油的牌号。度值确定润滑油的牌号。第二节蜗杆传动及其在汽车中的应用一、蜗杆传动的特点和类型一、蜗杆传动的特点和类型1、组成蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆蜗杆传动用来传递空间两交错蜗杆传动用来传递空间两交错轴之间的运动和动力轴之间的运动和动力,一般两一般两轴交角为轴交角为90蜗杆主动、蜗轮从动蜗杆主动、蜗轮从动2、特点1）、优点：A）、传动比大传动比大。一般传动比i=10-40，最大可达80。若只传递运动（如分度运动），其传动比可达1000。B）、传动平稳、噪音平稳、噪音小。C）、结构紧凑结构紧凑,可制成具有自自锁性锁性的蜗杆。2)、缺点A）、效率效率较低。B）、蜗轮的造价（成本）造价（成本）较高（贵重的减摩材料）。3、蜗杆传动的类型1）按蜗杆的形状圆柱蜗杆蜗轮机构圆弧面蜗杆蜗轮机构2）按蜗杆的螺旋面形状不同阿基米德圆柱蜗杆机构（普通圆柱蜗杆机构）渐开线圆柱蜗杆机构（广泛）二、蜗杆传动的结构、材料和润滑1、结构和材料1）蜗杆A、结构：绝大多数情况下和轴做成一体，称为蜗杆轴。B、材料：碳素钢或合金钢2）蜗轮A、整体式（铸铁蜗轮或直径小的青铜蜗轮）B、齿圈压配式C、螺栓连接式D、浇铸式ABDC组合式结构（齿圈用有色金属制造，而轮芯用钢或铸铁制成）结构材料：青铜和铸铁2、润滑1）、目的：减摩与散热减摩与散热，以提高效率，防轮齿止胶合及减小磨损。2）、方法:A)油池油池润滑B）喷油喷油润滑三、汽车常用蜗杆传动（传动比大，空间分布，自锁性）1、电动风窗刮水器（图168）2、汽车气压制动系统中的蹄鼓间隙调整装置第三节齿轮系及其在汽车中的应用一、一、由一系列齿轮组成的齿轮系统称为齿由一系列齿轮组成的齿轮系统称为齿轮轮系系。导弹发射快速反应装置导弹发射快速反应装置汽车后轮中的传动机构汽车后轮中的传动机构二、齿轮系的类型二、齿轮系的类型 齿轮系齿轮系定轴轮系定轴轮系所有齿轮几何轴所有齿轮几何轴线位置固定线位置固定行星齿轮系行星齿轮系某些齿轮几何轴线某些齿轮几何轴线有公转运动有公转运动平面定轴轮系平面定轴轮系空间定轴轮系空间定轴轮系简单行星轮系简单行星轮系(F 1)差动行星轮系差动行星轮系(F 2)平面定轴轮系平面定轴轮系Gear train with fixed parallel axes312空间定轴轮系空间定轴轮系Gear train with fixed non-parallel axes1323445简单行星轮系简单行星轮系Planetary gear trainH132差动行星轮系差动行星轮系Differential gear trainH132三、定轴轮系传动比的计算1、含义：是指齿轮系中输入轴（轮）角速度和输出轴（轮）角速度（或转速）之比。2、内容计算传动比的大小确定输出轴（轮）的转动方向3、平面定轴轮系传动比的计算（见课本254255）4、惰轮（介轮）四、齿轮系在汽车中的应用1、发动机配气机构的正时系统2、驱动桥中的主减速器3、汽车中的差速器4、普通手动汽车变速器