机械基础06其他齿轮传动
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第六讲 其他齿轮传动
一、斜齿圆柱齿轮传动
1.斜齿圆柱齿轮
齿线为螺旋线的圆柱齿轮称为斜齿圆柱齿轮，简称斜齿轮。
基圆螺旋角，用β
b 表示。
当β
b
=0时，为直齿圆柱齿轮；β
b
≠0时，则为
斜齿圆柱齿轮。
2.斜齿圆柱齿轮传动的特点
（1）传动平稳、承载能力高。
（2）传动时产生轴向力。
（3）不能用作变速滑移齿轮。
3.标准斜齿轮参数和尺寸
（1）端面t －垂直于轴心线的面
法面n－垂直于螺旋线的面，是标准面
p
t =πm
t
=πm
n
/cosβ
mt=m
n
/cosβ
p
n =πm
n
=p
t
cosβ=πm
t
cosβ
m
n =m
t
cosβ
αn=α=20°
（2）螺旋角β，分度圆螺旋线和轴线所夹的角 （3）参数 m
n
z、αn，ha*=1 c*=0.25
（4）尺寸
分度圆的直径d= m
t z=m
n
z/cosβ
齿顶圆直径da=d+2ha=m
n
（z/cosβ+2）
齿根圆直径df=d-2hf=m
n
（z/cosβ-2.5）
4.正确啮合条件
（1）旋向判别
右旋、左旋
（2）平行轴斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件
1）法向模数相等，即mn1=mn2
2）法向齿形角相等，即αn1=αn2
3）螺旋角相等，旋向相反，即β1=-β2（外啮合）
二、直齿锥齿轮及其传动
1.直齿锥齿轮基本概念
两轴的交角通常为90°，∑=90。
（1）几何特点： 齿顶圆锥、分度圆锥、齿根圆锥相交于一点。
背锥上，齿廓曲线为渐开线。
（2）规定大端为标准面。
（3）GB 12368—1990规定了大端端面模数为标准值。
（4）传动比：
2.标准直齿锥齿轮参数
（1）标准直齿锥齿轮：
齿形角a=20°
齿顶高等于模数、全齿高等于2.2m
（2）分度圆锥角δ：锥齿轮轴线与分度圆锥面母线之间的夹角
3.标准直齿锥齿轮几何尺寸的计算
（1）分度圆直径d=mz
（2）齿顶圆直径da=d+2hacosδ=m（z+2cosδ）
（3）齿根圆直径df=d-2hfcosδ=m（z-2.4cosδ）
（4）齿距P=πm
（5）齿顶高ha=m
（6）齿根高hf=1.2m
（7）齿高h=ha+hf=2.2m
4.直齿锥齿轮的正确啮合条件
标准直齿锥齿轮传动轴交角∑=90°。
正确啮合条件如下：
（1）两齿轮的大端端面模数相等，即m
1=m
2。
（2）两齿轮的齿形角相等，即α
1=α
2。
三、齿轮齿条传动
1.齿条
基圆半径趋于无穷大时，渐开线成直线，成为齿条。
齿形角均为标准值α=20°
齿距均相等，即p=πm。
齿条的齿顶高 ha=m
齿条的齿根高 hf=1.25m
齿条的齿高 h=2.25m
齿厚s 槽宽e，s＝e＝ πm/2
2.齿轮齿条传动
将齿轮的回转运动变为齿条的往复直线运动，或将齿条的直线往复运动变为齿轮的回转运动。
齿条的移动速度：v=n1πmz1 （mm/min）
当齿轮每回转1转时，齿条移动的距离 L=πd1=mz1（mm）
四、蜗杆传动
1.蜗杆传动基本概念
（1）蜗杆、蜗轮，传动。
轴线在空间互相垂直交错成90°，蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。
（2）圆柱蜗杆的分类
阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）：端面齿廓是阿基米德螺旋线，轴向齿廓是直线。
本文介绍阿基米德蜗杆及传动。
（3）传动比
（4）旋向、头数 左旋、右旋 头数z1=（1～4）
（5）转向判别
（6）传动特点
1）传动比大
2）传动平稳，噪声小
3）容易实现自锁
4）承载能力大
5）传动效率低
2.蜗杆传动的参数
（1）模数
中间平面－通过蜗杆的轴面x、垂直蜗轮的端面t的面。
蜗杆的轴面模数m
x =p
x
/π。
蜗轮的端面模数m
t =p
t
/π。
m
x =m
t
GB 10088—1988《圆柱蜗杆模数和直径》规定了圆柱蜗杆模数。
（2）齿形角α
蜗杆轴向齿形角αx，且αx=20。
（3）蜗杆直径系数q
对一定模数m的蜗杆对应的分度圆直径d1作了规定。
即规定了蜗杆直径系数q。
即q=d
1
/m。
（GB 10085—1988 ）
（4）分度圆柱导程角γ
分度圆柱螺旋线与端面间所夹的锐角。
3.蜗杆尺寸计算
（1）齿顶圆直径d
a1 d
a1
=d
1
+2ha1=m（q+2）
（2）齿根圆直径d
f1 d
f1
=d
1
-2h
f1
=m（q－2.5）
（3）中心距a 蜗杆轴线与蜗轮轴线间的距离。
a=（q+z
2
）/2 4.正确啮合条件
（1）在中间平面内，蜗杆的轴向模数m
x1和蜗轮的端面模数m
t2
相等，即
m
x1=m
t2
=m。
（2）中间平面内，蜗杆的轴向齿形角α
x1
和蜗轮的端面齿形角α
t2
相等，
即α
x1=α
t2
=α=20°。
（3）蜗杆分度圆柱面导程角γ
1和蜗轮分度圆柱面螺旋角β
2
相等，且旋向
一致，即γ
1=β
2。
五、齿轮传动失效
1.失效概念
定义：齿轮在传动过程中，失去其正常工作的能力，这种现象称为齿轮轮齿的失效。
五种基本失效形式：
齿面点蚀
齿面磨损
齿面胶合
轮齿折断
塑性变形
2.齿面点蚀
机理：很大的接触应力。
产生微小的疲劳裂纹。
金属的剥落形成小坑。
现象：轮齿工作表面损坏，不平稳和产生噪声，轮齿啮合逐渐恶化而报废。
齿面点蚀是在润滑良好的闭式齿轮传动中轮齿失效的主要形式之一。
措施：提高齿面硬度、减小齿面的表面粗糙度值。
增大润滑油的黏度有利于防止点蚀。
3.齿面磨损
原因：齿面间有相对滑动，磨料性磨损，润滑不好。
现象：齿廓被损坏，齿侧间隙，不平稳，冲击和噪声，磨薄齿折断。
措施：采用润滑条件良好的闭式传动，提高齿面硬度，减小表面粗度值。
4.齿面胶合
现象：焊接。
原因：高速重载的闭式齿轮传动中，由于散热不好，导致润滑油油温升高，黏度降低，易于从两齿面接触处被挤出来，使工作齿面间的润滑油膜破坏。
低速重载的齿轮传动中，由于工作齿面之间压力很大，润滑油膜不易形成。
措施：对于低速传动，可采用黏度大的润滑油。
对于高速传动，则可采用硫化润滑油，使其较牢固地吸附在齿面上而不易被挤掉。
提高齿面的硬度和减小轮齿表面粗度，两齿轮选择不同材料。
5.轮齿折断
原因现象：轮齿在交变载荷产生疲劳裂纹，疲劳折断。
过载或过大的冲击的突然折断，称为过载折断。
常常是突然发生使机器不能正常工作，甚至会造成重大事故。
措施：选择适当的模数和齿宽，保证轮齿的强度。
采用合适的材料和热处理方法。
减小齿根处的应力集中，齿根圆角不宜过小；轮齿表面粗糙度值要小；使齿根危险截面处的最大弯曲应力值不超过材料的许用应力值。
6.齿面塑性变形
原因：齿轮材质较软，硬度不高，当工作于低速重载和频繁启动情况下，在较大的载荷和摩擦力的作用下，可能使齿面表层金属沿相对滑动方向发生局部的塑性流动，出现齿面的塑性变形。
现象：齿面的塑性变形破坏了齿廓的形状，导致齿轮轮齿失效。
措施：提高齿面硬度和采用黏度较高的润滑油，有利于防止或减轻齿面的塑性变形。
