第一节齿轮传动的特点和类型
一、齿轮传动的特点
齿轮传动是应用最为广泛的一种传动形式，与其它传动相比，具有传递的功率大、速度范围广、效率高、工作可靠、寿命长、结构紧凑、能保证恒定传动比；缺点是制造及安装精度要求高，成本高，不适于两轴中心距过大的传动。
二、齿轮传动分类
1、按轴线相互位置：平面齿轮传动和空间齿轮传动。
平面齿轮传动：按轮齿方向：直齿轮传动，斜齿轮传动和人字齿轮传动；按啮合方式：外啮合、内啮合和齿轮齿条传动；
空间齿轮传动：锥齿轮传动、交错轴斜齿轮传动和蜗杆蜗轮传动。
2、按齿轮是否封闭：开式和闭式齿轮传动
三、齿轮传动的基本要求
1、传动准确平稳；
齿廓啮合基本定律：为保证齿轮传动的瞬时传动比保持不变，则两轮不论在何处接触，过接触点所作两轮的公法线必须与两轮的连心线交于一定点。定点C称为节点，分别以O1、O2为圆心，过节点C所作的两个相切的圆称为节圆。根据齿廓曲线满足齿廓啮合基本定律制出的齿轮有渐开线齿轮、摆线齿轮和圆弧线齿轮。我们主要介绍渐开线齿轮。
渐开线的有关概念：1、发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上相应被滚过的弧长；2、发生线即渐开线的法线，它始终与基圆相切，故也是基圆的切线；3、同一基圆上生成的任意两条反向渐开线间的公法线长度处处相等，任意两条同向渐开线间的法向距离处处相等；4、渐开线的形状取决于基圆的大小。基圆越小，渐开线越弯曲；基圆越大，渐开线越平直；5、基圆内无渐开线。
2、承载能力高和较长的使用寿命。
第二节渐开线齿轮的基本参数及几何尺寸计算
一、各部分名称
端平面：垂直于齿轮轴线的平面；
齿槽：相邻两轮之间的空间；
齿顶圆（da）、齿根圆（df）、齿槽宽（ek）、齿厚（sk）、齿顶高（ha）、齿根高（hf）、齿宽（p）、全齿高（h）
二、基本参数
1、模数m：；
2、压力角：规定分度圆上的压力角为标准压力角；
3、齿顶高系数：；
4、顶隙系数：；
5、齿数z：。当m、α不变时，z越大，db越大，渐开线越平直，若当z→∞时，db→∞，渐开线变成直线，齿轮变成齿条。
标准齿轮：m、α、ha＊、c＊皆为标准值且e＝s。
三、几何尺寸计算
1、内齿轮与外齿轮比较：内齿轮的齿根即外齿轮的齿顶，内齿轮的齿顶即外齿轮的齿根；内齿轮的df＞da＞db；
2、齿条与齿轮比较：齿条的齿廓曲线为直线，齿轮的齿廓曲线为曲线（渐开线）；对应的圆都变为直线，如分度线、齿顶线、齿根线；啮合角等于压力角，等于齿形角。齿条上所有轮齿的同侧齿廓都互相平行，齿廓任意位置的齿距都等于分度线的齿距，即pk＝p＝πm。
3、几何尺寸计算（见书表35－3）
例1、已知：m＝7mm，z1＝21、z2＝37，α＝20°，正常齿，求其几何尺寸。
解：ha＊＝1，c＊＝0.25，
四、标准渐开线齿轮的公法线长度W
用游标卡尺的两个卡脚跨越k个轮齿切于渐开线齿廓的A、B两点，该两点间的距离称为被测齿轮跨k个齿的公法线长度，以W表示。
所跨齿数k对测量准确程度影响很大，跨齿数太多或太少，都会造成测量不准确。只有卡脚与齿廓在分度圆附近相切时，测出的公法线长度才准确。
标准齿轮公法线长度的一般计算公式：
跨齿数的计算公式：
标准直齿圆柱齿轮的公法线长度和跨齿数也可查表35-4。
例：已知m=3mm，z=20，α=20°求其公法线长度和跨齿数。
解：1、查表法：得m=1mm，z=20时，k=3，W'=7.66042mm
故W标=3×W'=22.98126mm,
2、计算法：跨齿数：k=0.111z+0.5=2.72，取k=3
公法线长度：W=22.98075mm
第三节渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动
渐开线齿廓能实现定传动比这个结论，是指一对齿轮而言。实际齿轮传动是靠多对齿轮依次啮合来实现的。这多对齿轮必须满足正确啮合条件，才能保证传动时，每对轮齿都能正确地啮合。同时，这多对轮齿，还必须满足连续传动条件，才能保证一对轮齿将要脱离啮合时，后一对轮齿能马上进入啮合以使齿轮能连续传动。
1、正确啮合条件：；
2、连续传动条件：重合度ε≥1
重合度是齿轮传动的重要指标之一。重合度越大，说明同时啮合的轮齿对数越多，不仅传动平稳，也提高了齿轮传动的承载能力。
3、标准中心距
当一对齿轮传动时，一个齿轮节圆上的齿槽宽与另一齿轮节圆上的齿厚之差，称为齿侧间隙（侧隙）。侧隙有利于齿面润滑，可补偿加工与装配误差、轮齿的热变形等。由于侧隙实际上很小，在计算几何尺寸时都不考虑，可认为是无侧隙啮合。两轮的分度圆相切，节圆与各自的分度圆重合。标准中心距即指标准安装时的中心距
实际由于制造、安装、磨损等原因，往往使实际中心距与标准中心距不一致。，节圆大于分度圆，啮合角大于压力角；，节圆小于分度圆，啮合角小于压力角。节圆与分度圆的区别：节圆、压力角是一对齿轮啮合时才存在的参数，分度圆无论齿轮传动与否都存在，它是单个齿轮固有的几何参数。
第四节渐开线齿轮的切齿原理
渐开线齿轮最常用的切齿方法为范成法和仿形法。
仿形法在普通铣床上进行，常用的工具有盘形铣刀的指形铣刀。因为m、α一定，渐开线形状取决于齿数z的多少，但不可能对每一种齿数配一把铣刀，既不经济也不现实。目前只有八把铣刀。缺点是加工精度低，生产不能连续进行，生产效率低，不宜成批生产。
范成法是利用一对无侧隙啮合的齿轮作定传动比传动这一原理来加工齿轮的。齿轮加工机床所提供的定传动比传动称为范成运动。常用的加工工具有齿轮插刀、齿条插刀及齿轮滚刀。
第五节渐开线齿轮的根切、最少齿数及变位齿轮
当用范成法加工齿数较少的齿轮，当刀具的齿顶线与啮合线的交点超过了啮合极点N1时，会出现轮齿根部的渐开线齿廓被部分切除的现象。这种现象称为根切。严重的切齿干涉，不仅削弱轮齿的弯曲强度，也将减小齿轮传动的重合度，应设法避免。为避免根切，应使所设计直齿轮的齿数大于17，在轮齿弯曲强度足够的条件下，允许齿根部分有轻微根切时，最少齿数可取为14。
二、变位齿轮
1、标准齿轮传动的缺点：结构不够紧凑；难以配凑中心距；承载能力较低。
2、变位齿轮
变位修正法：将齿条刀具相对轮坯移动一段距离xm切制轮坯的方法。刀具向远离轮坯的方向移动，称为正变位；向靠近轮坯的方向移动，则称为负变位。用变位修正法切制的齿轮称为变位齿轮。
因为齿条刀具中与分度线平行的任一直线上的齿距，模数和压力角都相等，又，所以如采用变位修正，变位齿轮的齿距、模数、压力角及基圆参数不变。
变位齿轮的特点：
1）刀具正变位，s和sf增大，承载能力提高；负变位，s和sf减小，齿根变曲强度降低；
2）正变位修正可避免切齿干涉，负变位增加了切齿干涉的机会；
3）正变位：da、df、ha增大，hf、sa、e减小
负变位：da、df、ha减小，hf、sa、e增大
3．变位齿轮传动的类型：根据变位系数之和，变位齿轮传动可分为高度变位齿轮传动和角度变位齿轮传动。
1、高度变位齿轮传动：
两齿轮变位系数之和的传动称为高度变位齿轮传动。高度变位齿轮传动的中心距等于标准齿轮标准安装的中心距，节圆与分度圆重合，所以高度变位齿轮不能用于配凑中心距。
为避免齿数较少的小齿轮产生根切，在高度变位齿轮传动中，小齿轮应采用正变位修正，而大齿轮则为负变位。为使两轮都不产生根切，高度变位齿轮传动应满足的齿数条件是
2、角度变位齿轮传动
两齿轮的变位系数和的传动，称为角度变位齿轮传动。它有两种类型：
（1）正传动( >0)：一对正传动变位齿轮的实际中心距大于标准中心距，实际压力角大于标准压力角。因此只要恰当地选择变位系数，就可得到所需的中心距，这就是配凑中心距的方法。正传动在任何齿数和的情况下都可采用，它比高度变位齿轮传动结构更为紧凑。再者，正传动中两齿轮都可采用正变位，使两齿根均变厚，可进一步提高承载能力。
（2）负传动( <0)：一对负传动变位齿轮传动的实际中心距小于标准中心距，实际压力角大于标准压力角。所以只要选取适当的变位系数，便可配凑成小于标准传动的所需中心距。负传动的齿数条件是,这类传动的特点刚好与正传动相反，缺点很多，除非配凑中心距需要，一般很少采用。
第六节齿轮传动的精度
我国现行的国家标准为GB10095—88按标准规定，齿轮传动的精度等级都分为12级。精度从1级到12级依次降低。常用的为5到9级。齿轮传动的精度等级由三方面组成：第公差组；第公差组；第Ⅲ公差组。选择齿轮精度时，应以
传动的用途、传递功率的大小、齿轮的圆周速度及工作条件等为依据，并参考同类机械进行具体选择。
一般情况下，齿轮的三个公差组选用相同的精度等级。标准规定根据齿轮使用要求的不同，允许对三个公差组选用不同的精度等级。
考虑到齿轮受热膨胀、贮存润滑油及补偿齿轮传动受力后的弹性变形和制造误差等因素，要求齿轮啮合时非工作齿面间应有一定的间隙。侧隙大小与中心距偏差、齿厚偏差有关。标准中规定了14种齿厚偏差，分别用字母C、D、E…R、S代表其公差范围，具体数据可查有关手册。
在齿轮工作图上应标注齿轮的精度等级和齿厚偏差(或公法线平均长度偏差)的字母代号。
标记示例：1) 7—6—6 GM GB10095—88：表示齿轮第公差组精度为7级，第公差组精度等级为6级，第Ⅲ公差组精度等级为6级，齿厚上偏差为G，下偏差为M(或公法线上偏差为G，下偏差为M)。2) 8—FL GB10095—88：齿轮的三个公差组精度均为8级，齿厚上偏差为F，齿厚下偏差为L。
根据工作要求和生产规模，每个齿轮需对其三个公差组各选若干项目验收和检定。例如图35—24 所示，齿圈径向跳动和公法线长度变动的一组检验用以控制运动精度；齿形及齿距偏差的一组检验用以控制平稳性精度；齿向公差用以控制单个齿轮的接触精度。此外，一对齿轮传动中心距的公差和箱体轴线平行度公差也必须在相应的零件图和装配图上标注，以控制一对齿轮的接触精度。各组精度的具体检验项目及公差值可查阅有关设计手册。在图纸上标注公法线长度及其公差，这是控制齿侧间隙的一项指标。用此法测量简便，应用比较广泛。公法线长度公差是根据图纸上所注齿厚偏差代号从设计手册中直接查取(图35—24 中所注数值是根据GJ代号直接查的)。
上述齿轮精度的检验项目和齿侧间隙检测以及齿轮各项参数列成表格形式，称为齿轮的技术特性表，列于图纸的右上侧，作为工作图的一项主要内容。
齿轮安装基准孔(或轴)应具有足够的精度，齿轮各主要表面要求的表面粗糙度值，都可直接从表35—8 中查取。
齿轮端面作为加工和安装的基准，应规定其端面跳动公差。齿顶圆直径若用于加工定位和找正应控制其外径跳动公差，若用于测量基准(如测量固定弦齿厚)，除应控制其外径跳动公差外，还应控制其外径尺寸公差，公差数值查表38—9。
在图35—24齿轮零件工作图中，齿顶圆直径公差根据7级齿轮精度查出其公差为IT8，再查公差表得出。齿顶圆径向跳动为0.63 。又因,故跳动为mm。同理得出基准端面轴向跳动为0.018mm。精度、公差和表面粗糙度在齿轮零件工作图上的标注示例，见图35—24。
第七节齿轮的失效形式及计算准则
一、齿轮的失效形式
齿轮的失效，一般是轮齿失效，常见的失效形式有五种：
1、轮齿折断：当弯曲应力超过弯曲疲劳极限，轮齿重复受载后，齿根处就会产生疲劳裂纹，并逐渐扩展，致使轮齿折断。这种折断称为疲劳折断。轮齿受到短时意外的严重过载或冲击载荷作用也易造成突然折断。这种折断称为过载折断。
2、齿面疲劳点蚀：轮齿工作时，当齿面接触应力超过材料的接触疲劳极限时，在载荷的多次重复作用下，齿面的表层会产生细微的疲劳裂纹，裂纹的蔓延、扩
展，造成许多微粒从工作表面上脱落下来，在表面出现许多月牙形的浅坑，这使齿轮不能正常工作而失效。这种失效称为齿面疲劳点蚀。疲劳点蚀一般出现在齿根表面靠近节线处。齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关。齿面硬度越高，抗点蚀能力越强。
3、齿面胶合：高速重载的齿轮传动，当啮合区的温度升高，会破坏润滑油的作用，使之不能良好地润滑而导致齿面粘结在一起。
4、齿面磨损：在载荷作用下，齿面会产生磨损，使齿侧间隙增大，齿根厚度减小，从而产生冲击和噪声。对于开式齿轮传动，齿面磨损是它不可避免的失效形式。
5、齿面塑性变形：在重载作用下，当齿面硬度不够时，会产生一定的塑性变形。
二、齿轮传动的计算准则
计算准则：按弯曲疲劳强度和接触疲劳强度计算几何尺寸和验算承载能力。
具体设计设计准则见书574页。
第八节齿轮材料及热处理方式
制造齿轮常用的材料有锻钢和铸钢，其次是铸铁，在特殊情况下也可采用有色金属和非金属材料。
锻钢的强度比直接采用轧制钢材好，重要齿轮都采用锻钢。从齿面硬度和制造工艺来分，可把钢制齿轮分为软齿面和硬齿面齿轮。软齿面齿轮是调质或正火后进行精加工，齿面硬度较小，承载能力不高，但其制造工艺较简单，适用于一般机械传动。硬齿面齿轮在精加工后进行热处理，硬度较高，承载能力也较软齿面齿轮大，但制造工艺复杂，一般用于高速重载及结构要求紧凑的机械中。
当齿轮的直径大于500mm，轮坯不宜于锻造，可采用铸钢，但其精加工前要进行正火处理。
铸铁的铸造性能好，，但抗弯强度和耐冲击性较差，自身所含石墨能起一定润滑作用。非金属材料适用高速小功率及精度要求不高的齿轮传动。
齿轮常用的热处理方式有表面淬火、渗碳淬火、氮化、调质和正火，其中前三种处理得到的齿面是硬齿面，后两种处理得到的是软齿面。表面淬火是将钢件表面进行淬火，而心部仍保持原先的组织的一种热处理方法；渗碳淬火是向钢件的表面渗入碳原子再采用淬火加低温回火的工艺，钢件的表面有高的硬度和耐磨性，而心部仍保持一定强度和较高的韧性。氮化是向钢表面渗入氮原子的过程，其目的是提高钢的表面硬度和耐磨性以及提高疲劳强度和耐蚀性。
第九节直齿圆柱齿轮的强度计算
一、受力分析
为了计算齿轮强度，首先应确定作用在齿轮上的力。
直齿轮传动时需加润滑油润滑齿轮，则齿面间摩擦力很小，可忽略不计。轮齿间相互作用的总压力是法向力，它可分解为切向力Ft和径向力Fr。切向力的方向在主动轮上与圆周速度方向相反，在从动轮上相同。径向力在啮合处指向各自的轮心。
切向力：；径向力：；
法向力：；其中
二、计算载荷
理论上名义载荷Ft应沿齿宽均匀分布，但由于轴和轴承的变形、传动装置的制造、安装误差等原因，载荷沿齿宽分布并不是均匀的，即出现载荷集中现象。此
第一节齿轮传动的特点和类型 一、齿轮传动的特点 齿轮传动是应用最为广泛的一种传动形式，与其它传动相比，具有传递的功率大、速度范围广、效率高、工作可靠、寿命长、结构紧凑、能保证恒定传动比；缺点是制造及安装精度要求高，成本高，不适于两轴中心距过大的传动。 二、齿轮传动分类 1、按轴线相互位置：平面齿轮传动和空间齿轮传动。 平面齿轮传动：按轮齿方向：直齿轮传动，斜齿轮传动和人字齿轮传动；按啮合方式：外啮合、内啮合和齿轮齿条传动； 空间齿轮传动：锥齿轮传动、交错轴斜齿轮传动和蜗杆蜗轮传动。 2、按齿轮是否封闭：开式和闭式齿轮传动 三、齿轮传动的基本要求 1、传动准确平稳； 齿廓啮合基本定律：为保证齿轮传动的瞬时传动比保持不变，则两轮不论在何处接触，过接触点所作两轮的公法线必须与两轮的连心线交于一定点。定点C称为节点，分别以O1、O2为圆心，过节点C所作的两个相切的圆称为节圆。根据齿廓曲线满足齿廓啮合基本定律制出的齿轮有渐开线齿轮、摆线齿轮和圆弧线齿轮。我们主要介绍渐开线齿轮。 渐开线的有关概念：1、发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上相应被滚过的弧长；2、发生线即渐开线的法线，它始终与基圆相切，故也是基圆的切线；3、同一基圆上生成的任意两条反向渐开线间的公法线长度处处相等，任意两条同向渐开线间的法向距离处处相等；4、渐开线的形状取决于基圆的大小。基圆越小，渐开线越弯曲；基圆越大，渐开线越平直；5、基圆内无渐开线。 2、承载能力高和较长的使用寿命。 第二节渐开线齿轮的基本参数及几何尺寸计算 一、各部分名称 端平面：垂直于齿轮轴线的平面； 齿槽：相邻两轮之间的空间； 齿顶圆（da）、齿根圆（df）、齿槽宽（ek）、齿厚（sk）、齿顶高（ha）、齿根高（hf）、齿宽（p）、全齿高（h） 二、基本参数 1、模数m：； 2、压力角：规定分度圆上的压力角为标准压力角； 3、齿顶高系数：； 4、顶隙系数：； 5、齿数z：。当m、α不变时，z越大，db越大，渐开线越平直，若当z→∞时，db→∞，渐开线变成直线，齿轮变成齿条。 标准齿轮：m、α、ha＊、c＊皆为标准值且e＝s。 三、几何尺寸计算 1、内齿轮与外齿轮比较：内齿轮的齿根即外齿轮的齿顶，内齿轮的齿顶即外齿轮的齿根；内齿轮的df＞da＞db； 2、齿条与齿轮比较：齿条的齿廓曲线为直线，齿轮的齿廓曲线为曲线（渐开线）；对应的圆都变为直线，如分度线、齿顶线、齿根线；啮合角等于压力角，等于齿形角。齿条上所有轮齿的同侧齿廓都互相平行，齿廓任意位置的齿距都等于分度线的齿距，即pk＝p＝πm。 3、几何尺寸计算（见书表35－3）
齿轮传动的特点和应用 外 合直齿圆啮齿柱轮动 内啮传直合圆齿齿轮传柱 齿动轮条传动（齿直条齿 外啮合）齿斜柱齿圆轮动传 字人轮传动 齿轮齿条齿动传（斜条）齿 ．空2齿轮传间动．间齿轮空动用传于交轴相交和轴之错间的动。空间齿轮传传用于相动交和交错轴轴间的之动。传 螺旋轮齿传动齿直锥圆齿传轮动曲齿圆锥齿传轮动交错（轴齿斜轮动传）蜗 传杆 动
双准曲齿轮传动 面 齿轮传的类动型齿直圆柱齿轮动外传啮 合啮内 平合齿面轮运齿（动传递平轴行的运动）间轮传动间空齿轮运（传动递不行轴间的平动） 运 （齿与轮轴平）行轮齿条齿 啮合斜外齿柱齿轮传动圆内合啮轮齿（与不平行轴齿轮）条齿 人字轮齿动传（齿成轮字形） 人递传交轴相运动（齿锥传轮动）直齿斜齿交错轴斜齿传动轮传递错轴交运动蜗轮杆蜗动传准双曲齿轮面动传 121..3廓啮齿基本合律定齿轮动传要求确准平，即要稳在求传过动程中瞬时传比保动持不变以免，生产击、冲齿传动轮求准确要平，即要稳求传动在过程中，瞬传动比时持不保，以免产生变击冲振动、
噪音。和振和动音。噪论齿廓不任何点接触在，过触点所作两齿廓接的法线必须公连与线交心于固一定点不论齿，廓在任何点触接过接，触所点作两齿的廓法公线必与连心线须交一于定点，这固就是廓齿合基本定律。就啮齿廓啮是基合定律。本 212.渐线开轮12.2.齿1开渐线的形成基及性质本.1渐开的形线成2．渐开 线的质性．据根渐线的形开，成可知开渐具有下列线些一特性：据根渐开的线成形，知可渐开线有下列具些特性一：）1生线沿基发圆过滚直线的长，等度于 基圆上滚被过的弧长圆度；发）生沿基圆滚过的直线线度，等于基长上圆被滚过的弧圆度；长 2））发线k生n是开渐在任线意点k法的。线法线的因此，。生线发任上一点法的必线切基于。因圆，此发生线上任一的法点必线切基于圆。）3开渐线廓上某点的齿法线该与点速度的方向线所夹锐的α角k称为该的压点角。力）称为点的该压角力。上式由知可，开线渐
齿轮传动、蜗杆传动、带传动、链轮传动的优缺点超全
几种传动形式之间的比较齿轮传动用来传递任意两轴间的运动和动力 齿轮传动与带传动相比主要有以下优点： （1）传递动力大、效率高； （2）寿命长，工作平稳，可靠性高； （3）能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的运动 齿轮传动与带传动相比主要缺点有： （1）制造、安装精度要求较高，因而成本也较高； （2）不宜作远距离传动。 (3 ) 无过载保护 (4 ) 需专门加工设备
蜗轮蜗杆用于传递交错轴之间的回转运动和动力 带传动和链传动都是通过中间挠性件（带或链）传递运动和力的，适用于传递两轴中心距较大的场合 链传动的特点:①和齿轮传动比较,它可以在两轴中心相距较远的情况下传递运动和动力;②能在低速、重载和高温条件下及灰土飞扬的不良环境中工作;③和带传动比较,它能保证准确的平均传动比,传递功率较大,且作用在轴和轴承上的力较小;④传递效率较高,一般可达～;⑤链条的铰链磨损后,使得节距变大造成脱落现象;⑥安装和维修要求较高.链轮材料一般是结构钢等. 带传动(皮带传动)特点(优点和缺点):①结构简单,适用于两轴中心距较大的传动场合;②传动平稳无噪声,能缓冲、吸振;③过载时带将会在带轮上打滑,可防止薄弱零部件损坏,起到安全保护作用;④不能保证精确的传动比.带轮材料一般是铸铁等. 齿轮传动的特点:①能保证瞬时传动比恒定,平稳性较高,传递运动准确可靠;②传递的功率和速度范围较大;③结构紧凑、工作可靠,可实现较大的传动比;④传动效率高,使用寿命长;⑤齿轮的制造、安装要求较高.齿轮材料一般是铸铁等. 涡轮蜗杆传动最主要的特点就是具有反向自锁的功能，而且相比其它传动具有较大的速比，涡轮蜗杆的输入、输出轴不在同一轴线上，甚至不在同一个平面上。自身的缺点，那就是涡轮蜗杆的传动效率不够高，精度也不是很高
机械设计中必须掌握的齿轮传动知识！ 【每日学机械】第89期，今天我们聊聊在机械设计中，我们必须掌握的齿轮传动知识！ 齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的 机械传动。在所有的机械传动中，齿轮传动应用最广，可用来传递相对位置不远的两轴之间的运动和动力。 齿轮传动的特点：效率高，在常用的机械传动中，以齿轮传动效率为最高，闭式传动效率为96%~99%，这对大功率传动有很大的经济意义；结构紧凑，比带、链传动所需的空间尺寸小；传动比稳定，传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。齿轮传动获得广泛应用，正是由于其具有这一特点；工作可靠、寿命长，设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命可长达一二十年，这也是其它机械传动所不能比拟的。这对车辆及在矿井内工作的机器尤为重要； 但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。齿轮传动的分类： 齿轮传动按齿轮的外形可分为圆柱齿轮传动、锥齿轮传动、非圆齿轮传动、齿条传动和蜗杆传动。 圆柱齿轮传动用于传递平行轴间动力和运动的一种齿轮传动。按轮齿与齿轮轴线的相对关系，圆柱齿轮传动可分为直
齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动和人字齿圆柱齿轮传动3种。 ▲直齿圆柱齿轮传动▲斜齿圆柱齿轮传动▲人字齿圆柱齿轮传动 圆柱齿轮传动的传递功率和速度适用范围大，功率可从小于千分之一瓦到10万千瓦，速度可从极低到300米／秒。啮合特点由齿廓曲面形成过程可知，渐开线直齿圆柱齿轮啮合时，齿廓曲面的接触线是与轴线平行的直线，在啮合过程中整个齿宽同时进入和退出啮合，轮齿上所受的力也是突然加上或卸掉，故传动平稳性差，冲击和噪声大。 锥齿轮传动锥齿轮传动由一对锥齿轮组成的相交轴间的齿轮传动，又称伞齿轮传动。按齿线形状锥齿轮传动可分为直齿锥齿轮传动、斜齿锥齿轮传动和曲线齿锥齿轮传动，其中直齿的和曲线齿的应用较广。 ▲直齿锥齿轮传动 ▲斜齿锥齿轮传动 非圆齿轮传动是指传动中至少有一个齿轮的节曲面不是旋转曲面的齿轮传动。齿条传动齿轮与齿条的传动结构，齿条分直齿齿条和斜齿齿条，分别与直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮配对使用；齿条的齿廓为直线而非渐开线（对齿面而言则为平面），相当于分度圆半径为无穷大圆柱齿轮。蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动，两轴
皮带传动是一种依靠摩擦力来传递运动和动力的机械传动。它的特点主要表现在：皮带有良好的弹性，在工作中能缓和冲击和振动，运动平稳无噪音。载荷过大时皮带在轮上打滑，因而可以防止其他零件损坏，起安全保护作用。皮带是中间零件。它可以在一定范围内根据需要来选定长度，以适应中心距要求较大的工作条件。结构简单制造容易，安装和维修方便，成本较低。 缺点是：靠摩擦力传动，不能传递大功率。传动中有滑动，不能保持准确的传动比，效率较低。在传递同样大的圆周力时，外廓尺寸和轴上受力都比齿轮传动等啮合传动大。皮带磨损 较快，寿命较短。 链传动的特点: 1）与带传动相比，没有弹性滑动，能保持准确的平均传动比，传动效率较高；链条不需要大的张紧力，所以轴与轴承所受载荷较小；不会打滑，传动可靠，过载能力强，能在低速重载下较好工作； 2）与齿轮传动相比，可以有较大的中心距，可在高温环境和多尘环境中工作，成本较低； 3）缺点是瞬时链速和瞬时传动比都是变化的，传动平稳性较差，工作中有冲击和噪声，不适合高速场合，不适用于转动方向频繁改变的情况。 齿轮传动能传递两个平行轴或相交轴或交错轴间的回转运动和转矩。 一、齿轮传动的特点 1)效率高在常用的机械传动中，以齿轮传动效率为最高，闭式传动效率为96%~99%，这对大功率传动有很大的经济意义。 2）结构紧凑比带、链传动所需的空间尺寸小。 4)传动比稳定传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。齿轮传动获得广泛应用，正是由于其具有这一特点。 3)工作可靠、寿命长设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命可长达一二十年，这也是其它机械传动所不能比拟
的。这对车辆及在矿井内工作的机器尤为重要。 但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。 常见传动方式的分类及其特点 在机械传动方面，常见的传动种类：带传动，链传动，轴传动，齿轮传动，蜗杆涡轮传动，摩擦轮传动，螺旋传动，液压传动，气压传动。 带传动一般有以下特点： 1．带有良好的饶性，能吸收震动，缓和冲击，传动平稳噪音小。 2．当带传动过载时，带在带轮上打滑，防止其他机件损坏，起到过载保护作用。 3．结构简单，制造，安装和维护方便； 4．带与带轮之间存在一定的弹性滑动，故不能保证恒定的传动比，传动精度和传动效率较低。 5．由于带工作时需要张紧，带对带轮轴有很大的压轴力。 6．带传动装置外廓尺寸大，结构不够紧凑。 7．带的寿命较短，需经常更换。 由于带传动存在上述特点，故通常用与中心距较大的两轴之间的传动传递功率一般不超过50KW。 链传动兼有带传动和齿轮传动的特点。 主要优点：与摩擦型带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保持准确的传动比（平均传动比），传动效率较高（润滑良好的链传动的效率约为97 98%）；又因链条不需要象带那样张得很紧，所以作用在轴上的压轴力较小；在同样条件下，链传动的结构较紧凑；同时链传动能在温度较高、有水或油等恶劣环境下工作。与齿轮传动相比，链传动易于安装，成本低廉；在远距离传动时，结构更显轻便。 主要缺点：运转时不能保持恒定传动比，传动的平稳性差；工作时冲击和噪音较大；磨损后易发生跳齿；只能用于平行轴间的传动。
常用机械传动系统的主要类型和特点 2H310000 机电工程技术 2H311000 机电工程专业技术 2H311010 机械传动与技术测量 ――2H311011 掌握传动系统的组成 一、常用机械传动系统的主要类型和特点 机械传动的作用：传递运动和力； 常用机械传动系统的类型：齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、轮系；带传动、链传动； （一）齿轮传动 1、齿轮传动的分类 （1）分类依据：按主动轴和从动轴在空间的相对位置形成的平面和空间分类 两平行轴之间的传动――平面齿轮传动（直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、人字齿轮传动；齿轮齿条传动） 用于两相交轴或交错轴之间的传动――空间齿轮传动（圆锥齿轮传动、螺旋齿轮传动（交错轴）） 用于空间两垂直轴的运动传递――蜗轮蜗杆传动 （2）传动的基本要求： 瞬间角速度之比必须保持不变。 （3）渐开线齿轮的基本尺寸： 齿顶圆、齿根圆、分度圆、模数、齿数、压力角等 2、渐开线齿轮的主要特点： 传动比准确、稳定、高效率； 工作可靠性高，寿命长； 制造精度高，成本高； 不适于远距离传动。
3、应用于工程中的减速器、变速箱等 （二）蜗轮蜗杆传动 1、用于空间垂直轴的运动传递――蜗轮蜗杆传动 2、正确传动的啮合条件――蜗杆的轴向与蜗轮端面参数的相应关系蜗杆轴向模数和轴向压力角分别等于蜗轮端面模数和端面压力角。 3、蜗轮蜗杆传动的主要特点： 传动比大，结构紧凑； 轴向力大、易发热、效率低； 一般只能单项传动。 （三）带传动 1、带传动――适于两轴平行且转向相同的场合。 带传动组成：主动轮、从动轮、张紧轮和环形皮带构成 2、带传动特点： 挠性好，可缓和冲击，吸振； 结构简单、成本低廉； 传动外尺寸较大，带寿命短，效率低； 过载打滑，起保护作用； 传动比不保证。 切记：皮带打滑产生一正一负的作用： 即过载打滑，起保护作用； 打滑使皮带传动的传动比不保证。 （四）链传动 1、链传动――适于两轴平行且转向相同的场合。 链传动组成：主动链轮、从动链轮、环形链构成
第五章 齿轮机构 案例导入：通过机床、汽车、摩托车、手表等仪器设备中广泛应用的齿轮传动，引入齿轮传动的类型、特点及基本要求、齿轮传动啮合的特点。在所有众多的齿轮机构中，直齿圆柱齿轮机构是最基本、也是最常用的一种，本章以直齿圆柱齿轮为研究的重点。 第一节 齿轮机构的齿廓啮合基本规律、特点和类型 一、齿轮机构的特点和类型 齿轮传动是近代机械传动中用得最多的传动形式之一。它不仅可用于传递运动，如各种仪表机构；而且可用于传递动力，如常见的各种减速装置、机床传动系统等。 同其他传动形式比较，它具有下列优点：①能保证传动比恒定不变；②适用的载荷与速度范围很广，传递的功率可由很小到几万千瓦，圆周速度可达150m/s ；③结构紧凑；④效率高，一般效率η＝0.94～0.99；⑤工作可靠且寿命长。其主要缺点是：①对制造及安装精度要求较高；②当两轴间距离较远时,采用齿轮传动较笨重。 齿轮的分类方法很多，按照两轴线的相对位置，可分为两类：平面齿轮传动和空间齿轮传动。 1.平面齿轮传动 该传动的两轮轴线相互平行，常见的有直齿圆柱齿轮传动（图5-1a ）,斜齿圆柱齿轮传动（图5-1d ），人字齿轮传动（图5-1e ）。此外，按啮合方式区分，前两种齿轮传动又可分为外啮合传动（图5-1a 、d ）,内啮合传动（图5-1b ）和齿轮齿条传动（图 5 a) b) c) d) e) 图5-1 平面齿轮传动
-1c ）。 2.空间齿轮传动 两轴线不平行的齿轮传动称为空间齿轮传动，如直齿圆锥齿轮传动（图5-2a ）、交错轴斜齿轮传动（图5-2b ）和蜗杆传动(图5-2c ）。 另外，齿轮传动按照齿轮的圆周速度可分为：①低速传动 v < 3m/s ；②中速传动 v =3～15m/s ，(3)高速传动v >15m/s 。按齿轮的工作情况可以分为：①开式齿轮传动；②闭式齿轮传动。 二、齿轮啮合的基本规律 齿轮传动最基本的要求是其瞬时传动比必须恒定不变。否则当主动轮以等速度回转时，从动轮的角速度为变数，因而产生惯性力，影响齿轮的寿命，同时也引起振动，影响其工作精度。 要满足这一基本要求，则齿轮的齿廓曲线必须符 合一定的条件。 图5-3所示为两啮合齿轮的齿廓C 1和C 2在K 点接触的情况，设两轮的角速度分别为 ω1和 ω 2，则齿廓 C 1上K 点的速度k o v K 111ω=；齿廓C 2上K 点的速度 k o v K 222ω=。 过K 点作两齿廓的公法线NN 与两轮中心连线2 1o o 交于C 点，为保证两轮连续和平稳的运动，v k 1与v k 2 在公法线上得分速度应相等，否则两齿廓将互相嵌入 或分离，即 2211cos cos K K K K v v αα= 过2o 作z o 2平行于NN ，与k o 1的延长线交于Z a) b) c) 图5-2 空间齿轮传动
一、齒輪傳動的特點 1)效率高在常用的機械傳動中，以齒輪傳動效率為最高，閉式傳動效率為96%~99%，這對大功率傳動有很大的經濟意義。 2）結構緊湊比帶、鏈傳動所需的空間尺寸小。 3)傳動比穩定傳動比穩定往往是對傳動性能的基本要求。齒輪傳動獲得廣泛應用，正是由於其具有這一特點。 4)工作可靠、壽命長設計製造正確合理、使用維護良好的齒輪傳動，工作十分可靠，壽命可長達一二十年，這也是其它機械傳動所不能比擬的。這對車輛及在礦井內工作的機器尤為重要。 但是齒輪傳動的製造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用於傳動距離過大的場合。 直傘齒輪齒形設計及製造 斜齒輪是傳遞相交軸與交錯軸傳動的主要零件，在傳遞交軸傳動的零件中，它能以較高的效率、更平穩地傳遞轉矩。它不但能傳遞兩軸線相交成直角的轉動，也能傳遞兩軸線相交成鈍角或銳角的轉動。 直齒傘齒輪是以最單純的形狀所形成的斜齒輪，若將它的齒轍向內側延長時，就會具有軸心上會於一點筆直的齒形，這種直齒傘齒輪，一般都用於較低速之下的的操作情形來使用，無論在汽車工業或其他產業上對直齒傘齒輪的需求是相當大的，因直齒傘齒輪的優點在於安裝時儘篦有些許的誤差或由於負荷而產生了變位等，也不會有應力集中到齒之端部的情形而對於破壞也是安全的。且直齒傘齒輪的齒形非常適用於高精度鍛造齒輪的設計製造上 製造介紹 傘齒輪的齒形工方法很多，必須根據零件的結構、材料、熱處理、齒輪精度及生產批量等一系列因素，選擇最適合的加工方法。一般工業上傘齒輪的切削加工方法有三大類： (1) 滾切法(generate)，圖2為Gleason NO.710機台以雙刀盤銑齒法製成直傘齒。 (2) 成形法(format)，圖3 為Gleason NO.710機台就是以成形法加工直傘齒。 (3) 仿形法 齒輪的主要切削製造程序為原料à鍛胚à粗切削à熱處理à精切削à研磨。其程序複雜且費時，無論在粗切削、精切削、研磨時以成形法來製造必須一齒一齒往複式銑削，齒數越多越費時，對於精度的要求高，成本當然高。鍛造為以高壓一次成形，在時間上就相當節省；在材料的強度上，鍛造品在抗彎強度和衝擊強度的實驗證明下都比切削品高，如以精密鍛造齒輪的技術來製成，可在製成上大量的節省成本及時間，提升產業的競爭力。
第四章齿轮传动（10课时） 教学目标 1、了解齿轮传动的分类、特点 2、理解渐开线的形成及性质，了解齿廓的啮合的特点 3、掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数、几何尺寸计算 4、了解渐开线齿廓的啮合的特点 5、掌握标准直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮的正确啮合条件 6、了解斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮的应用特点 7、了解齿轮轮齿失效的形式 教学重点难点 上述3、5两点 【复习】1、链传动的组成及特点、类型和应用 2、链传动的传动比 3、滚子链的组成、标记和特点 第一节齿轮传动的类型及应用 一、概念 齿轮机构是由齿轮副组成的传递运动和动力的装置。 二、齿轮传动的类型 两轴平行 两轴不平行 按轮齿方向 按啮合情况 直齿圆柱齿轮传动 斜齿圆柱齿轮传动 人字齿圆柱齿轮传动 外啮合齿轮传动 内啮合齿轮传动 齿轮齿条传动 相交轴齿轮传动 交错轴齿轮传动 锥齿轮传动 交错轴斜齿轮传动 蜗轮蜗杆传动
齿轮的种类很多，可以按不同方法进行分类。 （1）根据轴的相对位置，分为两大类，即平面齿轮传动（两轴平行）与空间齿轮传动（两轴 不平行） （2）按工作时圆周速度的不同，分低速、中速、高速三种； （3）按工作条件不同，分闭式齿轮传动（封闭在箱体内，并能保证良好润滑的齿轮传动）、 半 开式齿轮传动（齿轮浸入油池，有护罩，但不封闭）和开式齿轮传动（齿轮暴露在外， 不能保证良好润滑）三种； （4）按齿宽方向齿与轴的歪斜形式，分直齿、斜齿和曲齿三种； （5）按齿轮的齿廓曲线不同，分为渐开线齿轮、摆线齿轮和圆弧齿轮等几种； （6）按齿轮的啮合方式，分为外啮合齿轮传动、内啮合齿轮传动和齿条传动。 三、齿轮传动的应用 1、传动比 式中 n1、n2表示主从动轮的转速 z1、z2表示主从动轮的齿数 2、应用特点： 优点：能保证瞬时传动比恒定，工作可靠性高，传递运动准确。 传递功率和圆周速度范围较宽，传递功率可达50000kw ,圆周速度300m/s 结构紧凑，可实现较大传动比 传动效率高，使用寿命长，维护简便 缺点：运转中有振动、冲击和噪声 齿轮安装要求高 不能实现无级变速 不适用中心距较大的场合 第二节渐开线齿廓 一、齿轮传动对齿廓曲线的基本要求 一是传动要平稳，二是承载能力要强 二、渐开线的形成、性质 1、 渐开线的形成 当一条动直线（发生线），沿着一个固定的圆（基圆）作纯滚动时，动直线上任意一点K 的轨 1212 21n z i n z ==
齿轮传动的4大特点及2大类型 来源：机械论坛（https://www.doczj.com/doc/7817667382.html,） 齿轮传动能传递两个平行轴或相交轴或交错轴间的回转运动和转矩。 一、齿轮传动的特点 1)效率高在常用的机械传动中，以齿轮传动效率为最高，闭式传动效率为96%~99%，这对大功率传动有很大的经济意义。 2）结构紧凑比带、链传动所需的空间尺寸小。 4)传动比稳定传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。齿轮传动获得广泛应用，正是由于其具有这一特点。 3)工作可靠、寿命长设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命可长达一二十年，这也是其它机械传动所不能比拟的。这对车辆及在矿井内工作的机器尤为重要。 但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。 二、齿轮传动的类型 齿轮传动就装置形式分： 1）开式、半开式传动在农业机械、建筑机械以及简易的机械设备中，有一些齿轮传动没有防尘罩或机壳，齿轮完全暴露在外边，这叫开式齿轮传动。这种传动不仅外界杂物极易侵入，而且润滑 不良，因此工作条件不好，轮齿也容易磨损，故只宜用于低速传动。齿轮传动装有简单的防护罩，有时还把大齿轮部分地浸入油池中，则称为半开式齿轮传动。它工作条件虽有改善，但仍不能做到严密 防止外界杂物侵入，润滑条件也不算最好。 2）闭式传动而汽车、机床、航空发动机等所用的齿轮传动，都是装在经过精确加工而且封闭严密的箱体(机匣)的，这称为闭式齿轮传动(齿轮箱)。它与开式或半开式的相比，润滑及防护等条件 最好，多用于重要的场合。 按齿面硬度分： 1）软齿面齿轮轮齿工作面的硬度小于或等于350HBS或38HRC； 2）硬齿面齿轮轮齿工作面的硬度大于350HBS或38HRC。 参考：https://www.doczj.com/doc/7817667382.html,/thread-42690-1-1.html 中国机械设备网：https://www.doczj.com/doc/7817667382.html,
精密齿轮齿条传动的特点介绍 精密齿条传动适合大行程，高精度，大扭矩传动。在数控机床，自动化领域使用非常广泛。与传动的皮带传动，以及梯形丝杠传动相比，有什么优点呢，本文做简要分析，以我厂制造的精密齿条精度特点为例传统传动方法做对比介绍。 随着精密齿条现代加工方式的逐渐进步，使得齿条的模数分布范围非常广，最小可以达到M0.5，而最大可以达到M30.精度可以到DIN5级精度。 齿条材料分为45号碳钢，或者42CrMu。或者40Cr.表面淬火处理。所有面精密磨制。 而齿条传动扭矩从1NM-100000NM.这样，不仅可以在玻璃机械，电路板雕刻机这样的超轻设备上使用，并且还可以在轮船提升机，重型卧车，数控加工中心，龙门加工中心等场合使用。 DIN5级的磨制齿条，定位精度可以达到0.015mm/米。这样的精度，是普通的梯形丝杠无法达到的。 并且，丝杠的传动长度有限，一般超过10米，就无法使用丝杠。而齿条，可以对接，中间预留调整间隙，可以无限长度对接。 我公司供应的精密齿条，在航空领域，飞机加工零件上，最长达到了60米。该龙门加工中心不仅精度很高，而且传动速度更快。 丝杠的传动速度慢，而齿条可以达到50m/MIN以上。这样的速度，在快速移动式，丝杠难以达到。 齿轮齿条，承载力大，传动精度较高，可达0.015mm，可无限长度对接延续，传动速度可以很高。 同步带，承载力较大，负载再大就要加宽皮带，传动精度较高，传动长度不可太大，否则需要考虑较大的弹性变形和振动，传动距离大尤其不适合精确定位、连续性运动控制，如大版面数控设备的XY轴，但是可用于伺服电机到传动齿轮或伺服电机到丝杠的短距离传动。优点：短距离传动速度可以很高，噪音低。典型用途:小型数控设备、某些打印机梯形丝杠，（1）普通梯形丝杠可以自锁，这是最大优点，但是传动效率低下，比上述二者低许多，所以不适合高速往返传动。缺点是时间久了传动间隙大，回程精度差，用在垂直传动较合适。 （2）滚珠丝杠不能自锁，传动效率高，精度高，噪音低，适合高速往返传动，但是水平传动时跨距大了要考虑极限转速和自重下垂变形，所以传动长度不可太大，要么改用丝母旋转丝杠不动，但还是不能太长，要么就用齿轮齿条。
齿轮传动的特点和应用 12.1 概述 12.1.1 齿轮传动的特点和应用 齿轮传动是应用极为广泛的传动形式之一。 特点:能够传递任意两轴间的运动和动力，传动平稳、可靠，效率高，寿命长，结构紧凑，传动速度和功率范围广。但需要专门设备制造，加工精度和安装精度较高，且不适宜远距离传动。 12.1.2 齿轮传动的类型 齿轮传动的类型很多，按照两齿轮传动时的相对运动为平面运动或空间运动，可将其分为平面齿轮传动和空间齿轮传动两大类 1(平面齿轮传动 平面齿轮传动是用于两平行轴之间的传动。 外啮合直齿圆柱齿轮传动内啮合直齿圆柱齿轮传动齿轮齿条传动(直齿条) 外啮合斜齿圆柱齿轮传动人字齿轮传动齿轮齿条传动(斜齿条) 2(空间齿轮传动 空间齿轮传动用于相交轴和交错轴之间的传动。
螺旋齿轮传动 直齿圆锥齿轮传动曲齿圆锥齿轮传动 (交错轴斜齿轮传动) 蜗杆传动准双曲面齿轮传动 齿轮传动的类型 外啮合直齿圆柱齿轮传动 内啮合 (轮齿与轴平行) 齿轮齿条平面齿轮运动 齿外啮合斜齿圆柱齿轮传动 (传递平行轴间的运动) 内啮合 (轮齿与轴不平行) 轮齿轮齿条 人字齿轮传动(轮齿成人字形) 传 直齿传递相交轴运动 (锥齿轮传动) 斜齿动空间齿轮运动 交错轴斜齿轮传动 (传递不平行轴间的运动) 传递交错轴运动蜗轮蜗杆传动 准双曲面齿轮传动 12.1.3 齿廓啮合基本定律 齿轮传动要求准确平稳，即要求在传动过程中，瞬时传动比保持不变，以免产生冲击、 振动和噪音。
不论齿廓在任何点接触，过接触点所作两齿廓的公法线必须与连心线交于一固定点，这 就是齿廓啮合基本定律。 12.2 渐开线齿轮 12.2.1 渐开线的形成及基本性质 1. 渐开线的形成 2(渐开线的性质 根据渐开线的形成，可知渐开线具有下列一些特性: 1)发生线沿基圆滚过的直线长度，等于基圆上被滚过的圆弧长度; 2)发生线KN是渐开线在任意点K的法线。因此，发生线上任一点的法线必切于基圆。 3)渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向线所夹的锐角α称为该点的压力角。 k 由上式可知，渐开线上各点的压力角是不相等的。 4)渐开线的形状完全取决于基圆的大小。 如图所示，基圆半径相等，则渐开线相同;基圆半径愈小，则渐开线愈弯曲;基圆半径愈大，则渐开线愈平直;基圆半径为无穷大时，则渐开线就变成直线。 5)基圆内无渐开线。 12.2.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 1.齿轮各部分的名称和主要参数 齿轮各部分的名称 zp=pd d=(p/p)z m=p/p