第十一章 齿轮刀具分解

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第11章 齿轮传动

§11-0 机械传动概述

一、 传动的重要性

机器原动机传动装置工作机作用重要n(v)变n(v)转带动几台外廓尺寸等受限直线，往复 重量成本运转质量

二、 传动分类

机械电啮合摩擦液力气力比重类型发展非本课

67 三、 传动类型选择概要

已知指标参考 参看“机械设计”书或手册学完本篇再看一下选类型P,i工作条件依据具体η外廓尺寸mg运动性能符合生产条件PηV ni外廓尺寸、重量、成本

四、 齿轮传动概述

齿型优缺分类工作条件设计内容基本要求定尺寸传动稳（第4章）齿轮传动专用机床 成本↑噪音，震动↑a ↑差轴的运动齿轮形状使用条件%5.99~98150250001maxmaxsmVKWPi稳定寿命↑结构↓选材（热处理）圆柱（直、斜、人字）圆锥（直、斜、曲）螺旋（两轴空间相交）渐开线摆线圆弧定轴动轴开闭半biZmch1725.0120强度 68

§11-1 齿轮的失效形式

1. 轮齿折断 2. 齿面点蚀 3. 齿面胶合

4. 齿面磨损 5. 齿面塑性变形

§11-2 齿轮材料及热处理

一、 主要要求

表面硬度↑内部工艺性强度韧性铸、锻切削热处理

二、 钢材

1. 软齿面HBS≤350

材料热处理加工过程：热处理→切齿特点：优－成本↓；缺－表面强度↓应用：v↓，尺寸无限制，无限寿命45（35～50）45Cr,35SiMn调质常化

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2. 硬齿面（HBS≥350）

加工过程：热处理→切齿→表面处理→研磨齿材料热处理表面淬火渗碳渗氮应用尺寸、重量↓有限寿命v↑40，40CrHRC52～56优，抗冲击HRC56～6220，20Cr优，可不磨齿HRC60～6238CrMoAlA缺：处理时间长

三、

其它材料

铸钢铸铁非金属d>400～600中C 高C 钢：ZG310-570可用合金钢热处理、常化、调质HTQT开式v↑ ， 功率↓v↓d↑

第十一章 蜗杆传动

（一）教学要求

1、 了解蜗杆传动特点、类型及主要参数，了解滑动速度、效率

2、 掌握蜗轮强度计算方法及蜗杆传动，热平衡计算方法

（二）教学的重点与难点

1、 蜗杆传动特点、参数计算、特性系数q

2、 齿面接触疲劳强度、齿根弯曲强度和热平衡计算

（三）教学内容

§11—1 蜗杆传动的类型及特点

用于实现空间交错轴间的运动传递，一般交错角90（如图10-1）。其特点是结构紧凑、传动比大、传动平稳、易自锁。缺点是摩擦磨损大、发热量大，η低，∴适于中心功率的传动。

一、蜗杆传动的类型

按蜗杆形式：圆柱蜗杆（常用），图10-1

环面蜗杆 图10-2

锥蜗杆（较少） 图10-3

1、圆柱蜗杆传动：

普通圆柱蜗杆（在车床上用直线刀刀刃车削而得到）

阿基米德蜗杆（ZA）——最常用，垂直于轴线平面的齿廓为阿基米德螺线，在过轴线的平面内齿廓为直线，在车床上切制时切削刃顶面通过轴线。4020，加工简单，磨削有误差，精度较低，刀子轴线垂直于蜗杆轴线，（图10-4）

单刀：导程用3；双刀：导程用3

法向直廓蜗杆（ZN）——切削时刀刃垂直于轮齿法面，法面齿廓（延伸渐开线~）——直线，轴面齿形为渐开线，端面齿形为一延伸渐开线，磨削有误差、精度较低。（图10-5）

渐开线蜗杆（ZI）——刀刃平面与蜗杆基圆柱相切，端面齿莆为渐开线，由渐开线齿轮演化而来（Z小，大），在切于基圆的平面内一侧齿形为直线，可滚齿，并进行磨削，精度、η高。适于较高速度和较大的功率。（图10-6）

锥面包络圆柱蜗杆（ZK）——不能在车床上加工，而只能在特种铣床上用梯形齿圆盘刀具加工，加工时，工件作螺旋运动，刀具绕轴线作回转运动，铣刀或砂轮轴线与蜗杆轴线成Y角，刀具绕自身轴线作回转运动，刀刃回转曲面的包络面即为蜗杆的螺旋齿面（图10-7），在各剖面内齿形均为曲线，可磨削，精度好，生产率高。蜗轮用齿形尺寸与之啮合的蜗杆相同的滚切滚切，滚切外径略大，滚切时的中心距与啮合时中心距相同。

11.4 课后习题详解

11-1 由一直齿圆柱齿轮传动，原设计传递功率P，主动轴转速1n。若其他条件不变，轮齿的工作应力也不变，当主动轴的转速提高一倍，即：112'nn，该齿轮传动能传递'P的功率应为若干？

解 1）由公式可知：

11611cos21055.9cos2cosnPddTFFtn

轮齿的工作应力不变，则nnFF'

则，若112'nn，该齿轮传动能传递的功率PP2'

11-2 有一直齿圆柱齿轮传动，允许传递功率P，若通过热处理方法提高材料的力学性能，使大、小齿轮的许用接触应力各][2H、][1H提高30%。试问此传动在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，抗疲劳点蚀允许传递的扭矩和允许传递的功率可提高百分之几？

解 由公式 ][133521HHuubaKT 可知，由抗疲劳点蚀允许的最大扭矩有关系：][133521HuubaKT

设提高后的转矩和许用应力分别为'1T、]'[H

3.1][]'['11HHTT 1169.1'TT

当转速不变时，转矩和功率可提高69%。

11-3 单级闭式直齿圆柱齿轮传动中，小齿轮的材料为45钢调质处理，大齿轮的材料为ZG270-500正火，KWP4，min/7201rn，mmm4，251z，732z，mmb841，mmb782，单向转动，载荷有中等冲击，用电动机驱动，试验算此单级传动的强度。

解 软齿面闭式齿轮传动应分别验算其接触强度和弯曲强度。

（1）许用应力

查教材表11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮ZG270-500正火硬度：140～170HBS，取155HBS。

查教材图11-7 MPaH5601lim，MPaH3352lim

查教材图11-10 MPaF1801lim,MPaF1302lim

查教材表11-4取 1.1HS， 4.1FS 故： MPaSHHH5091.1560][1lim1

60 第11章 机床的结构原理及调整

目的要求：了解机床常见结构的工作原理和调整方法

第 1 节 主轴部件

目的要求：了解主轴部件的前端结构、常用轴承类型、典型主轴结构 工作原理，掌握有关的调整方法

一、各类主轴的前端结构（已标准化）

主轴前端：安装夹具、刀具，要求：

1、通用机床的主轴前端结构：图11－1

（1）圆柱面m和端面n定位，螺纹锁紧＋莫氏锥孔（图a、b）

b 比 a 定心精度高

（2）短锥m和法兰端面n定位，螺栓螺母锁紧，端面键传递转矩＋莫氏锥孔（图c）

（3）7∶24锥孔定位，拉杆螺母紧固，端面键传递转矩（图d）

（4）1∶5圆锥定位，螺母紧固，半圆键传递转矩（图e）

（5）莫氏锥孔定位并传递转矩，螺纹紧固（图f）

（6）莫氏锥孔定位，扁孔传递转矩（图g）

左起第1扁孔：传递转矩和卸刀

左起第2扁孔：刀到受拉力时插入楔块防刀脱落

（7）圆柱孔使刀具接杆定位，圆螺母调接杆轴向位置，平键传递转矩

2、卧式车床的主轴轴端结构

车床主轴结构：空心阶梯轴，前配莫氏锥孔

空心孔：穿过拉杆、棒料、气动液压装置

莫氏锥孔：装顶尖、心轴

前端：装卡盘、拨盘、花盘、专用夹具（通过过渡盘）

前端结构形式：图11－2

图a：短锥法兰式

定位：短锥＋法兰端面

锁紧：螺栓5、螺母6、锁紧盘2＋螺钉7

传力矩：端面键3 61 夹具与过渡盘连接：止口＋端面定位，螺钉紧固

特点：定心精度高，连接刚度好，卡盘装卸方便

图b：短锥法兰式

定位：同上

锁紧：偏心销9与螺栓8

特点：卡盘装卸方便但结构复杂

图c：长锥带键式

定位：长锥

锁紧：环形螺母10

传力矩：键11

图d：螺纹圆柱式

定位：圆柱＋端面

锁紧：螺纹＋放松压爪12

特点：装卸卡盘方便，定心精度低，连接刚度低

二、主轴的支承

一般机床主轴：滚动轴承

精度要求高的主轴：动压或静压轴承