模塊七

【傳動與維護】機械基礎1模塊七傳動與維護

對于大多數機器而言，需要在動力部分和執行部分之間，加入傳遞動力或改變運動狀態的傳動部分。實踐表明，傳動部分在機器的質量和成本中占有很大的比例，也是機器運行中故障的多發部分，機器的工作性能和運轉費用，在很大程度上取決于傳動部分的優劣。

常見的機械傳動形式有帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、減速器等。2模塊七傳動與維護思維導圖3§7.1帶傳動

一、帶傳動的類型與特點

帶傳動由主、從動帶輪和傳動帶。靠帶與帶輪之間接觸面的摩擦力來傳遞運動和動力，屬于利用中間撓性件的摩擦運動。1.帶傳動的類型（1）平帶傳動4§7.1帶傳動

（2）V帶傳動（3）同步帶傳動（齒形帶傳動）V帶傳動同步帶傳動5§7.1帶傳動2.帶傳動的特點帶傳動，在機械傳動中應用很廣。從家用洗衣機、金屬切削機床到運輸、冶金、建筑等各行業機械，都離不開帶傳動。①能吸收振動、傳動平穩，噪聲小。②過載能打滑起保護作用。③結構簡單，成本低，無需潤滑，維護方便。④效率可達92%-93%。⑤不能保證準確的傳動比，使用壽命短。6§7.1帶傳動汽車和拖拉機的發動機中采用的帶傳動7§7.1帶傳動

二．V帶與帶輪1.V帶結構

普通V帶包括包邊V帶、普通切邊V帶、有齒切邊V帶、底膠夾布切邊V帶四種。普通V帶是無接頭的環形帶，是標準件。根據傳遞功率大小，分為Y、Z、A、B、C、D、E七號。V帶的結構包邊V帶8§7.1帶傳動

2．帶輪的結構帶輪的結構取決于帶輪基準直徑dd的大小，為使V帶與輪槽緊密接觸，輪槽楔角φ

應小于V帶的楔角（400）帶輪的結構帶輪各部分名稱9§7.1帶傳動

①dd小于150mm時，選用實心式。

②dd等于150?450mm時，選用腹板式。

③dd大于450mm時，選用橢圓輪輻式。

實心式腹板式橢圓輪輻式10§7.1帶傳動

3.帶輪的常用材料工業上常用帶輪材料為HT150鑄鐵。具有強度足夠、易于加工、價格便宜的特點；在低速或輕載中常用工程塑料或鋁合金，如洗衣機的大帶輪選用工程塑料，小帶輪用鋁合金、鐵板沖壓制成。11§7.1帶傳動

三、帶傳動的傳動比在帶傳動中，主動帶輪的轉速與從動帶輪的轉速之比，用i12表示。也等于從動輪的基準直徑與主動輪的基準直徑之比。傳動比為：

通常帶傳動的單級傳動比≤5。

12§7.1帶傳動

四、帶傳動的失效形式

1.打滑當載荷超過帶傳動所能傳遞的動力時帶在帶輪上打滑。

2.疲勞撕裂摩擦帶的疲勞磨損產生撕裂是另一種失效形式。五、帶傳動的安裝和維護1.帶傳動的張緊與安裝為了增大傳動的接觸摩擦角，獲得最大的傳遞動力，要求帶傳動的下面為緊邊，上面為松邊。為了保證帶有一定的張緊力，必須定期給予張緊。

13§§7.1帶傳動（1）帶傳動的張緊方法

①調整中心距②安裝張緊輪

帶傳動的張緊張緊輪的安裝14§7.1帶傳動

（2）帶傳動的安裝和維護

①安裝V帶先縮小中心矩將帶套入，再調兩輪中心矩。張緊后用大拇指在帶中部加20N左右的垂直壓力，下沉量10-15mm。②安裝時輪槽對正，軸線平行。V帶的張緊檢查帶輪的安裝15§7.1帶傳動

③新舊帶不能一起使用。④V帶斷面在輪槽中應位置正確，V帶外緣應與輪外緣平齊。2.帶傳動的安全與防護①帶傳動必須安裝安全保護罩②安裝拆卸V帶，不許直接用手撥撬V帶，以免夾手。③軸端應有固定裝置。V帶在輪槽中的位置16§7.2鏈傳動

一、鏈傳動的組成、結構與特點

1.鏈傳動的組成主動鏈輪、從動鏈輪和鏈條組成。2.鏈條的結構滾子鏈條由若干內鏈節和外鏈節依次鉸接而成。鏈條的結構鏈傳動17§7.2鏈傳動滾子鏈的接頭形式有三種，鏈節是偶數時，接頭處用開口銷或彈性鎖片，奇數時用過渡鏈節。

滾子鏈的接頭形式

3.鏈傳動的特點

①平均傳動比準確；②能在高溫、潮濕等條件下工作；③傳動效率高;④平穩性差,有噪音,易脫鏈。18§7.2鏈傳動

二、鏈傳動的傳動比鏈傳動的傳動比等于為主動輪的轉速與從動輪的轉速之比i=n1/n2

，也等于從動輪的齒數與主動輪的齒數之比。i=n1/n2=z2/z1

。

19§7.2鏈傳動

三、鏈傳動的安裝與維護

1.鏈傳動的合理布置①兩軸線應平行，鏈輪同平面。20§7.2鏈傳動

②鏈條應使緊邊在上，松邊在下。太松易掉鏈，會產生振動；太緊會影響傳動。可用張緊輪張緊。③兩鏈輪軸心線連線與水平線夾角小于45度。④必要時安裝防護罩。

鏈的張緊21§7.2鏈傳動2．鏈傳動的維護定期注油，保持潤滑良好。鏈條的潤滑方式22§7.2鏈傳動

3.鏈傳動的張緊鏈傳動中如松邊垂度過大，將引起嚙合不良和鏈條振動，所以鏈傳動張緊的目的和帶傳動不同，張緊力并不決定鏈的工作能力，而只是決定垂度的大小。最常見的張緊方法是移動鏈輪以增大兩端的中心距，但如中心距不可調時，也可以采用張緊輪張緊或在鏈條磨損變長后取掉一個或兩個鏈節。23§7.3齒輪傳動

一、齒輪傳動的組成、類型與特點

1.齒輪傳動的組成齒輪傳動由主動齒輪、從動齒輪和機架組成。§齒輪傳動24§7.3齒輪傳動2.齒輪傳動的類型

齒輪傳動的類型很多,按齒輪軸線的相對位置分類如圖。按嚙合方式分為外嚙合齒輪傳動、內嚙合齒輪傳動、齒輪齒條傳動等。25§7.3齒輪傳動26§7.3齒輪傳動27§7.3齒輪傳動28§7.3齒輪傳動29§7.3齒輪傳動

3.齒輪傳動的特點①傳動比恒定，傳遞運動平穩準確。②具有壽命長，傳遞效率高達96%?99%。③適用的功率、速度和尺寸范圍大。

二、漸開線齒輪

齒輪齒廓曲線常見的有漸開線、擺線和圓弧曲線。漸開線的形成與漸開線齒廓30§7.3齒輪傳動

1.漸開線齒輪的各部份名稱直齒圓柱外齒輪的部分輪齒31§7.3齒輪傳動2.直齒圓柱齒輪的基本參數①齒數z

②模數m

③壓力角α

我國規定標準壓力角α=20④齒頂高系數ha*頂隙系數c*，正常齒制ha*=1，c*=132§7.3齒輪傳動33§7.3齒輪傳動3.傳動比及幾何尺寸計算（1）齒輪傳動的傳動比i=n1/n2=z2/z1

（2）外嚙合標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算3435§7.3齒輪傳動§7.3齒輪傳動36§7.3齒輪傳動37§7.3齒輪傳動

4.直齒圓柱正確嚙合的條件一對漸開線直齒齒輪正確嚙合的條件為：兩齒輪的模數必須相等，兩齒輪分度圓上的壓力角必須相等且等于標準值，即

38§7.3齒輪傳動

三、圓柱齒輪的受力分析1.直齒圓柱齒輪的受力分析

直齒圓柱齒輪受力分析39

2.斜齒圓柱齒輪的受力分析螺旋角β越大，軸向力越大。斜齒圓柱齒輪受力分析40§7.3齒輪傳動§7.3齒輪傳動

四、圓柱齒輪的結構及材料

1.圓柱齒輪的結構

①齒輪軸齒根圓到鍵槽底部距離小于(2～2.5)m。

②實體齒輪d小于200mm。

③腹板式齒輪d＝200～500mm。

④輪幅式齒輪d大于500mm。41§7.3齒輪傳動

2.齒輪的材料

(1)鍛鋼

d小于500mm。當表面硬度小于350HBW時，稱軟齒面齒輪；當表面硬度大于350HBW時，稱硬齒面齒輪。

(2)鑄鋼當直徑大于500毫米而不方便鍛造時，采用鑄鋼或灰鑄鐵。

(3)鑄鐵用于低速、輕載。

(4)非金屬用于高速、輕載。如辦公機械。42§7.3齒輪傳動【拓展】漸開線齒輪的加工切削與根切現象

（1）切削方法①仿形法43§7.3齒輪傳動

②展成法展成法加工直齒圓錐齒輪是應用平面齒輪與圓錐齒輪相嚙合的原理。展成法加工齒輪刀具和輪坯之間按漸開線齒輪嚙合的運動關系來進行切齒的，即利用共軛齒廓互為包絡線的原理來加工齒輪。一把刀具加工，給生產帶來很大的方便，故得到廣泛應用。用齒輪插刀加工齒輪用齒輪滾刀加工齒輪44§7.3齒輪傳動

（2）根切現象與最少齒數根切現象如下圖左所示。最少齒數z不發生根切的條件是齒數不小于17，當齒數小于17時，需要變位。如下圖右所示。根切現象變位齒輪與標準齒輪比較45§7.3齒輪傳動

五、齒輪的失效形式

失效的形式有5種，但以折斷和齒面點蝕為常見。（1）輪齒折斷

（2）齒面疲勞點蝕（3）齒面膠合輪齒折斷46§7.3齒輪傳動

（4）齒面磨損

（5）齒面塑性變形

齒面疲勞點蝕齒面膠合齒面磨損齒面塑性變形47§7.3齒輪傳動

六、齒輪傳動的精度

齒輪的加工是一刀切削成形，精度的差別不可能超過2級。用傳遞運動的準確性，傳遞運動的平穩性，載荷分布的均勻性等三項精度和齒側間隙四項指標表示。

48§7.3齒輪傳動

七、齒輪的裝配與檢測

1.齒輪的裝配

齒輪的裝配工序包括兩步,先將齒輪裝到軸上,再將齒輪軸部件裝入箱體。

2.運動精度評價

百分表測徑向和端面跳動。

3.接觸精度的檢查

一般用涂色法檢查。

接觸斑點的位置反映的接觸狀況49§7.3齒輪傳動

4.齒輪副側隙的檢查

常用壓鉛絲法或打表法來檢查。

齒輪副側隙的檢查方法50§7.3齒輪傳動

八、齒輪傳動的潤滑

潤滑是減少摩擦磨損的有效方法。開式傳動選用脂潤滑，如常用的鈣鈉基潤滑脂，俗稱黃油。閉式傳動的潤滑方式根據齒輪的圓周速度而定。包括油池潤滑下圖a、惰輪蘸油潤滑下圖b和噴油潤滑下圖c。齒輪傳動的潤滑方式51§7.4蝸桿傳動

一、蝸桿傳動的結構與特點

蝸桿傳動由蝸桿、蝸輪和機架組成。以蝸桿為主動件，蝸輪為從動件，傳遞兩空間交錯軸間的運動和動力，交錯角一般為90°。52§7.4蝸桿傳動1.蝸桿傳動的類型

蝸桿傳動按照蝸桿的形狀分為圓柱蝸桿傳動和圓弧面蝸桿傳動。前者結構簡單，應用廣泛；后者承載能力大，加工復雜。圓柱蝸桿傳動又分普通圓柱蝸桿傳動與圓弧圓柱蝸桿傳動。蝸桿傳動的結構和機構運動簡圖符號53§7.4蝸桿傳動

普通圓柱蝸桿傳動中的阿基米德蝸桿，在其軸向剖面內的齒形為直線，在橫截面內的齒形為阿基米德螺旋線。蝸桿有右旋、左旋之分，一般都采用右旋。有單頭、雙頭和多頭之分。螺桿的旋向阿基米德蝸桿的齒形54§7.4蝸桿傳動

2.蝸桿傳動的特點（1）傳動比大。一般情況下i=28-80。（2）傳動平穩，噪聲小。（3）只能蝸桿帶動蝸輪，蝸輪不能帶動蝸桿，傳動具有自鎖性。（4）效率較低，摩擦發熱嚴重。（5）蝸輪需用非鐵金屬制造，成本較高。手動起重裝置55§7.4蝸桿傳動

二、蝸桿傳動的基本參數

【中間平面】過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面。【嚙合分析】在中間平面內蝸桿與蝸輪的嚙合相當于:齒條和漸開線齒輪的嚙合【標準參數】蝸桿軸面參數/蝸輪斷面參數。

蝸桿傳動的基本參數56§7.4蝸桿傳動

二、蝸桿傳動的基本參數

1.模數m和壓力角α

標準壓力角α=20°，模數已經標準化，見表7-52.蝸桿分度圓直徑d

分度圓直徑已經標準化，見表7-557§7.4蝸桿傳動

3.導程角γ

4.蝸桿的直徑系數q

58蝸桿分度圓柱導程角γ與齒距的關系γ§7.4蝸桿傳動

三、蝸桿蝸輪的材料

蝸桿中低速：常用45鋼調質高速：40Cr、40MnB鋼調質后表面淬火/

20鋼、20CrMnTi滲碳淬火蝸輪齒面滑動速度較低：鑄鋁鐵青銅ZCuAlFe3齒面滑動速度較高或連續工作：鑄錫磷青銅ZCuSn10P1/鑄錫鉛鋅青銅ZCuSn5Pb5Zn

低速、輕載場合及直徑較大蝸輪：鑄鐵HT200、HT30059§7.4蝸桿傳動

四、蝸桿蝸輪的結構

蝸桿與軸做成一體，稱為蝸桿軸。

蝸輪的結構有整體式和組合式。

整體式齒圈式螺栓連接式鑲鑄式蝸桿軸60§7.4蝸桿傳動五、蝸桿傳動的傳動比與幾何尺寸計算1.蝸桿傳動的傳動比

蝸桿頭數通常選1-4，越小越容易實現自鎖。2.蝸桿傳動的主要幾何尺寸計算當蝸桿傳動的主要參數確定后，其幾何尺寸可按教材表7-6計算。

6162§7.4蝸桿傳動§7.4蝸桿傳動3.蝸輪轉向的判斷蝸輪的轉向可由蝸桿的轉向和螺旋線方向用左、右手定則來判斷：左旋蝸桿用左手，右旋蝸桿用右手，彎曲四指表示蝸桿轉向，大拇指的相反方向即為蝸輪嚙合點圓周速度v2的方向。蝸桿傳動中蝸輪轉向的判斷63§7.4蝸桿傳動

4.正確嚙合的條件除了模數和壓力角相等外，蝸桿的分度圓導程角γ和蝸輪的分度圓螺旋角β必需相等且旋向相同。六、蝸桿傳動的失效形式與維護

1.失效形式齒面膠合、疲勞點蝕、磨損和輪齒折斷。

2.蝸桿傳動的潤滑

主要采用油浴潤滑和噴油潤滑。摩擦發熱大，選用粘度大、親和力大潤滑油，同時選用必要的散熱泠卻方法。64§7.4蝸桿傳動

3.蝸桿傳動的散熱在箱體外壁增加散熱片,在蝸桿軸端安裝風扇進行人工通風,在箱體油池內裝蛇形冷卻水管,采用壓力噴油循環冷卻等。蝸桿傳動的散熱65§7.5齒輪系與減速器

一、齒輪系的組成與類型1.齒輪系的組成 由多對齒輪傳動組合而成的齒輪傳動系統，稱為齒輪系。如圖7－60所示66§7.5齒輪系與減速器

1.定軸輪系

所有的齒輪軸線在傳動中的位置都是固定不動的。各齒輪軸線平行的定軸齒輪系各齒輪軸線不都平行的定軸齒輪系67§7.5齒輪系與減速器2.行星輪系

在傳動中至少有一個齒輪的幾何軸線相對于機架的位置是不斷變化的。68§7.5齒輪系與減速器

二、齒輪系傳動的特點

1.能獲得大的傳動比

2.實現變速、換向傳動汽車變速器中的齒輪系惰輪69§7.5齒輪系與減速器

三、定軸輪系傳動比的計算

70§7.5齒輪系與減速器7172空間輪系不能用（-1）m來判斷轉向關系，需要采取畫箭頭的方式。【練習】設n1↑