機械基礎產教融合

任務導向項目十二

分析3D打印機齒輪傳動學習導圖情境導入3D打印頭的清洗是靠墨棧傳動系統實現，如圖1所示。墨棧傳動系統工作原理為步進電機帶動齒輪1轉動，通過與其嚙合的齒輪2-1將動力傳遞II軸，軸上齒輪2-2與齒輪3-1嚙合，將動力傳遞到與齒輪同步帶輪3-2上。連接同步帶輪的兩根轉軸上安裝偏心輪，轉動過程帶動偏心輪推動升降臺上下移動，從而實現升降臺的垂直升降，如圖12-3所示。墨棧傳動系統墨棧傳動系統中所用電機轉速1600r/min，各個齒輪均為標準直齒圓柱輪，參數如圖2所示，模數m=1，材質選用pom。圖1墨棧傳動系統圖2齒輪參數情境導入請分析：1.材料噴射3D打印機墨棧采用何種類型的傳動？為何采用該傳動類型？2.墨棧齒輪齒廓是漸開線齒廓，簡述采用漸開線齒廓的原因和漸開線齒廓的性質？3.識別墨棧齒輪傳動系統齒輪2-1中齒頂圓、齒根圓、齒高、分度圓、齒數、模數、壓力角，并根據給定的參數計算該齒輪的分度圓直徑d2-1、齒頂圓da2-1、齒高h2-14.判斷齒輪2-2（Z2-2=12、m2-2=1）和齒輪3-1（Z3-1=36、m3-1=1）能否正確嚙合？為什么？如果能嚙合計算出中心距a。5.了解POM材質齒輪的加工方法有哪些？各有什么特點？6.判斷采購的齒輪3-1是否合格？精度是否滿足要求？7.計算墨棧系統的傳動比i及偏心輪所在軸的轉速。8.列明墨棧齒輪傳動系統中齒輪的安裝注意要點和檢查注意要點。9.列明墨棧齒輪傳動系統日常維護和保養的要點。學習目標知識目標1.熟悉齒輪的傳動特點；2.掌握齒輪的類型；3.了解漸開線的性質，熟悉漸開線的性質；4.掌握齒輪傳動機構的基本參數和性能參數；5.熟悉齒輪機構的維護和保養知識；6.了解輪系的定義，熟悉輪系的應用；7.熟悉減速器的類型和應用能力目標1.查閱標準手冊，具備讀取齒輪參數和性能指標的能力；2.具備選用、安裝、維護齒輪傳動系統的能力；3.計算定軸輪系和周轉齒輪系傳動比。育人目標1.培養自主學習習慣；2.培養敬業樂群和縝密嚴謹的工作作風；3.通過了解齒輪發展史，培養學生民族自豪感和自信心。學習方法掃一掃：邊學邊練電子活頁工單活頁工單樣例知識鏈接一、認識鏈傳動目錄CONTENTS二、認識滾子鏈與鏈輪三、滾子鏈與鏈輪的規格與代號四、平均鏈速與平均傳動比五、安裝與張緊鏈方式六、滾子鏈的失效方式和應對措施七、維護與保養齒輪傳動是機械傳動中應用最廣泛一種傳動形式。齒輪傳動在我國應用源遠流長，據史料記載，遠在公元前400~200年的中國古代就已開始使用齒輪，在我國山西出土的青銅齒輪是迄今已發現的最古老齒輪。作為反映古代科學技術成就的指南車就是以齒輪機構為核心的機械裝置，如右圖所示。

西漢發明的翻水車、西晉發明的記里鼓車也都應用了齒輪傳動。在國家政策大力支持下，我國齒輪行業得到了長足的發展，創新能力不斷增強，齒輪產品由中低端向高端產品延伸，高端產品的替代效應越來越明顯。生產齒輪的模數范圍0.004～100毫米；齒輪直徑范圍1毫米～150米。齒輪傳動廣泛應用于工業機器人關節、工程機械、數控機床以及汽車、摩托車等領域。在國際上，動力傳動齒輪裝置正沿著小型化、高速化、標準化方向發展。指南車一、描述齒輪及齒輪傳動的特點12.1.1認識齒輪

齒輪是輪緣上有齒，與另一有齒輪相繼嚙合，傳遞運動或動力的一種機械傳動。齒輪副是由兩個相互嚙合的齒輪組成的基本機構，兩齒輪軸線相對位置固定，通過齒輪的相繼接觸作用由一個齒輪帶動另外一個齒輪傳動。齒輪副齒輪一、描述齒輪及齒輪傳動的特點12.1.1認識齒輪小齒輪齒輪副中齒數較少的齒輪大齒輪齒輪副中齒數較多的齒輪主動齒輪齒輪副中用于驅動其它齒輪的齒輪從動齒輪齒輪副中被其配對齒輪驅動的齒輪齒輪系若干個齒輪副任意組合惰輪與兩個齒輪相嚙合的齒輪齒輪系小齒輪大齒輪惰輪主動齒輪從動齒輪一、描述齒輪及齒輪傳動的特點12.1.2識別齒輪分類

外齒輪是齒頂曲面位于齒根曲面之外；而內齒輪是齒頂曲面位于齒根曲面之內的齒輪。按外、內齒輪分：內齒輪外齒輪齒頂齒根曲面齒根曲面齒頂曲面一、描述齒輪及齒輪傳動的特點12.1.2識別齒輪分類按齒線分：a)圓柱直齒輪圓柱直齒輪：a）所示，齒線為直母線的圓柱齒輪；圓錐直齒輪：b）所示，齒線為直母線的錐齒輪。圓柱斜齒輪：c）所示，齒線為螺旋線的圓柱齒輪。圓柱人字齒齒輪：d）所示，齒線為“人”字的圓柱齒輪。曲線圓錐齒輪：e）所示，齒線是曲線而不是斜線的錐齒輪。斜齒圓錐齒輪：f）所示，齒線為非圓柱螺旋線的錐齒輪。b)圓錐直齒輪f)斜齒圓錐齒輪e)曲齒圓錐齒輪d)圓柱人字齒輪c)圓柱斜齒輪一、描述齒輪及齒輪傳動的特點12.1.3識別齒輪傳動分類

齒輪的分類通常根據齒輪軸方向，一般分平行軸、相交軸及交錯軸三種類型。直齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動（一）平行軸一、描述齒輪及齒輪傳動的特點12.1.3識別齒輪傳動分類

齒輪的分類通常根據齒輪軸方向，一般分平行軸、相交軸及交錯軸三種類型。（一）平行軸內嚙合圓柱齒輪傳動人字齒齒輪傳動齒輪齒條傳動一、描述齒輪及齒輪傳動的特點12.1.3識別齒輪傳動分類

齒輪的分類通常根據齒輪軸方向，一般分平行軸、相交軸及交錯軸三種類型。（二）相交軸內嚙合圓柱齒輪傳動曲齒圓錐齒輪傳動一、描述齒輪及齒輪傳動的特點12.1.3識別齒輪傳動分類

齒輪的分類通常根據齒輪軸方向，一般分平行軸、相交軸及交錯軸三種類型。（三）交錯軸交錯軸斜齒輪傳動蝸輪蝸桿傳動一、描述齒輪及齒輪傳動的特點各種傳動形式中，齒輪傳動在現代機械中應用最為廣泛。優點傳動比恒定承載力大、壽命較長效率高結構緊湊，可調范圍廣傳遞空間任意兩軸間的運動12.1.4認識齒輪傳動特點缺點各種傳動形式中，齒輪傳動在現代機械中應用最為廣泛。制造和安裝精度要求高，成本高低精度齒輪傳動時噪聲和振動較大不適于距離較大的兩軸間的運動傳遞定期保養，需要涂抹潤滑油或潤滑劑一、描述齒輪及齒輪傳動的特點12.1.4認識齒輪傳動特點二、認識漸開線一對嚙合齒輪的傳動是靠主動輪齒廓上各點依次推動從動輪齒廓上各點來實現的，如圖a）所示。如果僅僅在摩擦輪等距分布齒廓直立的輪齒，如圖b）所示，在相互嚙合轉動時會產生振動及噪音。由此，誕生了圓弧形齒廓和漸開線齒廓，漸開線齒廓應用最廣，本項目僅介紹漸開線齒廓。

a）漸開線齒廓

b）直壁齒廓二、認識漸開線12.2.1漸開線的形成

半徑為rb的圓上有一直線n-n與其相切，當該直線沿圓周做純滾動，直線任一點K的軌跡稱為該圓的漸開線。

該圓為基圓，rb為基圓半徑，直線n-n為發生線。二、認識漸開線12.2.1漸開線的形成

作用漸開線K點上的正壓力Fn方向與K點速度VK方向所夾的銳角為K，稱為漸開線在K點的壓力角。漸開線齒廓各點壓力角不相等，離中心越遠，壓力角越大。漸開線的彎曲程度取決于基圓大小。基圓越大，漸開線越平直，基圓無限大，漸開線變成直線。二、認識漸開線12.2.2漸開線的性質1.發生線在基圓上滾過的長度，等于基圓上被滾過的弧長；2.漸開線上任意一點的法線必與基圓相切；3.切點B點為漸開線上K點的曲率中心，BK是K點的曲率半徑，因此K點離基圓越遠，曲率半徑越大，漸開線越平緩；4.漸開線的形狀取決于基圓的大小。大小相等的基圓其漸開線形狀相同；大小不等的基圓其漸開線形狀不同。基圓越大，漸開線越平直，基圓半徑為無窮大時，漸開線為直線。齒條的齒廓就是這種直線齒廓；5.基圓內無漸開線；6.漸開線上各點的壓力角不相等，離基圓越遠，壓力角越大。二、認識漸開線12.2.3漸開線齒廓嚙合特性

1.定傳動比傳動2.中心距可分性3.漸開線齒廓間正壓力方向恒定不變三、漸開線標準直齒圓柱齒輪12.3.1認識齒輪各部分的名稱和符號基本參數說明齒數z齒輪在整個圓周上輪齒的總數稱為齒數，通常由傳動比決定。模數m

相鄰兩輪齒同側齒廓間的齒距p與圓周率π的比值（m=p/π），單位mm。壓力角α通常說的壓力角是指分度圓上的壓力角。國家標準規定齒輪分度圓a=20°為標準值齒頂高系數ha*正常齒制

ha*=1；短齒制ha*=0.8。頂隙系數c*正常齒制

c*=0.25；短齒制c*=0.3。第一系列11.251.522.5345681012162025324050

第二系列1.1251.3751.752.252.753.54.55.5(6.5)7911141822283645

表2通用機械和重型機械用圓柱齒輪標準模數m（單位：mm）系列表(GB/T1357-2008)

用模數時，應優先采用第一系列，其次是第二系列，括號內的模數盡可能不用。三、漸開線標準直齒圓柱齒輪12.3.1認識齒輪各部分的名稱和符號基本參數說明齒頂圓直徑

da

過所有齒輪頂部的圓的直徑稱齒頂圓直徑齒根圓直徑

dr

過所有齒輪頂部的圓的直徑稱齒頂圓直徑。分度圓直徑d

為了設計制造方便，人為取定一個圓，使該圓上的模數為標準值，并使該圓上的壓力角也是標準值，此圓的直徑稱為分度圓直徑。齒頂高ha分度圓至齒頂圓的徑向距離齒根高hd分度圓至齒根圓的徑向距離齒高h齒根圓至齒頂圓的徑向距離齒厚s在分度圓上，同一輪齒兩側齒廓間的弧長稱為該圓上的齒厚齒槽寬e在分度圓上，相鄰兩齒齒間的弧長稱為該圓上的齒槽寬齒距p相鄰兩齒同側齒廓間的分度圓弧長稱齒距三、漸開線標準直齒圓柱齒輪12.3.1認識齒輪各部分的名稱和符號頂隙c=c*m

頂隙是指一對齒輪嚙合時，一個齒輪的齒頂圓到另外一個齒輪齒根圓之間的徑向距離。

頂隙用于存儲潤滑油、便于潤滑，并補償在安裝中造成齒輪中心距的誤差。三、漸開線標準直齒圓柱齒輪12.3.2計算齒輪基本參數1.齒數

齒輪的齒數Z是整數，一般根據設計需要確定的，如：傳動比、中心距要求、接觸強度等。2.模數

模數是表示輪齒的大小的術語，使用符號m（模數）來表示輪齒的大小，數字越大，輪齒也越大，其公式如下：其中

p—齒距

d—分度圓直徑

Z—齒數三、漸開線標準直齒圓柱齒輪12.3.2計算齒輪基本參數齒輪模數已經標準化，通用機械和重型機械用圓柱齒輪標準模數m如表12-3所示，電子產品采用的小模數漸開線齒輪可查閱標準手冊SJ1819-1981。另外，在使用英制單位的國家，不采用模數制，而采用徑節制，徑節（DP）和模數成倒數關系，單位為1/in。使用下列公式換算成模數表12-3通用機械和重型機械用圓柱齒輪標準模數m（單位：mm）系列表（GB/T1357-2008）第一系列11.251.522.5345681012162025324050

第二系列1.1251.3751.752.252.753.54.55.5(6.5)7911141822283645

注:選用模數時，應優先采用第一系列，其次是第二系列，括號內的模數盡可能不用。三、漸開線標準直齒圓柱齒輪12.3.2計算齒輪基本參數3.壓力角

壓力角是決定齒輪齒形的參數。國家標準規定齒輪分度圓a=20°為標準值，某些場合：α=14.5°、15°、22.5°、25°。模數m、壓力角a以及齒數Z是齒輪的三大基本參數，以此參數為基礎計算齒輪各部位尺寸。三、漸開線標準直齒圓柱齒輪12.3.2計算齒輪基本參數名稱符號公式正常齒輪公式分度圓直徑dd=mzd=mz齒頂高haha=m齒根高hfhf=1.25m全齒高hh=ha+hf=2.25m齒頂圓直徑dada=d±2ha=(z+2)m齒根圓直徑df基圓直徑dbdb=dcosadb=dcosa齒距pp=πmp=πm齒厚ss=πm/2s=πm/2齒槽寬ee=πm/2e=πm/2標準安裝中心距a基圓齒距pbpb=πmcosapb=πmcosa法向齒距PnPn=πmcosaPn=πmcosa三、漸開線標準直齒圓柱齒輪12.3.3識別漸開線標準齒輪（1）具有標準模數和標準壓力角。（2）分度圓上的齒厚和齒槽寬相等，即s=e=πm/2。（3）具有標準的齒頂高系數ha*和標準頂隙系數c*，即ha*=1，c*=0.25。10.3.4認知漸開線標準直齒齒輪嚙合傳動

一對齒輪嚙合過程中，必須保持兩輪相鄰的各對齒逐一嚙合，不得出現齒廓重疊、輪齒撞擊、傳動中斷等現象，那么需滿足以下三個條件：正確嚙合條件；無側隙傳動條件；連續傳動條件。1.漸開線直齒齒輪正確嚙合的條件為：兩齒輪的模數相等、壓力角相等，即m1=m2=m

a1=a2=a三、漸開線標準直齒圓柱齒輪10.3.4認知漸開線標準直齒齒輪嚙合傳動2.無側隙傳遞：兩齒輪標準安裝，即分度圓與節圓重合，使兩輪做純滾動。標準中心距兩齒輪的中心距a應等于兩齒輪分度圓半徑之和，這個中心距稱為標準中心距，用a表示。按照標準中心距進行的安裝稱為標準安裝。三、漸開線標準直齒圓柱齒輪10.3.4認知漸開線標準直齒齒輪嚙合傳動2.無側隙傳遞：兩齒輪標準安裝，即分度圓與節圓重合，使兩輪做純滾動。標準中心距兩齒輪的中心距a應等于兩齒輪分度圓半徑之和，這個中心距稱為標準中心距，用a表示。按照標準中心距進行的安裝稱為標準安裝。三、漸開線標準直齒圓柱齒輪10.3.4認知漸開線標準直齒齒輪嚙合傳動3.連續傳動從動齒輪主動齒輪BA切線分度圓基圓齒根圓理論嚙合線AB：兩齒輪基圓公切線AB被稱為理論嚙合線。齒輪的嚙合點都在這條嚙合線上。三、漸開線標準直齒圓柱齒輪10.3.4認知漸開線標準直齒齒輪嚙合傳動3.連續傳動從動齒輪主動齒輪BA切線分度圓基圓齒根圓實際嚙合線P1P3：

兩個齒輪齒形的嚙合接觸點按P1—P2—P3的順序在嚙合線上移動。主、從動齒輪的齒頂圓與實際嚙合線AB的交點P1為實際起始嚙合點，交點P3為實際終止嚙合點，P1P3為實際嚙合線。三、漸開線標準直齒圓柱齒輪10.3.4認知漸開線標準直齒齒輪嚙合傳動3.連續傳動實際嚙合線P1P3：從動齒輪主動齒輪BA切線分度圓基圓齒根圓

重合度ε：

三、漸開線標準直齒圓柱齒輪10.3.4認知漸開線標準直齒齒輪嚙合傳動3.連續傳動齒輪連續傳動的條件:從動齒輪主動齒輪BA切線分度圓基圓齒根圓

重合度越大，實際嚙合線P1P3內嚙合的輪齒對數就越多，傳動越平穩，承載能力越大。

三、漸開線標準直齒圓柱齒輪10.3.4認知漸開線標準直齒齒輪嚙合傳動判斷分析(a)B1B2=Pb恰好能夠連續傳動(b)B1B2＜Pb(c)B1B2＞Pb傳動不僅能夠連續進行，而且還有一段時間為兩對齒同時嚙合傳動不能連續進行三、漸開線標準直齒圓柱齒輪12.3.5標準安裝漸開線標準圓柱齒輪

為了避免沖擊、振動、噪聲，應保證安裝的齒輪同時滿足無側隙嚙合和標準頂隙兩個條件。

齒輪無側隙嚙合要求分度圓與節圓重合，此時的安裝稱為標準安裝，此時的中心距a為標準中心距

兩齒輪在徑向方向的間隙c為頂隙，其大小為一齒輪的齒根高減去另一個齒輪的齒頂高。頂隙作用是防止一齒輪的齒頂與另外一齒輪的齒底相碰，同時便于儲存潤滑油。當c為標準值時，該頂隙稱為標準頂間隙。1.無側隙傳遞2.標準頂隙三、漸開線標準直齒圓柱齒輪12.3.6了解齒輪加工方法和變位齒輪三、漸開線標準直齒圓柱齒輪注塑法小模數高精密POM齒輪加工采用加工方法

非金屬材料齒輪的特點：常常用于高速、輕載、精度不高的場合耐磨性和自潤滑性好傳動平穩且無噪聲重量較輕1．齒輪加工方法12.3.6了解齒輪加工方法和變位齒輪三、漸開線標準直齒圓柱齒輪齒輪的切削加工可分為成形法展成法

成形法是指利用成形刀具對工件進行加工的方法，如銑齒、成型磨齒等，從而得到漸開線齒廓。

展成法是指利用工件和刀具做展成切削運動進行加工的方法，如滾齒、插齒、剃齒、磨齒和珩齒等。1．齒輪加工方法12.3.6了解齒輪加工方法和變位齒輪三、漸開線標準直齒圓柱齒輪成形法加工效率和加工精度均較低，僅適用于單件小批生產。可用于航天產業。1．齒輪加工方法12.3.6了解齒輪加工方法和變位齒輪三、漸開線標準直齒圓柱齒輪展成法滾齒加工滾齒有較高的生產率和加工精度，適合加工圓柱外齒輪，但不能加工內齒輪，在工業生產中廣泛采用。1．齒輪加工方法12.3.6了解齒輪加工方法和變位齒輪三、漸開線標準直齒圓柱齒輪展成法插齒刀生產率不如滾齒高。只有在加工小模數、多齒數并且齒寬較窄的齒輪時，插齒的生產率才比滾齒高。1．齒輪加工方法12.3.6了解齒輪加工方法和變位齒輪三、漸開線標準直齒圓柱齒輪2．根切與變位根切：用展成法加工齒輪時，如果齒輪的齒數太少，則切削工具的齒頂就會切去輪齒齒根部的一部分，這種現象稱為根切或者切齒干涉現象。為避免根切，最少齒數17齒。z=10z=20z=100輪齒發生根切后，齒根厚度變薄，齒輪抗彎曲能力下降，重合度減少，影響傳動的平穩性。12.3.6了解齒輪加工方法和變位齒輪三、漸開線標準直齒圓柱齒輪2．根切與變位避免措施被切齒輪的齒數多于不發生根切的最少齒數（國家標準齒輪不發生根切的最少齒數m=17。工程上為減少齒數以獲得比較緊湊的結構，在滿足輪齒彎曲強度條件下，允許有輕微根切時，m=14）；減小齒頂高系數ha*或加大壓力角α（需采用非標準刀具）變位修正法12.3.6了解齒輪加工方法和變位齒輪三、漸開線標準直齒圓柱齒輪2．根切與變位刀具移動的徑向距離xm稱為變位量，其中x為變位系數，而m為模數。若刀具離開標準位置相對于輪坯中心向外移，則稱為正變位，加工出來的齒輪稱為正變位齒輪；若刀具離開標準位置相對于輪坯中心向內移，則稱為負變位，加工出來的齒輪稱為負變位齒輪。xm

在一對齒輪齒數比很大的情況下，對容易產生磨耗的小齒輪進行正變位，使齒厚加厚；相反，對大齒輪進行負變位，使齒厚變薄，以使得兩個齒輪的壽命接近。12.3.7測量漸開線圓柱直齒輪重要參數三、漸開線標準直齒圓柱齒輪

在齒輪檢驗中，通過對齒輪公法線長度和分度圓弦齒厚的測量，檢驗齒輪的模數壓力角等參數，確定齒輪加工精度，其測量參數、工具。1.公法線長度W公分線千分尺12.3.7測量漸開線圓柱直齒輪重要參數三、漸開線標準直齒圓柱齒輪2.分度圓弦齒厚和弦齒高分度圓弦齒厚：齒厚對應的弦長，用分度圓弦齒高：齒頂圓到分度圓弦齒厚的徑向距離，用

表示表示游標卡尺12.3.7測量漸開線圓柱直齒輪重要參數三、漸開線標準直齒圓柱齒輪3.齒輪精度齒輪精度主要是指齒輪制造精度。包括:運動精度、平穩性精度、接觸精度、齒側間隙精度四項指標。它是指對齒輪形狀的綜合誤差所劃分的一個等級，其中包括齒形、齒向、徑跳等一些重要的參數，按精度高低依次為0、1、2……12，常用精度等級4~9級具體參數可查閱GB/T10095-2008《圓柱齒輪精度制》齒輪測量儀器12.3.7測量漸開線圓柱直齒輪重要參數三、漸開線標準直齒圓柱齒輪4.齒面粗糙度表面粗糙度是指加工表面具有的較小間距和微小波谷的不平度，它屬于微觀幾何形狀誤差。表面粗糙度越小，則表面越光滑。一般標注采用Ra。相關規范可以查閱國家標注GB/T1031-2009表面粗糙度比較樣塊

它是將直齒圓柱齒輪的輪齒螺旋狀扭轉后的齒輪為斜齒齒輪，

即：齒線為螺旋線的圓柱齒輪稱為斜齒圓柱齒輪。12.4.1漸開線斜齒圓柱齒輪傳動特點四、斜齒圓柱齒輪斜齒圓柱齒輪，輪齒與軸線之間有銳角，所以輪齒的齒寬慢慢進入嚙合，又逐步退出嚙合。斜齒輪傳動特點：（1）承載力大（2）傳動平穩，噪聲小（3）使用壽命長（4）傳動效率低（5）成本較高12.4.2斜齒圓柱齒輪主要參數及幾何計算四、斜齒圓柱齒輪主要參數：（1）螺旋角β：是螺旋線與軸線的夾角。（2）模數m、壓力角a進刀方向βtt法面n-n斜齒圓柱齒輪的輪齒為傾斜的漸開螺旋面，因而斜齒圓柱齒輪幾何參數有端面參數和法面參數兩組。

端面是平面t-t(下標以t表示)法面平面n-n(下標以n表示)。一般規定斜齒圓柱齒輪的法向模數mn和法向壓力角an為標準值。端面t-t標準斜齒輪法向壓力角an=20°、法向齒頂高系數??????=1、法向頂隙系數?????=0.25

四、斜齒圓柱齒輪（3）當量齒數zv：過斜圓柱的分度圓線上的C點，做螺旋線的法向截面n-n；

此截面與分度圓柱面的交線為一橢圓；以橢圓在C點的曲率半徑為分度圓半徑；

用斜齒圓柱齒輪的法向模數mn和法向壓力角an做一假想圓柱；

這個假想直齒圓柱齒輪為該斜圓柱齒輪。C12.4.2斜齒圓柱齒輪主要參數及幾何計算四、斜齒圓柱齒輪12.4.2斜齒圓柱齒輪主要參數及幾何計算

12.4.3斜齒圓柱齒輪嚙合傳動四、斜齒圓柱齒輪外嚙合內嚙合

12.5.1漸開線錐齒輪的傳動類型和特點五、漸開線直齒圓錐齒輪

錐齒輪傳動常用于傳遞兩相交軸間的運動和動力，如下圖所示，兩軸之間的軸交角90°。12.5.1漸開線錐齒輪的傳動類型和特點五、漸開線直齒圓錐齒輪直齒錐齒輪易于制造和安裝，但是齒面接觸狀況較差，傳動精度控制較難，適用于低速、輕載傳動，一般機械傳動中最為常用；斜齒錐齒輪斜齒應用較少；曲齒錐齒輪曲齒重合度大，承載能力高、傳動效率高，傳動平穩，噪音小，廣泛應用于汽車、飛機等高速重載傳動中。12.5.2漸開線直齒錐齒輪主要參數及幾何計算五、漸開線直齒圓錐齒輪錐齒輪的齒形從小端到大端逐漸增大，為了便于測量和計算，通常取大端的參數為標準值。錐齒輪的基本參數為模數、齒數、壓力角。小端大端O齒頂角齒根角分錐角分錐頂錐根錐背錐背角前錐錐距齒寬齒根高齒根圓直徑分度圓直徑齒頂圓直徑12.5.2漸開線直齒錐齒輪主要參數及幾何計算五、漸開線直齒圓錐齒輪12.5.3漸開線直齒錐齒輪的嚙合傳動五、漸開線直齒圓錐齒輪兩輪大端模數相等，即m1=m2=m

。兩輪大端壓力角相等，即α1=

α2=α=20°。軸交角Σ=90°12.6.1齒輪齒條的傳動類型和特點六、齒輪齒條傳動當圓柱齒輪分度圓半徑無窮大時，漸開線齒廓也變成直線齒廓，齒輪即演化成為齒條。齒條分為直齒齒條和斜齒齒條，分別與直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪配對使用。直齒齒條斜齒齒條12.6.1齒輪齒條的傳動類型和特點六、齒輪齒條傳動傳動精度較高能傳遞任意夾角兩軸間的運動在長距離重負載直線運動工作平穩，可靠性高齒輪齒條12.6.1齒輪齒條的傳動類型和特點六、齒輪齒條傳動鉆床精確定位機械手12.6.2直齒齒輪齒條的主要參數及幾何計算六、齒輪齒條傳動直齒輪齒條基本參數如模數m、齒數z、壓力角a，還有長度L、高度H、齒寬b。標準齒條L齒條可以看做齒輪的一種特殊形式。

齒條的模數為標準值，齒條其他尺寸（齒頂高ha、齒根高hf、齒距P等）的計算公式參照漸開線直齒外圓柱齒輪的公式。H齒條直線齒廓上各點的壓力角等于齒形角，20°。12.6.2直齒齒輪齒條的主要參數及幾何計算六、齒輪齒條傳動當齒條不動，齒輪轉動帶動負載直線移動，即將齒輪的轉速n轉化為齒輪所帶負載的線速度，齒輪轉速與線速度的關系：n=v/2πrn?齒輪的轉速n(r/min)v?齒輪所帶負載的線速度v

(m/s)r?齒輪半徑(mm)12.6.2直齒齒輪齒條的主要參數及幾何計算六、齒輪齒條傳動當齒輪定軸轉動，齒條直線移動時，齒條的移動速度v和移動距離L計算公式如下。v=n1πd1=n1πmz1L=πd1=πmz1其中：vn1d1Mz1

L

?齒條的移動速度m/s?為齒輪的轉速r/min?齒輪分度圓直徑mm?模數mm?齒輪1齒數?為齒輪每回轉一周齒條的移動距離mm12.6.3直齒齒輪齒條的嚙合傳動六、齒輪齒條傳動直齒齒條嚙合條件斜齒齒條嚙合條件模數必須相等，即m1=m2=m；壓力角相等，即α1=

α2=α

。法向模數必須相等，即mn1=mn2=mn；法向壓力角相等，即αn1=αn2=αn；螺旋角大小相等，但外嚙合時方向相反，即β1=

－β2。12.7.1蝸輪蝸桿傳動的類型和特點七、蝸輪蝸桿傳動蝸輪蝸桿組成蝸輪蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成，根據它們的齒嚙合進行傳動，用來傳遞兩交錯軸之間的運動和動力，常用的軸交錯角為90°。在蝸輪蝸桿傳動中一般蝸桿為主動件，蝸輪為從動件。蝸輪減速器蝸輪蝸桿傳動特點：

傳動比大，結構緊湊，動力傳動i=7~80，分度機構中傳動比i=1000；具有自鎖性，螺桿的導程角r很小時，蝸輪不能帶動蝸桿，呈自鎖狀態；

傳動效率較低，磨損較嚴重，滑動速度大，摩擦與磨損嚴重。但新型蝸桿的傳動效率已可達90%以上。傳動平穩、噪音很小；

12.7.1蝸輪蝸桿傳動的類型和特點七、蝸輪蝸桿傳動圓柱面蝸桿傳動環面蝸桿傳動錐蝸桿傳動按照蝸桿的形狀不同分為：12.7.1蝸輪蝸桿傳動的類型和特點七、蝸輪蝸桿傳動阿基米德蝸桿漸開線蝸桿法向直廓蝸桿根據加工蝸桿時所用的刀具及安裝位置不同：12.7.2圓柱蝸桿傳動的主要參數和幾何計算七、蝸輪蝸桿傳動1.模數m和壓力角α在中間平面內，蝸輪蝸桿相當于齒輪齒條嚙合。中間平面內的蝸桿軸向模數????1和軸向壓力角????1以及蝸輪的端面模數????2和端面壓力角????2均為標準值。2.蝸桿頭數z1，蝸輪齒數z2蝸桿頭數z1：螺旋線的數目。通常：z1=1~4。對于大功率傳動，可取z1=2或4。若想得到大傳動比或要求自鎖,可取z1=1，但傳動效率低。一般頭數越多，傳動效率越高。

4.蝸桿的導程角γ

蝸輪齒數z2：為避免根切：z2≥28，一般情況：z2≤80。蝸輪齒數過多，導致蝸輪結構尺寸增大，蝸桿長度增加，蝸桿的剛度和嚙合精度降低。12.7.2圓柱蝸桿傳動的主要參數和幾何計算七、蝸輪蝸桿傳動第一系列0.1、0.12、0.16、0.2、0.25、0.3、0.4、0.5、0.6、0.8、1、1.25、1.6、2、2.5、3.15、6.3、8、10、12.5、16、20、25第二系列0.9、1.5、3、3.5、6、7、12、14圓柱蝸桿模數m值

（選自GB/T10088-2018）12.7.2圓柱蝸桿傳動的主要參數和幾何計算七、蝸輪蝸桿傳動標準圓柱蝸桿傳動的基本幾何尺寸計算公式名稱符號計算公式名稱符號計算公式蝸桿軸向齒距蝸輪分度圓直徑蝸桿導程蝸輪齒頂圓蝸桿直徑系數蝸輪齒根圓直徑蝸桿分度圓直徑蝸輪外圓直徑de2z1=1,de2≤da2+2m;z1=2,de2≤da2+1.5m;z1=4、6,de2≤da2+m蝸桿齒頂圓直徑蝸輪齒寬角蝸桿齒根圓直徑蝸輪寬度Bz1=1、2,B≤0.75da1；z1=4,B≤0.67da1蝸桿導程角中心距蝸桿齒寬12.7.3圓柱蝸桿的嚙合傳動七、蝸輪蝸桿傳動圓柱蝸桿的嚙合傳動條件：蝸桿的軸向模數ma1和蝸輪的端面模數mt2相等且為標準值，即????1=????2=??蝸桿的軸向壓力角αa1和蝸輪的端面壓力角αt2相等，即????1=????2=??=20°蝸桿軸向齒形角γ與蝸輪螺旋角β相等，即γ=β嚙合傳動比及傳動方向：

一般圓柱蝸桿傳動的減速裝置的傳動比i的工程值應按下列數值選取：5、7.5、10、12.5、15、20、25、30、40、50、60、70、80。其中10、20、40和80為基本傳動比，應優先采用。傳動比大小12.7.3圓柱蝸桿的嚙合傳動七、蝸輪蝸桿傳動

蝸輪的回轉方向決定于蝸桿的旋向和蝸桿轉向。

如果蝸桿是右旋，則用右手定則；反之用左手定則的方法來判斷。

判斷原則

蝸桿端面放平，螺旋線左高右低，為左旋蝸桿，則使用左手定則。否則使用右手定則。

傳動方向判定右旋蝸桿左旋蝸桿12.7.3圓柱蝸桿的嚙合傳動七、蝸輪蝸桿傳動依前判斷為左旋蝸桿，則使用左手定則ω1ω2ar2r1v2左手定則具體執行方法：伸出左手，四指根據蝸桿回轉方向向外彎曲，大拇指伸直，大拇指指向左，與蝸輪嚙合點的線速度方向的方向相反。則蝸輪嚙合點速度向右，所以蝸輪順時針轉動。

蝸輪的回轉方向決定于蝸桿的旋向和蝸桿轉向。

然后使用左（右）手定則判斷傳動方向，具體執行方法：伸出左（右）手定則，四指彎曲指向蝸桿的回轉方向，大拇指伸直，大拇指指向與蝸輪嚙合點的線速度方向的方向相反。傳動方向判定1.

直齒圓柱齒輪八、齒輪受力分析Pn1忽略輪齒間摩擦力，齒輪的輪齒之間的法向力Fn推動從動輪轉動。

T2P直齒圓柱齒輪主動齒輪受力主動齒輪受力分解從動齒輪受力

1.

直齒圓柱齒輪八、齒輪受力分析Pn1忽略輪齒間摩擦力，齒輪的輪齒之間的法向力Fn推動從動輪轉動。

T2P直齒圓柱齒輪主動齒輪受力主動齒輪受力分解從動齒輪受力

2.

斜齒圓柱齒輪八、齒輪受力分析Pn1

斜齒圓柱齒輪主動齒輪受力主、從齒輪

2.

斜齒圓柱齒輪八、齒輪受力分析Pn1T1

斜齒圓柱齒輪主動齒輪受力主、從齒輪圓周力方向：主動輪圓周力????1的方向與其轉向相反；從動輪輪2，所受圓周力????2與轉向相同。2.

斜齒圓柱齒輪八、齒輪受力分析Pn1T1

斜齒圓柱齒輪主動齒輪受力主、從齒輪徑向力方向：徑向力????的方向指向輪心。2.

斜齒圓柱齒輪八、齒輪受力分析Pn1T1

斜齒圓柱齒輪主動齒輪受力主、從齒輪軸向力方向：判定使用“主動輪左右手法則”，主動輪右旋采用右手，反之使用左手，四指指向齒輪旋轉方向，大拇指的指向方向就是軸向力方向。從動輪軸向力方向與主動輪方向相反。3.

直齒錐齒輪八、齒輪受力分析Pn121n1

直齒錐齒輪主動齒輪1受力

方向

3.

直齒錐齒輪八、齒輪受力分析Pn121n1

n2

直齒錐齒輪從動齒輪2受力

4.

蝸輪蝸桿八、齒輪受力分析Pn1蝸輪蝸桿蝸輪蝸桿合力

4.

蝸輪蝸桿八、齒輪受力分析蝸桿的方向Pn1

蝸輪蝸桿蝸桿受力

蝸桿右旋采用右手，反之使用左手，四指指向齒輪旋轉方向，大拇指的指向方向就是軸向力方向。4.

蝸輪蝸桿八、齒輪受力分析Pn1

T2

蝸輪蝸桿蝸輪受力蝸輪的受力方向：

企業案例分析八、齒輪受力分析1.圖示為直齒錐齒輪-斜齒圓柱齒輪減速器，齒輪1為主動齒輪，轉向如圖所示。（1）分析各軸轉向；（2）為使軸II所受軸向力最小，標出齒輪3、4的螺旋線方向；IIIII××××In13421

企業案例答案八、齒輪受力分析圖示為直齒錐齒輪-斜齒圓柱齒輪減速器，齒輪1為主動齒輪，轉向如圖所示。（1）分析各軸轉向；（2）為使軸II所受軸向力最小，標出齒輪3、4的螺旋線方向；IIIII××××In13421

12.9.1傳動比大小九、一對齒輪傳動比計算一對齒輪的傳動比是輸入與輸出齒輪的轉速(或角速度)之比，用i表示。分析傳動比，既要計算傳動比的數值，又要確定首末輪的轉向關系。

圓柱齒輪傳動、錐齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動的傳動比i用以下公式表示：對于蝸輪蝸桿傳動，一般蝸桿為主動件，蝸輪為從動件，其傳動比i：式中，1為主動輪，2為從動輪

對于齒輪齒條傳動，若表示主動齒輪1的角速度，表示齒輪1的分度圓直徑，表示齒條的移動速度，那么它們之間的關系是：12.9.2傳動方向九、一對齒輪傳動比計算外嚙合圓柱齒輪1.畫箭頭內嚙合圓柱齒輪錐齒輪外嚙合，主、從動輪轉向相反，故表示其轉向的箭頭方向相反（要么相向要么相背）。內嚙合，主、從動輪轉向相同，故表示其轉向的箭頭方向一致。錐齒路轉動方向是同時指向或者同時背離嚙合點。12.9.2傳動方向九、一對齒輪傳動比計算1.畫箭頭案例：如下圖所示，右旋蝸桿：伸出右手，四指順蝸桿轉向，則蝸輪的切向速度v2的方向與拇指指向相反。案例：如下圖所示，左旋蝸桿：伸出左手，四指順蝸桿轉向，則蝸輪的切向速度v2的方向與拇指指向相反。12.9.2傳動方向九、一對齒輪傳動比計算2.使用”±”方法對于圓柱齒輪傳動，主從動齒輪的轉向關系可直接在傳動比公式中表示，即：其中﹢號表示主動輪、從動輪轉向相同，用于內嚙合；﹣號表示主動輪、從動輪轉向相反，用于外嚙合。對錐齒輪傳動、齒輪齒條傳動、蝸輪蝸桿傳動只能用畫箭頭的法確定。十、齒輪的結構齒輪軸直徑較小的鋼質齒輪，可以將齒輪與軸做成一體，稱為齒輪軸。實心齒輪

十、齒輪的結構當160<da≤500mm，且齒根圓直徑比軸直徑大2倍齒高時，一般制成腹板式齒輪。為了減輕重量，可在腹板上開圓孔。

當500<dd宜采用鑄鋼或鑄鐵鑄造毛坯加工為輪輻式齒輪。腹板式齒輪輪輻式齒輪十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型齒輪傳動的兩個條件：一是傳動平穩，二是有足夠的承載能力。從12.3的分析中得知漸開線齒廓的齒輪能夠滿足傳動平穩。本節僅討論不同工作條件下齒輪的設計準則與選材。

按工作條件，齒輪傳動可分為閉式傳動與開式傳動兩種。1.閉式傳動

閉式傳動是將齒輪封閉在箱體內，因此潤滑及維護等條件較好，重要的齒輪傳動都采用閉式傳動。2.開式傳動

開式傳動的齒輪是敞開的，工作時落入灰塵，潤滑不良，輪齒容易磨損，故只適用于簡易的機械設備及低速場合。12.11.1齒輪傳動的設計準則十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型齒輪設計首要考慮齒輪在傳動中不發生失效，常見的齒輪失效一般發生在輪齒上。輪齒折斷齒面點蝕齒面磨損齒面膠合塑性變形12.11.1齒輪傳動的設計準則十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型1.輪齒折斷疲勞折斷過載折斷產生原因12.11.1齒輪傳動的設計準則十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型1.輪齒折斷發生場合及產生部位發生在：開式齒輪傳動和閉式硬齒面齒輪傳動中直齒輪：全齒折斷斜齒輪：局部折斷硬齒面（齒面硬度＞350HBW）閉式傳動齒輪，失效形式是輪齒折斷12.11.1齒輪傳動的設計準則十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型1.輪齒折斷硬齒面（齒面硬度＞350HBW）閉式傳動齒輪，失效形式是輪齒折斷預防措施改變設計參數增大齒根過渡圓角半徑對齒根處進行強化處理降低載荷12.11.1齒輪傳動的設計準則十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型2.齒面點蝕產生原因接觸應力——疲勞裂紋——裂紋擴展——麻點狀小坑發生場合及產生部位發生在：閉式齒輪傳動中靠近節線的齒根面處12.11.1齒輪傳動的設計準則十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型2.齒面點蝕預防措施提高齒面硬度降低表面粗糙度值改善潤滑條件改變設計參數12.11.1齒輪傳動的設計準則十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型3.齒面磨損硬質微粒進入產生原因——輪齒表面磨損發生場合及產生部位發生在：開式齒輪傳動中全齒面磨損預防措施加防護裝置；提高齒面硬度；減小接觸應力；降低表面粗糙度值；保持潤滑油的清潔12.11.1齒輪傳動的設計準則十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型4.齒面膠合壓力大，溫度升高產生原因——金屬相互粘連——粘住的地方被撕破大面積的傷痕12.11.1齒輪傳動的設計準則十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型4.齒面膠合發生場合及產生部位發生在：高速、低速重載，齒輪靠近節線的齒頂面。預防措施選用適宜的潤滑油提高硬度減小表面粗糙度值及時冷卻齒面溫度12.11.1齒輪傳動的設計準則十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型5.齒面塑性變形齒面壓力過大產生原因——塑性變形12.11.1齒輪傳動的設計準則十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型5.齒面塑性變形發生場合及產生部位發生在：低速、啟動及過載頻繁的傳動中；主動輪形成凹溝，從動輪齒面形成凸棱；12.11.1齒輪傳動的設計準則十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型5.齒面塑性變形預防措施提高齒面硬度選用較高粘度的潤滑油避免頻繁起動和嚴重過載12.11.1齒輪傳動的設計準則十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型

不同工作條件下，齒輪正常工作滿足輪齒折斷和齒面磨損強度，故齒輪的一般設計準則：a)齒面點蝕1.對于開式齒輪傳動主要失效形式是磨損，齒輪傳動常因磨損而是齒根變薄，導致輪齒齒根變薄折斷，故以齒根彎曲疲勞強度設計幾何尺寸。2.對于閉式齒輪，不同硬度的齒面采用不同的設計方法（1）軟齒面（齒面硬度≤350HBW）閉式傳動其失效形式是齒面點蝕，如圖a）所示，先按齒面接觸疲勞強度設計幾何尺寸，然后用齒根彎曲疲勞強度校核其承載能力。（2）硬齒面（齒面硬度＞350HBW）閉式傳動其失效形式是輪齒折斷，圖b）所示，先按用齒根彎曲疲勞強度設計幾何尺寸，然后用齒面接觸疲勞強度校核其承載能力。b）齒根斷裂12.11.2齒輪的材料十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型齒輪依靠本身材料強度和結構尺寸承受外載荷，要求尺寸表面具有較高硬度，以增強它抵抗磨損、膠合和塑性變形的能力，芯部要足夠的韌性，以增強它承受沖擊的能力；

齒輪形狀復雜，要求齒輪精度高，且材料的工藝性好。常用的材料為鋼、鑄鐵，一般多采用鍛件或軋鋼材；而非金屬材料常用在噪音較低、轉速不高場合。12.11.2齒輪的材料十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型1、鋼軟齒面齒輪（HBW≤350）常用45鋼、40Cr等中碳鋼或中碳合金鋼。將齒輪毛坯經過正火處理或調質處理后精加工，切齒后即為成品，一般可達8級精度，精切時可達7級精度。這類齒輪制造簡便、生產率高，成本低。

軟面小齒輪的硬度要比大齒輪齒面硬度高30-50HBW。硬齒面齒輪（HBW＞350）高速、重載及精密機械所用的重要齒輪，輪齒強度高、齒面具有高硬度，表面處理有淬火、滲碳、氮化等，精度可達5級或4級。1）鍛鋼12.11.2齒輪的材料十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型當齒輪直徑較大（

d＞400mm）或齒輪的結構形狀復雜時，可選用鑄鋼制造。鑄造齒輪的內應力較大，應進行退火或正火處理。1、鋼2）鑄鋼12.11.2齒輪的材料十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型灰鑄鐵的抗膠合性能及抗疲勞點蝕性能較好，鑄鐵中的石墨又有自潤滑作用，但抗彎性能和抗沖擊性能較差，常用于低速、工作載荷平穩、傳遞功率不大的場合，特別是開式齒輪傳動。

2、鑄鐵高強度的球墨鑄鐵作為齒輪新材料，其力學性能遠高于灰鑄鐵，與鑄鋼接近，因而得到越來越廣泛的應用。12.11.2齒輪的材料十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型灰鑄鐵的抗膠合性能及抗疲勞點蝕性能較好，鑄鐵中的石墨又有自潤滑作用，但抗彎性能和抗沖擊性能較差，常用于低速、工作載荷平穩、傳遞功率不大的場合，特別是開式齒輪傳動。

2、鑄鐵高強度的球墨鑄鐵作為齒輪新材料，其力學性能遠高于灰鑄鐵，與鑄鋼接近，因而得到越來越廣泛的應用。12.11.2齒輪的材料十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型灰鑄鐵的抗膠合性能及抗疲勞點蝕性能較好，鑄鐵中的石墨又有自潤滑作用，但抗彎性能和抗沖擊性能較差，常用于低速、工作載荷平穩、傳遞功率不大的場合，特別是開式齒輪傳動。

2、鑄鐵高強度的球墨鑄鐵作為齒輪新材料，其力學性能遠高于灰鑄鐵，與鑄鋼接近，因而得到越來越廣泛的應用。12.11.2齒輪的材料十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型非金屬材料齒輪在承受同樣的工作載荷時，其接觸應力小，但硬度、接觸強度和彎曲強度都較低。因此非金屬材料齒輪傳動常用于高速、輕載、精度不高或要求噪音較低的場合，與之相嚙合的齒輪應采用鋼或鑄鐵制造，以利于散熱。3、非金屬材料12.11.2齒輪的材料十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型齒輪常用材料及力學性能指標材料牌號熱處理硬度強度極限/MPa屈服極限/MPa應用范圍優質碳素鋼45正火調質表面淬火169~217HBW217~255HBW48~55HRC580650750290360450低速輕載低速中載高速中載或沖擊很小50正火180~220HBW620320低速輕載

合金鋼40調質表面淬火240~260HBW48~55HRC700900550650中速中載高速中載，無劇烈沖擊42SiMn調質表面淬火217~269HBW45~55HRC750470高速中載，無劇烈沖擊20Cr滲碳淬火56~62HRC650400高速中載，承受沖擊20CrMnTi滲碳淬火56~62HRC1100850鑄鋼ZG310~570正火表面淬火160~210HBW40~50HRC570320中速、中載、大直徑ZG340~640正火調質170~230HBW240~270HBW650700350380球墨鑄鐵QT600-2QT500-5正火120~280HBW147~241HBW600500

低中速輕載，有小沖擊灰鑄鐵HT200HT300人工時效（低溫退火）170~230HBW187~235HBW200300

低速輕載、沖擊很小12.11.3材料的表面處理十一、齒輪傳動的設計準則與材料選型齒輪的表面處理是為了改善材料的表面狀態而進行的處理加工。經過熱處理，提高齒輪的耐腐蝕性能和防銹效果、耐磨性、表面粗糙度等。常見的表面處理工藝及作用如下：

1.鍍鋅：為了提高金屬的防銹能力；

2.化學鍍鎳：提高金屬耐腐蝕性能、耐磨損性，適合使用在形狀復雜、尺寸要求精度高的產品；

3.發黑處理（表面氧化）：即堿性氧化處理，化學處理后金屬表面形成黑色皮膜，皮膜有防銹作用；

4.磷化處理：提高金屬防銹性能、耐磨性和潤滑作用，多使用在滑動零部件的處理上；

5.固體潤滑處理：在不能使用潤滑油脂的地方可以考慮使用固體潤滑處理，在齒輪的初期跑合中發揮其潤滑作用；

6.WPC處理：提高抗疲勞強度但不改變金屬的抗彎曲強度。12.12.1安裝圓柱齒輪與檢驗十二、安裝與維護保養齒輪機構

1.齒輪和軸的裝配要求；

2.裝配順序要求；

3.裝配質量的檢測；12.12.1安裝圓柱齒輪與檢驗十二、安裝與維護保養齒輪機構

1.齒輪和軸的裝配要求；

（1)滑移或空轉的齒輪裝配在軸上，不應有咬住和阻滯現象，齒輪側面與軸承架等不接觸；

（2)固定齒輪裝配同軸度要求高，應注意先清理軸和孔，過盈量過大時可用溫差法裝配。12.12.1安裝圓柱齒輪與檢驗十二、安裝與維護保養齒輪機構

2.裝配順序要求；

檢查清除齒輪、軸等零件配合面的污物和毛刺

在軸6上安裝平鍵5安裝齒輪4安裝套筒3、7安裝軸承2、8將齒輪軸放置箱體上

安裝左右端蓋1、9。12.12.1安裝圓柱齒輪與檢驗十二、安裝與維護保養齒輪機構

1.齒輪和軸的裝配要求；

（1）裝配間隙的檢測

齒輪間隙可用塞尺或壓鉛絲法檢查。用塞尺可以直接測量出齒輪的齒頂和齒側間隙。

（2）接觸精度的檢查

接觸精度主要指標是接觸斑點，檢驗時將紅丹粉涂于大齒輪齒面上，轉動齒輪，然后檢查接觸斑點情況。在齒廓寬度上接觸斑點不少于40~70%，其分布位置以分度圓為基準，上下對稱分布時嚙合正確，否則采用刮削軸孔或調整軸承座位置。12.12.2齒輪的潤滑十二、安裝與維護保養齒輪機構

1.潤滑方法；潤滑目的：減少工作表面的摩擦及由此造成的能量損失、提高壽命沖洗污物、防止表面腐蝕保持機器的工作精度及提高機器的工作效率12.12.2齒輪的潤滑十二、安裝與維護保養齒輪機構

1.潤滑方法；根據齒輪的圓周速度（m/s）及轉速（rpm）來選定潤滑方式，潤滑方法分為：潤滑脂潤滑法飛濺潤滑法強制潤滑法用于速度較低的開式金屬齒輪當齒輪速度v<12??/??將大齒輪進入油池，進入深度約1-2全齒高。但齒輪速度v≥12??/??用油泵將一定壓力潤滑油噴到輪齒嚙合的齒面上。12.12.2齒輪的潤滑十二、安裝與維護保養齒輪機構

2.潤滑油和潤滑脂；表1潤滑油粘度小齒輪轉速（rpm）馬力（PS）減速比10以下減速超過10cSt(40°)ISO粘度等級cSt(40°)ISO粘度等級<300<305~234150，220180~27922030~100180~279220216~360220，320>100279~378320360~522460300~1000<2081~153100，150117~19815020~75117~198150180~279220>75180~279220279~3783201000~2000<1054~11768，10059~15368，100，15010~5059~15368，100，150153~198150>50135~198150198~342220，3202000~5000<527~363241~63465~2041~634659~14468，100>2059~14468，10095~153100，150>5000<19~3110，15，2218~3222，321~1018~3222，3229~6332，46>1029~6332，4641~6346cSt(40°)指40°C時的運動粘度系數產品名稱：清潔潤滑油粘度等級：22324668100產品規格：4L

18L

200L使用范圍：機床機械循環系統潤滑

潤滑油要有適當的粘度、抗溶著性、氧化性、熱穩定性、抗乳化性、防蝕、防銹性等。選擇潤滑油時最重要的是選擇粘度適合的潤滑油，潤滑油粘度表如下表：12.12.3維護與保養齒輪機構十二、安裝與維護保養齒輪機構（一）日常維護隨時注意設備運轉中有無異聲通過油標尺或油面鏡，檢查油面應在規定位置。保持設備和周圍場地潔凈，無積塵、無油垢注意觀察設備齒輪的上、下結合面及軸端，有無滲油現象，如有滲漏及時消除檢查有無不正常的振動，溫度是否合乎規定12.12.3維護與保養齒輪機構十二、安裝與維護保養齒輪機構（二）設備在運行過程中，遇有下列情況之一應急停車電機電流超過額定值不下降設備內發出嚴重的不正常聲音其他任何嚴重影響安全生產的情況。12.12.3維護與保養齒輪機構十二、安裝與維護保養齒輪機構（三）檢修周期和檢修內容（2）檢修內容：（1）檢修周期：根據情況一般小修3—5個月一次；大中修6—12個月一次1)緊固松動的螺栓。2)檢查更換聯軸上的易損件。3)消除漏油現象。4)調整傳動軸的軸間隙。5)修理安全防護裝置。6)檢查、修理或更換被磨損的主動齒輪或軸。7)檢查更換滾動軸承及修理擋油板。8)清洗機殼、更換潤滑油。9)測裝配間隙，修理齒輪齒面及軸。10)檢查、修理或更換從動齒輪或軸。11)對磨損的軸承座進行修復。12)修理研刮上、下機殼的結合面或更換殼體。12.13.1輪系的分類十三、認知輪系齒輪系中各個齒輪的軸相互平行，為平面齒輪系，否則為空間齒輪系。平面定軸齒輪系平面周轉齒輪系空間周轉齒輪系齒輪的軸線位置相對于機架是否固定，將齒輪系分為：定軸輪系和周轉齒輪系。定軸齒輪系：在傳動時所有齒輪的回轉軸線固定不變的輪系；否則為周轉輪系。12.13.2計算輪系傳動比十三、認知輪系輪系中，首末兩輪的轉速(或角速度)之比，稱為輪系的傳動比，用i表示。定軸齒輪系的傳動比，既要計算傳動比的數值，也要確定首末輪的轉向關系。首輪惰輪末輪在平面定軸輪系中，推廣到一般公式，齒輪G與齒輪K之間的傳動比的計算通式為：若以G表示首齒輪，K表示末齒輪，m表示圓柱齒輪外嚙合的對數，首末兩齒輪的轉向，為負號時，首、末齒輪轉向相反；為正號時，首、末齒輪轉向相同。1．定軸輪系傳動比

（1）平面定軸齒輪系傳動比的計算12.13.2計算輪系傳動比十三、認知輪系

z1z2

z3z4

z51．定軸輪系傳動比

（1）平面定軸齒輪系傳動比的計算12.13.2計算輪系傳動比十三、認知輪系1．定軸輪系傳動比

（1）平面定軸齒輪系傳動比的計算

z1z2

z3z4

z5(1)外嚙合齒輪對數3(2)轉速n5(3)轉向傳動比為負數，齒輪5與主動輪轉向相反。12.13.2計算輪系傳動比十三、認知輪系在如圖所示定軸輪系中，蝸輪1為輸入構件，n1=1800r/min，順時針轉動。蝸桿6為輸出構件，已知各齒輪齒數：z1=2，z2=30，??2′=12，z3=20，??3′=15，z4=15，??4′=30，z5=30，??5′=15，z6=60。求：（1）輪系的傳動比i16（2）蝸輪的轉速n6（3）齒輪6轉向z1z2

z3z4

z5

z6

空間定軸輪系傳動方向判定必須用畫箭頭的方法確定各輪的轉向1．定軸輪系傳動比

（2）空間定軸齒輪系傳動比的計算z1z2??2′z3??3′z4??4′z5??5′z612.13.2計算輪系傳動比十三、認知輪系1．定軸輪系傳動比

（2）空間定軸齒輪系傳動比的計算在如圖所示定軸輪系中，蝸輪1為輸入構件，n1=1800r/min，順時針轉動。蝸桿6為輸出構件，已知各齒輪齒數：z1=2，z2=30，??2′=12，z3=20，??3′=15，z=15，??4′=30，z5=30，??5′=15，z6=60。求：（1）輪系的傳動比i16（2）蝸輪的轉速n6（3）齒輪6轉向z1z2

z3z4

z5

z6

（1）空間定軸齒輪系（2）轉速n5（3）轉向左旋蝸桿，使用左手定則，與之相嚙合的齒輪轉動方向向下，齒輪6的轉向向上。12.13.2計算輪系傳動比十三、認知輪系1．定軸輪系傳動比

拓展：

記里鼓車是中國古代用于計算道路里程的車，由記道車發展而來。車廂內有立輪、大小平輪、銅旋風輪等，其結構如右圖所示。求齒輪4與車輪齒輪1的傳動比。齒輪4轉一周，木人擊鼓1次。假定要求車行500m，擊鼓1次，設計車輪直徑設計為多少？豎軸I豎軸II齒輪4（上平輪，z=100）齒輪3（旋風輪，z=3）齒輪2（下平輪，z=54）左車輪齒輪1（立輪，z=18）右車輪12.13.2計算輪系傳動比十三、認知輪系2．行星輪系傳動比的計算

行星齒輪系：

在傳動時有齒輪的軸線不僅自傳且沿著固定的軸線公轉。周轉齒輪系結構緊湊、傳動比大，缺點是相對成本較高，廣泛應用于精密機械設備中。12.13.2計算輪系傳動比十三、認知輪系2．行星輪系傳動比的計算構件原轉速轉化后轉速太陽輪1行星輪2齒圈3行星架H表1

轉化前、后行星輪系中各構件的轉速ω3?ωH

行星輪系轉化輪系（定軸輪系）

行星輪系的傳動比不能直接用定軸輪系的公式來計算12.13.2計算輪系傳動比十三、認知輪系2．行星輪系傳動比的計算轉化機構中，1、3兩輪的傳動比可以根據定軸輪系傳動比的計算方法求出：行星輪系中任意兩輪G、K以及行星架H的轉速與齒數的關系為：G為主動輪，K為從動輪，中間各輪的主從地位按此假定判定。式中注意：各構件軸線平行或重合的相應齒輪的轉速，可用上述公式求解。但行星輪的轉速不能用上式求解。轉速代入公式時必須帶正、負號。12.13.2計算輪系傳動比十三、認知輪系2．行星輪系傳動比的計算

案例：在下圖所示差速器中，已知齒數z1=60、z2=40、z3=z4=20，若n1=n4=120r/min，且n1與n4轉向相同，求iH1。齒輪1、齒輪4軸線固定，而齒輪2、3軸線不固定，為空間周轉輪系。（1）畫出齒輪的轉動方向，用箭頭所示，齒輪1、4轉向相同。12.13.2計算輪系傳動比十三、認知輪系2．行星輪系傳動比的計算

案例：在所示行星輪系中，已知各齒輪齒數分別為：z1=z2′=100、z2=99、

z3=101，試計算傳動比i1H。

12.13.2計算輪系傳動比十三、認知輪系3．復合齒輪系傳動比計算

圖示復合齒輪系中，各齒輪齒數分別為：z1=z2′=