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齿轮传动齿轮传动主要内容：主要内容：了解齿轮传动的特点，它的适用场合，了解直齿圆柱齿轮各了解齿轮传动的特点，它的适用场合，了解直齿圆柱齿轮各部分的意义，如基圆、分度圆、齿根圆、齿厚、齿槽宽、周部分的意义，如基圆、分度圆、齿根圆、齿厚、齿槽宽、周节等。基本参数如模数、压力角、齿顶高系数及顶隙系数等。节等。基本参数如模数、压力角、齿顶高系数及顶隙系数等。齿轮常用什么材料制造，失效形式有哪些，怎样延长齿齿轮常用什么材料制造，失效形式有哪些，怎样延长齿轮寿命。轮寿命。第一节第一节 概述概述齿轮传动是应用最广泛的传动机构之一。齿轮传动是应用最广泛的传动机构之一。齿轮传动的主要齿轮传动的主要优点优点是：适用的圆周速度和功率范是：适用的圆周速度和功率范围广；效率较高，一般围广；效率较高，一般=0.940.99；传动比准；传动比准确；寿命较长；工作可靠性较高；可实现平行轴、确；寿命较长；工作可靠性较高；可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。齿轮转动的主要齿轮转动的主要缺点缺点是：要求较高的制造和安装是：要求较高的制造和安装精度，成本较高；不适宜远距离两轴之间的传动。精度，成本较高；不适宜远距离两轴之间的传动。齿轮传动的类型齿轮传动的类型最常见的是：最常见的是：圆柱齿轮传动圆柱齿轮传动:两轴线相互平行，两轴线相互平行，圆锥齿轮传动圆锥齿轮传动:两轴线相交，两轴线相交，螺旋齿轮传动螺旋齿轮传动:两轴线交错在空间既不平两轴线交错在空间既不平 行也不相交。行也不相交。外啮合齿轮传动、内啮合齿轮传动和齿轮齿外啮合齿轮传动、内啮合齿轮传动和齿轮齿条传动（图条传动（图327 a.b.c）。圆柱齿轮传动又可分为圆柱齿轮传动又可分为:直齿圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动人字齿圆柱齿传动人字齿圆柱齿传动第四节第四节 渐开线标准直齿圆柱齿渐开线标准直齿圆柱齿 轮部分名称和基本尺寸轮部分名称和基本尺寸（一）直齿圆柱齿轮各部分的名称及符号（一）直齿圆柱齿轮各部分的名称及符号齿槽宽：齿槽宽：在任意圆周上相邻两在任意圆周上相邻两齿空间部分的弧长，用齿空间部分的弧长，用 er表示。表示。齿顶圆：齿顶圆：过齿轮各轮齿顶端的过齿轮各轮齿顶端的圆，其直径用圆，其直径用 da 表示。表示。齿根圆：齿根圆：过齿轮各齿槽底部的过齿轮各齿槽底部的圆，其直径用圆，其直径用 df 表示。表示。齿宽：齿宽：沿齿轮轴线量得齿轮的沿齿轮轴线量得齿轮的宽度用宽度用 b 表示。表示。齿厚：齿厚：在任意圆周上轮齿两侧在任意圆周上轮齿两侧间的弧长，用间的弧长，用 sr表示。表示。分度圆：分度圆：对标准齿轮来说，齿对标准齿轮来说，齿厚与齿槽宽相等的那个圆称厚与齿槽宽相等的那个圆称为分度圆，直径用为分度圆，直径用 d 表示。表示。分度圆上的齿厚和齿槽宽分别分度圆上的齿厚和齿槽宽分别用用 s 和和 e 表示，即表示，即se。周节或齿距：周节或齿距：相邻两齿在分度相邻两齿在分度圆上对应点间的弧长，用圆上对应点间的弧长，用 p 表示，表示，pse。（二）直齿圆柱齿轮的基本参数（二）直齿圆柱齿轮的基本参数 决定齿轮尺寸和齿形的基本参数有决定齿轮尺寸和齿形的基本参数有5个：个：齿轮的模数齿轮的模数 m、压力角压力角a a、齿数齿数 z、齿顶高系数齿顶高系数ha*顶隙系数顶隙系数c*。以上以上5个参数，除齿数个参数，除齿数 z 外均已标准化了。外均已标准化了。1.模数模数m 分度圆上的周节分度圆上的周节 p 对对 p p 的比值称为模数，用的比值称为模数，用m（mm）表示，即：）表示，即：m=p/p p（337）模数是齿轮几何尺寸计算的基础。显然，模数是齿轮几何尺寸计算的基础。显然，m越大，则越大，则 p越大，轮齿就越大，轮齿的抗弯越大，轮齿就越大，轮齿的抗弯曲能力也越高。曲能力也越高。我国已规定了标准模数系列。我国已规定了标准模数系列。第一系列1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50 第二系列1.75 2.25 2.75(3.25)3.5(3.75)4.5 5.5(6.5)7 9(11)14 18 22 28(30)36 452压力角压力角a a 我国标准规定分度圆上齿廊的压力角我国标准规定分度圆上齿廊的压力角a a20。以后。以后凡是不加指明，压力角都是指分度圆上的标准压力凡是不加指明，压力角都是指分度圆上的标准压力角角a a。当一根直线当一根直线BK在一圆周上作纯滚动时在一圆周上作纯滚动时（图图329），此直线上任意一点），此直线上任意一点K的的轨迹轨迹AK称为该圆的渐开线。称为该圆的渐开线。渐开线上某点的法线（压力方向线）与渐开线上某点的法线（压力方向线）与该点速度方向所夹的锐角该点速度方向所夹的锐角a a K称为该点称为该点的压力角。的压力角。3齿顶高系数齿顶高系数ha*和顶隙系数和顶隙系数c*全齿高：全齿高：为齿顶高与齿根高之和，即为齿顶高与齿根高之和，即h=ha+hf。顶隙：顶隙：当齿轮啮合时，一个齿轮的齿顶圆与配对齿轮当齿轮啮合时，一个齿轮的齿顶圆与配对齿轮的齿根圆的径向距离，用的齿根圆的径向距离，用 c 表示，表示，c=hf-ha。c的存在可避免一个轮的齿顶与另一轮的齿底相碰并的存在可避免一个轮的齿顶与另一轮的齿底相碰并可储存润滑油。如果用模数来表示，则齿顶高和齿可储存润滑油。如果用模数来表示，则齿顶高和齿根高可分别写为：根高可分别写为：ha=ha*m（338）hf=(ha*+c*)m式中：式中：ha*、c*-分别称为齿顶高系数和顶隙系数，分别称为齿顶高系数和顶隙系数，对于圆柱齿轮，其标准值如表对于圆柱齿轮，其标准值如表319所示。所示。（三）标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸关系（三）标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸关系 模数、压力角、齿顶高系数及顶隙系数均取标准值，模数、压力角、齿顶高系数及顶隙系数均取标准值，分度圆上齿厚与齿槽宽相等的齿轮称为标准齿轮。分度圆上齿厚与齿槽宽相等的齿轮称为标准齿轮。因此，对于标准齿轮有：因此，对于标准齿轮有：sep/2=mp p/2（339）分度圆直径分度圆直径d、齿顶圆直径、齿顶圆直径da 和齿根圆直径和齿根圆直径df的计算的计算式为：式为：d=zm(340)da=d+2ha=2ha*+z(341)df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m (342)第七节第七节 齿轮轮齿的失效形式齿轮轮齿的失效形式 齿轮最重要的部分为轮齿。它的失效形齿轮最重要的部分为轮齿。它的失效形式主要有四种：式主要有四种：轮齿折断轮齿折断 齿面磨损齿面磨损 齿面点蚀齿面点蚀 齿面胶合齿面胶合1轮齿折断轮齿折断 由于轮齿受力时齿根弯曲应力最大，而且有应力由于轮齿受力时齿根弯曲应力最大，而且有应力集中，因此，轮齿折断一般发生在齿根部分。集中，因此，轮齿折断一般发生在齿根部分。若轮齿单侧工作时，根部弯曲应力一侧为拉伸，若轮齿单侧工作时，根部弯曲应力一侧为拉伸，另一侧为压缩，轮齿脱离啮合后，弯曲应力为零。另一侧为压缩，轮齿脱离啮合后，弯曲应力为零。因此，在载荷的多次重复作用下，弯曲应力超过弯因此，在载荷的多次重复作用下，弯曲应力超过弯曲持久极限时，齿根部分将产生疲劳裂纹。裂纹的曲持久极限时，齿根部分将产生疲劳裂纹。裂纹的逐渐扩展，最终将引起断齿，这种折断称为疲劳折逐渐扩展，最终将引起断齿，这种折断称为疲劳折断。断。轮齿因短时过载或冲击过载而引起的突然折断，轮齿因短时过载或冲击过载而引起的突然折断，称为过载折断。用淬火钢或铸铁等脆性材料制成的称为过载折断。用淬火钢或铸铁等脆性材料制成的齿轮，容易发生这种断齿。齿轮，容易发生这种断齿。2齿面磨损齿面磨损齿面磨损主要是由于灰砂、硬齿面磨损主要是由于灰砂、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨粒性屑粒等进入齿面间而引起的磨粒性磨损；其次是因齿面互相摩擦而产磨损；其次是因齿面互相摩擦而产生的跑合性磨损。磨损后齿廓失去生的跑合性磨损。磨损后齿廓失去正确形状（图正确形状（图342），使运转中），使运转中产生冲击和噪声。产生冲击和噪声。3齿面点蚀齿面点蚀轮齿工作时，其工作表面产生的接触压应力由零轮齿工作时，其工作表面产生的接触压应力由零增加到一最大值，即齿面接触应力是按脉动循环变增加到一最大值，即齿面接触应力是按脉动循环变化的。在过高的接触应力的多次重复作用下，齿面化的。在过高的接触应力的多次重复作用下，齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹，裂纹的蔓延扩展使表层就会产生细微的疲劳裂纹，裂纹的蔓延扩展使齿面的金属微粒剥落下来而形成凹坑，即齿面的金属微粒剥落下来而形成凹坑，即疲劳点蚀疲劳点蚀，继续发展以致轮齿啮合情况恶化而报废。继续发展以致轮齿啮合情况恶化而报废。实践表明，疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节实践表明，疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处（图线处（图343）。齿面抗点蚀能力主要与齿面硬）。齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力也越强。度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力也越强。4齿面胶合齿面胶合在高速重载传动中，常因啮合温度升高而引起润滑在高速重载传动中，常因啮合温度升高而引起润滑失效，致使两齿面金属直接接触并相互粘联。失效，致使两齿面金属直接接触并相互粘联。当两齿面相对运动时，较软的齿面沿滑动方向被撕当两齿面相对运动时，较软的齿面沿滑动方向被撕裂出现沟纹（图裂出现沟纹（图344），这种现象称为胶合。在低），这种现象称为胶合。在低速重载传动中，由于齿面间不易形成润滑油膜也可能速重载传动中，由于齿面间不易形成润滑油膜也可能产生胶合破坏。产生胶合破坏。提高齿面硬度和光洁度能增强抗胶合能力。低速传提高齿面硬度和光洁度能增强抗胶合能力。低速传动采用粘度较大的润滑油；高速传动采用含抗胶合添动采用粘度较大的润滑油；高速传动采用含抗胶合添加剂的润滑油，对于抗胶合也很有效。加剂的润滑油，对于抗胶合也很有效。思考题1齿轮传动有什么特点？齿轮传动有什么特点？2简述齿轮传动的主要类型。简述齿轮传动的主要类型。3.熟悉直齿圆柱齿轮各部分的名称及符号。熟悉直齿圆柱齿轮各部分的名称及符号。4.齿轮轮齿的失效形式有哪几种？齿轮轮齿的失效形式有哪几种？高速电主轴在卧式镗铣床上的应用越来越多，除了主轴速度和精度大幅提高外，还简化了主轴箱内部结构，缩短了制造周期，尤其是能进行高速切削，电主轴转速最高可大10000r/min 以上。不足之处在于功率受到限制，其制造成本较高，尤其是不能进行深孔加工。而镗杆伸缩式结构其速度有限，精度虽不如电主轴结构，但可进行深孔加工，且功率大，可进行满负荷加工，效率高，是电主轴无法比拟的。因此，两种结构并存，工艺性能各异，却给用户提供了更多的选择。现在，又开发了一种可更换式主轴系统，具有一机两用的功效，用户根据不同的加工对象选择使用，即电主轴和镗杆可相互更换使用。这种结构兼顾了两种结构的不足，还大大降低了成本。是当今卧式镗铣床的一大创举。电主轴的优点在于高速切削和快速进给，大大提高了机床的精度和效率。卧式镗铣床运行速度越来越高，快速移动速度达到2530m/min，镗杆最高转速6000r/min。而卧式加工中心的速度更高，快速移动高达50m/min，加速度5m/s2，位置精度0.008 0.01mm，重复定位精度0.004 0.005mm。落地式铣镗床铣刀 由于落地式铣镗床以加工大型零件为主，铣削工艺范围广，尤其是大功率、强力切削是落地铣镗床的一大加工优势，这也是落地铣镗床的传统工艺概念。而当代落地铣镗床的技术发展，正在改变传统的工艺概念与加工方法，高速加工的工艺概念正在替代传统的重切削概念，以高速、高精、高效带来加工工艺方法的改变，从而也促进了落地式铣镗床结构性改变和技术水平的提高。当今，落地式铣镗床发展的最大特点是向高速铣削发展，均为滑枕式(无镗轴)结构，并配备各种不同工艺性能的铣头附件。该结构的优点是滑枕的截面大，刚性好，行程长，移动速度快，便于安装各种功能附件，主要是高速镗、铣头、两坐标双摆角铣头等，将落地铣镗床的工艺性能及加工范围达到极致，大大提高了加工速度与效率。传统的铣削是通过镗杆进行加工，而现代铣削加工，多由各种功能附件通过滑枕完成，已有替代传统加工的趋势，其优点不仅是铣削的速度、效率高，更主要是可进行多面体和曲面的加工，这是传统加工方法无法完成的。因此，现在，很多厂家都竞相开发生产滑枕式(无镗轴)高速加工中心，在于它的经济性，技术优势很明显，还能大大提高机床的工艺水平和工艺范围。同时，又提高了加工精度和加工效率。当然，需要各种不同型式的高精密铣头附件作技术保障，对其要求也很高。高速铣削给落地式铣镗床带来了结构上的变化，主轴箱居中的结构较为普遍，其刚性高，适合高速运行。滑枕驱动结构采用线性导轨，直线电机驱动，这种结构是高速切削所必需的，国外厂家在落地式铣镗床上都已采用，国内同类产品还不多见，仅在中小规格机床上采用线性导轨。高速加工还对环境、安全提出了更高的要求，这又产生了宜人化生产的概念，各厂家都非常重视机床高速运行状态下，对人的安全保护与可操作性，将操作台、立柱实行全封闭式结构，既安全又美观。工艺特点精品课件文档，欢迎下载，下载后可以复制编辑。更多精品文档，欢迎浏览。