1、第20章 齿轮传动和蜗杆传动,第一节 齿轮传动及其在汽车中的应用,一、概述,1、齿轮机构的特点（1）优点：A、圆周速度和功率范围大。（高速：v40m/s ； 中速和低速：v25m/s；功率：1W50000kW）B、效率高，寿命长。（99%）C、传动比稳定，传动精度高。D、工作可靠性较高。,E、能实现平行轴、任意角相交轴和交错轴之间的传动,（2）缺点：A、制造和安装精度较高，成本高。B、不适于远距离二轴间的传动。,2、齿轮机构的分类：,（1）按轴线的相对位置和齿向分为：平行轴传动：,A、直齿圆柱齿轮传动（轮齿与轴平行）B、斜齿圆柱齿轮传动（轮齿与轴不平行）C、人字齿圆柱齿轮传动,直齿圆柱齿轮传动
2、（按啮合情况）分为：,A、外啮合齿轮传动B、内啮合齿轮传动C、齿轮齿条传动,相交轴传动：,A、直齿锥齿轮传动B、曲齿锥齿轮传动,交错轴传动：,A、交错轴斜齿轮传动 B、蜗杆传动 C、准双曲面齿轮传动,（2）按齿廓曲线分为：,A、渐开线齿轮传动 B、摆线齿轮传动 C、圆弧齿轮传动 （最基本、最普遍的齿轮传动外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动）,3、汽车中常用齿轮传动,汽车发动机中有配气机构的正时机构渐开线直齿圆柱齿轮机构。 汽车变速器渐开线圆柱齿轮传动。 后桥主减速器圆锥齿轮传动。,二、渐开线直齿圆柱齿轮各部分的名称、主要参数和几何尺寸,1、渐开线的形成及性质,V k,形成：,性质：,（1）发生线沿基
3、圆滚过的线段长度等于基圆上被滚过的相应弧长。 （2）渐开线上任意一点法线必然与基圆相切。因为当发生线在基圆上作纯滚动时，B点为渐开线上K点的曲率中心，BK为其曲率半径（不相等）和K点的法线。K点越靠近基圆，其曲率半径越小，即渐开线弯曲的程度越大。,（3）渐开线的形状只取决于基圆大小。 （4）基圆内无渐开线。,2、外齿轮各部分名称及符号,齿轮圆周上轮齿的数目称为齿数,用z表示。,齿槽,3、齿轮的主要参数：,1）模数,= m z,含义：齿距除以圆周率所得的商。,标准模数见表。它是确定齿轮尺寸的重要参数。,2）压力角,压力角是指渐开线齿廓上任一点的法线与该点的线速度之间所夹的锐角。,通常是指分度圆上
4、的压力角。,我国规定标准压力角为20度。,3）、齿顶高系数,ha=ha*m （ ha* 齿顶高系数） 我国标准规定正常齿ha* =1,4）、顶隙系数c*,顶隙:当一对齿轮啮合时，齿轮的齿根高应大于齿顶高，即应留有一定的径向间隙。 C= c*m 我国标准规定c*=0.25,三、渐开线齿轮的正确啮合条件和正确安装中心距,1、正确啮合条件 :,2、正确安装中心距,渐开线标准直齿圆柱齿轮机构的中心距等于两齿轮分度圆半径之和。,四、齿轮传动的失效形式及常用材料,1、失效形式 1）含义：是指机构失去了正常工作能力。（主要指轮齿的失效） 2）种类：,A、齿根折断,潘存云教授研制,一般发生在齿根处，严重过载突
5、然断裂、疲劳折断。,B、齿面点蚀,齿面接触应力当超过疲劳极限时，表面产生微裂纹、高压油挤压使裂纹扩展、微粒剥落而形成麻点，这种损坏现象称为点蚀。点蚀首先出现在节线的齿根表面处。,C、齿面胶合,两齿面作相对滑动时，粘住的齿面被撕破，从而在齿面上沿着滑动方向形成带状或大面积伤痕。,措施：,选用粘度较高具有极压添加剂的润滑油。 采用较好的供油方式以保持热平衡的油量。 选用不同材质的硬化钢作材料。 选用不易粘着的材料。 降低表面粗糙度值。,D、齿面磨损,跑合磨损,磨粒磨损,是开式齿轮传动的主要失效形式,措施：,采用闭式传动。跑合后应及时换掉脏油。采用良好的过滤装置及报警装置。采用高粘度的润滑剂。采用硬
6、度较高的材质。,E、齿面塑性变形,凹沟,凸脊,措施：提高齿面硬度采用粘度大的润滑油,2、常用齿轮材料 （见课本238页表203）,五、标准斜齿圆柱齿轮传动,1、特点1）每个瞬时接触线都不与轴线平行，是倾斜的。2）接触线长度由零逐渐增大，当达到一定位置后，又逐渐缩短，直到脱离啮合3）传动平稳，承载能力较大。（同时啮合的齿数比直齿轮机构多）4）产生轴向力，且不用作变速滑移齿轮,2、主要参数,螺旋角： （见课本243页图2012）,或：,螺旋角:螺旋线的切线与轴 线所夹的锐角称为螺旋角。,斜齿轮轮齿的旋向：,有左.右旋之分:（判别方法：将齿轮轴线垂直放置，轮齿自左至右上升者为右旋，反之为左旋。）,3
7、、正确啮合条件：,六、标准直齿圆锥齿轮传动,1、特点：,轮齿分布在圆锥体上；,齿形从大端到小端是逐渐收缩的,2、应用：,传递任意两相交轴间的运动和动力。但多采用垂直的形式传动。,3、圆锥齿轮的分类,1）、按齿线形状分为：直齿，斜齿，曲齿。,直齿,较广泛,斜齿,逐渐被淘汰,曲齿,2）按啮合形式分为：,外啮合、内啮合、平面啮合。 （见课本244页图2013）,4、正确啮合条件：,两轮大端模数、齿形角相等，均为 标准值。,m1=m2=m,a1=a2=a,七、齿轮结构,1、齿轮轴：齿轮（直径较小)和轴做成一体。,2、腹板式齿轮,3、实心式齿轮,4、轮辐式齿轮,常用的齿轮结构形式有以下几种：,齿轮轴,腹
8、板式圆柱齿轮,实体式齿轮,轮辐式齿轮,八、齿轮传动的润滑,1、润滑方式（通用的闭式齿轮传动，其润滑方法根据齿轮的圆周速度大小而定。）（1） （当齿轮的圆周速度v12m/s时采用，这样，齿轮在传动时，就把润滑油带到啮合的齿面上，同时也将油甩到箱壁上，借以散热。齿轮浸入油中的深度可视齿轮的圆周速度大小而定，对圆柱齿轮通常不宜超过一个齿高，但一般亦不应小于10mm；对圆锥齿轮应浸入全齿宽，至少应浸入齿宽的一半；当速度较小时可达到1/6的齿轮半径。 ）,浸油润滑,浸油润滑,（2）惰轮蘸油润滑（在多级齿轮传动中）,（3）喷油润滑（当齿轮的圆周速度v12m/s时）,原因：A圆周速度过高，齿轮上的油大多被甩
9、出去而达不到啮合区。B搅油过于激烈，使油温升高，并降低其润滑性能。C会搅起箱底沉淀的杂质，加速齿轮的磨损。,喷油润滑,2.润滑剂的选择,在选择润滑油时，先根据齿轮的工作条件以及圆周速度由下表查得运动粘度值，再根据选定的粘度值确定润滑油的牌号。,第二节,蜗杆传动及其在汽车中的应用,一、蜗杆传动的特点和类型,1、组成,蜗轮,蜗杆,蜗杆传动用来传递空间两交错轴之间的运动和动力,一般两轴交角为90,蜗杆主动、蜗轮从动,2、特点,1）、优点：,A）、传动比大。一般传动比 i=10-40，最大可达80。若只传递运动（如分度运动），其传动比可达1000。 B）、传动平稳、噪音小。 C）、结构紧凑,可制成具有
10、自锁性的蜗杆。,2)、缺点,A）、效率较低。 B）、蜗轮的造价（成本）较高（贵重的减摩材料）。,3、蜗杆传动的类型,1）按蜗杆的形状,圆柱蜗杆蜗轮机构,圆弧面蜗杆蜗轮机构,2）按蜗杆的螺旋面形状不同,阿基米德圆柱蜗杆机构,（普通圆柱蜗杆机构）,渐开线圆柱蜗杆机构,（广泛）,二、蜗杆传动的结构、材料和润滑,1、结构和材料,1）蜗杆,A、结构：绝大多数情况下和轴做成一 体，称为蜗杆轴。,B、材料：碳素钢或合金钢,2）蜗轮,A、整体式（铸铁蜗轮或直径小的青铜蜗轮）,B、齿圈压配式,C、螺栓连接式,D、浇铸式,组合式结构,（齿圈用有色金属制造，而轮芯用钢或铸铁制成）,结构,材料：青铜和铸铁,2、润滑,
11、1）、目的：减摩与散热，以提高效率，防 轮齿止胶合及减小磨损。 2）、方法: A) 油池润滑B）喷油润滑,三、汽车常用蜗杆传动,（传动比大，空间分布，自锁性）,1、电动风窗刮水器（图168） 2、汽车气压制动系统中的蹄鼓间隙调整装置,第三节,齿轮系及其在汽车中的应用,一、由一系列齿轮组成的齿轮系统称为齿轮系。,导弹发射快速反应装置,汽车后轮中的传动机构,二、 齿轮系的类型,齿轮系,定轴轮系,所有齿轮几何轴线位置固定,行星齿轮系,某些齿轮几何轴线有公转运动,平面定轴轮系,空间定轴轮系,简单行星轮系(F1),差动行星轮系(F2),平面定轴轮系 Gear train with fixed parallel axes,空间定轴轮系 Gear train with fixednon-parallel axes,简单行星轮系 Planetary gear train,差动行星轮系 Differential gear train,三、定轴轮系传动比的计算,1、含义：,是指齿轮系中输入轴（轮）角速度和输出轴（轮）角速度（或转速）之比。,2、内容,计算传动比的大小,确定输出轴（轮）的转动方向,3、平面定轴轮系传动比的计算,（见课本254255）,4、惰轮（介轮）,四、齿轮系在汽车中的应用,1、发动机配气机构的正时系统,2、驱动桥中的主减速器 3、汽车中的差速器 4、普通手动汽车变速器,
