第 7章 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 和齒 輪 機(jī) 構(gòu) 7.1 概 述7.1.1 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 組 成 一 種 高 副 機(jī) 構(gòu) ， 可將 連 續(xù) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 和 移 動(dòng) 轉(zhuǎn) 換成 從 動(dòng) 件 的 移 動(dòng) 和 擺 動(dòng) 。廣 泛 應(yīng) 用 于 各 種 機(jī) 械 ，尤 其 是 自 動(dòng) 機(jī) 械 中 。 1.凸 輪 具 有 曲 線 狀 輪 廓 的 構(gòu) 件 2.從 動(dòng) 件 作 往 復(fù) 移 動(dòng) 或 擺 動(dòng) 的 構(gòu) 件 往 復(fù) 移 動(dòng) 直 動(dòng) 從 動(dòng) 件 往 復(fù) 擺 動(dòng) 擺 動(dòng) 從 動(dòng) 件 3.機(jī) 架 機(jī) 構(gòu) 中 固 定 不 動(dòng) 的 構(gòu) 件凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 組 成 優(yōu) 點(diǎn) ：只 需 設(shè) 計(jì) 適 當(dāng) 的 凸 輪 輪 廓 ， 便 可 使 從動(dòng) 件 得 到 所 需 的 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 ， 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 、緊 湊 、 設(shè) 計(jì) 方 便 。缺 點(diǎn) ：運(yùn) 動(dòng) 副 為 點(diǎn) 接 觸 或 線 接 觸 ， 易 磨 損 ，所 以 ， 通 常 多 用 于 傳 力 不 大 的 控 制 機(jī)構(gòu) 。凸 輪 傳 動(dòng) 特 點(diǎn) 7.1.2 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 分 類1 按 凸 輪 的 形 狀 分 類（ 1） 盤 形 凸 輪 ， 如 圖 所 示 。（ 2） 移 動(dòng) 凸 輪 ， 如 圖 所 示 。（ 3） 圓 柱 凸 輪 ， 如 圖 所 示 。 2. 按 從 動(dòng) 件 的 運(yùn) 動(dòng) 方 式 分 類 移 動(dòng) 從 動(dòng) 件 擺 動(dòng) 從 動(dòng) 件 3.按 從 動(dòng) 件 端 部 的 結(jié) 構(gòu) 分 類 1. 尖 底 從 動(dòng) 件 a） 2. 滾 子 從 動(dòng) 件 b） 3. 平 底 從 動(dòng) 件 c） (2)滾 子 從 動(dòng) 件 :從 動(dòng) 件 端 部 裝 有 可 以 自 由 轉(zhuǎn) 動(dòng)的 滾 子 ， 滾 子 與 凸 輪 輪 廓 之 間 為 滾 動(dòng) 摩 擦 ， 借以 減 小 與 凸 輪 輪 廓 接 觸 表 面 的 磨 損 。(3)平 底 從 動(dòng) 件 ： 從 動(dòng) 件 的 端 部 是 一 平 底 ， 這 種從 動(dòng) 件 與 凸 輪 輪 廓 接 觸 處 在 一 定 條 件 下 易 形 成油 膜 ， 利 于 潤(rùn) 滑 ， 能 傳 動(dòng) 較 大 的 作 用 力 。 (1)尖 端 從 動(dòng) 件 :從 動(dòng) 件 端 部 以 尖 頂 與 凸 輪 輪 廓接 觸 ， 這 種 從 動(dòng) 件 結(jié) 構(gòu) 最 簡(jiǎn) 單 ， 尖 頂 能 與 任意 復(fù) 雜 的 凸 輪 輪 廓 保 持 接 觸 。 按 從 動(dòng) 件 分 類 的 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 鎖 合 保 持 從 動(dòng) 件 與 凸輪 之 間 的 高 副 接 觸 。l（ 1） 力 鎖 合 凸 輪 機(jī) 構(gòu) ： 依 靠 重 力 、 彈 簧 力 或 其他 外 力 來 保 證 鎖 合 （ 內(nèi) 燃機(jī) 配 氣 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 、 刀 架 送給 機(jī) 構(gòu) 等 ） 。4、 按 鎖 合 方 式 分 ： 內(nèi) 燃 機(jī) 配 氣 凸 輪 機(jī) 構(gòu) l依 靠 凸 輪 和 從 動(dòng) 件 幾 何 形 狀 來 保 證 鎖 合 。（ 2） 形 鎖 合 凸 輪 機(jī) 構(gòu) ： 7.2 從 動(dòng) 件 的 常 用 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 從 動(dòng) 件 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 ， 是 指 從 動(dòng) 件 的 位 移 S、 速 度 v、加 速 度 a、 及 加 速 度 的 變 化 率 （ 躍 度 j） 隨 時(shí) 間 t 或 凸輪 轉(zhuǎn) 角 （ ） 變 化 的 規(guī) 律 。 這 種 變 化 的 規(guī) 律 可 以 用線 圖 來 表 示 ,既 運(yùn) 動(dòng) 線 圖 。 凸 輪 傳 動(dòng) 工 作 過 程 的 有 關(guān) 名 詞 ： 基 圓 以 凸 輪 的 最 小 向 徑 為 半 徑 所 作 的圓 稱 為 基 圓 ， 基 圓 半 徑 用 rb 表 示 。 凸 輪 轉(zhuǎn) 角 ； 推 程 、 回 程 、 升 程 h 、 近 停 程 、 遠(yuǎn) 停 程 ； 推 程 運(yùn) 動(dòng) 角 0； 回 程 運(yùn) 動(dòng) 角 0 ； 遠(yuǎn) 停 角 s ； 近 停 角 s ；一 般 推 程 是 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 工 作 行 程 。 推 程 、 遠(yuǎn) 停 程 、 回 程當(dāng) 凸 輪 連 續(xù) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) ， 從 動(dòng) 件 將 重 復(fù) 上 述 運(yùn) 動(dòng) 過 程 。 0 s 0近 停 程s 7.2.1 等 速 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律推 程 的 運(yùn) 動(dòng) 方 程 ： /hs /hv 0a h OS v Ov Oa 從 動(dòng) 件 運(yùn) 動(dòng) 的 速 度 為 常 數(shù)時(shí) 的 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 ， 稱 為 等 速 運(yùn)動(dòng) 規(guī) 律 （ 直 線 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 ） 。 從 動(dòng) 件 在 運(yùn) 動(dòng) 起 始 位 置 和 終 止 兩 瞬 時(shí) 的 速 度有 突 變 ， 故 加 速 度 在 理 論 上 由 零 值 突 變 為 無 窮 大 ，慣 性 力 也 為 無 窮 大 。 由 此 的 強(qiáng) 烈 沖 擊 稱 為 剛 性 沖擊 。 實(shí) 際 上 ， 由 于 構(gòu) 件 材 料 有 彈 性 ， 加 速 度 和 慣性 力 不 至 于 達(dá) 到 無 窮 大 ， 但 仍 將 造 成 強(qiáng) 烈 沖 擊 。當(dāng) 加 速 度 為 正 時(shí) ， 它 將 增 大 凸 輪 壓 力 ， 使 凸 輪 輪廓 嚴(yán) 重 磨 損 ； 加 速 度 為 負(fù) 時(shí) ， 可 能 會(huì) 造 成 用 力 封閉 的 從 動(dòng) 件 與 凸 輪 輪 廓 瞬 時(shí) 脫 離 接 觸 ， 并 加 大 力封 閉 彈 簧 的 負(fù) 荷 。 因 此 這 種 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 只 適 用 于 低速 ， 如 自 動(dòng) 機(jī) 床 刀 具 進(jìn) 給 機(jī) 構(gòu) 以 及 在 低 速 下 工 作的 一 些 凸 輪 控 制 機(jī) 構(gòu) 。 7.2.2 等 加 速 等 減 速 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 從 動(dòng) 件 在 運(yùn) 動(dòng) 過 程 的 前半 程 做 等 加 速 運(yùn) 動(dòng) ， 后 半 程 做等 減 速 運(yùn) 動(dòng) ， 兩 部 分 加 速 度 的絕 對(duì) 值 相 等 ， 這 種 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 稱為 等 加 速 等 減 速 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 。 21 221 221442 ha hhs 簡(jiǎn) 諧 運(yùn) 動(dòng) （ 余 弦 加 速 度 ） 點(diǎn) 在 圓 周 上 作 勻 速 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ，它 在 這 個(gè) 圓 的 直 徑 上 的 投 影所 構(gòu) 成 的 運(yùn) 動(dòng) 稱 為 簡(jiǎn) 諧 運(yùn) 動(dòng) 。加 速 度 有 變 化 柔 性 沖 擊 ，只 適 于 中 速 。 020 2122 0012 02 cos2 sin2 cos12 ha hv hs 常 用 從 動(dòng) 見 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 的 比 較 7.3 凸 輪 輪 廓 線 的 設(shè) 計(jì) 根 據(jù) 工 作 條 件 要 求 ， 確 定 從 動(dòng) 件 的 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 ， 選 定 凸輪 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 方 向 、 基 圓 半 徑 等 ， 進(jìn) 而 對(duì) 凸 輪 輪 廓 曲 線 進(jìn) 行設(shè) 計(jì) 。設(shè) 計(jì) 方 法 : 1.圖 解 法 。 簡(jiǎn) 便 易 行 、 直 觀 ， 但 精 度 較 低 ， 可 用 于 設(shè) 計(jì) 一般 精 度 要 求 的 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 。 2.解 析 法 :精 度 高 ， 但 計(jì) 算 量 大 ， 多 用 于 設(shè) 計(jì) 精 度 要 求 較 高的 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 。 7.3.1 尖 頂 對(duì) 心 直 動(dòng) 從 動(dòng) 件 盤 形 凸 輪 已 知 ： 從 動(dòng) 件 的 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 凸 輪 的 基 圓 半 徑 方 法 ： 反 轉(zhuǎn) 法 原 理 ： 設(shè) 想 凸 輪 固 定 不 動(dòng) ， 從 動(dòng) 件 一 方 面 隨 導(dǎo) 路 繞 凸 輪 軸 心 反 方向 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 同 時(shí) 又 按 給 定 的 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 在 導(dǎo) 路中 作 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) ， 從 動(dòng) 件 尖 底 的 運(yùn) 動(dòng) 軌 跡 就是 凸 輪 的 輪 廓 曲 線 。 （ 4） 將 B0、 B1、 B2、 .連 成 光 滑 的 曲 線 ， 得 要 求 凸 輪 輪 廓（ 圖 a） 。（ 1） 按 從 動(dòng) 件 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 作 出 位 移 線 圖 （ 圖 b） ， 并 將 橫 坐 標(biāo) 等 分 分 段 。（ 2） 沿 1反 方 向 取 角 度 t、 h、 S， 等 分 ， 得 C1、 C2、 .點(diǎn) 。 連 接OC1、 OC2、 .便 是 從 動(dòng) 件 導(dǎo) 路 的 各 個(gè)位 置 。（ 3） 取 B1C1=11 、 B2C2=22 、 .得 反 轉(zhuǎn) 后 尖 頂 位 置 B1、 B2、A3、 .。 實(shí)際輪廓曲線 理論輪廓曲線 7.3.2 對(duì) 心 滾 子 移 動(dòng) 從 動(dòng) 件 盤 形 凸 輪 7.3.3 擺 動(dòng) 從 動(dòng) 件 盤 形 凸 輪 已 知 ： 凸 輪 軸 心 與 從 動(dòng) 件 的 回 轉(zhuǎn) 中 心 距 a 凸 輪 基 圓 半 徑 rb， 從 動(dòng) 件 長(zhǎng) L 凸 輪 以 等 角 速 度 逆 時(shí) 針 方 向 轉(zhuǎn) 動(dòng) 從 動(dòng) 件 的 擺 角 -轉(zhuǎn) 角 曲 線 圖 120B1 1rmin 60120 90 90s2 112 3 4 5 6 7 85 678 B1 B2 B3B4B5B6B7B8 60 90 1 - 1d ABl1 2 3 4 B2 2B3 3B4 4B5 5B6 6B7 7 A1 A2A3A4A5A6A7A8繪 制 方 法 7.3.4 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 中 的 幾 個(gè) 問 題 設(shè) 計(jì) 滾 子 從 動(dòng) 件 時(shí) 若 從 強(qiáng) 度 和 耐 用 性 考 慮 ， 滾 子的 半 徑 應(yīng) 取 大 些 。 滾 子 半 徑 取 大 時(shí) ， 對(duì) 凸 輪 的 實(shí) 際 輪廓 曲 線 影 響 很 大 ， 有 時(shí) 甚 至 使 從 動(dòng) 件 不 能 完 成 預(yù) 期 的運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 。1 滾 子 半 徑 的 選 擇 滾 子 半 徑 的 選 擇 1) r rr時(shí) r 0這 時(shí) 所 得 的 凸 輪 實(shí) 際 輪 廓 為 光 滑 的 曲 線 。2) r = rr 時(shí) r = 0， 實(shí) 際 輪 廓 線 變 尖 ， 極 易 磨 損 ， 不 能 使 用 。3) r rr 時(shí) r rr rminr min=rr rmin rrrmin3 5mm。 為 了 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 可 采 用 滾 動(dòng) 軸 承 。 2、 壓 力 角不 計(jì) 摩 擦 時(shí) ， 凸 輪 對(duì) 從 動(dòng) 件 的 作 用 力 （ 法 向 力 ）與 從 動(dòng) 件 上 受 力 點(diǎn) 速 度 方 向 所 夾 的 銳 角 。 壓 力 角 越 小 傳 力 越 好 。自 鎖 當(dāng) 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 處 于 壓力 角 大 到 使 有 效 分 力 不 足 以克 服 摩 擦 阻 力 的 位 置 ， 不 論推 力 多 大 ， 都 不 能 使 從 動(dòng) 件運(yùn) 動(dòng) 。臨 界 壓 力 角 機(jī) 構(gòu) 開 始 出現(xiàn) 自 鎖 時(shí) 的 壓 力 角 。有 效 分 力 ：有 害 分 力 ： sincos12 nnFF FF 為 了 保 證 良 好 的 傳 力 性 能 ， 設(shè) 計(jì) 時(shí) 應(yīng) 使amax a,許 用 值 a的 大 小 通 常 由 經(jīng) 驗(yàn) 確 定 ： 推 程 時(shí) : 對(duì) 于 直 動(dòng) 從 動(dòng) 件 ， 取 a=30 ； 對(duì) 于 擺 動(dòng) 從 動(dòng) 件 ， 取 a=45 ； 回 程 時(shí) ： 可 取 a= 70 80 ； 回 程 時(shí) 從 動(dòng) 件 通 常 受 彈 簧 力 或 重 力 的 作 用 ，不 會(huì) 引 起 自 鎖 ， 可 不 必 校 驗(yàn) 壓 力 角 。 3、 基 圓 半 徑 基 圓 半 徑 越 大 ， 壓 力 角 越小 。 從 傳 力 的 角 度 來 看 ， 基 圓半 徑 越 大 越 好 ； 從 機(jī) 構(gòu) 緊 湊 的角 度 來 看 ， 基 圓 半 徑 越 小 越 好 。 在 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 應(yīng) 在 滿 足 許 用壓 力 角 要 求 的 前 提 下 ， 選 取 最小 的 基 圓 半 徑 。 通 常 要 求 rb (1.62)rs+rg 7.3.5 凸 輪 的 材 料 、 加 工 及 固 定 凸 輪 的 材 料凸 輪 的 主 要 失 效 形 式 為 磨 損 和 疲 勞 點(diǎn) 蝕 。對(duì) 凸 輪 和 滾 子 的 材 料 要 求 ：工 作 表 面 硬 度 高耐 磨有 足 夠 的 表 面 接 觸 強(qiáng) 度凸 輪 芯 部 有 較 強(qiáng) 的 韌 性常 用 的 凸 輪 材 料 ： 45 40Cr、 20Cr、 40CrMnTi 凸 輪 的 加 工 方 法 ： 劃 線 加 工 微 小 分 度 法 數(shù) 控 銑 床 及 線 切 割 加 工 運(yùn) 動(dòng) 加 工 靠 模 加 工 法 凸 輪 的 精 度 凸 輪 在 軸 上 的 固 定 鍵 固 定 螺 釘 固 定 法 蘭 盤 連 接 凸 輪 的 結(jié) 構(gòu)1.凸 輪 軸 2.整 體 式 凸 輪 軸 : 當(dāng) 凸 輪 的 徑 向 尺 寸 與 軸 的 直 徑 尺寸 相 差 不 大 時(shí) ， 凸 輪 與 軸 做 成 一 體 整 體 式 凸 輪 可 調(diào) 式 凸 輪 7.4 CAD方 法 在 凸 輪 輪 廓 曲 線 設(shè) 計(jì) 中的 應(yīng) 用 略 7.5 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 簡(jiǎn) 介 齒 輪 傳 動(dòng) 是 用 來 傳 遞 任 意 兩 軸 間 的 運(yùn) 動(dòng) 和動(dòng) 力 的 ， 它 是 應(yīng) 用 最 為 廣 泛 的 一 種 機(jī) 械 傳 動(dòng) 。 (1) 主 要 優(yōu) 點(diǎn) 1)適 用 的 圓 周 速 度 和 功 率 范 圍 廣 ；2)機(jī) 械 效 率 高 ； 3)可 實(shí) 現(xiàn) 準(zhǔn) 確 的 傳 動(dòng) 比 、 且 傳動(dòng) 平 穩(wěn) ； 4)壽 命 長(zhǎng) ； 5)工 作 可 靠 ； 6)可 實(shí) 現(xiàn) 平行 軸 、 相 交 軸 、 交 錯(cuò) 軸 之 間 的 傳 動(dòng) ； 7)結(jié) 構(gòu) 緊湊 。 (2) 主 要 缺 點(diǎn) 1)要 求 有 較 高 的 制 造 和 安 裝 精 度 ，成 本 相 對(duì) 較 高 ； 2)不 適 宜 于 遠(yuǎn) 距 離 兩 軸 之 間 的傳 動(dòng) 。 1、 平 面 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 直 齒 輪 內(nèi) 嚙 合 齒 輪 傳 動(dòng) 兩 齒 輪 的 轉(zhuǎn) 動(dòng)方 向 相 同 齒 輪 齒 條 傳 動(dòng) 齒 條 相 當(dāng) 于 一個(gè) 半 徑 為 無 窮大 的 齒 輪 外 嚙 合 齒 輪 傳 動(dòng) 兩 齒 輪 的 轉(zhuǎn) 動(dòng)方 向 相 反齒 輪 機(jī) 構(gòu) 的 分 類 ： 平 面 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 斜 齒 輪 、 人 字 齒 輪 斜 齒 圓 柱 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 輪 齒 與 其 軸 線 傾斜 一 個(gè) 角 度 人 字 齒 圓 柱 齒 輪 由 兩 個(gè) 螺 旋 角 相反 的 斜 齒 輪 組 成 空 間 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 圓 錐 齒 輪 直 齒 圓 錐 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 斜 齒 圓 錐 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 空 間 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 交 錯(cuò) 軸 斜 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動(dòng)用 于 傳 遞 兩 交 錯(cuò) 軸 之 間 的 運(yùn) 動(dòng) 空 間 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 蝸 桿 蝸 輪 機(jī) 構(gòu) 用 于 傳 遞 兩 交 錯(cuò) 軸 之間 的 運(yùn) 動(dòng) ， 其 兩 軸 的 交 錯(cuò)角 一 般 為 90 發(fā) 生 線基 圓 F：向 徑：展 角壓 力 角 KK qK K基 圓 半 徑 rbVK rKrb rKqK一 、 漸 開 線 形 成7.5.2 漸 開 線 齒 廓 的 形 成 K二 、 漸 開 線 特 性1. BK = BA .2. 法 線 切 于 基 圓 . B ArKrb3. B點(diǎn) 為 曲 率 中 心 ，BK為 曲 率 半 徑 。 漸開 線 起 始 點(diǎn) A處 曲 率半 徑 為 0。 可 以 證 明 4.漸 開 線 形 狀 取 決 于 基 圓5.基 圓 內(nèi) 無 漸 開 線 。當(dāng) rb ， 變 成 直 線 。 A1 B1o1 kK B3o 3 kA2 B2o2 BCA Crb O EC”6.同 一 基 圓 上 任 意 兩 條 漸 開 線 的 公 法 線 處 處 相 等 。由 性 質(zhì) 和 有 ：兩 條 反 向 漸 開 線 ,兩 條 同 向 漸 開 線 ：B1E1 = A1E1 A1B1B2E2 = A2E2 A2B2 B1E1 = B2E2 A1B1 = A2B2 A1E1 = A2E2AB = AN1 + N1B = A1N1 + N1B1 = A1B1AB = AN2 + N2B = A2N2 + N2B2 = A2B2A1 B1N1A2 B2N2順 口 溜 ：弧 長(zhǎng) 等 于 發(fā) 生 線 ， 基 圓 切 線 是 法 線 ，曲 線 形 狀 隨 基 圓 ， 基 圓 內(nèi) 無 漸 開 線 。 E2E1 o7.5.3 漸 開 線 齒 輪 的 幾 何 尺 寸1 漸 開 線 齒 輪 各 部 分 的 名 稱齒 頂 圓 ra， da齒 根 圓 rf， df齒 厚 任 意 圓 齒 厚 si分 度 圓 齒 厚 齒 槽 寬 任 意 圓 齒 槽 寬 ei分 度 圓 齒 槽 寬 e齒 距 任 意 圓 齒 距 pi= si+ ei分 度 圓 齒 距 = s + e分 度 圓 r， d齒 頂 ， 齒 頂 高 ha齒 根 ， 齒 根 高 hf齒 全 高 h = ha +hf基 圓 rb， db pnrha hfh rbBp pbs e si eirf pi ra標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 柱 外 齒 輪基 圓 齒 距 Pb、 Pn齒 寬 B 2.主 要 參 數(shù) 模 數(shù) m： 由 于 齒 輪 的 分 度 圓 直 徑 d 可 由 其周 長(zhǎng) zp 確 定 ， 即 d= zp/。 為 便 于 設(shè) 計(jì) 、 計(jì) 算 、 制 造 和 檢 驗(yàn) ， 令 p/=m， m稱 為 齒 輪 的 模 數(shù) ， 其 單 位 為 mm。m已 標(biāo) 準(zhǔn) 化 了 （ 表 7-4） ， 它 是 決 定 齒 輪 大小 的 主 要 參 數(shù) 。 d = mz 0.35 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 (3.25) 3.5 (3.75) 第 二 系 列 4.5 5.5 (6.5) 7 9 (11) 14 18 22 28 (30) 36 45標(biāo) 準(zhǔn) 模 數(shù) 系 列 表 （ GB1357 87） 0.1 0.12 0.15 0.2 0.25 0.5 0.4 0.5 0.6 0.8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為 了 便 于 制 造 、 檢 驗(yàn) 和 互 換 使 用 ， 國(guó) 標(biāo) GB1357-87規(guī) 定 了 標(biāo) 準(zhǔn) 模 數(shù) 系 列 。 速 度 方 向正 壓 力 方 向O rbriBi Ki 分 度 圓 壓 力 角 1A i iB1 K1r1 壓 力 角 ： 嚙 合 時(shí) Ki點(diǎn) 正 壓 力 方 向 與 速 度 方向 所 夾 銳 角 。 我 國(guó) 規(guī) 定 分 度 圓 上 的 壓 力 角為 標(biāo) 準(zhǔn) 值 ， =20 。 離 中 心 越 遠(yuǎn) ， 漸 開 線 上 的 壓 力 角 越 大 。cos rb /r 齒 頂 高 系 數(shù) ha* 和 頂 隙 系 數(shù) C * 齒 頂 高 系 數(shù) 是 決 定 了 齒 輪 的 有 效 高 度 ， 這 個(gè) 高 度直 接 影 響 著 嚙 合 齒 輪 副 的 重 合 度 。 頂 隙 ： C *.m ， 在 齒 輪 副 中 ， 一 個(gè) 齒 輪 的 齒 根 圓柱 面 與 配 對(duì) 齒 輪 的 齒 頂 圓 柱 面 之 間 在 連 心 線 上 量度 的 距 離 。 頂 隙 的 作 用 有 方 便 存 油 滑 油 ， 防 止 嚙合 時(shí) 齒 頂 和 齒 根 干 澀 等 作 用 。 mChh mhh af aa )( *齒 根 高齒 頂 高 25.00.1*Cha標(biāo) 準(zhǔn) 值 N2 N1 2O2rb2 O1 1二 、 漸 開 線 齒 廓 的 傳 動(dòng) 特 性 要 使 兩 齒 輪 作 定 傳 動(dòng) 比 傳 動(dòng) ， 則 兩 輪 的 齒 廓 無論 在 任 何 位 置 接 觸 ， 過接 觸 點(diǎn) 所 作 公 法 線 必 須與 兩 輪 的 連 心 線 交 于 一個(gè) 定 點(diǎn) 。 兩 齒 廓 在 任 意 點(diǎn) K嚙 合 時(shí) ， 過 K作 兩齒 廓 的 法 線 N1N2， 是 基 圓 的 切 線 ， 為定 直 線 。傳 動(dòng) 比 i= 1/ 2=O2P/ O1P=常 數(shù)工 程 意 義 ： i12為 常 數(shù) 可 減 少 因 速 度 變 化 所產(chǎn) 生 的 附 加 動(dòng) 載 荷 、 振 動(dòng) 和 噪 音 ， 延 長(zhǎng) 齒輪 的 使 用 壽 命 ， 提 高 機(jī) 器 的 工 作 精 度 。兩 輪 中 心 連 線 也 為 定 直 線 ， 故 交點(diǎn) P必 為 定 點(diǎn) 。 在 位 置 K時(shí) 同 樣 有 此 結(jié) 論 。 C1C2KPK 1.漸 開 線 齒 廓 滿 足 定 傳 動(dòng) 比 要 求 齒 廓 間 正 壓 力 方 向 不 變N1N2是 嚙 合 點(diǎn) 的 軌 跡 ，稱 為 嚙 合 線由 漸 開 線 的 性 質(zhì) 可 知 ： 嚙 合 線 又 是 接觸 點(diǎn) 的 法 線 ， 正 壓 力 總 是 沿 法 線 方 向 ，故 正 壓 力 方 向 不 變 。 該 特 性 對(duì) 傳 動(dòng) 的平 穩(wěn) 性 有 利 。嚙 合 線 與 分 度 圓 公 切 線 之 間的 夾 角 ， 稱 為 嚙 合 角實(shí) 際 上 就 是 分 度 圓 上 的 壓 力 角 N2 N1 2O2rb2 O1 1 C1C2KPK rb2r2O2 2rb2r2O2 2rb2r2O2 2 rb1 r1 O1 1rb1r1 O1 1 rb1r1 O1 1pb2 pb2pb2pb1pb1pb2pb1=pb2pb1 pb1不 能 正 確 嚙 合 ! 不 能 正 確 嚙 合 !能 正 確 嚙 合 !一 對(duì) 齒 輪 傳 動(dòng) 時(shí) ， 所 有 嚙 合 點(diǎn) 都 在 嚙 合 線 N1N2上 。漸 開 線 齒 廓 能 滿 足 齒 廓 嚙 合 基 本 條 件m1 m2外 觀 齒 1比 齒 2大P N1N2 B2B1 B1 P N1N2 B2PN1N2 B1 B2 rb2r2O2rb1r1 O1 1 2P N1N2 B2B1要 使 進(jìn) 入 嚙 合 區(qū) 內(nèi) 的 各 對(duì) 齒 輪 都 能 正 確 地 進(jìn) 入 嚙 合 ，兩 齒 輪 的 相 鄰 兩 齒 同 側(cè) 齒 廓 間 的 法 向 距 離 應(yīng) 相 等 ：2.正 確 嚙 合 條 件 pb1= pb2將 pb= mcos 代 入 得 ： m1cos 1=m2cos 2因 m和 都 取 標(biāo) 準(zhǔn) 值 ， 使 上 式 成 立 的 條件 為 ： m1=m2=m ， 1= 2=結(jié) 論 ：一 對(duì) 漸 開 線 齒 輪 的 正 確 嚙 合 條 件 是 它 們 模數(shù) 和 壓 力 角 應(yīng) 分 別 相 等 。 pb2i12 = - 1 2傳 動(dòng) 比 ： = -Z2Z1 pb1 rb2r2O2rb1r1 O1 1 2P N1N2 B2B1 pb2pb1 證 明 ： pb=mcos 根 據(jù) 漸 開 線 性 質(zhì) 可 知pb為 基 圓 的 齒 距 ， 由 于基 圓 半 徑 rb r .cos分 度 圓 半 徑 r 1/2d 1/2mz故 rb 1/2mz .cos基 圓 周 長(zhǎng) 2rb pb.z可 得 pb=mcos N1N2 O1rb1 P rb2 2 1O21.一 對(duì) 輪 齒 的 嚙 合 過 程輪 齒 在 從 動(dòng) 輪 頂 圓 與 N1N2 線 交 點(diǎn) B2處 進(jìn) 入 嚙 合 ， 主 動(dòng) 輪 齒 根推 動(dòng) 從 動(dòng) 輪 齒 頂 。 隨 著 傳 動(dòng) 的 進(jìn) 行 ， 嚙 合 點(diǎn) 沿 N1N2 線 移 動(dòng) 。在 主 動(dòng) 輪 頂 圓 與 N1N2 線 交 點(diǎn) 處 B1脫 離 嚙 合 。 主 動(dòng) 輪 ： 嚙 合 點(diǎn)從 齒 根 走 向 齒 頂 ， 而 在 從 動(dòng) 輪 ， 正 好 相 反 。B1B2 實(shí) 際 嚙 合 線N1N2 ： 因 基 圓 內(nèi) 無 漸 開 線理 論 上 可 能 的 最 長(zhǎng) 嚙 合 線 段 -N1、 N 2 嚙 合 極 限 點(diǎn)陰 影 線 部 分 齒 廓 的 實(shí) 際 工 作 段 。理 論 嚙 合 線 段3、 重 合 度 ra2B1-終 止 嚙 合 點(diǎn)B2 -起 始 嚙 合 點(diǎn) ra1B2B1 pb連 續(xù) 傳 動(dòng) 條 件 一 對(duì) 輪 齒 嚙 合 傳 動(dòng) 的 區(qū) 間 是 有 限的 。 要 保 證 齒 輪 連 續(xù) 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 則 在 前 一對(duì) 輪 齒 脫 離 嚙 合 之 前 ,后 一 對(duì) 輪 齒 必須 及 時(shí) 地 進(jìn) 入 嚙 合 。為 保 證 連 續(xù) 傳 動(dòng) ， 要 求 ：實(shí) 際 嚙 合 線 段 B1B2 pb (齒 輪 的 法 向 齒 距 )，定 義 : = B1B2/pb 為 一 對(duì) 齒 輪 的 重 合 度一 對(duì) 齒 輪 的 連 續(xù) 傳 動(dòng) 條 件 是 ：即 ： B1B2/pb 1 1 O1N2 N1KO2 2 1B1 B2 從 理 論 上 講 ， 重 合 度 為 1就 能 保 證 連 續(xù) 傳 動(dòng) ，但 齒 輪 制 造 和 安 裝 有 誤 差 ， 為 保 證 可 靠 工 作 ， 工程 上 要 求 ： 。 增 大 重 合 度 ， 同 時(shí) 參 與 嚙 合 的 輪 齒 對(duì) 數(shù) 增 加 ，故 這 對(duì) 于 提 高 齒 輪 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) 性 ， 提 高 承 載 能 力 都有 重 要 意 義 。 的 推 薦 值 ：使 用 場(chǎng) 合 一 般 機(jī) 械 制 造 業(yè) 汽 車 拖 拉 機(jī) 金 屬 切 削 機(jī) 1.4 1.1 1.2 1.3采 用 標(biāo) 準(zhǔn) 齒 輪 ， 總 是 有 ： 1故 不 必 驗(yàn) 算 。 設(shè) 計(jì) ： 潘 存 云設(shè) 計(jì) ： 潘 存 云 0 齒 輪 插 刀 加 工i= 0 / =z/z0 4、 根 切 現(xiàn) 象 與 最 少 齒 數(shù)范 成 法 共 軛 齒 廓 互 為 包 絡(luò) 線切削運(yùn)動(dòng) 0范 成 運(yùn) 動(dòng)讓 刀 運(yùn) 動(dòng) 分 度 圓 基 圓一 、 根 切 現(xiàn) 象圖 示 現(xiàn) 象 稱 為 輪 齒 的 根 切 。根 切 的 后 果 ： 削 弱 輪 齒 的 抗 彎 強(qiáng) 度 ； 使 重 合 度 下 降 。分 度 圓 P N 1基 圓 O1 rb B2 P rbrra N1O1以 下 分 析 產(chǎn) 生 根 切 的 原 因 : 2 3B1PB2PN1 不 根 切 1刀 具 在 位 置 1開 始 切 削 齒 間 ；在 位 置 2開 始 切 削 漸 開 線 齒 廓 ；在 位 置 3切 削 完 全 部 齒 廓 ；當(dāng) B2落 在 N1點(diǎn) 的 下 方 ： PB2PN1 B2 P漸 開 線 齒 輪 不 發(fā) 生 根 切 的 最 少 齒 數(shù)當(dāng) 被 加 工 齒 輪 的 模 數(shù) m確 定 之 后 ， 其 刀 具 齒 頂 線 與 嚙合 線 的 交 點(diǎn) B2就 唯 一 確 定 ，這 時(shí) 極 限 嚙 合 點(diǎn) N1的 位 置 隨 基 圓 大 小 變 動(dòng) 。當(dāng) N1 B2兩 點(diǎn) 重 合 時(shí) ， 正 好 不 根 切 。不 根 切 的 條 件 ：在 PN1O1 中 有 ：在 PB2B 中 有 ：代 入 求 得 ： z 2 ha*/ sin2 取 =20 , ha*=1， 得 : zmin=17 h*am即 ： zmin 2 ha*/ sin2 P N1 P B2 =1/2mzsinPN1=rsinPB2=ha*m/sin B2B rb3 N1rb N1O1 rb1N1 r 7.9 其 他 常 用 齒 輪 機(jī) 構(gòu)1.斜 齒 輪 的 共 軛 齒 廓 曲 面直 齒 輪 ： 嚙 合 線 嚙 合 面嚙 合 點(diǎn) 接 觸 線 ， 即 嚙 合 面 與 齒 廓 曲 面 的 交 線 。嚙 合 特 點(diǎn) : 沿 齒 寬 同 時(shí) 進(jìn) 入 或 退 出 嚙 合 。 突 然 加 載 或卸 載 ， 運(yùn) 動(dòng) 平 穩(wěn) 性 差 ， 沖 擊 、 振 動(dòng) 和 噪 音 大 。斜 直 線 KK的 軌 跡 斜 齒 輪 的 齒 廓 曲 面 螺 旋 線 漸 開 面K b 基 圓 柱 上 的 螺 旋 角 KK線 上 每 一 點(diǎn) 都 產(chǎn) 生 一 條 漸 開 線 ，其 形 狀 相 同 而 起 始 點(diǎn) 不 在 同 一 條 母 線 上發(fā) 生 面 基 圓 柱 發(fā) 生 面AKA A A bK K 1 2 b 嚙 合 面基 圓 柱漸 開 線 螺 旋 面 KK齒 面 接 觸 線齒 面 接 觸 線 始 終 與 K-K線 平 行 并 且 位 于 兩 基 圓 的 公 切 面 內(nèi) 。 嚙 合 特 點(diǎn) :接 觸 線 長(zhǎng) 度 的 變 化 ： 短 長(zhǎng) 短加 載 、 卸 載 過 程 是 逐 漸 進(jìn) 行 的 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) 、 沖 擊 、振 動(dòng) 和 噪 音 較 小 ， 適 宜 高 速 、 重 載 傳 動(dòng) 。在 端 面 內(nèi) ， 斜 齒 輪 的 齒 廓 曲 線 為 漸 開 線 ， 相 當(dāng) 于 直齒 圓 柱 齒 輪 傳 動(dòng) ， 滿 足 定 傳 動(dòng) 比 要 求 。 二 、 斜 齒 輪 的 基 本 參 數(shù)1. 斜 齒 輪 的 螺 旋 角將 分 度 圓 柱 展 開 ， 得一 矩 形 ， 有 ：tg = d/S其 中 t為 端 面 壓 力 角 。 d db同 理 ， 將 基 圓 柱 展 開 ，也 得 一 矩 形 ， 有 ：tg b= db/S S得 ： tg b /tg =db/ d tg b = tg cos t=cos t 定 義 分 度 圓 柱 上 的 螺 旋 角為 斜 齒 輪 的 螺 旋 角 。 判 別 方 法d b 右 旋左 旋 B法 面 內(nèi) 的 齒 形 與 刀 具 的 齒 形 一 樣 ， 取 標(biāo)準(zhǔn) 值 。2. 齒 距 與 模 數(shù)將 分 度 圓 柱 展 開 ， 得 一 矩 形 ，pn=ptcos將 pn mn , pt mt 代 入 得 ： pt 可 求 得 端 面 齒 距 與 法 面 齒 距 之間 的 關(guān) 系 ： dmn=mtcos n n pn ba c3.壓 力 角 ： n、 t 在 abc中 ， 有 ： abc=n 在 abc中 , 有 ： abc=t由 ab=ab , ac=accos 得 ：tgn = tgt cos 4. 齒 頂 高 系 數(shù) 和 頂 隙 系 數(shù)不 論 在 法 面 還 是 端 面 ， 其 齒 頂 高 和 齒 根 高 一 樣 ：h *an 法 面 齒 頂 高 系 數(shù) ， han* 1c*n 法 面 頂 隙 系 數(shù) , c*n 0.25 , tgn =ac/abtgt =ac/ab ha=h*anmn hf= (h*an+c * n) m n nab ca at 三 、 斜 齒 圓 柱 齒 輪 的 正 確 嚙 合 條 件嚙 合 處 的 齒 向 相 同 。外 嚙 合 : 1 - 2mn1=mn2 ， n1 =n1 mt1=mt2 ， t1 t2一 對(duì) 斜 齒 輪 的 正 確 嚙 合 條 件 ， 除 了 模 數(shù) 和 壓力 角 應(yīng) 分 別 相 等 外 ， 其 螺 旋 角 必 須 匹 配 。內(nèi) 嚙 合 ： 1 2 c d四 、 當(dāng) 量 齒 數(shù) 和 最 小 齒 數(shù)定 義 ： 與 斜 齒 輪 法 面 齒 形 相 當(dāng) 的 直 齒 輪 ， 稱 為該 斜 齒 輪 的 當(dāng) 量 齒 輪 ， 其 齒 數(shù) 稱 當(dāng) 量 齒 數(shù) 。 過 分 度 圓 C點(diǎn) 作 輪齒 的 法 剖 面 得 一 橢圓 ， 以 C點(diǎn) 曲 率 半徑 作 為 當(dāng) 量 齒 輪的 分 度 圓 半 徑 。rv 得 ： zv 2rv /mn斜 齒 輪 不 發(fā) 生 根 切 的 最 少 齒 數(shù) ： zmin=zvmincos3 d/mn cos2 zmt/ mn cos2 z/ cos3 a橢 圓 長(zhǎng) 半 軸 : a=d/2cos短 半 軸 : b=d/2 由 高 數(shù) 知 ， C點(diǎn) 的 曲 率 半 徑 為 ： b a2/b =d/2cos2 齒 槽 n n 斜 齒 輪 傳 動(dòng) 的 主 要 優(yōu) 缺 點(diǎn)優(yōu) 點(diǎn) ： 嚙 合 性 能 好 ； 重 合 度 大 ； 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 。缺 點(diǎn) ： 有 軸 向 力 斜 齒 圓 柱 齒 輪 傳 動(dòng) (3/3)（ 增 大 了 承 載 能 力 ）（ 不 根 切 的 最 少 齒 數(shù) 比 直 齒 輪 少 ）（ 逐 漸 進(jìn) 入 、 逐 漸 退 出 嚙 合 ） 7.6.2 圓 錐 齒 輪 機(jī) 構(gòu)一 、 圓 錐 齒 輪 概 述作 用 ： 傳 遞 兩 相 交 軸 之 間 的 運(yùn) 動(dòng) 和 動(dòng) 力 。結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) ： 輪 齒 分 布 在 錐 臺(tái) 表 面 上 ， 輪 齒 大 小 逐 漸 由 大 變 小 。為 了 計(jì) 算 和 測(cè) 量 的 方 便 ， 取 大 端 參 數(shù) (如 m)為 標(biāo) 準(zhǔn) 值 。名 稱 變 化 ： 圓 柱 圓 錐 ， 如 分 度 圓 錐 、 齒 頂 圓 錐 等 。 軸 交 角 根 據(jù) 需 要 確 定圓 錐 齒輪 類 型 按 齒 形 分 有 ： 直 齒 、 斜 齒 、 曲 齒(圓 弧 齒 、 螺 旋 齒 ) =90常 用 =90直 齒 斜 齒 曲 齒 漸 縮 齒 等 高 齒 平 面 嚙 合內(nèi) 嚙 合 等 頂 隙 齒圓 錐 齒輪 類 型 按 齒 形 分 ： 直 齒 、 斜 齒 、 曲 齒 ; 按 嚙 合 方 式 分 ： 外 嚙 合 、 內(nèi) 嚙 合 、 平 面 嚙 合 ; 按 輪 齒 高 度 分 ： 漸 縮 齒 、 等 高 齒 、 等 頂 隙 齒 . 外 嚙 合 設(shè) 計(jì) ： 潘 存 云設(shè) 計(jì) ： 潘 存 云 O1 O2 1. 理 論 齒 廓一 個(gè) 圓 平 面 在 一 圓 錐 上 作 純 滾 動(dòng) 時(shí) ， 平 面 上 任 一 點(diǎn) 的軌 跡 由 于 兩 錐 齒 輪 作 定 點(diǎn) 運(yùn) 動(dòng) ， 只 有 到 定 點(diǎn) 距 離 相 等 的 點(diǎn)（ 球 面 上 的 點(diǎn) ） 才 能 嚙 合 ， 故 共 軛 齒 廓 分 布 在 球 面 上 。齒 廓 曲 面 ： 圓 平 面 上 某 一 條 半 徑 上 所 有 點(diǎn) 的 軌 跡 。公 共 錐 頂 球 面 漸 開 線-球 面 漸 開 線 。圓 平 面 稱 發(fā) 生 面 發(fā) 生 面， 圓 錐 稱 基 圓 錐 。 基 圓 錐2、 背 錐 及 當(dāng) 量 齒 輪 o2.背 錐 及 當(dāng) 量 齒 輪過 大 端 作 母 線 與 分 度 圓 錐 母 線垂 直 的 圓 錐將 背 錐 展 開 得 扇 形 齒 輪 ， 補(bǔ) 全 ，得 當(dāng) 量 齒 輪 ,其 齒 形 與 錐 齒 輪大 端 的 球 面 齒 形 相 當(dāng) ， 兩 者 m和 相 同 。當(dāng) 量 齒 輪 的 參 數(shù) ： rrvr vp又 rv=zvm/2得 ： zv z/cos 1 1= r /cos =zm/2 cos ReO1-背 錐 e fe frv= O1 P 正 確 嚙 合 條 件 ： m1=m2 , 1=2 Re1 =Re2不 根 切 最 少 齒 數(shù) ： zvmin=17, z=17cos ： 幾 何 參 數(shù) 和 尺 寸 計(jì) 算大 端 參 數(shù) m取 標(biāo) 準(zhǔn) 值 ， =20 = 45 z=12錐 齒 輪 模 數(shù) （ GB12368-90） mm 1 1.125 1.25 1.375 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.75 4 4.5 5 6 6.5 7 8 9 10引 入 當(dāng) 量 齒 輪 的 概 念 后 ， 一 對(duì) 錐 齒 輪 的 嚙 合 傳 動(dòng) 問 題 就 轉(zhuǎn) 化為 一 對(duì) 圓 柱 直 齒 輪 嚙 合 傳 動(dòng) 。 故 可 直 接 引 用 直 齒 輪 的 結(jié) 論 .錐 齒 輪 圓 柱 直 齒 輪 Re 外 錐 距 分 度 圓 錐 角 a 齒 頂 圓 錐 角b 齒 寬da 齒 頂 圓df 齒 根 圓 b R d1 a1 a2 d a2d2 df 2 2 1 d1 , d2-分 度 圓 直 徑傳 動(dòng) 比 ： i12 1 / 2當(dāng) 90 時(shí) ， z2 /z1 r2 / r1 sin 2 /sin 1 ctg 1 i12 tg2 =90 2 + 1 90設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 如 果 給 定 i12， 據(jù) 此 可 確 定 。 GB12369-90規(guī) 定 ， 多 采 用 等 頂 隙 圓 錐 齒 輪 傳 動(dòng) 。 2 hahfO f 1 1 r1r2 2R 90 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 錐 齒 輪 的 幾 何 尺 寸 計(jì) 算名 稱 符 號(hào) 計(jì) 算 公 式 及 參 數(shù) 的 選 擇模 數(shù) me 按 GB12368-90取 值傳 動(dòng) 比 i i=z2/z1=tg 2 =ctg 1 單 級(jí) i67分 度 圓 直 徑 d1 d2 d1=mez1 , d2=mez2 齒 頂 高 ha ha= ha* me ha* =1齒 頂 圓 直 徑 d a1 da2 da1=d1+2mecos 1 , da2=d2+2mecos 2 分 度 圓 錐 角 1 2 2 =arctg z2/z1 , 1=90 - 2 頂 隙 c c=0.2me齒 根 圓 直 徑 df1 df2 df1=d1-2.4mecos 1 , df2=d2-2.4mecos 2 齒 根 高 hf hf=(ha* + c*)me =1.2 me c* =0.2全 齒 高 h h=hf+hf =2.2me 續(xù) 表 90 標(biāo) 準(zhǔn) 直 齒 圓 錐 齒 輪 的 幾 何 尺 寸 計(jì) 算名 稱 符 號(hào) 計(jì) 算 公 式 及 參 數(shù) 的 選 擇齒 頂 角 a a =arctgha/Re 齒 根 角 f f =arctghf/Re 頂 錐 角 a1 a2 a1 = 1 + a a2 = 2 - a根 錐 角 f1 f2 f1 = 1 - f f2 = 2 - f 外 錐 距 Re Re= r12+r22 1.蝸 桿 機(jī) 構(gòu) 的 組 成 蝸 桿 傳 動(dòng) 是 用 來 傳遞 空 間 交 錯(cuò) 軸 之 間 的 運(yùn)動(dòng) 和 動(dòng) 力 ， 一 般 =90。且 作 減 速 傳 動(dòng) 。 當(dāng) 其 反行 程 不 自 鎖 時(shí) 可 用 作 增速 運(yùn) 動(dòng) 。 7.7 蝸 桿 機(jī) 構(gòu)7.7.1 蝸 桿 機(jī) 構(gòu) 的 組 成 和 類 型 1蝸 桿蝸 輪 2右 旋右 旋 2. 蝸 桿 機(jī) 構(gòu) 的 類 型 蝸 桿 傳 動(dòng) 按 照 蝸 桿 的 形 狀 不 同 ， 可 分為 圓 柱 蝸 桿 傳 動(dòng) (圖 a)、 圓 弧 面 蝸 桿 傳 動(dòng) (圖b)。 圓 柱 蝸 桿 傳 動(dòng) 除 與 圖 a相 同 的 普 通 蝸 桿傳 動(dòng) ， 還 有 圓 弧 齒 蝸 桿 傳 動(dòng) (圖 c) 。 c) 圓 柱 蝸 桿 機(jī) 構(gòu) 又 可 按 螺 旋 面 的 形 狀 ，分 為 阿 基 米 德 蝸 桿 機(jī) 構(gòu) 和 漸 開 線 蝸 桿 機(jī) 構(gòu)等 。 圓 柱 蝸 桿 機(jī) 構(gòu) 加 工 方 便 ， 圓 弧 面 蝸 桿機(jī) 構(gòu) 承 載 能 力 較 高 。 阿 基 米 德 蝸 桿 :齒 面 為 阿 基 米 德 螺 旋 面 的 圓 柱 蝸 桿 ， 其 端面 齒 廓 是 阿 基 米 德 螺 旋 線 。 阿 基 米 德 螺 旋 線 ： 動(dòng) 點(diǎn) 沿 一 直 線 作 等 速 移 動(dòng) ， 而 此 直 線又 圍 繞 與 其 直 交 的 軸 線 作 等 角 速 的 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ， 動(dòng) 點(diǎn) 在 該直 線 的 旋 轉(zhuǎn) 平 面 上 的 軌 跡 。 阿 基 米 德 螺 旋 面 ： 動(dòng) 直 線 以 恒 定 的 角 度 與 一 條 固 定 直 線（ 軸 線 ） 相 交 ， 并 沿 此 軸 線 方 向 作 等 速 移 動(dòng) 時(shí) ， 又 繞 此 軸線 作 等 角 速 的 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動(dòng) ； 此 動(dòng) 直 線 在 固 定 空 間 內(nèi) 的 運(yùn) 動(dòng) 軌跡 。 7.7.2 蝸 桿 傳 動(dòng) 特 點(diǎn)（ 1） 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) 因 蝸 桿 的 齒 是 一 條 連 續(xù) 的 螺 旋 線 ，傳 動(dòng) 連 續(xù) ， 因 此 它 的 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) ， 噪 聲 小 。（ 2） 傳 動(dòng) 比 大 單 級(jí) 蝸 桿 傳 動(dòng) 在 傳 遞 動(dòng) 力 時(shí) ， 傳 動(dòng)比 i 5 80， 常 用 的 為 i=15 50。 分 度 傳 動(dòng) 時(shí) i可達(dá) 1000， 與 齒 輪 傳 動(dòng) 相 比 則 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 。（ 3） 具 有 自 鎖 性 當(dāng) 蝸 桿 的 導(dǎo) 程 角 小 于 輪 齒 間 的 當(dāng)量 摩 擦 角 時(shí) ， 可 實(shí) 現(xiàn) 自 鎖 。 即 蝸 桿 能 帶 動(dòng) 蝸 輪 旋轉(zhuǎn) ， 而 蝸 輪 不 能 帶 動(dòng) 蝸 桿 。（ 4） 傳 動(dòng) 效 率 低 蝸 桿 傳 動(dòng) 由 于 齒 面 間 相 對(duì) 滑 動(dòng) 速度 大 ， 齒 面 摩 擦 嚴(yán) 重 ， 故 蝸 桿 傳 動(dòng) 的 效 率 比 齒 輪傳 動(dòng) 低 ， 一 般 只 有 0.70.8。 具 有 自 鎖 功 能 的 效 率則 一 般 不 大 于 0.5。（ 5） 制 造 成 本 高 為 了 降 低 摩 擦 ， 減 小 磨 損 ， 提 高齒 面 抗 膠 合 能 力 ， 蝸 輪 齒 圈 常 用 貴 重 的 銅 合 金 制造 ， 成 本 較 高 。 7.7.3 主 要 參 數(shù)1.模 數(shù) 和 壓 力 角 我 們 將 通 過 蝸 桿 軸 線 并 與 蝸 輪 軸 線 垂 直 的 平面 定 義 為 主 平 面 。 在 此 平 面 內(nèi) ， 蝸 桿 傳 動(dòng) 相 當(dāng) 于齒 輪 齒 條 傳 動(dòng) 。 因 此 這 個(gè) 下 面 內(nèi) 的 參 數(shù) 均 是 標(biāo) 準(zhǔn)值 ， 計(jì) 算 公 式 與 圓 柱 齒 輪 相 同 。 根 據(jù) 齒 輪 齒 條 正確 嚙 合 條 件 得 ： mx1=mt2=m x1=t2= = 2. 蝸 桿 頭 數(shù) z1和 蝸 輪 齒 數(shù) z2及 傳 動(dòng) 比 蝸 桿 頭 數(shù) z1,蝸 桿 上 只 有 一 條 螺 旋 線 的 稱 為 單頭 蝸 桿 ， 即 蝸 桿 轉(zhuǎn) 一 周 ， 蝸 輪 轉(zhuǎn) 過 一 齒 ， 若 蝸 桿上 有 兩 條 螺 旋 線 ， 就 稱 為 雙 頭 蝸 桿 ， 即 蝸 桿 轉(zhuǎn) 一周 ， 蝸 輪 轉(zhuǎn) 過 兩 個(gè) 齒 。 依 此 類 推 ， 一 般 取 1、 2、4。 頭 數(shù) z1增 大 ， 可 以 提 高 傳 動(dòng) 效 率 ， 但 加 工 制 造難 度 增 加 。 蝸 輪 齒 數(shù) 一 般 取 z2 =2880。 若 z2 28， 傳 動(dòng)的 平 穩(wěn) 性 會(huì) 下 降 ， 且 易 產(chǎn) 生 根 切 ； 若 z2過 大 ， 蝸輪 的 直 徑 d2增 大 ， 與 之 相 應(yīng) 的 蝸 桿 長(zhǎng) 度 增 加 、 剛度 降 低 ， 從 而 影 響 嚙 合 的 精 度 。 傳 動(dòng) 比 ： 1221 zznni 3. 蝸 桿 分 度 圓 直 徑 d1、 蝸 桿 導(dǎo) 程 角 和 直 徑 系 數(shù) q 加 工 蝸 輪 時(shí) ， 用 的 是 與 蝸 桿 具 有 相 同 尺 寸 的滾 刀 ， 因 此 加 工 不 同 尺 寸 的 蝸 輪 ， 就 需 要 不 同 的滾 刀 。 為 限 制 滾 刀 的 數(shù) 量 ， 并 使 滾 刀 標(biāo) 準(zhǔn) 化 ， 對(duì)每 一 標(biāo) 準(zhǔn) 模 數(shù) ， 規(guī) 定 了 一 定 數(shù) 量 的 蝸 桿 標(biāo) 準(zhǔn) 分 度圓 直 徑 d1。 蝸 桿 分 度 圓 直 徑 與 模 數(shù) 的 比 值 稱 為 蝸 桿 直 徑系 數(shù) ， 用 表 示 ， 即 mdq 1 蝸 桿 導(dǎo) 程 角 qzdmzdmzdL 111111 tan 7.7.4 幾 何 尺 寸 確 定 qz 1tan