内平动齿轮传动
1、内平动齿轮传动原理
图1所示为内平动齿轮减速器工作原理图。该机构的平动发生器为平行四边形机构ABCD ，外平动固定在平行四边形机构的连杆BC 的中心线上。当曲柄AB 转动时它随同连杆做平面运动，并驱动内齿轮2做减速转动输出。
2、传动比的计算
由图2可知，做平动的构件上各点的绝对速度处处相等。所以平动构件上的P 点和B 点的绝对速度相等。P 点是两啮合齿轮的速度瞬心，也是两啮合齿轮的绝对速度的重合点。在齿轮1点上做P 点的绝对速度为V P 1，由于齿轮1随同连杆BC 一起做平动，故有，
V P 1=V B =)(1211R R w l w AB -=
齿轮2绕圆心O 2转动，故齿轮2上的P 点速度为：
R w V P 222=
P 点为两速度的瞬心，故有 V P 1V p 2= ?R w R R w 22121)(=- 即
Z
Z Z R R R w w i
1
2
2
1
2
2
2
1
12
-=-== ; 当Z 2与Z 1之差较小时，可获得
很大的传动比，
99~1712
=i
3、齿廓间的相对滑动率
齿面的滑动率是指两齿廓相对滑过的弧长与齿面滑过的全弧长之比的极限值。因而齿廓间存在滑动，从而导致齿面的磨损或胶合破坏。齿轮副相对滑动率是低速传动时决定齿廓磨损程度的关键因素之一，也决定这齿轮件摩擦力矩大小和方向，还影响着齿轮弹流润滑的非稳态效应。在其它条件相同情况下，滑动率的绝对值大，齿面的磨损就大，所以它是衡量齿轮传动质量的一个重要指标。
滑动率也称滑动系数。通常滑动系数表示齿面间相对滑动程度。滑动系数就是轮齿接触点K 处两齿面间的相对切向速度（即滑动速度）与该点切向速度的比值。
设内啮合中的外齿轮与内齿轮在任一点K 接触。外齿轮为主动，内齿轮从动，V k 1 、V 2k 分别为外齿轮、内齿轮在K 点的圆周速度，V t k 1 、V t k 2分别为其在K 点沿齿面的切向速度，则滑动率由以下两式表示：
外齿轮 V
V V
t
k t
t
k 12k 11
-=η 内齿轮 V
V V t
k t
k t
k 2122-=η
在过接触点R 处之公切线上的速度分量为
αα"
121"11sin )(sin R R w V V k t k -==
;
ααk2
22k222sin sin K O w V V
k t
k ==
因为齿轮平动，所以V k 1始终垂直于2轮的连心线O O 21上，因此V k 1与公法线间的夹角始终等于啮合角α’
，所以V k 1大小始终不变。
由于此时2齿廓在啮合点K 处沿齿廓公切线方向必然有相对滑动速度存在。设相对滑动速度为V s ,则
PK
K K K w N N w N w R R w N w R R w O V V V k t k t k s 212122'
12122'12122212sin )(sin )(sin w =-=--=--=-=α
αα即 V
V V
t
k t
t
k 12k 11
-=η=
N P PK 2
, V
V V t
k t
k t
k 2122-=η=-
N P PK
2
;
由此可知，滑动率随着啮合点的位置而变化，在节点P 的滑动率为零；在B 1、B 2点的滑动率可将有关参数代入上式中，整理后，由下列公式表示：
外齿轮齿根部的滑动率
)1tan tan (
sin )
tan cos (sin '
22
1'
22'
'12
22
1-=--
=-
=α
αα
αααη
k k B Z
Z
O O N B P P P P
外齿轮齿顶部的滑动率
)tan tan -
1(sin )
sin -tan (cos '
22
1'
2'
1'12
11
1α
αα
αααη
k k B Z
Z O O N B P P P P =
-
=-
=
内齿轮齿顶部的滑动率
1tan tan tan cos tan cos sin 2
'
2
'
2
2
'
2'22
2
2
2
2-=
-=
=
αα
αααααη
k k k B P P P P O
O O N
B B
内齿轮齿根部的滑动率
αα
α
αααη
2
'
2
1
2
'
22122
1
1
1
2tan tan 1sin )
tan cos sin (O k k k k B B O B N
B B P -
=-=
=
从上述公式中可以看出：滑动率η是啮合点的位置的函数，其值在0~∞之间变化；轮齿在节点P 啮合时，021==ηη，在节点两侧的不同点啮合时，由于滑动速度方向的改变而使滑动率符号改变；齿轮若在极限点N 1或N 2啮合时，η1或η2将分别到达∞，造成轮齿的严重磨损，故应避免轮齿在极限点啮合；实际上，轮齿只能在实际啮合线B B 21上啮合。
4、平动齿轮机构效率分析
现给曲柄B O '
一个虚转角δ?，则曲柄OA 也有一个虚转角δ?，B 点的虚位移为δ?δa S B ;
=，因为内齿板作平动，所以力R g 和F 作用点O 1和C 点位移与B 点的虚位移相同。
即 δ?δδδa '
1===S S S B C O 得 0c o s '
=-αδδ?S C F M 即 0c o s a '=-δα
δ??‘
F M 得 α
'
'
c o s a M F =
假设平动齿轮传动过程中只有齿轮啮合间才有机械损失，用滑动速度发求解平动齿轮啮合损失功。 )1211R R V K -=（ω ; K O V K 222ω=
N
N N R R O V V V
K
K a K a K S
2
1
1
2
2'
121222122s i n )(s i n s i n s i n ωωαωαωαα-=--=-=‘由
Z
Z Z
1
2
2
2
1
-=ωω 即 PK V S ω2=
由该式可知：平动齿轮机构在啮合时，齿廓间的相对滑动速度大小与
PK 有关，而N
P
1
、N P 2是恒定不变的，所以，K 点的位置决定了
相对滑动速度大小。对平动齿轮机构，由于进入啮合时，时齿轮1的齿顶推动齿轮2的根部开始的，所以开始时K 点距节点P 最近，即PK 最小，因此，此时的相对滑动速度也最小；而退出啮合时，K 点距节点P 最远，即PK 最大，因此，此时的相对滑动速度也最大。 因为 K P PK N N 22-= 所以，有上述分析可知： αα'
'222max sin sin r r PK a a -=
αα'
'
111min sin sin r r PK a a -=
最大滑动速度
)
tan (tan )
sin sin ()2('
222'
'
22222max
2max 2smax r ααωααωωω-=-=-==a b a a r r N K N
PK V P
最小滑动速度为：
)
tan (tan )
sin sin ()1('
112'
'11121min
2min 2smin ααωααωωω-=-=-==a b a a r r r N K N
PK V P
按最小滑动速度计算效率
)
tan (tan '
112smin ααω-=a b r V
由滑动引起的摩擦损失
t f f a b n n r F V F W
)tan (tan t '
112smin f
ααω-=?=
整个机构输入功 t M W ω1=
将
α'
n
sin ?=F F
代入
)
tan (tan sin 1)tan (tan sin sin 1)tan (tan sin cos 11'
1'2
1'
11'
1
21'
112''
'
max
αααααα
ω
ωωααωαα
η
α
--=-?
-=--
=-
=?a a b a b f
Z
Z r r a W f
a t
M t M
f
W
同理，得
)tan (tan sin 1'
2'min
αααη
--=a f
啮合平均效率
α
εεαααααααααααηηη
π'
212
'
22'
11'
2
'
2''1'2
1max
sin )(1)]
tan (tan )tan (tan [sin 212
)
tan (tan sin 1)tan (tan sin 12
+-
=-+--=--+--=
+=
Z
Z Z Z Z
Z
f
f f
a a a a miin
P
第五章 齿轮机构 案例导入:通过机床、汽车、摩托车、手表等仪器设备中广泛应用得齿轮传动,引入齿轮传动得类型、特点及基本要求、齿轮传动啮合得特点。在所有众多得齿轮机构中,直齿圆柱齿轮机构就是最基本、也就是最常用得一种,本章以直齿圆柱齿轮为研究得重点。 第一节 齿轮机构得齿廓啮合基本规律、特点与类型 一、齿轮机构得特点与类型 齿轮传动就是近代机械传动中用得最多得传动形式之一。它不仅可用于传递运动,如各种仪表机构;而且可用于传递动力,如常见得各种减速装置、机床传动系统等。 同其她传动形式比较,它具有下列优点:①能保证传动比恒定不变;②适用得载荷与速度范围很广,传递得功率可由很小到几万千瓦,圆周速度可达150m/s;③结构紧凑;④效率高,一般效率η＝0、94～0、99;⑤工作可靠且寿命长。其主要缺点就是:①对制造及安装精度要求较高;②当两轴间距离较远时,采用齿轮传动较笨重。 齿轮得分类方法很多,按照两轴线得相对位置,可分为两类:平面齿轮传动与空间齿轮传动。 1、平面齿轮传动 该传动得两轮轴线相互平行,常见得有直齿圆柱齿轮传动(图51a),斜齿圆柱齿轮传动(图51d),人字齿轮传动(图51e)。此外,按啮合方式区分,前两种齿轮传动又可分为外啮合传动(图51a 、d),内啮合传动(图51b)与齿轮齿条传动(图51c)。 a) b) c) d) e) 图51 平面齿轮传动
2、空间齿轮传动 两轴线不平行得齿轮传动称为空间齿轮传动,如直齿圆锥齿轮传动(图52a)、交错轴斜齿轮传动(图52b)与蜗杆传动(图52c)。 另外,齿轮传动按照齿轮得圆周速度可分为:①低速传动 v < 3m/s ;②中速传动 v =3～15m/s,(3)高速传动v >15m/s 。按齿轮得工作情况可以分为:①开式齿轮传动;②闭式齿轮传动。 二、齿轮啮合得基本规律 齿轮传动最基本得要求就是其瞬时传动比必须恒定不变。否则当主动轮以等速度回转时,从动轮得角速度为变数,因而产生惯性力,影响齿轮得寿命,同时也引起振动,影响其工作精度。 要满足这一基本要求,则齿轮得齿廓曲线必须符合一定得条件。 图53所示为两啮合齿轮得齿廓C 1与C 2在K 点接触得情况,设两轮得角速度分别为ω1与ω2,则齿廓C 1上K 点得速度;齿廓C 2上K 点得速度。 过K 点作两齿廓得公法线NN 与两轮中心连线交于C 点,为保证两轮连续与平稳得运动,v k 1与v k 2在公法线上得分速度应相等,否则两齿廓将互相嵌入或分离,即 过作平行于NN,与得延长线交于Z 点,因∽,于就是有 经整理有 又因为NN ∥O 2Z ,故△O 1O 2Z ∽△O 1CK,得 a) b) c) 图52 空间齿轮传动 图53 齿廓啮合基本定律
MSC齿轮传动系解决方案 1.概述 齿轮是机械系统中常用的传动部件，且已形成标准化和系列化。齿轮传动就是利用齿轮间的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动，具有结构紧凑、效率高、寿命长、传动比精确，工作可靠，使用的功率、速度和尺寸范围大，因此在现代工业中得到了普遍使用。 典型传动系 由于使用的广泛性，因此必须提高齿轮传动的设计水平，才能解决实际生产中面临的各种问题，也只有对齿轮传动系统的各个细节进行了全面分析与处理，才能将齿轮传动的优势发挥出来。 拿齿轮传动系统的关键部件——齿轮来说，就有很多参数来描述它，模数，齿数，分度圆直径，齿顶，齿根，压力角，变位系数等等。这些参数之间相互关联，相互影响，它们不仅影响传动效果而且还影响自身结构受力。 齿轮的失效形式有很多，但主要体现在轮齿失效上，如轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨齿面胶合以及塑性变形等。这反应到CAE领域中属于结构分析软件的工作，但是不管上述哪种失效形式总是因为某一时刻轮齿的受力超过了某个允许值而造成，而对这个力的求解一般是机构分析软件的任务。 齿轮传动是靠齿和齿之间的啮合来实现的，由于实际使用中，轮齿啮合之间存在间隙，这样就必然使得啮合传动会产生噪声，并且从数学角度来说，这是个非线性的问题，从形式上来说，这个啮合力是动态变化的。啮合力的动态性对轮齿的疲劳、失效有着巨大的影响。 从齿轮的几何方面而言，有摆线齿廓，渐开线齿廓以及圆弧齿廓等众多类型，在齿与齿
啮合时效果各异，其中渐开线式的目前应用最为广泛。齿轮的变位系数对优化齿轮传动以及方便装配等方面都有好处。轮齿修形也是对传动稳定性有巨大影响的一个重要因素。 2.产品介绍 针对齿轮传动MSC.Adams提供不同详细程度的分析方式和仿真工具： 第一种，只考虑传动比等运动关系时，使用Adams的齿轮副可以创建各种类型的齿轮传动形式，直齿，螺旋齿，蜗轮蜗杆，行星齿轮等类型。 简单齿轮传动模型 第二种，考虑齿轮之间的啮合力，变位系数时，使用Adams的插件工具Gear Generator，可以实现各种齿轮传动形式的建模。
例 1 如图所示的轮系，已知151=z ，252=z ，15'2=z ，303=z ，15'3=z ， 2,3044=='z z （右旋）,4,20,6055mm m z z ==='若min /5001r n =，求齿条6线速度 v 的大小和方向。 解： 200' ''4321543251 15===z z z z z z z z n n i min /5.215 1 5r i n n == s mm s m n mz n d v /5.10/0105.01000 601000605 5556' ' ==?=?=ππ 例2 在图示轮系中，已知：蜗杆为单头且右旋，转速n 11440= r /min , 转动方 向如图示，其余各轮齿数为：50 2=z ，25 2='z ，303=z ，183='z ，54 4=z ，试：（1）计算齿轮4的转速4n ；（2）在图中标出齿轮4的转动方向。
解： （1）8144054 305018 2514321 3 214=?????=?????= ''z z z n z z z n r/min （2）蜗杆传动可用左右手定则判断蜗轮转向↓。然后用画箭头方法判定出n 4 转向: n 4方向:←。 例3 图示行星轮系，已知41'21==z z ，3932==z z ，试计算传动比 1H i 。 解： 1681 1521 '21323113= =--= z z z z n n n n i H H H 由于轮3为固定轮（即03=n ）， ' 1121321113z z z z i n n i H H H -=-== ＝1681160414139391=??- 51.10/111==H H i i
第一节齿轮传动的特点和类型 一、齿轮传动的特点 齿轮传动是应用最为广泛的一种传动形式，与其它传动相比，具有传递的功率大、速度范围广、效率高、工作可靠、寿命长、结构紧凑、能保证恒定传动比；缺点是制造及安装精度要求高，成本高，不适于两轴中心距过大的传动。 二、齿轮传动分类 1、按轴线相互位置：平面齿轮传动和空间齿轮传动。 平面齿轮传动：按轮齿方向：直齿轮传动，斜齿轮传动和人字齿轮传动；按啮合方式：外啮合、内啮合和齿轮齿条传动； 空间齿轮传动：锥齿轮传动、交错轴斜齿轮传动和蜗杆蜗轮传动。 2、按齿轮是否圭寸闭：开式和闭式齿轮传动 三、齿轮传动的基本要求 1、传动准确平稳； 齿廓啮合基本定律：为保证齿轮传动的瞬时传动比保持不变，则两轮不论在何处接触，过接触点所作两轮的公法线必须与两轮的连心线交于一定点。定点C称 为节点，分别以01、02为圆心，过节点C所作的两个相切的圆称为节圆。根据齿廓曲线满足齿廓啮合基本定律制出的齿轮有渐开线齿轮、摆线齿轮和圆弧线 齿轮。我们主要介绍渐开线齿轮。 渐开线的有关概念：1、发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上相应被滚过的弧长； 2、发生线即渐开线的法线，它始终与基圆相切，故也是基圆的切线； 3、 同一基圆上生成的任意两条反向渐开线间的公法线长度处处相等，任意两条同向 渐开线间的法向距离处处相等；4、渐开线的形状取决于基圆的大小。基圆越小，渐开线越弯曲；基圆越大，渐开线越平直；5、基圆内无渐开线。 2、承载能力高和较长的使用寿命。 第二节渐开线齿轮的基本参数及几何尺寸计算 一、各部分名称 端平面：垂直于齿轮轴线的平面； 齿槽：相邻两轮之间的空间； 齿顶圆（da）、齿根圆（df）、齿槽宽（ek）、齿厚（sk）、齿顶高（ha ）、齿根高（hf）、齿宽（p）、全齿高（h） 二、基本参数 1、模数m: ; 2、压力角：规定分度圆上的压力角为标准压力角； 3、齿顶高系数：； 4、顶隙系数：； 5、齿数z:。当m、a不变时，z越大，db越大, 渐开线越平直，若当z—x时，db—%，渐开线变成直线，齿轮变成齿条。 标准齿轮：m、a、ha *、c *皆为标准值且e = s。 三、几何尺寸计算 1、内齿轮与外齿轮比较：内齿轮的齿根即外齿轮的齿顶，内齿轮的齿顶即外齿轮的齿根；内齿轮的df >da > db ； 2、齿条与齿轮比较：齿条的齿廓曲线为直线，齿轮的齿廓曲线为曲线（渐开线）；对应的圆都变为直线，如分度线、齿顶线、齿根线；啮合角等于压力角，等于齿形角。齿条上所有轮齿的同侧齿廓都互相平行，齿廓任意位置的齿距都等于分度线的齿距，即pk = p =nm。
第四章齿轮传动（10课时） 教学目标 1、了解齿轮传动的分类、特点 2、理解渐开线的形成及性质，了解齿廓的啮合的特点 3、掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数、几何尺寸计算 4、了解渐开线齿廓的啮合的特点 5、掌握标准直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮的正确啮合条件 6、了解斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮的应用特点 7、了解齿轮轮齿失效的形式 教学重点难点 上述3、5两点 【复习】1、链传动的组成及特点、类型和应用 2、链传动的传动比 3、滚子链的组成、标记和特点 第一节齿轮传动的类型及应用 一、概念 齿轮机构是由齿轮副组成的传递运动和动力的装置。 二、齿轮传动的类型
齿轮的种类很多，可以按不同方法进行分类。 （1）根据轴的相对位置，分为两大类，即平面齿轮传动（两轴平行）与空间齿轮传动（两 轴不平行） （2）按工作时圆周速度的不同，分低速、中速、高速三种； （3）按工作条件不同，分闭式齿轮传动（封闭在箱体内，并能保证良好润滑的齿轮传动）、 半开式齿轮传动（齿轮浸入油池，有护罩，但不封闭）和开式齿轮传动（齿轮暴露在外， 不能保证良好润滑）三种； （4）按齿宽方向齿与轴的歪斜形式，分直齿、斜齿和曲齿三种； （5）按齿轮的齿廓曲线不同，分为渐开线齿轮、摆线齿轮和圆弧齿轮等几种； （6）按齿轮的啮合方式，分为外啮合齿轮传动、内啮合齿轮传动和齿条传动。 三、齿轮传动的应用 1、传动比 式中 n1、n2表示主从动轮的转速 z1、z2表示主从动轮的齿数 2、应用特点： 优点：能保证瞬时传动比恒定，工作可靠性高，传递运动准确。 传递功率和圆周速度范围较宽，传递功率可达50000kw ,圆周速度300m/s 结构紧凑，可实现较大传动比 两轴平行 两轴不平行 按轮齿方向 按啮合情况 直齿圆柱齿轮传动 斜齿圆柱齿轮传动 人字齿圆柱齿轮传动 外啮合齿轮传动 内啮合齿轮传动 齿轮齿条传动 相交轴齿轮传动 交错轴齿轮传动 锥齿轮传动 交错轴斜齿轮传动 蜗轮蜗杆传动 1212 21n z i n z ==
闭式斜齿圆柱齿轮传动 设计一闭式斜齿圆柱齿轮传动。已知传递的功率P 1=20kW ，小齿轮转速 n 1=1000r/min ，传动比i=3，每天工作16h ，使用寿命5年，每年工作300天，齿轮对称布置，轴的刚性较大，电机带动，中等冲击，传动尺寸无严格限制。 解：设计步骤见表 1．选定材料、热处理方式、精度等级、齿数等 小轮：40Cr 调质 HB 1=241～286，取260HBW ； 大轮：45调质 HB 2=197～255，取230HBW ； 7级精度 取z 1=27，则大轮齿数z 2=i z 1=3×27=81， 对该两级减速器，取z=1。 初选螺旋角 =14° 2．确定许用弯曲应力 δHlim1=710MPa ，δHlim2=580MPa ， δFlim1=600MPa ，δFlim2=450MPa ， 安全系数取S Hlim =1.1 S Flim =1.25 N 1=60×1000×5×300×16=14.4×108 N 2= N 1/i=14.4×108/3=4.8×108 得：Z N1=0.975 Z N2=1.043 Y N1=0.884 Y N2=0.903 MPa S Z H N H H 3 .6291.1975.0710][min 1 1lim 1=?== σσ MPa S Z H N H H 550 1 .1043 .1580][min 2 2lim 2=?= = σσ MPa S Y Y F X N F F 32 .42425.11884.0600][min 1 11lim 1=??== σσ MPa S Y Y F X N F F 08 .32525 .11 903.0600][min 2 22lim 2=??= = σσ
传动机构 机械传动机构，可以将动力所提供的运动的方式、方向或速度加以改变，被人们有目的地加以利用。我国古代传动机构类型很多，应用很广，除了上面介绍的以外，像地动仪、鼓风机等等，都是机械传动机构的产物。我国古代传动机构，主要有齿轮传动、绳带传动和链传动。 功用 (1)改变动力机输出转矩，以满足工作机的要求; (2)把动力机输出的运动转变为工作机所需的形式，如将旋转运动改变为直线运动，或反之; (3)将一个动力机的机械能传送到数个工作机上，或将数个动力机的机械能传送到一个工作机上; (4)其他特殊作用，如有利于机器的控制、装配、安装、维护和安全等而设置传动装置。分类 根据工作原理的不同，传动方式可分为: 机械传动 是指利用机械方式传递动力和运动的传动。分为两类:一是靠机件间的摩擦力传递动力的摩擦传动，二是靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的啮合传动。 流体传动 是指利用流体作为介质的一种传动。依靠液体的静压力传递能量的称为液压传动。依靠叶轮与液体之间的流体动力作用传递能量的称为液力传动。利用气体的压力传递能量的称为气压传动。 电气传动 是指用电动机把电能转换成机械能，去带动各种类型的生产机械、交通车辆以及生活中需要运动的传动，也称电力拖动。 复合传动 是指利用两种或两种以上的传动方式的机构或结构。 典型传动机构
齿轮传动机构 齿轮传动是一种啮合传动，可以分为两轴平行的齿轮机构和两轴不平行的齿轮机构。 主要优点: (1)传递运动可靠，瞬时传动比恒定; (2)适用的载荷和速度范围大。 (3)使用效率高，寿命长，结构紧凑，外尺寸小; (4)可传递空间任意配置的两轴之间的运动。 主要缺点: (1)螺旋传动、带传动相比，振动和噪声大，不可无级调速; (2)传动轴之间距离不可过大; (3)加工复杂，制造成本高。 轮系的分类:定轴轮系，周转轮系。定轴轮系轮系转动时，各齿轮轴线的位置都是固定不变的。周转轮系轮系运转时其中至少有一个齿轮的几何轴线是绕另一齿轮的几何轴线转动的轮系。周转轮系又分为差动轮系和行星轮系。差动轮系是两个中心轮都转动。行星轮系是一个中心轮固定不转。混合轮系既有定轴轮系又有周转轮系的齿轮传动。 轮系的功用: (1)可以实现大的传动比; (2)可以实现较远两轴传动; (3)从动轴可以获得几种不同传动比; (4)通过改变齿轮数可以得到从动轴不同转向;
六、齿轮传动 1、主要失效形式 （1）轮齿折断：①主要是齿根弯曲疲劳强度折断，在轮齿受载时，齿根处产生的弯曲应力最大，加上齿根 部分的截面突变及加工刀痕等引起的应力集中，当轮齿重复受载后，齿根处会产生疲劳裂纹，并逐步 扩展，致使轮齿疲劳折断。②在轮齿受到突然过载时，可能出现过载折断或剪断。③轮齿经过严重磨 损后齿厚过分减薄时，也会在正常载荷作用下发生折断。防止措施：增大齿根过渡圆角半径和消除加 工刀痕减少齿根应力集中。增大轴及支承的刚性，使轮齿接触线上受载较为均匀。采用合适的热处理 方法，使齿芯材料具有足够的韧性。采用喷丸、滚压等工艺对齿根表面进行强化处理。 （2）齿面磨损：啮合齿面间落入磨料性物质时，齿面即被磨损而至报废—磨粒磨损（开式齿轮）。 防止措施：改用闭式齿轮 （3）齿面点蚀：齿面材料在变化着的接触应力作用下，由于疲劳而产生的麻点状损伤现象。会首先出现在 靠近节线的齿根面上。防止措施：提高齿轮材料的硬度、在啮合的轮齿间加润滑油。 （4）齿面胶合：相啮合的两齿面在高温时会粘在一起，在两轮的相对滑动下，相粘结的部位会被撕破，于 是在齿面上相对滑动的方向形成伤痕。防止措施：采用抗胶合能力强的润滑油。 （5）塑性变形：在过大的应力作用下，轮齿材料处于屈服状态而产生齿面或齿体流动。一般发生在硬度低 的齿轮上。防止措施：提高轮齿齿面硬度、采用高粘度润滑油。 2、设计准则 闭式：保证齿面接触疲劳强度；对齿面硬度很高、齿芯强度低的齿轮或材质较脆的齿轮，保证齿根弯曲 疲劳强度。 开式（半开式）：保证齿根弯曲疲劳强度。 3、齿轮材料的选取 基本要求：齿面要硬，齿芯要韧 4、载荷系数βαK K K K K v A = （1）使用系数A K ：主要考虑齿轮啮合时外部因素引起的附加载荷影响的系数，附加载荷取决于原从动件 的机械特性、质量比、联轴器类型及运行状态等。 （2）动载荷系数v K ：考虑的是齿轮传动的制造及装配误差和轮齿受载后产生的弹性变形。 减小动载荷的措施：提高制造精度、减小齿轮直径以降低圆周速度、对齿轮进行齿顶修缘。 （3）齿间载荷分配系数αK ：由于齿距误差及弹性变形等原因，啮合区有多对齿同时工作时，载荷没有按 比例分配在这多对齿上，因此引入齿间载荷分配系数。 （4）齿向载荷分配系数βK ：当轴承相对于齿轮做不对称配置时，受载后，轴会产生弯曲变形，在轴上的 齿轮也会随之偏斜，作用在齿面上的载荷沿接触线分布不均匀，用 表示齿面上载荷分布不均匀的程 度对齿轮强度的影响。 改善措施：增大轴、轴承及支座的刚度；对称地配置轴承；适当限制轮齿的宽度；避免齿轮悬臂布置 5、齿轮传动受力分析方法（标准直齿圆柱齿轮） 主动轮：将法线载荷n F 分解为圆周力t F 和径向力r F 1 1 2d T F t = αtan t r F F = αcos t r F F = α：啮合角 从动轮：各力大小与主动轮相等，方向相反
【例1】设计一电动机驱动的带式运输机的两级减速器高速级的直齿圆柱齿轮传动。已知传递的功率P 1=5.5kW ，小轮转速n 1=960r/min ，齿数比u =4.45。 解： 1．轮齿部分主要几何尺寸的设计与校核 ① 选定材料、齿数、齿宽系数 由表10-7选择常用的调质钢 小轮：45调质 HB 1=210～230， 大轮：45正火 HB 2=170～210， 取小轮齿数Z 1=22，则大轮齿数Z 2=uZ 1=4.45×22≈98， 对该两级减速器，取φd =1。 ②确定许用应力： 许用接触应力 N H lim H H min []Z S σσ= 许用弯曲应力 Flim ST NT F F min []Y Y S σσ= 式中 σHlim1=560MPa ，σHlim2=520MPa （图8-7（c ））， σFlim1=210MPa ，σFlim2=200MPa （图8-7（c ））。 σFlim 按图8-26查取，应力修正系数Y ST =2，而最小安全系数σHlim =σFlim =1（表8-5），故 H11560 []5601σ?== MPa H21520 []5201σ?== MPa F12102 []4201σ?== MPa F22002 []4001 σ?= = MPa ③ 按齿面接触强度设计 由式 d 1 计算小轮直径。 载荷系数K =K A K V K β 取K A =1（表8-2），K V =1.15，K β=1.09（表8-3），故 K =1×1.15×1.09=1.25 小轮传递的转矩 T 1=9.55×106p /n =9.55×106×5.5/960=54713.5N ?mm 弹性变形系数Z E =189.8（表10-5）。 节点区域系数Z H =2.5。 将以上数据代入上式得
汽车主减速器的调整经典课件（帕萨特）主减速器的调整总图如图4-191所示。 图4-191 主减速器调整总图 1-冠状齿轮的调整垫片S1 2-差速器的锥形滚柱轴承3-冠状齿轮的调整垫片S2 4-传动小齿轮5-传动小齿轮的调整垫片S3 6-传动小齿轮的大锥形滚柱轴承7-输入齿轮8-输入齿轮的锥形滚柱轴承9-输入齿轮调整垫片10-传动小齿轮的小锥形滚柱轴承11-传动小齿轮的调整垫片S4 12-输出齿轮13-冠状齿轮14-差速器的锥形滚柱轴承 在修理变速箱时，只有更换了那些直接影响主减速器性能和零件时，才需要进行调整。为了避免进行不必要的调整，可参照表4-13进行。
表4-13 变速箱零件更换后主减速器的调整 *：如果重新调整了输入齿轮，也应重新调整行星齿轮架和K1与K2之间的离合器 （三）输入齿轮的调整 （1）确定调整垫片的厚度 装入带内锥形滚柱轴承内圈的传动轴，拧紧不带碟形垫圈和调整垫片的内六角紧固件至100N·m，拆下内六角紧固件。装上千分表，施加3mm的预紧量，测量齿轮B和锥形滚柱轴承内圈A之间的距离并记录测量值，如图4-192所示。碟形垫片的厚度（1.5mm）必须加到测量值上，例如测量值为1.0mm，则实际的数值为2.5mm。
图4-192 测量齿轮和锥形滚柱轴承间距离 如果从测量得出的数值（测量值+碟形垫片厚度）中减去轴承的预紧量0.18mm，就可以得出高速垫片的厚度。即可计算出调整垫片的厚度=（测量值+碟形垫片厚度 1.5mm）-轴承预紧量0.18mm 根据输入齿轮调整垫片尺寸表4-14即可确定安装垫片的厚度。 表4-14 输入齿轮调整垫片尺寸表
齿轮减速机构介绍 齿轮传动 齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。在所有的机械传动中，齿轮传动应用最广，可用来传递相对位置不远的两轴之间的运动和动力。 齿轮传动的特点： ●效率高，在常用的机械传动中，以齿轮传动效率为最高，闭式传动效率为96%~99%， 这对大功率传动有很大的经济意义； ●结构紧凑，比带、链传动所需的空间尺寸小； ●传动比稳定，传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。齿轮传动获得广泛应用，正是 由于其具有这一特点； ●工作可靠、寿命长，设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿 命可长达一二十年，这也是其它机械传动所不能比拟的。这对车辆及在矿井内工作的机器尤为重要； ●但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。 齿轮传动的分类： 齿轮传动按齿轮的外形可分为圆柱齿轮传动、锥齿轮传动、非圆齿轮传动、齿条传动和蜗杆传动。 圆柱齿轮传动 用于传递平行轴间动力和运动的一种齿轮传动。按轮齿与齿轮轴线的相对关系，圆柱齿轮传动可分为直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动和人字齿圆柱齿轮传动3种。 ▲直齿圆柱齿轮传动 ▲斜齿圆柱齿轮传动 ▲人字齿圆柱齿轮传动 圆柱齿轮传动的传递功率和速度适用范围大，功率可从小于千分之一瓦到10万千瓦，速度可从极低到300米／秒。 啮合特点由齿廓曲面形成过程可知，渐开线直齿圆柱齿轮啮合时，齿廓曲面的接触线是与轴线平行的直线，在啮合过程中整个齿宽同时进入和退出啮合，轮齿上所受的力也是突然加上或卸掉，故传动平稳性差，冲击和噪声大。 锥齿轮传动 锥齿轮传动由一对锥齿轮组成的相交轴间的齿轮传动，又称伞齿轮传动。按齿线形状锥齿轮传动可分为直齿锥齿轮传动、斜齿锥齿轮传动和曲线齿锥齿轮传动，其中直齿的和曲线齿的应用较广。 ▲直齿锥齿轮传动 ▲斜齿锥齿轮传动 非圆齿轮传动 是指传动中至少有一个齿轮的节曲面不是旋转曲面的齿轮传动。 齿条传动
ADAMS 分析实例-定轴轮系和行星轮系传动模拟 有一对外啮合渐开线直齿圆柱体齿轮传动.已知 20,4,25,5021====αmm m z z ，两个齿轮的 厚度都是50mm 。 ⒈ 启动ADAMS 双击桌面上ADAMS/View 的快捷图标,打开ADAMS/View 。在欢迎对话框中选择“Create a new model ”， 在模型名称（Model name ）栏中输入：dingzhouluenxi ；在重力名称（Gravity ）栏中选择“Earth Normal (-Global Y)”；在单位名称（Units ）栏中选择“MMKS –mm,kg,N,s,deg ”。如图1-1所示。 图1-1 欢迎对话框 ⒉ 设置工作环境 2.1 对于这个模型，网格间距需要设置成更高的精度以满足要求。在ADAMS/View 菜单栏中，选择设置（Setting ）下拉菜单中的工作网格（Working Grid ）命令。系统弹出设置工作网格对话框，将网格的尺寸(Size )中的X 和Y 分别设置成750mm 和500mm ，间距（Spacing ）中的X 和Y 都设置成50mm 。然后点击“OK ”确定。如图2-1所表示。 2.2 用鼠标左键点击选择（Select ）图标，控制面板出现在工 具箱中。 2.3 用鼠标左键点击动态放大（Dynamic Zoom ）图标，在 模型窗口中，点击鼠标左键并按住不放，移动鼠标进行放大或缩小。 ⒊创建齿轮 3.1 在ADAMS/View 零件库中选择圆柱体 (Cylinder )图标 ，参数选择为“New Part ”，长度（Length ）选择50mm （齿轮的厚度），半径（Radius ）选择100mm （1002 5042z m 1=?=?） 。如图3-1所示。 图 2-1 设置工作网格对话框 图3-1设置圆柱体选项
内平动齿轮传动 1、内平动齿轮传动原理 图1所示为内平动齿轮减速器工作原理图。该机构的平动发生器为平行四边形机构ABCD ，外平动固定在平行四边形机构的连杆BC 的中心线上。当曲柄AB 转动时它随同连杆做平面运动，并驱动内齿轮2做减速转动输出。 2、传动比的计算 由图2可知，做平动的构件上各点的绝对速度处处相等。所以平动构件上的P 点和B 点的绝对速度相等。P 点是两啮合齿轮的速度瞬心，也是两啮合齿轮的绝对速度的重合点。在齿轮1点上做P 点的绝对速度为V P 1，由于齿轮1随同连杆BC 一起做平动，故有， V P 1=V B =)(1211R R w l w AB -= 齿轮2绕圆心O 2转动，故齿轮2上的P 点速度为：
R w V P 222= P 点为两速度的瞬心，故有 V P 1V p 2= ?R w R R w 22121)(=- 即 Z Z Z R R R w w i 1 2 2 1 2 2 2 1 12 -=-== ; 当Z 2与Z 1之差较小时，可获得 很大的传动比， 99~1712 =i 3、齿廓间的相对滑动率 齿面的滑动率是指两齿廓相对滑过的弧长与齿面滑过的全弧长之比的极限值。因而齿廓间存在滑动，从而导致齿面的磨损或胶合破坏。齿轮副相对滑动率是低速传动时决定齿廓磨损程度的关键因素之一，也决定这齿轮件摩擦力矩大小和方向，还影响着齿轮弹流润滑的非稳态效应。在其它条件相同情况下，滑动率的绝对值大，齿面的磨损就大，所以它是衡量齿轮传动质量的一个重要指标。 滑动率也称滑动系数。通常滑动系数表示齿面间相对滑动程度。滑动系数就是轮齿接触点K 处两齿面间的相对切向速度（即滑动速度）与该点切向速度的比值。 设内啮合中的外齿轮与内齿轮在任一点K 接触。外齿轮为主动，内齿轮从动，V k 1 、V 2k 分别为外齿轮、内齿轮在K 点的圆周速度，V t k 1 、V t k 2分别为其在K 点沿齿面的切向速度，则滑动率由以下两式表示： 外齿轮 V V V t k t t k 12k 11 -=η 内齿轮 V V V t k t k t k 2122-=η 在过接触点R 处之公切线上的速度分量为
齿轮机构介绍 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
第五章 齿轮机构 案例导入：通过机床、汽车、摩托车、手表等仪器设备中广泛应用的齿轮传动，引入齿轮传动的类型、特点及基本要求、齿轮传动啮合的特点。在所有众多的齿轮机构中，直齿圆柱齿轮机构是最基本、也是最常用的一种，本章以直齿圆柱齿轮为研究的重点。 第一节 齿轮机构的齿廓啮合基本规律、特点和类型 一、齿轮机构的特点和类型 齿轮传动是近代机械传动中用得最多的传动形式之一。它不仅可用于传递运动，如各种仪表机构；而且可用于传递动力，如常见的各种减速装置、机床传动系统等。 同其他传动形式比较，它具有下列优点：①能保证传动比恒定不变；②适用的载荷与速度范围很广，传递的功率可由很小到几万千瓦，圆周速度可达150m/s ；③结构紧凑；④效率高，一般效率η＝～；⑤工作可靠且寿命长。其主要缺点是：①对制造及安装精度要求较高；②当两轴间距离较远时,采用齿轮传动较笨重。 齿轮的分类方法很多，按照两轴线的相对位置，可分为两类：平面齿轮传动和空 间齿轮传动。 1.平面齿轮传动 该 a) b) c) d) e) 图5-1 平面齿轮传动
传动的两轮轴线相互平行，常见的有直齿圆柱齿轮传动（图5-1a ）,斜齿圆柱齿轮传动（图5-1d ），人字齿轮传动（图5-1e ）。此外，按啮合方式区分，前两种齿轮传动又可分为外啮合传动（图5-1a 、d ）,内啮合传动（图5-1b ）和齿轮齿条传动（图5-1c ）。 2.空间齿轮传动 两轴线不平行的齿轮传动称为空间齿轮传动，如直齿圆锥齿轮传动（图5-2a ）、交错轴斜齿轮传动（图5-2b ）和蜗杆传动(图5-2c ）。 另外，齿轮传动按照齿轮的圆周速度可分为：①低速传动 v < 3m/s ；②中速传动 v =3～15m/s ，(3)高速传动v >15m/s 。按齿轮的工作情况可以分为：①开式齿轮传动；②闭式齿轮传 动。 二、齿轮啮合的基本规律 齿轮传动最基本的要求是其瞬时传动比必须恒定不变。否则当主动轮以等速度回转时，从动轮 的角 a) b) c) 图5-2 空间齿轮传动 图5-3 齿廓啮合基本定律
圆弧齿圆柱齿轮传动简介 减小齿轮传动的尺寸和质量的主要途径，在于设法提高其承载能力。目前工业中广泛使用的渐开线齿轮传动已有两百多年 的历史。虽然它具有易于加工及传动可分性特点，但由于综合 曲率半径ρ∑不能增大很多，载荷沿齿宽分布不均匀，以及啮合 损失较大等原因，提高其承载能力就受到了一定的限制，因而 日益不能满足如冶金、采矿、动力等重要工业部门所提出的越 来越高的要求。为此，提出了新的齿轮传动--圆弧齿圆柱齿轮 传动，简称圆弧齿轮传动。 圆弧齿轮传动的齿廓及其类型、啮合原理及传动特性等已在《机械原理》中介绍过。圆弧齿轮传动与渐开线齿轮传动相 比有下列特点： 圆弧齿轮传动啮合齿轮的综合曲率半径ρ∑较大，齿轮具有较高的接触强度。由实验得知，对于软齿面(≤350HBS)、低速 和中速的圆弧齿轮传动，按接触强度而定的承载能力至少为渐 开线直齿圆柱齿轮传动的1.75倍，甚至有时达到2～2.5倍。 目前我国对软齿面的单圆弧齿轮传动，经精滚工艺，精度可达6级，齿面接触斑点达80%,约相当于经过磨制过的渐开线 齿轮传动。而双圆弧齿轮传动较之单圆弧者，不仅接触弧线长，而且主、从动齿轮的齿根都较厚，不论齿面接触强度、齿轮根 弯曲强度以及耐磨性都更高。双圆弧齿轮的齿高较大，齿轮的
刚度就较小，故啮合时的冲击、噪声也小，因而双圆弧齿轮传动更具发展前途。 圆弧齿轮传动具有良好的磨合性能。经磨合之后，圆弧齿轮传动相啮合的齿面能紧密贴合，实际啮合面积较大，而且齿轮在啮合过程中主要是滚动摩擦，啮合点又以相当高的速度沿啮合线移动，这就对形成轮齿间的动力润滑带来了有利的条件，因而啮合齿面间的油膜较厚。这不仅有助于提高齿面的接触强度及耐磨性，而且啮合摩擦损失也大为减小（约仅为渐开线齿轮传动的一半），因而传动效率较高（当齿面粗糙度为1.6时，传动效率约为0.99左右）。 圆弧齿轮传动轮齿没有根切现象，故齿数可少到8～6，但应视小齿轮轴的强度及刚度而定。 圆弧齿轮不能做成直齿，并为确保传动的连续性，必须具有一定的齿宽。但是对不同的要求（如承载能力、效率、磨损、噪声等）可通过选取不同的参数，设计出不同的齿型来实现。 圆弧齿轮传动的中心距及切齿深度的偏差对齿轮沿齿高的正常接触影响很大，它将降低齿轮应有的承载能力，因而这种传动对中心距及切齿深度的精度要求较高。 圆弧齿轮轮齿的失效形式与渐开线齿轮相同，齿面有点蚀、磨损、齿根有折断。对于要求寿命长、冲击轻微的闭式齿轮传动，应以防止齿面疲劳点蚀为主，故应考虑选用双圆弧齿轮，并选取较大的齿高系统，以增长接触弧，从而提高齿轮的齿面
减速机的发展及种类 20世纪70－80年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。通用减速器的发展趋势如下： ①高水平、高性能。圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。 ②积木式组合设计。基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。 ③型式多样化，变型设计多。摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。 促使减速器水平提高的主要因素有： ①理论知识的日趋完善，更接近实际（如齿轮强度计算方法、修形技术、变形计算、优化设计方法、齿根圆滑过渡、新结构等）。 ②采用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平提高。 ③结构设计更合理。 ④加工精度提高到ISO5－6级。 ⑤轴承质量和寿命提高。 ⑥润滑油质量提高。 自20世纪60年代以来，我国先后制订了JB1130－70《圆柱齿轮减速器》等一批通用减速器的标淮，除主机厂自制配套使用外，还形成了一批减速器专业生产厂。目前，全国生产减速器的企业有数百家，年产通用减速器25万台左右，对发展我国的机械产品作出了贡献。
20世纪60年代的减速器大多是参照苏联20世纪40－50年代的技术制造的，后来虽有所发展，但限于当时的设计、工艺水平及装备条件，其总体水平与国际水平有较大差距。 改革开放以来，我国引进一批先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，逐步掌握了各种高速和低速重载齿轮装置的设计制造技术。材料和热处理质量及齿轮加工精度均有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从JB179－60的8－9级提高到GB10095－88的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在4－5级。部分减速器采用硬齿面后，体积和质量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了较大的提高，对节能和提高主机的总体水平起到很大的作用。 我国自行设计制造的高速齿轮减（增）速器的功率已达42000kW，齿轮圆周速度达150m/s以上。但是，我国大多数减速器的技术水平还不高，老产品不可能立即被取代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。 减速机的种类 减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途。减速器的种类繁多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器；按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥－圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。以下是常用的减速机分类： ⑴摆线针轮减速机 ⑵硬齿面圆柱齿轮减速器 ⑶行星齿轮减速机 ⑷软齿面减速机 ⑸三环减速机 ⑹起重机减速机
课题（章）机械传动 分课题（节）§6－4 齿轮传动 教学目标1、掌握齿轮传动的常用类型和应用特点。 2、掌握齿轮传动的传动比计算。 3、掌握渐开线齿轮的特点及性质。 教学重点 教学重点：1、齿轮传动的常用类型和应用特点2．齿轮传动的传动比计 算。 教学难点教学难点：外啮合标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算。 教学方法讲授法、实物演示投影法、引导法等。 教学器材及设备电脑及投影仪、教具。 复习提问 姓名成绩 1、链传动的常见类型有哪些？ 2、链传动的应用特点？ 板书设计或教学提纲一、齿轮传动的常用类型和应用 二、传动比 三、渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 四、齿轮的失效形式与常用材料 五、齿轮传动的维护方法 作业布置1、齿轮传动的维护方法 2、齿轮传动的优缺点 课后小结齿轮的知识点比较分散，采用老师讲授加学生自学的方法，方便学生思考，另外，也为后期去实验室进一步学习齿轮知识奠定了基础。 市中心组推荐意见： （盖章）年月日省中心组评审意见： （盖章）年月日
节 复习提问（5分钟）1、链传动的常用类型有哪些？ 2、链传动的应用特点？老师提问回答问题 任务引入（2分钟）一、任务引入 投影仪演示减速器重点额齿轮传动动画，动力从轴1输入，经 过小齿轮和大齿轮的啮合传动后，动力从轴2输出。观察并思考， 图示齿轮的传动有何特点？工作中，轴1和轴2的转速是怎样的关 系。计算一对相啮合的标准直齿圆柱齿轮，齿数z1=20，z2=32， 模数m=10。试计算其分度圆直径d、齿顶圆直径d a、齿根圆直径 df 、齿厚s、基圆直径db和中心距a。 老师讲课学生听课 任务分析（3分钟）二、任务分析 分析齿轮的传动转向如何，有何特点必须要知道齿轮传动的 类型及其应用特点，要了解轴1和轴2的转速是怎样的关系必须要 学习有关齿轮传动比的知识。为了计算上面例题，需学习渐开线标 准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何计算的知识，带着这些问题观看 下面一组图片。 老师分析 学生通过老 师引导观察 思考齿轮的 转向，并带着 问题进入新 课内容。
第一课正齿轮传动 教学目标： 1、理解课程内涉及的机械原理、物理知识、模型结构和编程逻辑。 2、通过自主模型搭建和程序编写，引导学生对模型和程序进行更全面的探究认识。 3、结合生活，掌握对于所学知识在生活中的实践应用。 4、培养学生对于编程的学习兴趣，激发学生的求知欲。 教学重点： 理解课程内涉及的机械原理、物理知识、模型结构和程序编写，引导学生对模型和程序进行更全面的探究认识。 教学难点： 结合生活，掌握对于所学知识在生活中的实践应用。 教学方法： 采用讲授法、直观演示法、练习法、自主学习与探究学习相结合的方法。 教学过程： 环节一、创设情境、引发思考，引入新知 机器人有一个重要的特性：可移动性和可以做预期的动作，它做动作的能量来自马达。日常家庭生活听家电都有马达的存在，例如电风扇、洗衣机、电梯等。因此我们的机器人要运用马达来提供动力，
再由积木的组装与传动，你可以设计出自己的专属机器人哦! 机器人的运转是借助伺服马达提供旋转动力，角度伺服马达则提供角度转运力。这些旋转动力还要借着传动机械组件来传输，传动机械零件的种类有很多，现在我们要介绍其中非常常见的传动机械零件——齿轮。 齿轮的不同组合模式可以实现不同的作用，正齿轮传动是其中一种很常见的齿轮传动系统，图见课本。 传动比=从动轮齿数/主动轮齿数=主动轮转速/从动轮转速i=z2/z1=n1/n2 记住一个规律：减速的齿轮速比是大于1的，增速的齿轮速比是小于1的。搞清楚齿轮是减速的还是增速的比就不会算错了。 环节二、组装硬件，创建脚本，演示操作 组装硬件：请同学们根据使用指导手册找到对应的零件，组装出积木模型。 组装步骤文案 第一步：将【轴转接器】安装在【连续伺服马达】上，再将一个【5*5正方框】安装在【连续伺服马达】的左侧，注意三个结合点。 第二步；将【底盘】正对我们水平摆放，然后将马达模块安装在【底盘】的左下角。 第三步：将短结合健安装在底盘的对应孔里。通过短结合健，将正方框固定在底盘上。 第四步：将一个35mm二型轴穿过正方框的上边角。
第五章 齿轮机构 案例导入：通过机床、汽车、摩托车、手表等仪器设备中广泛应用的齿轮传动，引入齿轮传动的类型、特点及基本要求、齿轮传动啮合的特点。在所有众多的齿轮机构中，直齿圆柱齿轮机构是最基本、也是最常用的一种，本章以直齿圆柱齿轮为研究的重点。 第一节 齿轮机构的齿廓啮合基本规律、特点和类型 一、齿轮机构的特点和类型 齿轮传动是近代机械传动中用得最多的传动形式之一。它不仅可用于传递运动，如各种仪表机构；而且可用于传递动力，如常见的各种减速装置、机床传动系统等。 同其他传动形式比较，它具有下列优点：①能保证传动比恒定不变；②适用的载荷与速度范围很广，传递的功率可由很小到几万千瓦，圆周速度可达150m/s ；③结构紧凑；④效率高，一般效率η＝0.94～0.99；⑤工作可靠且寿命长。其主要缺点是：①对制造及安装精度要求较高；②当两轴间距离较远时,采用齿轮传动较笨重。 齿轮的分类方法很多，按照两轴线的相对位置，可分为两类：平面齿轮传动和空间齿轮传动。 1.平面齿轮传动 该传动的两轮轴线相互平行，常见的有直齿圆柱齿轮传动（图5-1a ）,斜齿圆柱齿轮传动（图5-1d ），人字齿轮传动（图5-1e ）。此外，按啮合方式区分，前两种齿轮传动又可分为外啮合传动（图5-1a 、d ）,内啮合传动（图5-1b ）和齿轮齿条传动（图 5 a) b) c) d) e) 图5-1 平面齿轮传动
-1c ）。 2.空间齿轮传动 两轴线不平行的齿轮传动称为空间齿轮传动，如直齿圆锥齿轮传动（图5-2a ）、交错轴斜齿轮传动（图5-2b ）和蜗杆传动(图5-2c ）。 另外，齿轮传动按照齿轮的圆周速度可分为：①低速传动 v < 3m/s ；②中速传动 v =3～15m/s ，(3)高速传动v >15m/s 。按齿轮的工作情况可以分为：①开式齿轮传动；②闭式齿轮传动。 二、齿轮啮合的基本规律 齿轮传动最基本的要求是其瞬时传动比必须恒定不变。否则当主动轮以等速度回转时，从动轮的角速度为变数，因而产生惯性力，影响齿轮的寿命，同时也引起振动，影响其工作精度。 要满足这一基本要求，则齿轮的齿廓曲线必须符 合一定的条件。 图5-3所示为两啮合齿轮的齿廓C 1和C 2在K 点接触的情况，设两轮的角速度分别为 ω1和 ω 2，则齿廓 C 1上K 点的速度k o v K 111ω=；齿廓C 2上K 点的速度 k o v K 222ω=。 过K 点作两齿廓的公法线NN 与两轮中心连线2 1o o 交于C 点，为保证两轮连续和平稳的运动，v k 1与v k 2 在公法线上得分速度应相等，否则两齿廓将互相嵌入 或分离，即 2211cos cos K K K K v v αα= 过2o 作z o 2平行于NN ，与k o 1的延长线交于Z a) b) c) 图5-2 空间齿轮传动
齿轮传动的特点和应用 12.1 概述 12.1.1 齿轮传动的特点和应用 齿轮传动是应用极为广泛的传动形式之一。 特点:能够传递任意两轴间的运动和动力，传动平稳、可靠，效率高，寿命长，结构紧凑，传动速度和功率范围广。但需要专门设备制造，加工精度和安装精度较高，且不适宜远距离传动。 12.1.2 齿轮传动的类型 齿轮传动的类型很多，按照两齿轮传动时的相对运动为平面运动或空间运动，可将其分为平面齿轮传动和空间齿轮传动两大类 1(平面齿轮传动 平面齿轮传动是用于两平行轴之间的传动。 外啮合直齿圆柱齿轮传动内啮合直齿圆柱齿轮传动齿轮齿条传动(直齿条) 外啮合斜齿圆柱齿轮传动人字齿轮传动齿轮齿条传动(斜齿条) 2(空间齿轮传动 空间齿轮传动用于相交轴和交错轴之间的传动。
螺旋齿轮传动 直齿圆锥齿轮传动曲齿圆锥齿轮传动 (交错轴斜齿轮传动) 蜗杆传动准双曲面齿轮传动 齿轮传动的类型 外啮合直齿圆柱齿轮传动 内啮合 (轮齿与轴平行) 齿轮齿条平面齿轮运动 齿外啮合斜齿圆柱齿轮传动 (传递平行轴间的运动) 内啮合 (轮齿与轴不平行) 轮齿轮齿条 人字齿轮传动(轮齿成人字形) 传 直齿传递相交轴运动 (锥齿轮传动) 斜齿动空间齿轮运动 交错轴斜齿轮传动 (传递不平行轴间的运动) 传递交错轴运动蜗轮蜗杆传动 准双曲面齿轮传动 12.1.3 齿廓啮合基本定律 齿轮传动要求准确平稳，即要求在传动过程中，瞬时传动比保持不变，以免产生冲击、 振动和噪音。
不论齿廓在任何点接触，过接触点所作两齿廓的公法线必须与连心线交于一固定点，这 就是齿廓啮合基本定律。 12.2 渐开线齿轮 12.2.1 渐开线的形成及基本性质 1. 渐开线的形成 2(渐开线的性质 根据渐开线的形成，可知渐开线具有下列一些特性: 1)发生线沿基圆滚过的直线长度，等于基圆上被滚过的圆弧长度; 2)发生线KN是渐开线在任意点K的法线。因此，发生线上任一点的法线必切于基圆。 3)渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向线所夹的锐角α称为该点的压力角。 k 由上式可知，渐开线上各点的压力角是不相等的。 4)渐开线的形状完全取决于基圆的大小。 如图所示，基圆半径相等，则渐开线相同;基圆半径愈小，则渐开线愈弯曲;基圆半径愈大，则渐开线愈平直;基圆半径为无穷大时，则渐开线就变成直线。 5)基圆内无渐开线。 12.2.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸 1.齿轮各部分的名称和主要参数 齿轮各部分的名称 zp=pd d=(p/p)z m=p/p