原來齒輪傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)是這樣的，設(shè)計(jì)必須得會(huì)啊

在精密機(jī)械中，齒輪傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)，大致可按下列步驟進(jìn)行：

1．根據(jù)傳動(dòng)的要求和工作特點(diǎn)，正確選擇傳動(dòng)形式。

2．決定傳動(dòng)級(jí)數(shù)，并分配各級(jí)傳動(dòng)比。

3．確定各級(jí)齒輪的齒數(shù)和模數(shù)；計(jì)算齒輪的主要幾何尺寸。

4．對(duì)于精密齒輪傳動(dòng)鏈，有時(shí)需進(jìn)行誤差的分析和估算。

5．傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括：齒輪的結(jié)構(gòu)、齒輪與軸的聯(lián)接方法等。對(duì)于精密齒輪傳動(dòng)鏈，有時(shí)需設(shè)計(jì)消除空回的結(jié)構(gòu)。

1 齒輪傳動(dòng)形式的選擇

如前所述，齒輪的傳動(dòng)形式很多，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)齒輪傳動(dòng)的使用要求、工作特點(diǎn)，正確地選擇最合理的傳動(dòng)形式。在一般情況下，可根據(jù)以下幾點(diǎn)進(jìn)行選擇：

1．結(jié)構(gòu)條件對(duì)齒輪傳動(dòng)的要求。例如，空間位置對(duì)傳動(dòng)布置的限制，各傳動(dòng)軸的相互位置關(guān)系等。

2．對(duì)齒輪傳動(dòng)的精度要求。

3．齒輪傳動(dòng)的工作速度及傳動(dòng)平穩(wěn)性和無(wú)噪聲的要求。

4．齒輪傳動(dòng)的工藝性因素（這一點(diǎn)必須和具體的生產(chǎn)設(shè)備條件及生產(chǎn)批量結(jié)合起來考慮）。

5．考慮傳動(dòng)效率和潤(rùn)滑條件等。

2 傳動(dòng)比的分配

傳動(dòng)比的分配是齒輪傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)中的重要問題之一。傳動(dòng)比分配的是否合理，將影響整個(gè)傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)布局及其工作性能，因此，在設(shè)計(jì)中必須根據(jù)使用要求，合理地進(jìn)行傳動(dòng)比的分配。

齒輪傳動(dòng)鏈的總傳動(dòng)比，往往是根據(jù)具體要求事先給定的?？倐鲃?dòng)比給出之后，據(jù)此確定傳動(dòng)級(jí)數(shù)并分配各級(jí)傳動(dòng)比。

一般說來，齒輪傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)級(jí)數(shù)少些較好。因?yàn)閭鲃?dòng)級(jí)數(shù)愈多，傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)就愈復(fù)雜。傳動(dòng)級(jí)數(shù)少，不但可以使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，同時(shí)還有利于提高傳動(dòng)效率，減小傳動(dòng)誤差和提高工作精度。

但在總傳動(dòng)比一定的情況下，由于傳動(dòng)級(jí)數(shù)的減少，勢(shì)必引起各級(jí)傳動(dòng)比數(shù)值的增大。若各級(jí)傳動(dòng)比（單級(jí)傳動(dòng)比）數(shù)值過大，將會(huì)使傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)不緊湊。同時(shí)，當(dāng)單級(jí)傳動(dòng)比過大時(shí)，從動(dòng)輪的直徑就會(huì)很大，致使齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量隨之增加，這對(duì)于要求轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小的齒輪傳動(dòng)鏈?zhǔn)遣幌Ｍ摹Ｒ虼?，?yīng)根據(jù)齒輪傳動(dòng)鏈的具體工作要求，合理地確定其傳動(dòng)級(jí)數(shù)。

設(shè)計(jì)時(shí)可參考下列原則進(jìn)行傳動(dòng)比的分配。

1．按先小后大的原則分配傳動(dòng)比

2．按最小體積的原則分配傳動(dòng)比

3．按最小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則分配傳動(dòng)比

3 齒數(shù)、模數(shù)的確定

1．齒數(shù)的確定

為避免根切，對(duì)于壓力角為20°標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪最小齒數(shù)，斜齒圓柱齒輪。如果齒數(shù)必須取得較少，可采用變位齒輪。

中心距一定時(shí)，增加齒數(shù)能使重合度增大，提高傳動(dòng)平穩(wěn)性；在滿足彎曲強(qiáng)度的前提下，應(yīng)適當(dāng)減小模數(shù)，增大齒數(shù)。高速齒輪或?qū)υ肼曈袊?yán)格要求的齒輪傳動(dòng)建議取。對(duì)于重要的傳動(dòng)或重載高速傳動(dòng)，大小輪齒互為質(zhì)數(shù)，這樣輪齒磨損均勻，有利于提高壽命。

蝸桿螺旋線的頭數(shù)，一般可取1～4。在蝸桿直徑和模數(shù)一定時(shí)，增加蝸桿螺旋線的頭數(shù)，可增大分度圓柱螺旋導(dǎo)程角，因而提高了傳動(dòng)效率，但此時(shí)加工工藝性較差。用于示數(shù)傳動(dòng)的精密蝸桿傳動(dòng)，則應(yīng)采用單頭蝸桿，以避免由于相鄰兩螺旋線的齒距誤差而引起周期性的傳動(dòng)誤差。另外，蝸桿螺旋線頭數(shù)的增加，將會(huì)喪失自鎖性。

2．模數(shù)的確定

在精密機(jī)械中，若齒輪傳動(dòng)僅用來傳遞運(yùn)動(dòng)或傳遞的轉(zhuǎn)矩很小，齒輪的模數(shù)一般不宜按照強(qiáng)度計(jì)算的方法確定，而是根據(jù)結(jié)構(gòu)條件選定。一般都是依傳動(dòng)裝置的外廓尺寸選定齒輪的中心距。如果齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比和齒數(shù)也已選定，則齒輪的模數(shù)可用下式求出應(yīng)當(dāng)指出，求出的模數(shù)m，應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。對(duì)于傳遞轉(zhuǎn)矩較大的齒輪，其模數(shù)需按強(qiáng)度計(jì)算方法確定。

3 齒輪傳動(dòng)的空回及消除方法

1．空回和產(chǎn)生空回的因素

所謂空回，就是當(dāng)主動(dòng)輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)從動(dòng)輪滯后的一種現(xiàn)象。滯后的轉(zhuǎn)角即為空回誤差角。產(chǎn)生空回的主要原因是由于一對(duì)齒輪有側(cè)隙存在。從理論上來說，一對(duì)嚙合齒輪可以是無(wú)側(cè)隙的。但在某些情況下，側(cè)隙對(duì)傳動(dòng)的正常工作是必要的。由于側(cè)隙的存在，可以避免由于零件的加工誤差而使輪齒卡住；此外，它還提供了儲(chǔ)存潤(rùn)滑油的空間，以及考慮到由于溫度變化而引起零件尺寸的變化等因素。但是側(cè)隙在反向傳動(dòng)中引起的空回誤差，將直接影響傳動(dòng)精度。

產(chǎn)生空回的主要因素是：就齒輪本身而言，有中心距變大、齒厚偏差、基圓偏心和齒形誤差等。此外，齒輪裝在軸上時(shí)的偏心、滾動(dòng)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)座圈的徑向偏擺和固定座圈與殼體的配合間隙等也會(huì)對(duì)空回產(chǎn)生影響。

在減速鏈中，最后一級(jí)（或最后幾級(jí)）齒輪的空回誤差對(duì)整個(gè)傳動(dòng)鏈的空回誤差影響最大。因此，提高最后一級(jí)（或最后幾級(jí)）齒輪的制造精度，對(duì)降低整個(gè)傳動(dòng)鏈的空回誤差是有重要意義的。同時(shí)，各級(jí)傳動(dòng)比按先小后大進(jìn)行排列較為合理。

2．消除或減小空回的方法

① 利用彈簧力

② 固定雙片齒輪

③ 利用接觸游絲

④ 調(diào)整中心距法

4 齒輪傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題在于正確解決齒輪的結(jié)構(gòu)、齒輪與軸的聯(lián)接方法等。

1．齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算，只能確定出齒輪的主要尺寸，如齒數(shù)、模數(shù)、齒寬、螺旋角、分度圓直徑等，而齒圈、輪輻、輪轂等的結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小，通常都是由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定。

2.   圓柱齒輪的典型結(jié)構(gòu)

當(dāng)齒輪的齒根圓直徑與軸徑接近時(shí)，可以將齒輪和軸做成整體的，稱為齒輪軸。如果齒輪的直徑比軸的直徑大得多，則應(yīng)把齒輪和軸分開來制造。直徑較小的齒輪可做成實(shí)心的。頂圓直徑da≤500 mm的齒輪可以是鍛造的或鑄造的，常采用輻板式結(jié)構(gòu)。有時(shí)為了減輕齒輪的重量，可在腹板上開孔。當(dāng)齒輪大而薄時(shí)，可采用組合式結(jié)構(gòu)。這種齒輪最適于需用有色金屬制造輪緣的情況，此時(shí)輪轂用鋼制造而輪緣用板料制造，這樣能節(jié)省貴重的有色金屬。對(duì)于非金屬齒輪，也考慮做成組合式的，否則齒輪與軸的聯(lián)接常會(huì)產(chǎn)生困難。

3    組合齒輪結(jié)構(gòu)

圓錐齒輪的典型結(jié)構(gòu)如下圖所示。當(dāng)直徑較小時(shí)，可采用齒輪軸形式；當(dāng)直徑較大時(shí)，也可在腹板上開孔以減輕重量。

4     圓錐齒輪的典型結(jié)構(gòu)

常見的蝸輪蝸桿典型結(jié)構(gòu)一般將蝸桿和軸作成一體，稱為蝸桿軸。

蝸輪的結(jié)構(gòu)一般為組合式結(jié)構(gòu)，齒圈用青銅制造，輪芯用鑄鐵或鋼制造，這種結(jié)構(gòu)常由青銅齒圈與鑄鐵輪芯組成，多用于尺寸不大或工作溫度變化較小的蝸輪。上圖(b)為組合式螺栓聯(lián)接，這種結(jié)構(gòu)裝拆方便，多用于尺寸較大或易磨損的蝸輪，主要用于鑄鐵蝸輪或尺寸很小的青銅蝸輪。上圖(d)為拼鑄式，將青銅齒圈澆鑄在鑄鐵輪芯上，常用于成批生產(chǎn)的蝸輪。

5      齒輪與軸的聯(lián)接

齒輪與軸的聯(lián)接方法是傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要內(nèi)容之一，因?yàn)槁?lián)接方法的好壞，將直接影響傳動(dòng)精度和工作可靠性。

由于齒輪傳動(dòng)鏈的工作條件（傳遞轉(zhuǎn)矩、拆卸的頻繁程度等）、結(jié)構(gòu)的空間位置，以及裝配的可能性等情況的不同，因此齒輪與軸的聯(lián)接方式也是多種多樣的?？偟膩碚f，在齒輪和軸的聯(lián)接中，要求聯(lián)接牢固，能夠傳遞的轉(zhuǎn)矩大，能保證軸與齒輪的同軸度和垂直度。

不同的聯(lián)接方法，對(duì)于保證以上要求的完備程度各不相同，因此應(yīng)根據(jù)傳動(dòng)鏈的特點(diǎn)合理選擇。

常用的聯(lián)接方法有以下幾種：

① 銷聯(lián)接

此種方法在小型精密機(jī)械中用得較多。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，能傳遞中等大小的轉(zhuǎn)矩，不易產(chǎn)生空回。缺點(diǎn)是，裝配時(shí)齒輪不能自由繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)到適合的位置，以減小偏心的有害影響；同時(shí)，不宜用在齒輪直徑太大之處，因?yàn)檩喚墪?huì)擋住鉆卡，以致不能順利鉆出銷釘孔。

若齒輪需經(jīng)常拆換，可用圓錐銷聯(lián)接。圓柱銷和圓錐銷的直徑一般取軸徑的1/4，最大不超過1/3，以免過多地削弱軸的強(qiáng)度和剛度。

② 螺釘聯(lián)接

用緊定螺釘沿齒輪輪轂徑向固定齒輪，該方法裝卸方便，但傳遞轉(zhuǎn)矩小，螺釘容易松動(dòng)，且擰緊螺釘時(shí)會(huì)引起齒輪的偏心。在齒輪和軸的分界面上鉆孔攻螺紋，并擰入緊定螺釘?shù)墓潭ńY(jié)構(gòu)。傳動(dòng)時(shí)，緊定螺釘受剪切和擠壓作用。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于裝卸，軸向尺寸小，宜用于輪轂很短（或無(wú)輪轂）而外徑小的齒輪。缺點(diǎn)是傳遞轉(zhuǎn)矩小，且易在使用中產(chǎn)生空回，故也不宜用于精密齒輪傳動(dòng)鏈中。用螺釘直接將齒輪固定在軸套凸緣上的結(jié)構(gòu)。齒輪的定心靠其內(nèi)孔與軸套外圓的配合保證，垂直度則靠軸肩的端面與齒輪端面的貼緊來保證。這種結(jié)構(gòu)主要用于非金屬齒輪的聯(lián)接。此法在保證同軸度和垂直度方面較好。

③ 鍵聯(lián)接

最常用的是平鍵和半圓鍵。鍵聯(lián)接一般多用于傳遞轉(zhuǎn)矩較大和尺寸較大的齒輪傳動(dòng)。它的優(yōu)點(diǎn)是裝卸方便，工作可靠，缺點(diǎn)是同軸度較差，沿圓周方向不能調(diào)整。

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