项目四 汽车传动系统Word格式文档下载.docx
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内容
学习任务二汽车发动机中的正时链传动
学习任务三汽车轮系
学习任务一汽车发电机的驱动载体
任务描述：
汽车发电机由曲轴通过皮带传动进行驱动，掌握带传动的工作原理、张紧方法和同步齿形带在汽车上的应用等有利于帮助学生理解汽车发动机附件的驱动情况。
学习目标：
一、带传动的概念和类型
带传动是通过传动带把主动轴的转动和动力传递给从动轴。
常用于两轴相距较远的场合，其结构简单、成本低廉，应用很广。
带传动按工作原理分为摩擦传动和啮合传动两类。
摩擦传动又可分为平带传动和V带传动。
带传动的优点主要有：
①缓冲、吸振，传动平稳，噪声小；
②摩擦式的带传动，当过载时，带会在带轮上打滑，可防止损坏其他零件，。
带传动的缺点有：
①材料易老化，寿命较短
②外廓尺寸较大，传动比不能过大，传动效率较低，常用于中小功率的传动。
1．带传动的工作原理
2．V带的构造
V带的横截面是等腰梯形，工作面是两侧面，V带仅与轮槽的两侧接触，而不与槽底接触。
V带传动产生的摩擦力是平带传动摩擦力的3倍，且V带无接头，并已经标准化。
V带由包布、顶胶、抗拉体和底胶4部分组成，V带包布用胶帆布，顶胶和底胶材料为橡胶。
抗拉体是V带工作时的主要承载部分
绳芯：
柔韧性好，抗弯强度高，帘布芯。
3．普通V带的主要参数
（1）普通V带的截面形状，按截面尺寸分为Y，Z，A，B，C，D，E等7种型号，Y型的截面积最小，E型的截面积最大。
V带的截面积越大，传递的功率也越大。
（2）V带的节宽bp。
当V带弯曲时，在带中保持原长度不变（即不伸长也不压缩）的层面叫节面，节宽bp就是节面的宽度，也保持不变。
（3）带的基准长度Ld。
V带在规定的张紧力下，位于节面上的周线长度，是根据需要设计和选用V带长度的依据。
最短为200mm，最长可达16000mm。
（4）V带带轮的基准宽度bd。
如图4-1-4所示，轮槽的基准宽度通常与所配用的V带的节宽处于同一位置，即轮槽的基准宽度等于V带的节宽，bd＝bp。
（5）带轮的基准直径dd：
是轮槽的基准宽度bd处带轮的直径。
基准直径越小，传动时带在带轮上的弯曲变形越严重，弯曲应力越大
二、V带传动的传动比计算
1．传动比计算
带传动的传动比是主动轮的转速n1（r／min）与从动轮的转速n2（r／min）的比值，也是主、从动轮基准直径db的反比。
2．V带传动的受力分析
静止时，带轮两边的拉力相等，均为预拉力Fo。
传动时，在摩擦力的作用下，主动轮带动传动带一起运动，这时卷入主动轮的一边先被拉紧，称为紧边，其拉力由Fo增大到F1，卷出主动轮的一边则被放松，称为松边，拉力从Fo降到F2。
紧边拉力的增加量等于松边拉力的减少量。
两边的拉力之差即是带所传递的圆周力。
带传动的功率P、圆周力F（N）、和带速v（m/s）之间的关系为
3．普通V带传动的选用要点
首先根据所需传递的功率和主动轮的转速n1选择V带的型号和根数，其次选取带轮直径dd，并保证然后确定带的基准长度Ld。
三、普通V带的正确使用
（1）V带在轮槽中的安装位置要正确。
（2）V带的张紧程度要适当，不宜过松或过紧。
（3）对V带要及时检查和定期调整，如发现有不宜继续使用的，要及时更换。
（4）V带传动应安装防护罩。
四、同步齿形带传动
同步齿形带属于啮合传动，传动带工作面上的凸齿与带轮外缘上的齿槽进行啮合传动。
1．同步带的特点
无打滑现象，能保证准确的传动比。
带的厚度小，质量轻
带的柔性好，所以带轮的直径可以较小。
传动带的耐油、抗老化性好。
2．同步齿形带在汽车上的应用举例
一汽大众奥迪100型轿车用的齿形带传动，用以实现曲轴与凸轮轴之间的定时传动。
五、带传动的张紧装置
1．调整中心距
2．使用张紧轮
六、V带在汽车上的应用举例
风扇与水泵同轴，和电机一起由曲轴皮带轮通过V带驱动。
作业布置：
归纳总结本次任务知识点
课后自主学习内容：
学习任务二汽车发动机中的正时链传动
12
2011.10.12（3，4）汽服103
链传动在汽车上的应用
（1）了解链传动的特点
（2）熟悉链传动的类型
（3）掌握链传动传动比的计算方法
（4）熟悉链传动在汽车上的应用
（1）具有分析汽车发动机上链传动的能力
教师自身应提升专业素养，多了解专业，结合实际进行分析
汽车发动机的一些附件，如空调压缩机、风扇等需要由曲轴驱动，特别是进排气门有严格的时刻要求，如何能够予以保证则需要靠链传动来解决。
（4）熟悉链传动在汽车上的应用
一、链传动的特点和类型
1．链传动的工作原理和传动比
链传动是由主、从动链轮和链条组成的传递运动和动力的传动机构
单位时间内主动轮转过的齿数等于从动轮转过的齿数。
2．链传动的常用种类
（1）传动链：
在一般机械中传递运动和动力，应用最广泛。
（2）输送链：
用于输送工件、物品和材料等。
（3）曳引起重链：
主要传递力，起牵引、悬挂物品的作用，兼作缓慢运动。
3．链传动的应用特点
与带传动相比，链传动有如下特点：
（1）能保证准确的平均传动比。
（2）传递的功率大，且张紧力小。
（3）传动的效率高,一般达0.95～0.98。
（4）能在低速重载和高温条件及露天等不良环境中工作。
（5）链条的铰链磨损后，使链条节距变大，链条易脱落。
4．滚子链的结构
如图4-2-2所示，滚子链由内链板1、外链板2、销轴3、套筒4和滚子5组成。
销轴与外链板用过盈配合组成外链节，套筒与内链板用过盈配合组成内链节，销轴与套筒之间的转动副使得当链条屈伸时，内、外链节能相对转动。
滚子套在套筒上可自由转动，滚子与链轮轮齿相对滚动，摩擦阻力小，减小了磨损。
节距P是相邻两链节转动副理论中心间的距离。
滚子链的连接：
两链条两端均为内链节时，使用外链板和销轴组成可拆卸的连接链节，用开口销或连接锁片连接，连接后的链条的节数为偶数。
当链条的一端是内链节，另一端是外链节时，使用过渡链节连接，连接后链条的节数为奇数
二、链传动在汽车上的应用
曲轴与凸轮轴的传动方式有：
齿轮传动、链传动和带传动。
对于凸轮轴上置的配气机构，特别适合链传动。
为使链条在工作时具有一定的张力而不脱链，装有导链板14，上下链条的张紧轮2，11等，如图4-2-4所示。
学习任务三汽车轮系
13
2011.10.15（1，2）汽服103
定轴轮系传动比的计算
知识目标：
（1）熟悉齿轮机构的特点和分类
（2）熟悉齿轮各部分名称
（3）熟悉一些常见齿轮机构的传动特点及在汽车上的应用
（4）熟悉渐开线齿轮的特点
（5）掌握齿轮各部分几何参数及算法
（6）掌握定轴轮系和周转轮系的主要区别
（7）掌握定轴轮系和周转轮系传动比的计算
能力目标：
能运用所学习的知识分析汽车变速器齿轮传动
整体较好，对定轴轮系掌握较好，周转轮系学生略显有难度
由于受实验实训条件的影响，使部分内容无法正常实施，如让学生分析计算汽车各级转速的传动比。
汽车上有很多传动是通过齿轮传动来实现的，汽车上采用的轮系有哪些？
由什么组成？
主要应用于哪些部位和总成？
工作任务：
实测汽车主减速器的传动比
知识点一齿轮传动的特点及应用
齿轮传动依靠主动齿轮与从动齿轮的啮合，传递运动和动力。
与其他传动相比，具有以下特点：
1．优点
1）适应性广；
2）传动比恒定；
3）效率较高，齿轮机构传动效率一般在95％以上；
4）工作可靠，寿命较长；
5）可以传递空间任意两轴间的运动。
2．缺点
1）制造和安装精度要求高，成本高；
2）低精度齿轮传动时噪声和振动较大；
3）不适于距离较大的两轴间的运动传递等。
知识点二 齿轮传动失效的形式
齿轮传动的失效一般是指轮齿的失效。
常见的失效形式有轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合以及塑性变形等几种形式。
1．轮齿折断
轮齿折断是指齿轮的一个或多个齿的整体或其局部的断裂。
通常有疲劳折断和过载折断两种。
2．齿面点蚀
齿轮工作时，轮齿齿面在法向力的作用下将产生接触应力，并按脉动循环变化。
当齿面在过高的交变接触应力的反复作用下，齿面上的金属将小块脱落，形成麻点状的凹坑，称为点蚀。
3．齿面磨损
磨损是齿轮在啮合传动过程中，轮齿接触表面上的材料摩擦损耗的现象。
齿面磨损一方面导致渐开线齿廓形状被破坏，引起噪声和系统振动；
另一方面使轮齿变薄，可间接导致轮齿的折断。
4．齿面胶合
胶合是相啮合齿面的金属，在一定压力下直接接触发生粘着，同时随着齿面间的相对运动，使金属从齿面上撕落而引起的一种严重粘着磨损现象。
胶合又有热胶合和冷胶合之分。
5．塑性变形
在过大的应力作用下，轮齿材料因屈服产生塑性流动而形成齿面或齿体的塑性变形。
齿轮的失效形式与传动工作情况相关。
按工作情况，齿轮传动可分为开式传动和闭式传动两种。
开式传动是指传动裸露或只有简单的遮盖，工作时环境中粉尘、杂物易侵入啮合齿间，润滑条件较差的情况，如图7-13a所示。
闭式传动是指被封闭在箱体内，且润滑良好的（常用浸油润滑）的齿轮传动，如图7-13b所示。
开式传动以磨损及磨损后的折齿失效为主，闭式传动则以疲劳点蚀或胶合为主。
知识点三渐开线的形成及其啮合特性
1．渐开线的形成
如图所示，当直线NK沿一圆作纯滚动时，直线上任意一点K的轨迹AK称为该圆的渐开线。
这个圆称为渐开线的基圆，其半径和直径分别用rb和db表示，直线NK称为渐开线的发生线。
根据渐开线的形成过程可知，渐开线具有下列基本性质：
1）发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧度。
2）发生线NK是渐开线在任意点的法线。
3）渐开线形状取决于基圆的大小，如图所示。
4）渐开线齿廓上任意点的法线与该点的速度方向线所夹的锐角ak称为该点的压力角，如图所示。
5）基圆以内无渐开线。
2．渐开线齿轮传动的啮合特性
（1）恒定的传动比渐开线齿轮传动具有传动比恒定、传动平稳的特点。
齿轮的传动比是指主、从动齿轮角速度之比，工程上又常用主从动齿轮的转速之比表示，即 i12=ω1/ω2=n1/n2
传动比是否恒等于常数，影响到齿轮传动的平稳性。
齿廓啮合基本定理：
刚性齿廓啮合传动比为定值的条件是节点C为定点。
凡满足啮合基本定理的一对齿廓称为共轭齿廓。
（2）中心距可分性图7-5所示为一对渐开线标准齿轮的外啮合的情况，当两轮的分度圆与节圆恰好重合时，即d1=d’1，d2=d’2，此时安装中心距a与理论中心距a’（又称为标准中心距，为两轮分度圆半径之和）重合（a’=a），即
a=1/2*（d1+d2）=a’=1/2*（z1+z2）
知识点四齿轮传动正确啮合条件
一对渐开线齿轮要正确啮合，必须满足一定的条件。
由于模数m和压力角a都是标准化了的，所以两齿轮正确啮合条件为：
m1=m2=m
a1=a2=a
知识点五蜗杆蜗轮传动
如图所示，蜗杆传动用于传递空间两交错轴之间的运动和动力，通常两轴垂直交错，轴交角∑=90°
。
蜗杆传动的主要优点是：
传动比大，在动力传动中一般i=8～100，在分度机构中传动比可达1000；
传动平稳，噪声小；
结构紧凑。
主要缺点是：
蜗杆传动效率低；
蜗轮常需要用较贵重的青铜制造，故成本较高。
在蜗杆传动中，是用蜗杆带动蜗轮传递运动和动力的。
1．螺旋方向的判定
蜗轮与斜齿轮一亲，也分左旋齿和右旋齿，如图7-27所示。
蜗杆、蜗轮的螺旋方向可用右手法则判定，其判室方法同斜齿轮的旋向判定。
图7-27所示的蜗杆和蜗轮均为右旋。
2．蜗杆传动旋转方向听判定
蜗杆的旋转方向，不仅与蜗杆的旋转方向有关，而且还与蜗杆的螺旋方向有关。
蜗轮旋转方向的判定方法如下：
当蜗杆是右旋（或左旋）时，伸出右手（或左手）半握拳，用四指顺着蜗杆的旋转方向，这时与大拇指向相反，就是蜗轮的旋转方向，如所示。
知识点六定轴轮系传动比的计算
一、轮系的基本概念
轮系：
由一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统；
轮系的分类：
定轴轮系：
所有齿轮轴线的位置固定不动；
周转轮系：
至少有一个齿轮的轴线不固定；
定轴轮系的分类：
平面定轴轮系：
轴线平行；
空间定轴轮系：
不一定平行；
轮系的传动比:
轮系中首、末两轮的角速度（或转速）之比，包括两轮的角速比的大小和转向关系。
传动比的大小：
当首轮用“1”、末轮用“k”表示时，其传动比的大小为：
i1k＝ω1/ωk＝n1/nk
传动比的方向：
首末两轮的转向关系。
相互啮合的两个齿轮的转向关系：
二、平面定轴轮系传动比的计算
特点：
轮系由圆柱齿轮组成，轴线互相平行；
传动比有正负之分:
首末两轮转向相同为“+”，相反为“-”。
1、传动比大小
设Ⅰ为输入轴，Ⅴ为输出轴；
各轮的齿数用Z来表示；
角速度用表示；
首先计算各对齿轮的传动比：
所以：
结论：
定轴轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积，其值等于各对齿轮的从动轮齿数的乘积与主动轮齿数的乘积之比；
2、传动比方向
在计算传动比时，应计入传动比的符号：
（1）公式法
式中：
m为外啮合圆柱齿轮的对数
举例：
（2）箭头标注法
采用直接在图中标注箭头的方法来确定首末两轮的转向，转向相同为“+”，相反为“-”。
三、空间定轴轮系的传动比
轮系中包含有空间齿轮（如锥齿轮、蜗轮蜗杆、螺旋齿轮等）；
首末两轮的轴线不一定平行。
1传动比的大小
2传动比的方向
注意：
只能采用箭头标注法，不能采用（-1）m法判断。
分两种情况讨论：
情况1：
首、末两轮轴线平行
传动比计算式前应加“+”、“-”号，表示两轮的转向关系。
情况2：
首、末两轮轴线不平行
只计算传动比的大小，各轮的转向在图中标出。
大小：
转向如图。
例1在图示轮系中，已知：
蜗杆为单头且右旋，转速
转动方向如图示，其余各轮齿数为：
，
，试：
（1）说明轮系属于何种类型；
（2）计算齿轮4的转速
；
（3）在图中标出齿轮4的转动方向。
解：
（1）该轮系为定轴轮系
（2）
r/min
（3）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
转向:
方向:
←
例2如图所示轮系中，已知：
单头蜗杆转向和旋向，
Z2=56，Z2’=50，Z3=80，Z4’=30，z5=50且齿轮2和齿轮4同轴线
求：
i15及齿轮5的转向
传动比大小：
方向：
如图所示
轮5方向:
←。
复习巩固
一、选择题
1、齿轮传动中大体有三种齿廓曲线的齿轮，其中————齿轮制造容易、便于安装、互换性亦好，应用最广。
A、渐开线 B、摆线 C、圆弧
2、齿轮传动能保证两轮————恒等于常数。
A、传动比 B、平均传动比 C、瞬时传动比
3、一对刚性齿轮外啮合时，过齿廓接触点所作的公法线与两轮中心线连线的交点所作的两个相切的圆称为————。
A、分度圆 B、节圆 C、齿项圆 D、齿根圆
4．齿条的齿廓曲线是一条直线，其原因是————变成无穷大。
A、分度圆 B、节圆 C、基圆 D、齿项圆
5、刚性齿廓啮合传动比为定值的条件是————为定点。
A、节圆 B、分度圆 C、基圆 D、节点C
6、斜齿圆柱齿轮传动与直齿圆柱齿轮传动相比最大的优点是：
————。
A、传动效率高 B、传动比恒定 C、传动平稳、噪声小
7、能够实现相交轴之间的运动与动力的传递的齿轮传动机构是————。
A、直齿圆柱齿轮机构 B、斜齿圆齿轮机构 C、圆锥齿轮机构
8、直齿锥齿轮的轮齿分布在圆锥面上，因此有大端、小端之分。
为便于计算和测量，通常取锥齿轮的————为标准值，即为标准值。
A、小端参数 B、小端模数 C、大端参数 D、大端模数
9、蜗杆传动用于传递————轴之间的运动和动力。
A、两平行 B、两相交 C、两空间交错
10、阿基米德蜗杆的轴向齿廓是————，端面齿廓是————。
A、阿基米德螺旋线 B、直线
二、填空题
1、按齿轮的齿廓曲线不同，齿轮又可分为————、————和————等三种齿轮。
2、渐开线齿轮传动的————为恒定值，就保证了渐开线齿轮传动的————。
3、渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件为：
两轮的————和————必须分别相等并为标准值。
4、内齿轮的齿厚相当于外齿轮的————，而齿槽宽相当于外齿轮的————。
5、避免发生齿轮根切的措施是————和————。
6、为使设计、制造和互换方便，在齿轮上取某一个圆，使其具有————和————，这个圆就是分度圆。
7、常见的失效形式有————、————、齿面磨损、————以及塑性变形等几种形式。
8、斜齿轮按其齿廓渐开线螺旋面的旋向，可以分为————和————两种。
9、直齿锥齿轮按其顶隙沿齿宽是否变化，可分为————收缩齿和————收缩齿两种。
10、普通圆柱蜗杆传动主要有————、法向直廓蜗杆传动和————三种类型。
三、判断题
1、渐开线形状取决于基圆的大小。
（）
2、在制造、安装过程中，一对相互啮合的齿轮的中心距的微小误差会改变其瞬时传动比，因此在制造、安装要求较高。
3、齿轮参数中最基本的参数是齿数、模数、压力角。
4、两齿轮模数相同时，说明其渐开线齿廓曲线一致。
5、用展成法加工齿轮时，当齿数较少时，有时会发现刀具的顶部切人齿轮的根部，将齿轮根部的渐开线切去的现象，通常称之为根切。
6、内齿轮与外齿轮一样，其齿顶圆大于分度圆，也大于齿根圆。
7、斜齿圆柱齿轮螺旋角8越大，轮齿越倾斜，则传动的平稳性越好，但轴向力也越大。
8、蜗杆传动与其他齿轮传动相比较，最大的特点是传动比大，是其他齿轮机构所无法实现的。
9、蜗杆传动与齿轮传动相比，轮齿相互接触的时间较长，所以传动平稳。
10、圆弧齿与渐开线齿一样可以制成直齿，也可制成斜齿等形式。
四、计算题
1、有一齿轮传动，主动轮齿数z1=20，从动轮齿数z2=50，试计算传动比i12=？
若主动轮转速n1=800r/min，求从动轮转速n2=?
2、已知相啮合的一对标准直齿圆柱齿轮传动，主动轮转速n1=900r/min，从动轮转速n2=300r/min，中心距a=200mm，模数m=5mm，求齿数z1和z2。
3、已知相啮合的一对标准直齿圆柱齿轮传动，z1：
20，z2=50，a=210rnm，求d1和d2各是多少?
4、已知一蜗杆传动，蜗杆头数z1=2，转速n1=1450r/min，蜗轮齿数z2=62，求蜗轮转速n2=？
五、实战题
了解一种型号的汽车中采用了哪些齿轮传动机构?
并对齿轮参数进行测量。
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