《机械设计基础》第六章齿轮传动

《机械设计基础》第六章齿轮传动汇报时间：2024-01-14汇报人：AA目录齿轮传动基本概念与分类渐开线标准直齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮传动目录直齿锥齿轮传动蜗杆传动其他类型齿轮传动简介齿轮传动设计计算实例分析齿轮传动基本概念与分类0101齿轮传动定义02齿轮传动作用齿轮传动是指通过两个或多个齿轮的啮合来传递动力和运动的机械传动方式。齿轮传动在机械传动中具有传递动力、变速、变向和实现远距离传动等作用，广泛应用于各种机械设备和系统中。齿轮传动定义及作用010203分为直齿、斜齿和人字齿等类型，具有结构简单、制造方便、效率高和承载能力大等特点，主要用于平行轴之间的传动。圆柱齿轮分为直齿、斜齿和曲线齿等类型，用于相交轴或交错轴之间的传动，具有传动比稳定、噪音小和承载能力大等特点。圆锥齿轮由蜗杆和与之啮合的蜗轮组成，用于垂直交叉轴之间的传动，具有传动比大、结构紧凑和自锁性能良好等特点。蜗杆蜗轮齿轮类型与特点齿轮传动广泛应用于汽车、机床、航空航天、能源、建筑等各个领域，是机械设备中不可或缺的传动方式。应用领域随着科技的不断进步，齿轮传动正朝着高精度、高效率、高可靠性和绿色环保等方向发展。同时，新型材料和先进制造技术的应用也为齿轮传动的创新和发展提供了有力支持。未来，齿轮传动将继续发挥重要作用，并适应各种复杂和特殊的应用需求。发展趋势应用领域及发展趋势渐开线标准直齿圆柱齿轮02渐开线形成原理及性质渐开线形成原理：当一直线在圆上作纯滚动时，直线上任一点的轨迹称为该圆的渐开线。渐开线性质发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长。渐开线上愈接近基圆的点曲率半径愈小，反之则大，渐开线愈平直。同一基圆上的两条渐开线的法线方向的夹角等于这两条渐开线对应的两个端点之间的弧长。渐开线上任一点的法线必与基圆相切。标准直齿圆柱齿轮参数压力角α：渐开线齿廓上过任意点K的径向直线与齿廓在该点处的切线所夹的锐角。模数m：齿距与圆周率π的比值，以毫米计。模数大，齿轮的尺寸也大，轮齿也强壮。模数取值要符合国家标准。齿数z：一个齿轮的轮齿总数。齿顶高系数ha*：齿顶高与模数之比。顶隙系数c*：顶隙与模数之比。几何尺寸计算根据齿轮的模数、齿数、压力角等参数，可以计算出齿轮的齿顶圆直径、齿根圆直径、分度圆直径、齿厚、齿槽宽等几何尺寸。强度校核齿轮传动中，轮齿的失效形式主要有折断、点蚀、胶合和磨损等。为了保证齿轮传动的安全可靠，必须对齿轮进行强度校核。强度校核包括弯曲强度校核和接触强度校核两种。弯曲强度校核是防止轮齿折断，接触强度校核是防止齿面点蚀和胶合。几何尺寸计算与强度校核斜齿圆柱齿轮传动03重合度大由于齿线的倾斜，斜齿圆柱齿轮的重合度比直齿圆柱齿轮大，这使得传动更加平稳，承载能力更高。轴向力斜齿圆柱齿轮在啮合时会产生轴向力，需要考虑轴向支撑和轴向定位问题。齿线倾斜斜齿圆柱齿轮的齿线是倾斜的，这使得齿轮在啮合时能够逐渐进入和退出啮合，从而减小了啮合冲击和噪音。斜齿圆柱齿轮结构特点啮合条件斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是法向模数和法向压力角相等，同时两齿轮的螺旋角必须大小相等、方向相反。重合度分析重合度是影响齿轮传动性能的重要因素之一。对于斜齿圆柱齿轮，其重合度可以通过改变螺旋角、齿宽等参数进行调整。重合度越大，传动越平稳，但也会增加齿轮的制造难度和成本。啮合条件与重合度分析强度校核及优化设计方法为了保证斜齿圆柱齿轮传动的可靠性，需要进行强度校核。强度校核主要包括弯曲强度校核和接触强度校核。弯曲强度校核是验算轮齿抵抗弯曲变形的能力，而接触强度校核是验算轮齿抵抗点蚀的能力。强度校核为了提高斜齿圆柱齿轮传动的性能，可以采用优化设计方法。优化设计方法主要包括参数优化、形状优化和拓扑优化等。参数优化是通过调整齿轮的模数、齿数、螺旋角等参数来提高传动性能；形状优化是通过改变齿轮的齿形、修形等来提高传动效率和降低噪音；拓扑优化是通过改变齿轮的材料分布来提高承载能力和减轻重量。优化设计方法直齿锥齿轮传动04

直齿锥齿轮结构特点齿形为直线形直齿锥齿轮的齿形为直线形，其齿面与分度圆锥面相切。齿线为圆锥曲线直齿锥齿轮的齿线为圆锥曲线，通常是圆弧或抛物线。齿宽沿锥面逐渐变化由于直齿锥齿轮的齿面是锥面，因此其齿宽沿锥面逐渐变化，大端齿宽大于小端齿宽。两齿轮的模数和压力角必须相等，同时两齿轮的分度圆锥必须相切。啮合条件重合度是齿轮传动的重要参数之一，表示同时啮合的齿对数。在直齿锥齿轮传动中，重合度的大小与齿轮的模数、齿数、分度圆锥角等因素有关。重合度越大，传动的平稳性和承载能力越高。重合度分析啮合条件与重合度分析强度校核直齿锥齿轮的强度校核主要包括轮齿弯曲强度校核和轮齿接触强度校核。弯曲强度校核主要考虑轮齿在载荷作用下的弯曲应力，而接触强度校核则考虑轮齿在啮合过程中的接触应力。优化设计方法直齿锥齿轮的优化设计主要包括参数优化和结构优化两个方面。参数优化是通过改变齿轮的模数、齿数、分度圆锥角等参数来提高传动的性能；结构优化则是通过改变齿轮的结构形式，如采用变位齿轮、修形齿轮等来提高传动的承载能力和平稳性。同时，优化设计还需要考虑制造工艺、成本等因素。强度校核及优化设计方法蜗杆传动05阿基米德蜗杆、法向直廓蜗杆（ZN型）、渐开线蜗杆（ZI型）、锥面包络圆柱蜗杆（ZK型）等。类型传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小，但效率低、易磨损。特点蜗杆传动类型与特点普通圆柱蜗杆传动主要参数模数m和压力角α反映蜗杆轮齿大小的主要参数，通常取标准值。蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2决定传动比i的大小，z1一般取1~4，z2根据传动比和中心距确定。蜗杆分度圆直径d1和蜗轮分度圆直径d2用于计算传动中心距a，a=(d1+d2)/2。顶隙c为保证蜗杆能顺利进入蜗轮，顶隙应适当，一般取c=0.2m。润滑良好的润滑对减小磨损、提高效率和延长使用寿命具有重要意义。一般采用油池润滑或喷油润滑，选用适当的润滑油或润滑脂。效率蜗杆传动效率低，主要是由于啮合摩擦和轴承摩擦造成的。提高效率的方法包括减小模数、增大压力角、选用优质材料和降低粗糙度等。散热蜗杆传动在高速重载时会产生大量热量，需要及时散热以防止温升过高。散热方法包括增加散热面积、提高表面传热系数和采用强制冷却等。效率、润滑和散热问题探讨其他类型齿轮传动简介0601圆弧齿形齿轮的齿形为圆弧状，与渐开线齿形不同，圆弧齿形具有更高的接触强度和弯曲强度。02传动特点圆弧齿圆柱齿轮传动具有承载能力强、传动平稳、噪音低等优点，适用于重载和高速传动。03应用范围广泛应用于冶金、矿山、石油、化工等行业的重载机械传动中。圆弧齿圆柱齿轮传动点线啮合齿轮的齿形由一系列的点和线构成，通过点和线的接触实现齿轮的啮合传动。啮合原理点线啮合齿轮传动具有结构紧凑、传动效率高、制造精度要求较低等优点。传动特点适用于中小功率、中低速的传动系统，如仪器仪表、自动化设备等领域。应用范围点线啮合齿轮传动非圆齿轮的齿形不是标准的圆形，而是根据特定的设计需求制成的非圆形状。齿轮形状传动特点应用范围非圆齿轮传动可以实现变传动比、非匀速旋转等特殊运动要求，具有较大的设计灵活性。适用于需要特殊运动轨迹和速度变化的机械系统，如机器人、纺织机械等领域。030201非圆齿轮传动概述齿轮传动设计计算实例分析07明确设计目标、工作条件、性能要求等关键信息。根据设计任务书要求，选择合适的齿轮类型、模数、齿数、压力角等参数。设计任务书解读与参数选择参数选择设计任务书解读齿轮受力分析计算齿轮在传动过程中受到的力，包括圆周力、径向力和轴向力。强度校核根据