机械设计基础06标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算

机械设计基础06标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算汇报人：AA2024-01-12CONTENTS齿轮基本概念与分类齿轮几何参数与术语标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算方法齿轮精度等级与公差配合齿轮材料选择与热处理工艺齿轮传动设计实例分析齿轮基本概念与分类01齿轮是一种具有相互啮合的齿形机械元件，用于传递动力和旋转运动。齿轮定义实现不同轴之间的动力和运动传递，改变转速和扭矩，以及实现机械的精确控制。齿轮作用齿轮定义及作用包括直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮等，用于平行轴之间的动力传递。如直齿锥齿轮、弧齿锥齿轮等，用于相交轴之间的动力传递。如椭圆齿轮、摆线齿轮等，用于实现特殊运动轨迹和速度变化。平行轴齿轮相交轴齿轮非圆齿轮齿轮类型与特点标准直齿圆柱齿轮由轮齿、齿槽、端面、法面、基圆等部分组成。模数、齿数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数等是标准直齿圆柱齿轮的主要参数。两齿轮的啮合是通过轮齿间的相互作用力实现的，要求两齿轮的模数和压力角必须相等才能正确啮合。基本结构主要参数啮合原理标准直齿圆柱齿轮简介齿轮几何参数与术语02模数齿轮的一个重要基本参数，用m表示，其大小影响齿轮的强度和尺寸。模数越大，齿轮的承载能力越强，但齿轮的尺寸也会相应增大。压力角渐开线齿形上的点在齿轮转动时，它的运动方向（分度圆的切线方向）和正压力方向（渐开线的法线方向）所夹的锐角称为压力角，用α表示。我国标准规定α=20°。齿数一个齿轮的轮齿总数，用z表示。齿数越多，齿轮的几何尺寸越大，同时齿轮的传动比也越稳定。模数、压力角、齿数等参数齿顶到分度圆的距离，用ha表示。齿顶高是齿轮的基本参数之一，影响齿轮的强度和尺寸。齿顶高齿根到分度圆的距离，用hf表示。齿根高也是齿轮的基本参数之一，同样影响齿轮的强度和尺寸。齿根高齿顶到齿根的距离，用h表示。全齿高是齿轮的重要尺寸之一，对于齿轮的啮合和传动性能有重要影响。全齿高齿顶高、齿根高、全齿高等术语为了凑配中心距或满足其他特殊需求，将标准齿轮的轮齿进行微量移动，从而改变其几何尺寸和形状的过程称为齿轮变位。齿轮变位根据变位后齿轮的形状和性能变化，可将齿轮变位分为高度变位和角度变位两类。高度变位主要改变齿高和齿顶圆直径等参数；角度变位则主要改变压力角和啮合角等参数。变位分类齿轮变位概念及分类标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算方法03分度圆直径定义分度圆是一个假想的圆，其半径称为分度圆半径，用r表示。分度圆直径是分度圆半径的两倍，用d表示。计算公式d=m*z，其中m为模数，z为齿数。分度圆直径计算123齿顶圆是齿轮齿顶所在的圆，其直径用da表示。齿顶圆直径定义齿根圆是齿轮齿槽底部所在的圆，其直径用df表示。齿根圆直径定义da=d+2*ha，df=d-2*hf，其中ha为齿顶高，hf为齿根高。计算公式齿顶圆直径和齿根圆直径计算齿厚是指一个齿的两侧齿面在分度圆上的弧长，用s表示。齿厚定义槽宽定义计算公式槽宽是指相邻两个齿之间的空间在分度圆上的弧长，用e表示。s=π*m/2，e=π*m/2。对于标准齿轮，齿厚和槽宽相等。030201齿厚和槽宽计算齿轮精度等级与公差配合04根据齿轮的传动精度要求，将齿轮精度划分为多个等级，如IT5、IT6、IT7等。根据齿轮传动的使用场合、负载情况、转速等因素，选择合适的精度等级。一般来说，高精度齿轮适用于高速、重载或需要精确传动的场合。精度等级划分及选用原则选用原则精度等级划分齿轮的公差配合应遵循“大间隙、小过盈”的原则，即齿轮副的侧隙应适当，同时保证齿轮的啮合精度和传动平稳性。公差配合原则齿轮的配合方法主要有基孔制和基轴制两种。基孔制是以孔为基准件，通过改变轴的尺寸来实现配合；基轴制则是以轴为基准件，通过改变孔的尺寸来实现配合。具体选用哪种配合方法，应根据齿轮的结构、加工工艺和装配要求等因素综合考虑。配合方法公差配合原则与方法高精度齿轮的啮合精度高，传动平稳，噪音和振动小。高精度齿轮的齿面接触强度高，能够承受较大的负载和冲击。高精度齿轮的传动效率高，能够减少能量损失和发热现象。高精度齿轮的耐磨性好，使用寿命长。传动效率传动平稳性承载能力使用寿命齿轮精度对传动性能影响齿轮材料选择与热处理工艺05通过添加合金元素提高材料的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性，但成本相对较高。01020304具有良好的可加工性和机械性能，成本低廉，但耐磨性和耐腐蚀性相对较差。具有优良的铸造性能和良好的减震性，但强度和硬度较低，适用于低速、轻载的齿轮。如塑料、橡胶等，具有重量轻、噪音小、耐腐蚀等优点，但承载能力和耐磨性较差。碳素钢铸铁合金钢非金属材料常用齿轮材料及其特性提高齿轮的硬度和耐磨性，但可能导致变形和开裂。消除淬火应力，提高韧性和塑性，降低硬度。提高表面硬度和耐磨性，同时保持心部良好的韧性。提高表面硬度和耐磨性，同时保持较低的变形量。淬火回火渗碳淬火氮化处理热处理工艺对齿轮性能影响根据齿轮的工作条件和性能要求选择合适的材料。对于高速、高精度的齿轮传动，应选择具有高硬度、高耐磨性和良好热稳定性的材料，并进行精密的热处理以控制变形和提高精度。对于承受重载或冲击载荷的齿轮，应选择高强度、高韧性的材料，并进行相应的热处理以提高其耐磨性和耐腐蚀性。在满足性能要求的前提下，尽量选用成本较低的材料和简化的热处理工艺以降低制造成本。9字9字9字9字材料选择与热处理工艺优化建议齿轮传动设计实例分析06实例背景本实例以某型机械装置中的标准直齿圆柱齿轮传动设计为例，探讨其设计过程、方法及相关计算。设计要求满足装置传动比、扭矩传递、运转平稳性、噪声控制等方面的要求，同时考虑齿轮的制造、安装及维修便利性。实例背景介绍及设计要求传动方案设计与参数确定传动方案设计根据装置整体布局及传动要求，选择适当的齿轮类型、布置方式及润滑方式。参数确定依据设计手册或相关标准，确定齿轮模数、齿数、压力角等基本参数，并进行初步的强度校核。强度校核采用理论计算或有限元分析方法，对齿轮的弯曲强度、接触强度等进行校核，确保齿轮传动安全可靠。优化措施针对校核结果，提出相应的优化措施，如调整齿轮参数、改善材料性能、优化热处理工艺等，以提高齿轮传动的性能。强度校核及优化措施总结与展望通过实例分析，展示了标准直齿圆柱齿轮