机械设计基础齿轮系

机械设计基础齿轮系汇报人：AA2024-01-14CATALOGUE目录齿轮系基本概念与分类齿轮系传动比计算与分配齿轮系设计参数选择与优化齿轮系结构设计与强度校核齿轮系精度等级选择及公差配合齿轮系润滑、密封与散热技术总结与展望01齿轮系基本概念与分类由两个或多个齿轮组成的传动系统，用于传递动力和扭矩。齿轮系定义实现不同轴之间的动力传递和转速变换，满足各种机械装置对运动和动力的要求。齿轮系作用齿轮系定义及作用分类依据平行轴齿轮系相交轴齿轮系交错轴齿轮系齿轮系分类与特点01020304根据齿轮的轴线布置形式，可分为平行轴齿轮系、相交轴齿轮系和交错轴齿轮系。各齿轮轴线平行，通过圆柱齿轮实现传动，结构紧凑、传动效率高。两轴线相交于一点，通过圆锥齿轮实现传动，可改变传动方向。两轴线既不平行也不相交，通过螺旋齿轮实现传动，适用于空间交错轴间的动力传递。相关术语解析表示轮齿大小的参数，反映轮齿的承载能力。轮齿齿廓在分度圆上的压力角，一般为20°，用于保证传动的平稳性。齿轮上的轮齿数量，影响齿轮的传动比和尺寸。主动轮转速与从动轮转速之比，反映齿轮系的变速能力。模数压力角齿数传动比02齿轮系传动比计算与分配传动比是指主动齿轮转速与从动齿轮转速之比，反映了齿轮传动的变速效果。传动比i=n1/n2，其中n1为主动齿轮转速，n2为从动齿轮转速。传动比定义及计算公式计算公式传动比定义在齿轮系中，传动比的分配应遵循使各级传动比乘积等于总传动比的原则，同时考虑各级齿轮的强度、刚度、振动和噪声等因素。分配原则常用的传动比分配方法有等比数列法、等差数列法和经验法等。其中等比数列法适用于高速级传动比较大、低速级传动比较小的场合；等差数列法适用于各级传动比相差不大的场合；经验法则是根据设计者的经验和实际需要进行分配。分配方法传动比分配原则与方法实例描述以某汽车变速箱中的齿轮系为例，已知输入转速为1500r/min，输出转速为600r/min，要求设计一个三级齿轮系实现该变速效果。计算总传动比根据输入、输出转速计算总传动比i=1500/600=2.5。分配各级传动比采用等比数列法进行分配，设公比为q，则各级传动比分别为i1=q，i2=q^2，i3=q^3。根据总传动比和各级传动比的乘积等于总传动比的原则，可以求解出公比q和各级传动比的具体数值。设计结果经过计算和设计，得到三级齿轮系的具体参数和各级传动比的分配情况。通过实例分析可以看出，合理的传动比分配对于齿轮系的性能和使用寿命具有重要意义。01020304实例分析：传动比计算与分配03齿轮系设计参数选择与优化模数是齿轮设计的基本参数，影响齿轮的强度、耐磨性和噪音等性能。选择模数时需考虑齿轮的受力情况、转速、工作环境等因素。模数选择齿数影响齿轮的传动比和中心距，选择齿数时需根据传动要求、齿轮尺寸限制和加工工艺性等因素进行综合考虑。齿数选择压力角是齿轮齿形的重要参数，影响齿轮传动的平稳性和效率。一般情况下，标准压力角为20°，但在某些特殊情况下，可选择其他压力角以满足特定需求。压力角选择模数、齿数等设计参数选择依据基于遗传算法的参数优化遗传算法是一种模拟自然选择和遗传机制的优化算法，可用于齿轮设计参数的优化。通过构建适应度函数，将齿轮的强度、耐磨性、噪音等性能作为优化目标，利用遗传算法进行迭代寻优，得到最优的设计参数组合。基于有限元分析的参数优化有限元分析是一种数值计算方法，可用于分析齿轮的应力分布和变形情况。通过建立齿轮的有限元模型，对不同设计参数下的齿轮进行应力分析和强度校核，从而得到最优的设计参数。基于试验设计的参数优化试验设计是一种通过合理安排试验方案和分析试验结果，获得最优设计方案的方法。在齿轮设计参数优化中，可采用正交试验设计等方法，安排多组不同设计参数的试验方案，通过分析试验结果得到最优的设计参数组合。参数优化方法探讨实例背景某机械传动系统中需设计一齿轮系，要求传动平稳、噪音低、强度高。参数优化过程采用遗传算法对设计参数进行优化，以齿轮的强度、耐磨性和噪音为优化目标，经过多次迭代寻优，得到最优的设计参数组合为模数2.5mm、齿数24/48。优化结果分析经过优化后的齿轮系传动平稳性更好，噪音更低，强度更高。与优化前相比，传动效率提高了5%，噪音降低了10%，使用寿命延长了20%。设计参数选择根据传动要求和工作条件，初步选择模数为2mm，齿数为20/40的直齿圆柱齿轮。实例分析：设计参数选择与优化过程04齿轮系结构设计与强度校核

结构类型及其特点介绍定轴轮系各齿轮轴线固定不动，通过轴承支承在机架上。主要适用于传递运动准确、平稳的场合，如钟表、仪器等。周转轮系至少有一个齿轮的轴线绕另一个齿轮的轴线转动。适用于传递大速比、大扭矩的场合，如汽车、工程机械等。复合轮系由定轴轮系和周转轮系组合而成。具有结构紧凑、传动比大、效率高等特点，广泛应用于各种机械设备中。ABCD齿面接触强度校核通过计算齿面接触应力，与许用接触应力进行比较，判断齿面接触强度是否满足要求。疲劳强度校核考虑齿轮在交变应力作用下的疲劳破坏，通过计算疲劳寿命或安全系数进行校核。静强度校核对于受静载荷作用的齿轮，需进行静强度校核，计算齿轮在静载荷作用下的应力并与许用应力进行比较。齿根弯曲强度校核计算齿根弯曲应力，与许用弯曲应力进行比较，判断齿根弯曲强度是否满足要求。强度校核方法与步骤设计要求：根据给定的传动比、输入转速和扭矩等参数，设计一款适用于特定场合的齿轮系。实例分析：结构设计与强度校核过程设计步骤选择合适的齿轮类型（如直齿、斜齿、人字齿等）。确定齿轮模数、齿数、压力角等基本参数。实例分析：结构设计与强度校核过程进行齿轮结构设计，包括齿轮轴、轴承、箱体等部件的设计。进行强度校核，包括齿面接触强度、齿根弯曲强度、疲劳强度和静强度的校核。根据校核结果对设计进行调整和优化，直至满足设计要求。实例分析：结构设计与强度校核过程05齿轮系精度等级选择及公差配合齿轮系的精度等级通常分为多个级别，如IT5、IT6、IT7等，不同级别对应着不同的精度要求，包括齿形误差、齿向误差、齿距误差等。精度等级划分在选择齿轮系精度等级时，需要考虑传动要求、工作条件、制造成本等因素。一般来说，高精度齿轮系适用于高速、重载、高精度传动场合，而低精度齿轮系则适用于低速、轻载、一般精度传动场合。选用依据精度等级划分及选用依据公差配合原则齿轮系的公差配合应遵循互换性、经济性和可靠性的原则。互换性要求齿轮副在装配时能互换使用，经济性要求在保证质量的前提下尽量降低成本，可靠性则要求齿轮副在使用过程中能保持稳定和可靠。公差配合方法齿轮系的公差配合方法包括计算法、类比法和试验法。计算法是通过公式计算得出公差数值，类比法是根据相似产品或经验进行类比确定公差数值，试验法则是通过试验确定最佳公差数值。公差配合原则和方法010203实例描述以某型号汽车变速器中的齿轮系为例，分析其精度等级选择和公差配合过程。精度等级选择根据汽车变速器的传动要求和工作条件，选择适当的精度等级。在该例中，考虑到变速器需要承受较大的载荷和较高的转速，因此选择了较高的精度等级。公差配合过程首先根据齿轮副的结构特点和使用要求，确定各项公差的数值范围。然后通过计算或类比法确定各项公差的具体数值，并进行优化调整以满足经济性和可靠性的要求。最后进行试验验证，确保齿轮副在实际使用中能满足设计要求。实例分析：精度等级选择及公差配合过程06齿轮系润滑、密封与散热技术润滑方式根据齿轮传动的特点和工作环境，选择合适的润滑方式，如油浴润滑、喷油润滑、循环油润滑等。润滑剂选用根据齿轮材料、工作温度、载荷等因素，选用合适的润滑剂，如矿物油、合成油、润滑脂等。同时，要注意润滑剂的粘度、极压性、抗磨性、防腐性等性能指标。润滑方式选择及润滑剂选用密封材料选用耐油、耐磨、耐高温、耐老化的密封材料，如橡胶、聚四氟乙烯、金属等。同时，要注意密封材料与润滑剂、金属材料的相容性。密封方式根据齿轮箱的结构和工作环境，选择合适的密封方式，如接触式密封、非接触式密封、组合式密封等。密封结构设计合理设计密封结构，如迷宫式密封、浮动油封等，以提高密封效果和使用寿命。密封技术探讨根据齿轮箱的热平衡计算和工作环境，选择合适的散热方式，如自然散热、强制风冷、强制液冷等。散热方式设计合理的散热装置，如散热片、散热风扇、散热器等，以提高散热效果。同时，要注意散热装置与齿轮箱的整体结构相协调。散热装置设计制定合理的热管理策略，如控制齿轮箱的工作温度、优化齿轮参数以降低发热量等，以保证齿轮箱的正常工作和使用寿命。热管理策略散热技术介绍07总结与展望齿轮系基本概念齿轮系传动比计算齿轮系设计准则齿轮系应用实例本次课程重点内容回顾介绍了齿轮系的定义、分类、特点等基本概念，为后续学习打下基础。阐述了齿轮系设计时需要遵循的准则，如强度、刚度、稳定性等方面的要求。详细讲解了如何计算齿轮系的传动比，包括定轴轮系和周转轮系的计算方法。通过实例分析，展示了齿轮系在机械工程中的应用，加深了学生对理论知识的理解。随着科技的进步，未来可能会研发