《齿轮传动z》课件VIP

齿轮传动齿轮传动是一种常见的机械传动方式，广泛应用于各种机械设备中。齿轮传动利用齿轮之间的啮合来传递运动和扭矩，实现速度、扭矩和运动方向的改变。课程简介齿轮传动基础本课程介绍齿轮传动的基本原理、结构和应用。常见齿轮类型涵盖圆柱齿轮、锥齿轮、蜗杆传动等常用类型。设计与计算学习齿轮传动设计和计算方法，例如接触强度和弯曲强度计算。实际应用探讨齿轮传动在机械设备中的应用案例，例如汽车变速箱和工业减速机。课程目标理解齿轮传动原理掌握齿轮传动的工作原理，了解齿轮传动的工作过程和特点，并能够分析其优缺点。掌握齿轮传动的设计方法学习齿轮传动的设计方法，包括齿轮参数的计算，材料的选择，热处理和表面处理等。什么是齿轮传动齿轮传动是一种机械传动方式，利用齿轮啮合来传递运动和扭矩。广泛应用于各种机械设备，包括汽车、飞机、工业机器等。齿轮的基本概念1齿轮齿轮是一种具有齿形的机械零件，用于传递旋转运动和扭矩。2齿轮传动由两个或多个齿轮啮合而构成的传动机构，称为齿轮传动。3啮合齿轮传动中，齿轮之间通过齿形的相互作用进行啮合，传递运动和扭矩。4齿轮参数齿轮传动中，每个齿轮都有对应的几何参数，例如模数、齿数、齿顶圆直径等。齿轮的基本类型渐开线齿轮齿形呈渐开线，广泛应用于机械传动中。结构紧凑，传动平稳，效率高。直齿轮齿形为直线，结构简单，易于加工，但传动噪音较大，工作效率略低。斜齿轮齿形为斜线，可以平稳传动，噪音低，但加工难度较大，成本较高。人字齿轮齿形为双向斜线，承载能力强，传动平稳，但加工难度更大，成本更高。齿轮的几何参数齿轮几何参数是齿轮设计与制造的重要基础。齿轮的几何参数决定着齿轮的尺寸、形状、精度和性能。主要参数包括模数、齿数、齿顶高、齿根高、齿厚、齿顶圆直径、齿根圆直径等。这些参数之间的关系决定了齿轮的传动比、承载能力和使用寿命。标准齿数计算1计算公式标准齿数（z）与模数（m）和齿轮的分度圆直径（d）有关。2公式推导标准齿数的计算公式可以从齿轮的几何参数和齿轮的特性推导出来。3应用场景标准齿数的计算在齿轮设计和制造中至关重要，它可以帮助工程师选择合适的齿轮参数。节距计算模数模数是齿轮的一个重要参数，用于定义齿轮的尺寸和精度。齿数齿数是指齿轮上齿的个数，它决定了齿轮的转速和扭矩。节距节距是指相邻两个齿廓之间的距离，它是齿轮的主要尺寸参数之一。计算公式节距=模数×π齿面展开齿面展开是将齿轮的齿廓在平面上的投影。展开图有助于理解齿轮的几何参数和工作原理。展开图通常用于齿轮的设计和制造，帮助工程师计算齿轮的尺寸和强度，以及检查齿轮的啮合精度。齿轮的制造工艺铣削铣削是齿轮制造中一种常用的加工方法，适用于各种类型的齿轮，精度较高。滚齿滚齿是另一种常用的加工方法，适用于大批量生产，效率高，成本低。磨齿磨齿主要用于提高齿轮的精度和表面质量，适用于高精度齿轮。材料选择材料性能齿轮材料应具有高强度、高硬度、良好的耐磨性和抗冲击性能。常用的材料包括碳钢、合金钢和铸铁。应用场景根据齿轮传动的工作条件和负载情况选择不同的材料。例如，高速、重载的齿轮传动应选择高强度、耐磨的合金钢。成本考虑材料的选择还应考虑成本因素。碳钢价格较低，适用于一般负载的齿轮传动。合金钢价格较高，适用于高性能的齿轮传动。加工性能材料的加工性能也应考虑。易于加工的材料可以提高生产效率和降低成本。热处理及表面处理热处理提高齿轮硬度和耐磨性，延长使用寿命。表面处理增加齿面耐磨性，减少磨损，提高传动效率。渗碳处理增加齿面硬度，提高抗疲劳强度。氮化处理提高齿面硬度，提高抗磨损性能。齿轮安装和预紧齿轮安装是保证齿轮传动正常工作的重要环节。预紧是指在安装齿轮时施加一定的预紧力，以消除安装误差，提高齿轮传动的刚度和稳定性。1预紧力预紧力过大，会导致齿轮过载或损坏。2安装精度安装精度过低，会导致齿轮啮合不良。3轴承选择轴承选择不当，会影响齿轮的寿命和运行精度。4润滑润滑不良会造成齿轮磨损。齿轮的润滑润滑油的选择选择合适的润滑油可以有效减少摩擦，降低磨损，延长齿轮的使用寿命。润滑方式油浴润滑油雾润滑喷油润滑循环润滑温度控制润滑油的温度过高会导致油膜变薄，摩擦力增加，加速磨损。齿轮传动的强度计算齿轮传动强度计算是设计和制造齿轮的关键步骤，以确保齿轮在运行过程中不会发生失效。强度计算需要考虑各种因素，包括齿轮材料、齿轮几何形状、负荷大小、转速、工作环境等。1接触应力齿轮齿面之间的接触应力，可能会导致齿面疲劳。2弯曲应力齿根处的弯曲应力，可能会导致齿根断裂。3轴承寿命齿轮轴承的寿命，与齿轮的强度和轴承的载荷有关。4效率齿轮传动的效率，与齿轮的强度和磨损程度有关。接触应力计算接触应力是齿轮传动中非常重要的参数。它反映了齿轮齿面之间接触点的压力。计算方法赫兹接触应力公式公式σH=√(3F/πb2)其中：σH为接触应力，F为载荷，b为接触宽度。弯曲应力计算弯曲应力是指齿轮齿根处由于弯曲载荷而产生的应力。它会造成齿轮断裂，因此是齿轮设计中需要重点考虑的因素。1公式σb=M/W2载荷M是齿轮传递的扭矩，W是齿轮的抗弯截面模量3影响齿轮的材料、尺寸、形状等因素都会影响抗弯截面模量最大接触应力判断11.许用接触应力根据齿轮材料的强度、硬度和工作条件确定许用接触应力。22.比较将计算得到的最大接触应力与许用接触应力进行比较。33.安全裕量如果最大接触应力小于许用接触应力，则齿轮安全，反之则不安全。最大弯曲应力判断许用应力计算齿轮材料的弯曲强度极限。考虑齿轮材料、热处理工艺及工作条件。安全系数根据齿轮的可靠性要求，选择合适的安全系数。例如，对于一般工业设备，安全系数可取2.5-3.5。判断如果计算得到的弯曲应力小于许用应力乘以安全系数，则齿轮设计安全。否则，需要重新设计齿轮。轴承寿命计算轴承寿命是指轴承在规定的使用条件下能够正常工作的时间，是轴承的重要性能指标之一。轴承寿命计算需要考虑多个因素，包括轴承类型、工作条件、润滑油类型、负载大小、转速等。一般来说，轴承寿命与负载、转速成反比，与润滑油品质成正比。效率和功率计算齿轮传动的效率取决于齿轮的材料、加工精度、润滑条件等因素。效率是指输出功率与输入功率的比值，通常用百分比表示。计算效率η=Pout/Pin输出功率Pout=Toutωout输入功率Pin=Tinωin其中，Tout和ωout分别为输出扭矩和角速度，Tin和ωin分别为输入扭矩和角速度。功率是指单位时间内完成的功，通常用瓦特(W)表示。齿轮传动的传递误差误差来源齿轮传动传递误差是由齿轮的制造误差、安装误差和工作条件引起的，包括齿形误差、间隙误差、齿轮轴线误差、齿轮配合误差等。误差影响传递误差会影响齿轮传动的平稳性、噪音、效率和使用寿命，还会导致齿轮的磨损和疲劳失效，甚至造成机械故障。误差控制可以通过提高齿轮制造精度、减小齿轮安装误差、选择合适的润滑油等措施来降低齿轮传动传递误差。测量方法齿轮传递误差可以通过齿轮传动误差测量仪等设备来进行测量，还可以使用齿轮传动误差分析软件进行模拟计算和分析。偏置齿轮传动结构特点偏置齿轮传动是指两个齿轮轴线不平行的传动形式，主要用于改变传动方向，改变传动轴线之间的距离，或改变传动比。应用场景偏置齿轮传动广泛应用于各种机械传动系统中，例如汽车转向系统，机床进给系统等。行星齿轮传动结构特点行星齿轮传动通常由一个太阳轮、一个行星架、多个行星轮组成，行星轮围绕太阳轮旋转，并与行星架相啮合，实现动力传递。应用范围由于行星齿轮传动结构紧凑、传动比大、效率高等优点，被广泛应用于汽车变速箱、工业机械、航空航天等领域。工作原理当太阳轮旋转时，行星轮绕太阳轮旋转，同时通过行星架传递动力，实现减速或增速。优势分析行星齿轮传动具有传动比大、结构紧凑、传动平稳、承载能力强、噪音低等优点，在现代机械传动中应用广泛。蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动是一种通过蜗杆和蜗轮啮合来传递运动和动力的传动方式。特点传动比大结构紧凑运行平稳自锁性应用广泛应用于各种机械设备，例如汽车变速箱、机床、起重机等。优缺点优点：传动比大、结构紧凑、运行平稳、自锁性。缺点：效率低、磨损快、噪音大。差速器传动11.结构特点差速器允许左右车轮以不同的速度旋转，适应转向时内外轮的转速差，提高行驶平稳性和安全性。22.工作原理利用行星齿轮机构实现转速分配，根据车辆转向角度和路面情况自动分配动力，使车辆转弯更平稳。33.常见类型主要分为开放式差速器和限滑差速器，后者能够控制左右轮的转速差，提高车辆的牵引力和操控性。44.应用领域广泛应用于汽车、摩托车、工程机械等领域，是车辆传动系统中不可或缺的部件。实例分析与讨论1实例1：汽车变速箱分析变速箱中齿轮传动系统的工作原理2实例2：工业机械