《齿轮传动gea》课件

《齿轮传动GEA》课件概览本课件将深入探讨齿轮传动GEA的原理、应用、设计与制造，涵盖其基本概念、工作原理、优缺点、常见类型、设计要点以及制造工艺等内容。课程概述齿轮传动机械工程中重要的传动形式，用于传递动力和运动。机械传动将一种机械运动形式转换成另一种机械运动形式。广泛应用汽车、飞机、机器人、工业设备等多种机械。齿轮传动的重要性效率提升齿轮传动可实现高效能量传递，降低能量损失，提高机械效率。功率放大通过齿轮传动，可实现功率的放大和传递，满足不同机械部件的功率需求。精度控制齿轮传动可实现精确的运动控制，确保机械设备的稳定性和可靠性。齿轮传动的基本原理1力矩传递齿轮啮合，实现力矩传递。2速度变化齿轮的齿数比，改变转速。3运动方向改变齿轮方向相反，改变运动方向。齿轮传动通过齿轮啮合，将动力传递到另一个轴上，同时改变转速和运动方向。齿轮传动广泛应用于各种机械设备中，例如汽车、飞机、船舶等。齿轮的分类11.按齿轮轴线相对位置平行轴齿轮：圆柱齿轮、螺旋齿轮。22.按齿轮形状圆柱齿轮、锥齿轮、蜗杆齿轮。33.按齿形直齿轮、斜齿轮、人字齿轮。44.按齿轮材料钢制齿轮、铸铁齿轮、塑料齿轮。平面齿轮平面齿轮是指齿轮的齿面为平面的齿轮。它是最简单的齿轮类型之一，广泛应用于各种机械传动系统中。平面齿轮的优点在于结构简单、成本低廉，但其承载能力有限，且易于磨损。平面齿轮通常用于低速、轻负荷的传动系统，例如手表、仪器、轻型机械等。在使用平面齿轮时，需要注意其润滑和磨损问题，以确保传动系统的正常运行。圆柱齿轮圆柱齿轮是最常见的齿轮类型之一，广泛应用于各种机械设备中。它们由两个平行轴上的圆柱形齿轮构成，齿轮的齿形呈螺旋状或直线状，用于传递旋转运动和扭矩。圆柱齿轮的优点包括：传动效率高、结构简单、制造方便、成本低廉。锥齿轮锥齿轮，又称斜齿轮，用于连接两轴不平行但相交的轴。锥齿轮的齿面为圆锥面，且齿形为直线或曲线，广泛应用于汽车变速箱、机床主轴等领域。锥齿轮的应用范围很广，可用于各种机械传动系统，如汽车变速箱、机床主轴、减速器等。蜗杆传动蜗杆和蜗轮蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成。蜗杆是一个螺旋形的螺杆，而蜗轮是一个齿轮，其齿形与蜗杆螺旋线相匹配。应用广泛蜗杆传动广泛应用于减速器、升降机、起重机等机械设备，可实现较大传动比和高效率。传动特点蜗杆传动结构紧凑，体积小，承载能力强，可实现平稳、安静的传动，适用于高速、重载的传动场合。齿轮传动的特点精确性齿轮传动结构紧凑，运动平稳，能够实现精确的传动比，在机械设备中具有广泛应用。效率高齿轮传动具有较高的机械效率，能够将动力有效地传递，减少能量损耗。承载能力强齿轮传动能够承受较大的载荷，适用于高强度、高速运行的机械设备。结构复杂齿轮传动结构较为复杂，加工制造和安装调试需要精密的设备和技术。齿轮传动的优点效率高齿轮传动效率高，因为齿轮之间有良好的接触，能量损失小。结构紧凑齿轮传动结构紧凑，体积小，重量轻，节省空间。承载能力强齿轮传动可以承受较大的载荷，适用于高负荷工况。传动比准确齿轮传动可以实现精确的传动比，适合需要精确传动的场合。齿轮传动的应用领域工业机械齿轮传动广泛应用于各类工业机械，如机床、起重机、挖掘机等。汽车制造齿轮传动在汽车传动系统中发挥着关键作用，实现动力传递和速度调节。航空航天航空航天领域对齿轮传动精度和可靠性要求极高，应用于飞机、火箭等。电力设备齿轮传动广泛用于发电机、风力发电机等电力设备，实现能量转换和传递。齿轮材料的选择材料特性强度高，硬度高，耐磨性好，韧性好，耐疲劳性好，耐腐蚀性好，热处理性能好。常见材料碳素钢合金钢铸铁塑料选择因素工作条件，传动功率，转速，工作环境，成本因素，加工难度，材料的可用性。齿轮的热处理1淬火将齿轮加热到临界温度，然后迅速冷却至室温，从而提高齿轮的硬度和耐磨性。2回火将淬火后的齿轮重新加热到一定温度，保温一段时间，然后缓慢冷却，以降低齿轮的硬度和脆性，提高其韧性。3表面淬火仅对齿轮表面进行淬火，以提高其表面硬度和耐磨性，而内部保持一定的韧性。齿轮的表面处理表面处理目的提高齿轮的耐磨性、抗疲劳性、抗腐蚀性和抗氧化性，延长齿轮的使用寿命，提高齿轮的传动效率。表面处理方法热处理表面强化处理镀层处理喷涂处理热处理常用的热处理方法包括淬火、回火、渗碳、氮化等，可以提高齿轮的硬度、强度和耐磨性。表面强化处理例如喷丸强化、滚压强化等，可以提高齿轮的表面硬度和抗疲劳性，延长使用寿命。镀层处理例如镀铬、镀镍、镀锌等，可以提高齿轮的耐腐蚀性和抗氧化性，延长使用寿命。喷涂处理例如喷漆、喷塑等，可以提高齿轮的外观，防止腐蚀和氧化，延长使用寿命。齿轮传动的润滑1降低磨损润滑油可以减少齿轮之间的摩擦，降低磨损，延长齿轮的使用寿命。2降低噪音润滑油可以吸收冲击力和振动，降低齿轮传动过程中的噪音。3散热润滑油可以带走齿轮传动过程中的热量，防止齿轮过热。4提高效率润滑油可以降低摩擦系数，提高齿轮传动效率。齿轮的制造工艺齿轮的制造工艺是复杂且精密的过程，涉及多种技术和设备。从原材料的加工到最终产品的装配，每个环节都对齿轮的性能和寿命至关重要。1原材料选择根据齿轮的应用场景，选择合适的材料。2毛坯加工通过切削、铸造或锻造等方法制作齿轮毛坯。3齿形加工使用齿轮铣床、磨床或滚齿机等设备加工齿轮的齿形。4热处理对齿轮进行热处理，提高其硬度和耐磨性。5表面处理对齿轮表面进行表面处理，提高其耐磨性、抗腐蚀性和美观性。齿轮的装配与调试1清洁齿轮和轴承清洁干净，去除油污和灰尘2定位确保齿轮正确安装在轴上，并与其他齿轮啮合3紧固使用扭矩扳手紧固螺栓，保证连接牢固4调整调整齿轮间隙和啮合深度5测试空载运行测试，检查齿轮的噪音、振动和温度齿轮装配需按照顺序进行，确保齿轮精度和安装精度齿轮调试的关键在于确保齿轮的啮合状态，避免过紧或过松齿轮传动计算的基本原理1确定传动比齿轮传动比是输入轴转速与输出轴转速之比。2确定齿轮参数包括齿数、模数、压力角等参数，这些参数影响着齿轮的强度、尺寸和性能。3计算齿轮尺寸根据齿轮参数和传动比，可以计算出齿轮的中心距、齿轮直径、齿轮宽度等尺寸。4计算齿轮载荷齿轮载荷是指齿轮传动过程中齿轮所承受的力，包括轴向力、径向力和扭矩等。齿轮传动计算是齿轮传动设计中至关重要的一步，需要考虑各种因素，例如齿轮强度、齿轮尺寸、齿轮载荷等。接触应力计算接触应力是指齿轮啮合时，齿面之间产生的压力，它与齿轮的材料强度、齿轮的几何形状、工作载荷等因素有关。接触应力过高会导致齿面磨损、疲劳断裂等故障，因此，在齿轮传动设计中，必须对接触应力进行计算和控制。弯曲应力计算1齿根弯曲应力的最大值发生在齿根处。2齿宽应力与齿轮的宽度成反比。3齿形应力分布与齿形相关。4材料应力与材料的强度相关。安全因数的确定安全系数定义意义安全系数齿轮强度与实际工作应力的比值保证齿轮在工作过程中不会因过载而发生断裂或失效安全系数选择根据齿轮材料、工作环境、负载类型等因素确定确保齿轮的安全性和可靠性齿轮传动设计的基本步骤1确定传动要求确定传动比、功率、速度等参数，并考虑应用场景。2选择齿轮类型根据传动要求选择合适的齿轮类型，例如圆柱齿轮、锥齿轮或蜗轮蜗杆。3计算齿轮参数根据传动要求和齿轮类型计算齿轮尺寸、模数、齿数等参数。4齿轮强度校核根据计算的齿轮参数，进行齿轮强度校核，确保齿轮能够承受工作载荷。5齿轮加工设计根据计算结果，设计齿轮加工图纸，并选择合适的加工工艺。6装配与调试根据设计图纸，进行齿轮的装配与调试，确保传动正常工作。案例分析一齿轮尺寸模数m=4mm，齿数z=20，齿宽b=25mm。电机功率电机功率P=10kW，转速n=1440rpm。负载负载为一台大型鼓风机，其工作条件要求齿轮传动能够承受较大的冲击载荷。传动比传动比i=1.5，需要设计一对齿轮，将电机的转速降低至960rpm。案例分析二11.齿轮箱设计齿轮箱用于汽车变速器，减速器等。分析齿轮箱的承载能力，材料选择，热处理工艺。22.齿轮失效分析分析齿轮的疲劳断裂，磨损，塑性变形等失效模式，找出失效原因。33.改进方案提出改进设计方案，优化齿轮材料，热处理工艺，提高齿轮的可靠性和使用寿命。案例分析三应用场景齿轮传动在汽车变速箱中的应用。分析内容分析变速箱中齿轮传动的设计参数、材料选择、热处理工艺等。分析目标分析变速箱齿轮传动的性能、可靠性和效率。总结与讨论齿轮传动应用广泛齿轮传动是机械传动中的重要组成部分，应用于各种机器和设备中。设计软件辅助设计现代齿轮传动设计