《齿轮传动重点zl》课件

齿轮传动重点总结齿轮传动是机械传动中应用最广泛的传动形式之一。齿轮传动具有结构紧凑、传动效率高、传动比准确等优点，广泛应用于各种机械设备中。课程简介11.课程目标讲解齿轮传动原理，介绍常用齿轮类型，讲解齿轮设计计算方法和齿轮故障分析。22.课程内容从齿轮传动的基本概念开始，逐步深入讲解齿轮设计、分析和应用。并结合实例分析，帮助学生更好地理解齿轮传动的实际应用。33.课程要求认真听讲，积极参与讨论，完成课后作业，并掌握齿轮传动设计的基本知识和技能。44.教学方式采用课堂讲授、案例分析和实验操作相结合的教学模式，并提供相关参考资料和网络资源。齿轮传动原理齿轮传动是一种利用齿轮啮合来传递运动和动力的机械传动方式。齿轮传动具有传动效率高、结构紧凑、传动比准确、承载能力强等优点，广泛应用于各种机械设备中。齿轮分类按齿轮轴线相对位置可分为平行轴齿轮、相交轴齿轮和交叉轴齿轮。平行轴齿轮包括圆柱齿轮、直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、人字齿轮等。按齿轮形状可分为圆柱齿轮、锥齿轮、蜗杆传动等。圆柱齿轮又可分为直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和人字齿轮等。直齿圆柱齿轮结构特点齿面与齿轮轴线平行，齿廓为直线，结构简单，制造容易。传动效率由于齿面接触面积大，传动效率高，噪声小。应用场景广泛应用于低速、重载的传动装置，例如：减速机、机床、汽车变速器。斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮是齿轮传动中一种常见的类型。与直齿轮相比，斜齿圆柱齿轮具有以下特点：齿轮啮合时接触面更大，传动平稳，噪音更低，承载能力更强。斜齿圆柱齿轮的应用非常广泛，例如在汽车变速箱、机床主轴、风力发电机等机械设备中都有应用。锥齿轮锥齿轮锥齿轮用于连接两根轴线相交的轴。齿面是圆锥的一部分，具有更强的承载能力。加工锥齿轮加工难度高，成本较高，需要特殊的加工设备和工艺。应用广泛应用于汽车变速器、机床主轴等需要改变轴线方向的传动系统。蜗杆传动蜗杆传动是一种传动效率较低的传动方式，但具有自锁性、传动比大、结构紧凑、传动平稳等优点。蜗杆传动广泛应用于机械设备中，例如减速器、升降机、卷扬机等。柱面齿轮的设计参数模数齿轮尺寸的基本参数，决定齿轮的尺寸大小。齿数每个齿轮上的齿的总数，影响传动比和齿轮强度。压力角齿廓与法线之间的角度，影响齿轮强度和传动效率。齿宽齿轮沿轴向的尺寸，影响齿轮承载能力和强度。齿轮副的接触应力分析接触应力是指齿轮啮合时，齿面之间产生的压力，是影响齿轮强度和寿命的重要因素之一。1赫兹应力接触应力计算公式2材料强度齿轮材料的抗压强度3安全系数齿轮设计的安全裕量4接触疲劳齿轮在长期运行下产生的接触疲劳齿轮副的弯曲应力分析齿轮弯曲应力是指齿轮在承受载荷时，齿根部位产生的弯曲应力。弯曲应力会引起齿根疲劳断裂，是齿轮失效的主要原因之一。弯曲应力分析主要考虑齿轮的几何形状、材料性能、载荷大小、工作条件等因素。常见的分析方法有齿根弯曲应力计算公式、有限元分析等。通过弯曲应力分析，可以评估齿轮的强度和安全系数，为齿轮的设计和选型提供依据。齿轮安全系数的确定安全系数安全系数是齿轮设计中一个重要的概念，它反映了齿轮强度储备，避免齿轮失效。影响因素安全系数受材料强度、载荷类型、工作环境等因素影响。确定方法可采用经验公式、标准规范或有限元分析等方法确定。合理选择过高的安全系数会增加成本，过低则存在风险，需要根据具体情况合理选择。齿轮材料及热处理工艺材料选择齿轮材料应具备良好的强度、硬度、耐磨性和韧性，并满足使用环境要求。碳钢：强度和硬度适中，价格低廉，适用于一般负载的齿轮传动合金钢：强度和硬度较高，耐磨性好，适用于高负载和高速的齿轮传动铸铁：抗压强度高，耐磨性好，成本低，适用于低速重载的齿轮传动热处理工艺通过热处理工艺可改善齿轮的力学性能，提高齿轮的使用寿命和工作可靠性。淬火：提高齿轮的硬度和耐磨性回火：降低齿轮的脆性，提高其韧性表面淬火：提高齿轮表面硬度，减小磨损表面处理齿轮表面处理可提高齿轮的抗腐蚀性、耐磨性和使用寿命。镀铬：提高齿轮表面的硬度和耐磨性，增强抗腐蚀性氮化：提高齿轮表面的硬度和耐磨性，并改善其疲劳强度渗碳：提高齿轮表面的硬度和耐磨性，并改善其耐疲劳性和抗冲击性齿轮传动的润滑润滑油的作用减少摩擦，降低磨损，提高齿轮的使用寿命。降低传动噪声，改善工作环境。润滑油的类型矿物油，合成油，半合成油。根据齿轮的工况选择合适的润滑油。润滑方式油浴润滑，喷油润滑，循环润滑。油浴润滑适用于低速、重载的齿轮传动。润滑油的管理定期更换润滑油，防止油质变差。保持润滑系统的清洁，防止杂质进入润滑油。齿轮传动噪声分析与控制噪声源齿轮啮合、轴承、润滑油、箱体振动产生噪声。噪声分析频率分析、声强分析、声源定位等方法识别噪声特性。控制措施优化齿轮参数改进齿轮加工工艺润滑油选择减振降噪齿轮箱的结构设计箱体设计齿轮箱体是齿轮传动系统的核心部件，它提供了齿轮运行的封闭空间，保护内部零件免受外部环境的影响。轴承选择轴承的选择需要根据齿轮轴的载荷、转速和工作环境等因素进行综合考虑，以确保齿轮箱的稳定运行。密封设计密封设计主要目的是防止灰尘、水分和其他杂质进入齿轮箱内部，并防止润滑油泄漏，确保齿轮箱长期稳定可靠运行。冷却系统对于大功率齿轮箱，需要设计冷却系统，以防止齿轮箱内部温度过高，影响齿轮的寿命和工作效率。安装方式齿轮箱的安装方式需要考虑其与其他设备的连接方式，以及安装后能否方便地进行维护和维修。齿轮箱振动分析齿轮箱振动是影响设备运行稳定性和可靠性的关键因素之一。振动分析可以帮助识别齿轮箱内部的故障，例如齿轮磨损、轴承损坏、轴承安装不当等。振动分析方法应用频谱分析识别不同频率的振动信号时域分析分析振动信号随时间的变化趋势模态分析确定齿轮箱的固有频率齿轮故障诊断方法1振动分析齿轮故障导致的振动频率变化，可通过振动传感器测量分析。2声发射检测齿轮磨损、裂纹等故障会产生声发射信号，可通过声发射传感器检测。3油液分析齿轮油中金属颗粒、磨损产物等信息，可反映齿轮的磨损状态。4红外热成像齿轮过热会导致热量异常，可通过红外热成像仪检测。实例分析一：汽车变速器齿轮设计汽车变速器是汽车的重要组成部分，齿轮传动在变速器中扮演着至关重要的角色。1确定需求根据汽车性能和用途，确定变速器所需的齿轮传动比，例如加速性能、经济性等。2齿轮设计根据传动比、齿轮材料、载荷等参数，设计齿轮形状、尺寸、精度等。3强度分析分析齿轮的接触强度和弯曲强度，确保其能够承受工作负荷。4优化设计根据分析结果，对齿轮进行优化设计，提高其效率和可靠性。案例分析有助于我们更好地理解齿轮传动设计过程中的关键步骤和注意事项，从而提高设计水平和实践能力。实例分析二：风机齿轮箱设计1风机特点风机通常用于通风、冷却和空气输送系统。它们需要能够承受高温、高压和高速运行的环境。2齿轮箱设计风机齿轮箱的设计需要考虑风机的功率、转速、尺寸、安装空间等因素。3材料选择选择合适的齿轮材料，例如高强度合金钢，以确保齿轮箱在高负载下能够正常工作。4润滑系统设计有效的润滑系统，确保齿轮和轴承能够获得足够的润滑，减少摩擦和磨损。5振动分析进行振动分析，优化齿轮箱的结构设计，减少运行过程中的振动和噪声。实例分析三：机床主轴驱动设计1主轴电机选型功率、转速、扭矩2齿轮传动设计传动比、齿轮精度3轴承选择承载能力、寿命4润滑系统润滑油选择5冷却系统温度控制机床主轴驱动设计需要综合考虑多种因素，例如功率、转速、扭矩、精度、寿命等。齿轮传动是主轴驱动系统的重要组成部分，需要根据具体应用场景进行设计。润滑和冷却系统对于主轴的可靠运行至关重要，需要选择合适的润滑油和冷却方法。齿轮传动设计注意事项精度控制齿轮加工精度影响传动平稳性。齿轮精度越高，传动越平稳，噪音越低。加工精度低，传动容易出现振动和噪声。材料选择齿轮材料要根据工作条件选择。齿轮材料强度高，耐磨性好，工作寿命长。润滑润滑剂可减少摩擦，降低磨损，延长齿轮使用寿命。润滑剂的选择要根据工作条件和齿轮材料进行。安装齿轮安装要准确，齿轮轴承要选择合适的类型和尺寸。安装不当容易造成齿轮损坏。齿轮传动设计实例练习通过实例练习，巩固齿轮传动设计理论，提升实际应用能力。案例涵盖汽车变速器、风机齿轮箱、机床主轴驱动等。练习内容包含齿轮参数计算、材料选择、强度校核、润滑设计等。练习过程中，可借助设计软件进行辅助分析。齿轮传动设计相关标准国家标准GB/T10095.1-2015齿轮轮廓及精度GB/T10095.2-2015齿轮材料、热处理和齿轮强度计算国际标准ISO6336-1:2006齿轮传动强度计算ISO1328-1:2007齿轮几何尺寸行业标准JB/T7983-2004齿轮传动强度计算JB/T5832-2003齿轮材料及热处理齿轮传动仿真分析工具齿轮设计优化仿真软件可以模拟不同齿轮参数，预测性能并进行优化。齿轮副啮合虚拟齿轮啮合分析，减少实物试验次数，提高效率。虚拟样机创建虚拟齿轮传动系统模型，进行虚拟测试和验证。齿轮传动发展趋势精密化齿轮传动朝着更高精度、更低噪音、更轻量化方向发展，应用于航空航天、精密机械等领域。模块化齿轮传动系统向模块化设计发展，提高生产效率，降低成本，方便维护。智能化齿轮传动系统逐渐与智能控制技术结合，实现状态监测、故障诊断、自适应控制等功能。材料创新应用新型材料，如碳纤维复合材料、金属陶瓷材料，提高齿轮的强度、耐磨性和使用寿命。重点复习11.齿轮传动原理理解齿轮传动的基本原理，包括啮合原理、运动传递关系等。22.齿轮分类掌握常见的齿轮分类，例如圆柱齿轮、锥齿轮、蜗杆齿轮等。33.齿轮设计参数熟悉齿轮设计参数，例如模数、齿数、齿宽、齿形系数等。44.齿轮传动强度计算掌握齿轮传动强度计算方法，包括接触应力计算和弯曲应力计算。课程总结与讨论总结课程要点回顾齿轮传动的基础知识，包括类型、设计、分析和应用。讨论关键问题例如齿轮设计中的优化策略、故障诊断方法以及未来发展