《齿轮机构及设计》课件

齿轮机构及设计齿轮机构是机械传动中应用最广泛的机构之一，它广泛应用于各种机械设备中。课程目标掌握齿轮机构的理论基础理解齿轮机构的基本概念，并能熟练运用相关理论进行齿轮机构设计。掌握齿轮机构的设计方法了解各种齿轮机构的设计步骤，并能根据实际应用需求选择合适的齿轮机构类型。培养齿轮机构的设计能力能够独立进行齿轮机构设计，并能根据设计要求进行齿轮机构优化。绪论本课程将介绍齿轮机构及设计的基本理论和应用。从齿轮的基本概念到设计步骤，以及各种类型的齿轮机构和设计方法。齿轮基本概念齿形齿轮的齿形是决定齿轮传动性能的关键因素，常见的齿形有直齿、斜齿、人字齿等模数模数是齿轮尺寸的基本参数，代表齿轮齿高的标准，模数越大，齿轮尺寸越大齿轮参数齿轮参数包括齿数、齿宽、中心距等，这些参数决定了齿轮传动的传动比、传动效率等性能齿轮材料钢材高强度、耐磨损青铜耐腐蚀、自润滑塑料轻量化、耐冲击齿轮加工工艺1切削加工最常用的加工方法，包括铣齿、插齿、磨齿等。2成形加工主要用于制造小模数齿轮，包括滚齿、挤齿等。3精密加工主要用于制造高精度齿轮，包括磨齿、珩齿等。接触应力分析1赫兹接触应力齿轮啮合点产生高压，导致接触面变形2压力角影响压力角越大，接触应力越大3齿轮材料材料硬度越高，接触应力越低弯曲应力分析弯曲应力是齿轮承受的重要载荷，可以通过分析齿轮的几何形状和材料特性来计算。动载荷分析齿轮的动载荷齿轮运动时的实际载荷静载荷齿轮静止状态下的载荷动载荷因素齿轮的冲击力、振动、摩擦、惯性力动载荷系数用来反映动载荷对静载荷的影响动载荷分析的重要性确保齿轮在工作中不会发生失效动力传递效率分析效率齿轮的效率是指齿轮机构的输出功率与输入功率之比。齿轮的效率受多种因素影响，例如齿轮的材料、润滑条件、齿轮的尺寸和形状等。影响因素齿轮的材料、齿面接触应力、齿轮的润滑条件、齿轮的尺寸和形状等。提高效率选择合适的齿轮材料，优化齿轮的尺寸和形状，改善齿轮的润滑条件等。齿轮传动系统设计1齿轮选择考虑传动比、功率、速度等因素，选择合适的齿轮类型2轴系设计确定轴的尺寸、材料和支撑方式，确保轴的强度和刚度3轴承选择根据轴的载荷和运行条件，选择合适的轴承类型和尺寸4润滑设计选择合适的润滑剂类型和润滑方式，确保齿轮传动的可靠运行齿轮传动系统设计是一个复杂的过程，需要综合考虑各种因素，包括齿轮类型、轴系设计、轴承选择、润滑设计等。选择合适的齿轮传动系统可以提高传动效率、延长使用寿命，并降低运行成本。直齿圆柱齿轮设计齿轮参数选择确定齿轮模数、齿数、齿宽等参数，以满足传动比和载荷要求。齿形设计选择合适的齿形，例如渐开线齿形，以确保平稳的传动和良好的啮合性能。强度校核根据齿轮的载荷和材料，进行齿根弯曲强度和齿面接触强度校核，确保齿轮的强度足够。加工工艺选择选择合适的加工工艺，例如铣齿、磨齿等，以确保齿轮的精度和表面质量。斜齿圆柱齿轮设计1几何参数设计模数、齿数、压力角、螺旋角等2强度校核弯曲强度、接触强度3润滑分析润滑油选择、润滑方式4加工工艺铣削、磨削、滚齿锥形齿轮设计特点锥形齿轮用于传递运动和动力，适用于非平行轴之间的传动。分类锥形齿轮可分为直齿锥齿轮、斜齿锥齿轮和螺旋锥齿轮等。设计锥形齿轮设计需要考虑齿形、齿数、模数、压力角等参数。应用广泛应用于汽车、航空航天、机械设备等领域。摩擦驱动设计1摩擦轮主要用于速度变化较小的传动2摩擦离合器用于传递或切断动力3摩擦制动器用于降低或停止运动蜗杆传动设计1结构特点蜗杆传动结构紧凑，传动比大，承载能力强。2应用场景广泛应用于机床、汽车、航空航天等领域。3设计步骤包括传动比选择、蜗杆尺寸确定、蜗轮尺寸确定、强度校核等步骤。平行轴双摩擦圆柱齿轮设计1结构特点两齿轮轴线平行，传动效率高2应用领域广泛用于工业机械、车辆传动等3设计要点齿形选择、齿数计算、材料选择等非平行轴双摩擦圆柱齿轮设计1轴线夹角非平行轴双摩擦圆柱齿轮的轴线夹角为任意角。2齿廓曲线齿廓曲线为圆弧，并可采用多种齿形。3传动方式可实现正向传动和反向传动。4应用领域广泛应用于机械传动系统、工业设备等。非平行轴斜齿圆柱齿轮设计1几何参数中心距、模数、齿数、压力角、螺旋角2强度计算弯曲强度、接触强度、动载荷3润滑与冷却润滑油选择、润滑方式、冷却系统行星齿轮传动设计结构紧凑行星齿轮传动结构紧凑，体积小，重量轻。传动比大行星齿轮传动可以实现较大的传动比，适用于高速、高扭矩场合。承载能力强行星齿轮传动承载能力强，可以承受较大的负荷。应用广泛行星齿轮传动广泛应用于汽车变速箱、航空发动机、精密机械等领域。伞齿轮传动设计1结构设计确定伞齿轮的尺寸和形状2强度计算计算伞齿轮的弯曲强度和接触强度3润滑设计选择合适的润滑油和润滑方式4装配设计确定伞齿轮的安装方式和精度内啮合圆柱齿轮设计特点内啮合圆柱齿轮，又称行星齿轮，其特点是齿轮啮合在齿轮的内侧，而不是外侧。应用适用于高速、高精度、高扭矩的场合。设计设计考虑因素包括齿轮的模数、齿数、齿形、材料和加工精度。正斜齿圆柱齿轮设计1强度校核满足弯曲强度和接触强度要求2齿形设计确定齿数、模数、齿宽3材料选择根据载荷和工况选择合适材料正斜齿圆柱齿轮设计需要考虑多种因素，包括材料选择、齿形设计、强度校核等。通过合理的齿形设计和材料选择，可以确保齿轮传动在工作过程中能够稳定可靠地传递动力。螺旋伞齿轮设计1结构特点螺旋伞齿轮兼具斜齿圆柱齿轮和伞齿轮的优点，能实现大传动比，并具有良好的承载能力和传动平稳性。2设计难点螺旋伞齿轮的制造难度较大，需要特殊的加工设备和工艺。3应用领域螺旋伞齿轮广泛应用于汽车、航空航天、机械等领域。加工误差及误差补偿1齿轮加工误差齿轮加工过程中产生的尺寸、形状和位置误差，影响传动精度和寿命。2误差类型包括齿廓形状误差、齿距误差、齿厚误差、中心距误差等。3误差补偿方法通过加工工艺优化、测量补偿和齿轮设计调整，降低误差影响。齿轮润滑与冷却减少磨损润滑油形成油膜，减少齿轮之间摩擦，延长齿轮寿命。降低温度润滑油带走热量，降低齿轮工作温度，避免齿轮过热损坏。提高效率润滑油减少摩擦损失，提高齿轮传动效率。齿轮传动故障分析齿面磨损齿轮传动中常见的故障之一，会导致齿轮强度降低、噪声增加、传动精度下降等问题。齿轮断裂由于过载、材料缺陷、加工质量问题等原因，齿轮可能会发生断裂，造成严重的安全隐患。齿轮疲劳齿轮在长期运行过程中，会受到交变载荷的作用，导致齿根发生疲劳裂纹，最终可能导致齿轮失效。齿轮传动设计标准国家标准GB/T10095-1988齿轮行业标准JB/T10095-1988齿轮国际标准ISO6336-1:2006齿轮案例分析