《齿轮机构啮合传动》课件

齿轮机构啮合传动课程概述课程目标学习齿轮传动的基本知识和应用课程内容齿轮机构、齿轮类型、传动原理、计算方法、设计流程、实例分析齿轮机构概念齿轮机构是由相互啮合的齿轮组成的传动机构。它通过齿轮之间的啮合，将一个旋转运动传递到另一个旋转运动，并改变转速和扭矩。齿轮机构的特点是传动效率高，结构紧凑，使用寿命长，应用广泛。它在机械传动中占有重要地位，广泛应用于汽车、飞机、船舶、机床、电力设备等各种机械设备中。齿轮分类圆柱齿轮圆柱齿轮是最常见的齿轮类型，广泛应用于各种机械传动系统中。锥齿轮锥齿轮用于连接两个轴线相交的轴，在汽车变速箱中很常见。蜗杆蜗轮蜗杆蜗轮用于实现大传动比，常用于减速器，具有自锁功能。行星齿轮行星齿轮传动系统可以实现高功率密度，广泛应用于汽车和航空领域。圆柱齿轮的几何参数圆柱齿轮啮合原理1齿廓线接触两个齿轮的齿廓线相互接触，形成啮合点。2接触点运动啮合点沿着齿廓线移动，形成接触线。3力传递通过接触线传递扭矩和载荷，实现动力传递。力的传递齿轮之间的力传递通过齿廓的啮合实现。驱动力作用于主动轮，经由齿廓间的摩擦力传递至从动轮。力的传递方向取决于齿轮的安装方式和旋转方向。牙齿接触应力分析1赫兹接触应力齿轮接触点产生的压力，影响齿轮寿命2接触疲劳反复接触应力导致齿面损伤3疲劳强度齿轮材料抗疲劳的能力齿轮传动的几何误差齿形误差齿轮的齿形轮廓与理论轮廓之间的偏差，影响啮合过程的平稳性和接触质量。齿向误差齿轮轴线与理论轴线之间的偏差，导致齿轮啮合时产生轴向力，影响传动效率和寿命。齿距误差齿轮齿距与理论齿距之间的偏差，导致齿轮啮合时产生冲击，影响传动平稳性。齿轮副间隙间隙的作用减少齿轮啮合时的冲击和磨损，延长使用寿命。过大会造成齿轮跳动、噪音大，甚至发生卡死。过小会导致齿轮快速磨损、传动效率降低。齿轮传动的噪音与振动1啮合冲击齿轮啮合时产生的冲击2齿轮误差齿轮加工精度和装配精度影响3润滑不良润滑剂不足或质量问题4运转速度高速运转时噪声更大5结构设计齿轮材料和结构对振动影响齿轮材料及热处理齿轮材料通常为钢材，如碳钢、合金钢等，其强度、硬度和耐磨性对于齿轮的正常工作至关重要。热处理能够改变齿轮的性能，如淬火提高硬度，回火改善韧性，表面处理提高耐磨性。合适的材料和热处理工艺能够提高齿轮的寿命，降低磨损，提高传动效率，并减少噪音。齿轮表面强度设计接触强度齿轮表面承受的压力弯曲强度齿根承受的弯曲应力疲劳强度齿轮表面长时间承受载荷时的强度齿轮转速及功率传递1转速关系齿轮传动中，齿轮的转速与齿数成反比。2功率传递齿轮传动可以传递功率，功率的大小取决于齿轮的转速和扭矩。3效率影响齿轮传动的效率受摩擦、齿形误差等因素影响。齿轮转速和功率传递是齿轮传动系统的重要参数，需要根据实际应用场景进行设计和计算。齿轮传动效率90效率齿轮传动效率通常在90%左右。5损失效率损失主要来自摩擦。2影响因素齿轮材料、润滑油和负载等因素影响效率。行星齿轮传动结构由太阳轮、行星轮、行星架和齿圈组成，行星轮绕太阳轮旋转，行星架绕中心轴旋转。特点体积小、承载能力大、传动效率高，广泛应用于汽车变速箱、风力发电机等。蜗杆蜗轮传动传动比大蜗杆蜗轮传动可以实现较大的传动比，通常可以达到100甚至更高。结构紧凑与其他类型的传动相比，蜗杆蜗轮传动的结构更紧凑，占地面积小。运行平稳蜗杆蜗轮传动运行平稳，噪音低，适合需要低噪音运行的场合。斜齿轮传动齿面倾斜斜齿轮的齿面与齿轮轴线成一定角度，可有效降低噪音和振动，提高传动效率。应用范围广斜齿轮传动广泛应用于各种机械设备，例如汽车变速箱、机床主轴等。优势明显相比于直齿轮，斜齿轮具有承载能力强、传动平稳、寿命长等优点。蜗杆传动传动比大蜗杆传动可以实现很大的传动比，通常可达100甚至更高。结构紧凑蜗杆传动体积小、重量轻，特别适用于空间有限的场合。承载能力强蜗杆传动可以承受较大的载荷，特别适用于重载工况。运行平稳蜗杆传动运行平稳、噪音低，适用于对噪音要求较高的场合。锥齿轮传动1轴线相交锥齿轮的轴线相交于一点，用于改变转动方向。2空间结构齿面为锥面，适合用于空间传动，应用广泛。3齿轮种类可分为直齿锥齿轮、斜齿锥齿轮和螺旋锥齿轮等。无级变速传动无级变速传动能够实现平滑的输出速度变化，广泛应用于汽车、机床等领域。与传统的齿轮传动相比，无级变速传动效率更高，可有效减少能量损失。无级变速传动可根据负载和工况的需要，调节输出转速，优化工作效率。减速机的选型齿轮减速机结构简单，效率高，应用广泛，成本低蜗轮蜗杆减速机传动比大，体积小，可实现大减速比行星减速机体积小，功率密度高，传动效率高齒輪傳動装置齒輪傳動装置是機械傳動中應用最廣泛的類型之一。它可以实现速度和扭矩的转换，并能够承载较大的负荷。齿轮传动装置通常由多个齿轮组成，通过相互啮合实现动力传递。常见类型包括：简单齿轮传动、行星齿轮传动、蜗杆蜗轮传动等。中间轴承的设计承载能力中间轴承需要承受来自齿轮的径向载荷和轴向载荷，因此需要选择合适的轴承类型和尺寸来确保其承载能力。润滑中间轴承需要定期润滑，以减少摩擦和磨损，延长轴承的使用寿命。选择合适的润滑油和润滑方式，确保轴承的有效润滑。密封中间轴承需要进行密封，以防止灰尘、水和其他污染物的侵入，从而确保轴承的正常运行。安装精度中间轴承的安装精度会直接影响齿轮传动的精度和寿命，因此需要严格控制安装精度，确保轴承的正确安装。齿轮加工工艺铣削铣削是一种常用的齿轮加工方法，可用于加工各种形状和尺寸的齿轮。磨削磨削可用于加工高精度齿轮，提高齿轮的表面质量和耐用性。滚齿滚齿是一种高效的齿轮加工方法，适用于批量生产。珩磨珩磨可用于加工高精度齿轮，提高齿轮的精度和表面光洁度。齿轮的检测与测量齿形检测检查齿轮的齿形是否符合设计要求，包括齿廓、齿厚、齿顶高、齿根高等。齿距检测测量齿轮的齿距，即相邻两个齿的中心距，确保齿轮的啮合精度。齿轮直径检测测量齿轮的外径和内径，确保齿轮的尺寸符合设计要求。齿轮故障诊断1齿轮磨损过度磨损会导致齿轮间隙增加，影响传动精度和效率。2齿轮断裂齿轮断裂通常由过载、材料缺陷或加工质量问题引起。3齿轮噪音齿轮噪音可能是由齿轮磨损、间隙、齿轮材料不匹配或安装误差引起的。齿轮传动的维护与保养润滑定期更换润滑油，确保齿轮箱内部润滑良好。清洁定期清洁齿轮箱外部，防止灰尘和杂物进入。检查定期检查齿轮箱内部零件磨损情况，及时更换磨损零件。实例分析与讨论通过实际应用案例，分析齿轮机构在不同场景下的应用特点，并探讨常见问题及解决方法。例如，分析汽车变速箱中齿轮的传动比、承载能力、噪音控制等问题，以及如何进行优化设计。本课程小结