2024年度《机械设计基础》第5章轮系1

《机械设计基础》第5章轮系112024/3/23轮系概述齿轮传动设计基础蜗杆传动设计基础轮系的效率与润滑轮系的安装与调试轮系的应用实例与拓展知识22024/3/2301轮系概述32024/3/23轮系是由一系列齿轮组成的传动系统，用于传递动力和扭矩。根据轮系中齿轮的轴线位置关系，轮系可分为平行轴轮系、相交轴轮系和交错轴轮系三类。定义与分类分类定义42024/3/23功能实现变速、变向、分路传动以及合成或分解运动等。应用广泛应用于各种机械设备中，如汽车、机床、航空航天器等，是实现机械传动的重要部件。轮系的功能与应用52024/3/23基本术语包括齿轮的模数、齿数、压力角、齿顶高、齿根高等。参数轮系的主要参数有传动比、中心距、齿轮精度等，这些参数对轮系的传动性能和使用寿命有重要影响。轮系的基本术语和参数62024/3/2302齿轮传动设计基础72024/3/23根据齿轮的啮合方式，齿轮传动可分为平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动三种类型。齿轮传动的类型齿轮传动具有传动效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等特点。同时，其制造和安装精度要求较高，且会产生噪音。齿轮传动的特点齿轮传动的类型与特点82024/3/23作用在齿轮分度圆上的切向力，其方向与分度圆的切线方向一致。圆周力径向力轴向力作用在齿轮分度圆上的径向力，其方向垂直于分度圆的切线方向。对于斜齿轮等具有螺旋角的齿轮，还会产生轴向力，其方向平行于齿轮的轴线。030201齿轮传动的受力分析92024/3/23弯曲强度计算01根据齿轮的受力情况，计算齿根弯曲应力，并进行弯曲强度校核。接触强度计算02计算齿面接触应力，并进行接触强度校核。对于高速重载齿轮传动，还需考虑齿面胶合和磨损等问题。振动和噪音控制03为了提高齿轮传动的平稳性和降低噪音，需对齿轮的振动和噪音进行控制。这包括选择合适的齿轮参数、提高制造和安装精度、采用减振降噪措施等。齿轮传动的强度计算102024/3/2303蜗杆传动设计基础112024/3/23蜗杆传动的类型与特点类型圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆传动。特点传动比大，结构紧凑，传动平稳，噪音小，但效率低，易发热。122024/3/23VS承受转矩和轴向力，转矩使蜗杆产生弯曲应力，轴向力使蜗杆产生轴向位移。蜗轮受力承受转矩和径向力，转矩使蜗轮产生弯曲应力，径向力使蜗轮产生径向位移。蜗杆受力蜗杆传动的受力分析132024/3/23根据蜗杆的材料、截面尺寸和许用应力，计算蜗杆的弯曲应力和轴向位移是否满足要求。蜗杆强度计算根据蜗轮的材料、截面尺寸和许用应力，计算蜗轮的弯曲应力和径向位移是否满足要求。蜗轮强度计算考虑啮合摩擦、轴承摩擦和油膜剪切等因素，计算传动效率是否满足要求。传动效率计算蜗杆传动的强度计算142024/3/2304轮系的效率与润滑152024/3/23轮系效率是指轮系输出功率与输入功率之比，通常以百分比表示。定义轮系效率轮系效率=(输出功率/输入功率)×100%。效率计算公式包括齿轮精度、齿面粗糙度、润滑条件、轴承摩擦等。影响效率的因素轮系的效率计算162024/3/23主要有油润滑和脂润滑两种方式。油润滑适用于高速、重载、高温等恶劣工况，而脂润滑适用于低速、轻载、低温等一般工况。润滑方式根据齿轮的工作条件（如速度、载荷、温度等）选择适当的润滑油，主要考虑油的粘度、极压性、抗磨性、抗氧化安定性等性能指标。润滑油的选择选择适当的润滑脂，主要考虑脂的滴点、针入度、极压性、抗磨性等性能指标。润滑脂的选择轮系的润滑方式与选择172024/3/23提高齿轮精度优化齿轮参数采用高效轴承加强润滑管理提高轮系效率的措施采用高精度齿轮，减小齿轮传动误差，提高传动效率。选用高效轴承，减小轴承摩擦损失，提高轮系效率。通过优化齿轮的模数、齿数、压力角等参数，降低齿轮传动的滑动摩擦损失，提高传动效率。定期检查润滑油或脂的质量和数量，及时更换和补充，保证良好的润滑条件，降低摩擦损失。182024/3/2305轮系的安装与调试192024/3/23安装要求确保轮系各部件清洁，无杂质和油污。检查轮系各部件的完整性和配合精度，确保符合设计要求。轮系的安装要求与方法202024/3/23准备好所需的安装工具和测量设备。安装方法将轮系的主轴安装在机床主轴箱内，并调整主轴的轴向和径向间隙。轮系的安装要求与方法212024/3/23安装齿轮、轴承等传动部件，注意调整齿轮的啮合间隙和轴承的游隙。安装轮系的辅助部件，如密封件、润滑装置等。调整轮系的传动精度和稳定性，确保满足设计要求。轮系的安装要求与方法222024/3/23启动机床，使轮系空载运转，观察轮系的运转情况，检查是否有异常声响和振动。在空载试车的基础上，逐渐增加负载，观察轮系的运转情况，检查是否有过载、过热等现象。空载试车负载试车轮系的调试步骤与注意事项232024/3/23精度检测：使用测量设备对轮系的传动精度进行检测，包括传动比、回差、径向跳动等指标。轮系的调试步骤与注意事项242024/3/23注意事项在调试过程中，要严格遵守安全操作规程，确保人身和设备安全。调试过程中要及时记录各项数据和现象，以便后续分析和处理。若发现异常情况，应立即停机检查，排除故障后方可继续调试。01020304轮系的调试步骤与注意事项252024/3/23由于长期使用或润滑不良等原因导致齿轮磨损严重，影响传动精度和稳定性。齿轮磨损轴承损坏可能导致轮系运转不平稳、产生异响等问题。轴承损坏常见故障分析与排除方法262024/3/23密封失效：密封件老化或损坏可能导致润滑油泄漏、灰尘进入等问题。常见故障分析与排除方法272024/3/23排除方法更换损坏的轴承，并重新调整轴承游隙和预紧力。更换磨损严重的齿轮，并对新齿轮进行磨合和调整。更换老化或损坏的密封件，并加强密封件的维护和保养。常见故障分析与排除方法282024/3/2306轮系的应用实例与拓展知识292024/3/23

汽车变速器中的轮系应用变速传动汽车变速器中采用不同大小和齿数的齿轮组成轮系，实现发动机扭矩和转速的变换，从而满足汽车在不同行驶条件下的动力需求。倒档实现通过特定的齿轮组合，使汽车实现倒档功能，方便驾驶员进行倒车操作。同步器为确保齿轮换挡的平顺性和减少噪音，变速器中常采用同步器结构，使待啮合的齿轮达到相同的转速后顺利啮合。302024/3/23123工业机器人的关节部分通常采用轮系传动，以减小电机尺寸和重量，同时实现关节的精确控制和运动。关节驱动轮系也应用于工业机器人的末端执行器，如夹持器、旋转器等，实现物体的抓取、搬运和加工等操作。末端执行器工业机器人对精度要求较高，轮系的合理设计和选用有助于保持机器人的重复定位精度和轨迹精度。精度保持工业机器人中的轮系应用312024/3/2303纺织机械纺织机械中的纺纱、织布等工序需要用