《齿轮传动》课件

齿轮传动齿轮传动是一种常用的机械传动方式，广泛应用于各种机械设备中。齿轮传动通过齿轮之间相互啮合来传递运动和扭矩，具有效率高、结构紧凑、传动比稳定等优点。一.绪论齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种，具有结构紧凑、效率高、传动比大、承载能力强等优点。齿轮传动的定义和特点定义通过齿轮相互啮合传递运动和动力的机械传动方式特点传动比准确，效率高，结构紧凑，工作可靠齿轮传动的分类及应用领域按齿轮的形状分类圆柱齿轮、锥齿轮、螺旋齿轮、蜗轮蜗杆等。按齿轮的传动方式分类平行轴传动、交叉轴传动、空间传动等。按齿轮的应用领域分类机械制造、汽车、航空航天、船舶等各个领域。二.齿轮的基本概念齿轮是机械传动中应用最广泛的部件之一。它通过齿形的啮合传递运动和动力，具有结构紧凑、传动效率高、承载能力强等优点。齿轮的几何参数模数齿轮尺寸的基本参数，决定齿轮的大小和强度。齿数齿轮上齿的个数，决定齿轮的转速和传动比。齿顶高齿顶到分度圆的距离，影响齿轮的啮合强度和承载能力。齿根高分度圆到齿根圆的距离，决定齿轮的抗弯强度和抗疲劳强度。齿廓的形状和种类渐开线齿廓最常用的齿廓形状，具有良好的传动性能和加工精度。圆弧齿廓适用于高速、重载的传动系统，具有较高的承载能力。直线齿廓适用于低速、轻载的传动系统，制造工艺简单，成本低廉。齿轮的基本工作原理1啮合齿轮互相接触，齿廓相互作用2传递运动通过齿廓的啮合，传递运动和动力3摩擦齿轮之间存在摩擦力，影响传动效率4润滑减少摩擦，提高传动效率三.齿轮副的受力分析齿轮副在工作过程中受到各种力的作用，主要包括：1.**啮合力**:齿轮之间相互作用的力，是传递运动和动力的主要力。2.**轴向力**:由于齿轮的螺旋线，产生的轴向推力。3.**径向力**:由于齿轮的啮合，产生的径向力，会影响轴承的承载能力。4.**离心力**:由于齿轮的高速旋转，产生的离心力，会影响齿轮的强度和寿命。接触应力分析2接触点齿轮接触时，应力集中在接触点1Hertz应力接触应力可通过Hertz理论计算3接触疲劳接触应力过大会导致接触疲劳弯曲应力分析应力类型描述弯曲应力齿根处承受的弯曲应力计算方法基于齿轮的几何参数和载荷进行计算影响因素齿轮的材料、形状、尺寸、载荷、速度等齿面磨损与热效应磨损类型齿轮磨损主要包括表面疲劳磨损、粘着磨损、磨粒磨损等。热效应齿轮传动过程中，由于摩擦产生的热量会导致齿面温度升高，影响润滑油的性能和齿轮寿命。影响因素齿轮材料、润滑油、工作负荷、转速等都会影响齿面磨损和热效应。四.齿轮的强度计算齿轮的强度计算是齿轮设计中的核心问题，它决定了齿轮的承载能力和使用寿命。强度计算主要包括接触强度计算和弯曲强度计算。接触强度是指齿轮在啮合过程中，齿面之间的接触应力是否超过材料的许用应力，弯曲强度是指齿轮在工作过程中，齿根部位是否会发生弯曲疲劳失效。接触强度衡量齿面是否发生疲劳点蚀弯曲强度衡量齿根部位是否发生弯曲疲劳齿轮的接触强度计算接触强度是指齿轮在啮合时接触点处的压力。齿轮的弯曲强度计算公式σb=Kb*Mt/(b*m*Yf)σb弯曲应力Kb弯曲应力系数Mt齿轮的扭矩b齿轮的齿宽m齿轮的模数Yf齿形系数齿轮的表面疲劳寿命计算10^6循环次数齿轮表面在承受交变载荷时，其疲劳寿命一般用循环次数来表示。10^7疲劳强度齿轮表面材料的疲劳强度是指材料在交变载荷作用下，能够承受的循环次数。10^8表面粗糙度齿轮表面粗糙度会影响其表面应力集中程度，从而影响疲劳寿命。10^9润滑条件良好的润滑条件可以降低齿面摩擦，延长齿轮的疲劳寿命。五.齿轮的设计流程齿轮的设计流程是一个循序渐进的过程，从确定传动需求到最终完成齿轮设计，需要进行一系列的步骤和计算。齿轮设计的一般步骤确定设计目标明确齿轮传动的功能要求，如传动比、功率、转速等，以及对齿轮尺寸、材料、精度等方面的要求。初步选择齿轮类型根据设计目标，选择合适的齿轮类型，如直齿轮、斜齿轮、圆柱齿轮等，并确定齿轮的中心距、模数、齿数等基本参数。进行强度计算根据齿轮的受力情况，进行接触强度、弯曲强度计算，并根据计算结果选择合适的材料和齿轮尺寸。进行动态分析考虑齿轮的动态特性，如振动、噪声等，进行动态分析，并对齿轮设计进行必要的优化。进行工艺设计根据齿轮的形状和尺寸，制定齿轮的加工工艺，并选择合适的加工设备和刀具。齿轮参数的计算方法1模数模数是齿轮的基本参数，决定齿轮的大小和强度。2齿数齿数决定齿轮的转速和传动比。3齿顶高齿顶高影响齿轮的啮合性能和强度。4齿根高齿根高决定齿轮的抗弯强度和抗疲劳强度。齿轮传动装置的布置设计齿轮传动装置的布置设计是齿轮传动设计的重要环节，需要综合考虑传动比、中心距、轴向间隙、轴承选型等因素，以确保传动平稳、可靠、高效。合理布置齿轮传动装置可以有效地提高传动效率，降低传动噪音，延长齿轮的使用寿命。六.齿轮的制造工艺齿轮的制造工艺是决定齿轮性能和寿命的关键环节，涉及多种加工方法和技术。毛坯加工主要包括铸造、锻造、挤压等，为后续加工提供毛坯。热处理工艺通过加热和冷却，改变齿轮的硬度、强度和耐磨性。精加工技术包括铣齿、磨齿、滚齿等，确保齿轮的几何精度和表面质量。齿轮的毛坯加工1铸造对于形状复杂的齿轮，铸造方法较为常用。常用的铸造方法包括砂型铸造、金属型铸造、离心铸造等。2锻造锻造适用于强度要求高的齿轮，如汽车变速箱齿轮。常用锻造方法包括自由锻、模锻、冷锻等。3粉末冶金粉末冶金适用于小型、形状复杂的齿轮，如小型电机齿轮。粉末冶金方法可以制备高精度、高性能的齿轮。齿轮的热处理工艺淬火提高齿轮硬度和耐磨性，使其更耐用，延长使用寿命。回火降低淬火后的内应力，提高韧性和抗冲击性能。表面热处理例如渗碳、氮化等，提高齿轮表面硬度和耐磨性，同时保持芯部韧性。齿轮的精加工技术齿轮的精加工技术对齿轮的几何精度和表面质量要求很高。常用的精加工方法包括磨削、滚齿、珩磨等。精加工技术能够显著提高齿轮的承载能力和使用寿命。七.齿轮传动的检测与维护齿轮传动在长期运转中会发生磨损、变形等现象，影响传动精度和效率，因此需要定期进行检测和维护，确保其正常工作。几何精度检测测量齿轮的尺寸、形状、位置等参数，判断是否符合设计要求。磨损检测与评价观察齿面磨损情况，评估其程度，判断是否需要更换或维修。润滑油检测检查润滑油的品质和数量，确保齿轮的润滑良好。齿轮的几何精度检测检测项目检测方法齿轮直径千分尺、游标卡尺齿数齿轮计数器齿厚、齿高齿轮测量仪齿形误差齿轮轮廓仪齿向误差齿轮测角仪齿轮的磨损检测与评价齿面磨损齿轮在运行过程中，由于齿面之间的摩擦和冲击，会产生磨损，导致齿轮的几何形状和尺寸发生变化。疲劳磨损齿轮在交变载荷的作用下，会产生疲劳磨损，导致齿面出现裂纹和剥落。塑性变形齿轮在过载或冲击载荷