《齒輪傳動(dòng)z》課件

齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)是一種常見(jiàn)的機(jī)械傳動(dòng)方式，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備中。齒輪傳動(dòng)利用齒輪之間的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩，實(shí)現(xiàn)速度、扭矩和運(yùn)動(dòng)方向的改變。課程簡(jiǎn)介齒輪傳動(dòng)基礎(chǔ)本課程介紹齒輪傳動(dòng)的基本原理、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。常見(jiàn)齒輪類(lèi)型涵蓋圓柱齒輪、錐齒輪、蝸桿傳動(dòng)等常用類(lèi)型。設(shè)計(jì)與計(jì)算學(xué)習(xí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)和計(jì)算方法，例如接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度計(jì)算。實(shí)際應(yīng)用探討齒輪傳動(dòng)在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用案例，例如汽車(chē)變速箱和工業(yè)減速機(jī)。課程目標(biāo)理解齒輪傳動(dòng)原理掌握齒輪傳動(dòng)的工作原理，了解齒輪傳動(dòng)的工作過(guò)程和特點(diǎn)，并能夠分析其優(yōu)缺點(diǎn)。掌握齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法學(xué)習(xí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法，包括齒輪參數(shù)的計(jì)算，材料的選擇，熱處理和表面處理等。什么是齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)是一種機(jī)械傳動(dòng)方式，利用齒輪嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩。廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備，包括汽車(chē)、飛機(jī)、工業(yè)機(jī)器等。齒輪的基本概念1齒輪齒輪是一種具有齒形的機(jī)械零件，用于傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和扭矩。2齒輪傳動(dòng)由兩個(gè)或多個(gè)齒輪嚙合而構(gòu)成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，稱(chēng)為齒輪傳動(dòng)。3嚙合齒輪傳動(dòng)中，齒輪之間通過(guò)齒形的相互作用進(jìn)行嚙合，傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩。4齒輪參數(shù)齒輪傳動(dòng)中，每個(gè)齒輪都有對(duì)應(yīng)的幾何參數(shù)，例如模數(shù)、齒數(shù)、齒頂圓直徑等。齒輪的基本類(lèi)型漸開(kāi)線(xiàn)齒輪齒形呈漸開(kāi)線(xiàn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械傳動(dòng)中。結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，效率高。直齒輪齒形為直線(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，但傳動(dòng)噪音較大，工作效率略低。斜齒輪齒形為斜線(xiàn)，可以平穩(wěn)傳動(dòng)，噪音低，但加工難度較大，成本較高。人字齒輪齒形為雙向斜線(xiàn)，承載能力強(qiáng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，但加工難度更大，成本更高。齒輪的幾何參數(shù)齒輪幾何參數(shù)是齒輪設(shè)計(jì)與制造的重要基礎(chǔ)。齒輪的幾何參數(shù)決定著齒輪的尺寸、形狀、精度和性能。主要參數(shù)包括模數(shù)、齒數(shù)、齒頂高、齒根高、齒厚、齒頂圓直徑、齒根圓直徑等。這些參數(shù)之間的關(guān)系決定了齒輪的傳動(dòng)比、承載能力和使用壽命。標(biāo)準(zhǔn)齒數(shù)計(jì)算1計(jì)算公式標(biāo)準(zhǔn)齒數(shù)（z）與模數(shù)（m）和齒輪的分度圓直徑（d）有關(guān)。2公式推導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)齒數(shù)的計(jì)算公式可以從齒輪的幾何參數(shù)和齒輪的特性推導(dǎo)出來(lái)。3應(yīng)用場(chǎng)景標(biāo)準(zhǔn)齒數(shù)的計(jì)算在齒輪設(shè)計(jì)和制造中至關(guān)重要，它可以幫助工程師選擇合適的齒輪參數(shù)。節(jié)距計(jì)算模數(shù)模數(shù)是齒輪的一個(gè)重要參數(shù)，用于定義齒輪的尺寸和精度。齒數(shù)齒數(shù)是指齒輪上齒的個(gè)數(shù)，它決定了齒輪的轉(zhuǎn)速和扭矩。節(jié)距節(jié)距是指相鄰兩個(gè)齒廓之間的距離，它是齒輪的主要尺寸參數(shù)之一。計(jì)算公式節(jié)距=模數(shù)×π齒面展開(kāi)齒面展開(kāi)是將齒輪的齒廓在平面上的投影。展開(kāi)圖有助于理解齒輪的幾何參數(shù)和工作原理。展開(kāi)圖通常用于齒輪的設(shè)計(jì)和制造，幫助工程師計(jì)算齒輪的尺寸和強(qiáng)度，以及檢查齒輪的嚙合精度。齒輪的制造工藝銑削銑削是齒輪制造中一種常用的加工方法，適用于各種類(lèi)型的齒輪，精度較高。滾齒滾齒是另一種常用的加工方法，適用于大批量生產(chǎn)，效率高，成本低。磨齒磨齒主要用于提高齒輪的精度和表面質(zhì)量，適用于高精度齒輪。材料選擇材料性能齒輪材料應(yīng)具有高強(qiáng)度、高硬度、良好的耐磨性和抗沖擊性能。常用的材料包括碳鋼、合金鋼和鑄鐵。應(yīng)用場(chǎng)景根據(jù)齒輪傳動(dòng)的工作條件和負(fù)載情況選擇不同的材料。例如，高速、重載的齒輪傳動(dòng)應(yīng)選擇高強(qiáng)度、耐磨的合金鋼。成本考慮材料的選擇還應(yīng)考慮成本因素。碳鋼價(jià)格較低，適用于一般負(fù)載的齒輪傳動(dòng)。合金鋼價(jià)格較高，適用于高性能的齒輪傳動(dòng)。加工性能材料的加工性能也應(yīng)考慮。易于加工的材料可以提高生產(chǎn)效率和降低成本。熱處理及表面處理熱處理提高齒輪硬度和耐磨性，延長(zhǎng)使用壽命。表面處理增加齒面耐磨性，減少磨損，提高傳動(dòng)效率。滲碳處理增加齒面硬度，提高抗疲勞強(qiáng)度。氮化處理提高齒面硬度，提高抗磨損性能。齒輪安裝和預(yù)緊齒輪安裝是保證齒輪傳動(dòng)正常工作的重要環(huán)節(jié)。預(yù)緊是指在安裝齒輪時(shí)施加一定的預(yù)緊力，以消除安裝誤差，提高齒輪傳動(dòng)的剛度和穩(wěn)定性。1預(yù)緊力預(yù)緊力過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致齒輪過(guò)載或損壞。2安裝精度安裝精度過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致齒輪嚙合不良。3軸承選擇軸承選擇不當(dāng)，會(huì)影響齒輪的壽命和運(yùn)行精度。4潤(rùn)滑潤(rùn)滑不良會(huì)造成齒輪磨損。齒輪的潤(rùn)滑潤(rùn)滑油的選擇選擇合適的潤(rùn)滑油可以有效減少摩擦，降低磨損，延長(zhǎng)齒輪的使用壽命。潤(rùn)滑方式油浴潤(rùn)滑油霧潤(rùn)滑噴油潤(rùn)滑循環(huán)潤(rùn)滑溫度控制潤(rùn)滑油的溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致油膜變薄，摩擦力增加，加速磨損。齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算是設(shè)計(jì)和制造齒輪的關(guān)鍵步驟，以確保齒輪在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)發(fā)生失效。強(qiáng)度計(jì)算需要考慮各種因素，包括齒輪材料、齒輪幾何形狀、負(fù)荷大小、轉(zhuǎn)速、工作環(huán)境等。1接觸應(yīng)力齒輪齒面之間的接觸應(yīng)力，可能會(huì)導(dǎo)致齒面疲勞。2彎曲應(yīng)力齒根處的彎曲應(yīng)力，可能會(huì)導(dǎo)致齒根斷裂。3軸承壽命齒輪軸承的壽命，與齒輪的強(qiáng)度和軸承的載荷有關(guān)。4效率齒輪傳動(dòng)的效率，與齒輪的強(qiáng)度和磨損程度有關(guān)。接觸應(yīng)力計(jì)算接觸應(yīng)力是齒輪傳動(dòng)中非常重要的參數(shù)。它反映了齒輪齒面之間接觸點(diǎn)的壓力。計(jì)算方法赫茲接觸應(yīng)力公式公式σH=√(3F/πb2)其中：σH為接觸應(yīng)力，F(xiàn)為載荷，b為接觸寬度。彎曲應(yīng)力計(jì)算彎曲應(yīng)力是指齒輪齒根處由于彎曲載荷而產(chǎn)生的應(yīng)力。它會(huì)造成齒輪斷裂，因此是齒輪設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的因素。1公式σb=M/W2載荷M是齒輪傳遞的扭矩，W是齒輪的抗彎截面模量3影響齒輪的材料、尺寸、形狀等因素都會(huì)影響抗彎截面模量最大接觸應(yīng)力判斷11.許用接觸應(yīng)力根據(jù)齒輪材料的強(qiáng)度、硬度和工作條件確定許用接觸應(yīng)力。22.比較將計(jì)算得到的最大接觸應(yīng)力與許用接觸應(yīng)力進(jìn)行比較。33.安全裕量如果最大接觸應(yīng)力小于許用接觸應(yīng)力，則齒輪安全，反之則不安全。最大彎曲應(yīng)力判斷許用應(yīng)力計(jì)算齒輪材料的彎曲強(qiáng)度極限。考慮齒輪材料、熱處理工藝及工作條件。安全系數(shù)根據(jù)齒輪的可靠性要求，選擇合適的安全系數(shù)。例如，對(duì)于一般工業(yè)設(shè)備，安全系數(shù)可取2.5-3.5。判斷如果計(jì)算得到的彎曲應(yīng)力小于許用應(yīng)力乘以安全系數(shù)，則齒輪設(shè)計(jì)安全。否則，需要重新設(shè)計(jì)齒輪。軸承壽命計(jì)算軸承壽命是指軸承在規(guī)定的使用條件下能夠正常工作的時(shí)間，是軸承的重要性能指標(biāo)之一。軸承壽命計(jì)算需要考慮多個(gè)因素，包括軸承類(lèi)型、工作條件、潤(rùn)滑油類(lèi)型、負(fù)載大小、轉(zhuǎn)速等。一般來(lái)說(shuō)，軸承壽命與負(fù)載、轉(zhuǎn)速成反比，與潤(rùn)滑油品質(zhì)成正比。效率和功率計(jì)算齒輪傳動(dòng)的效率取決于齒輪的材料、加工精度、潤(rùn)滑條件等因素。效率是指輸出功率與輸入功率的比值，通常用百分比表示。計(jì)算效率η=Pout/Pin輸出功率Pout=Toutωout輸入功率Pin=Tinωin其中，Tout和ωout分別為輸出扭矩和角速度，Tin和ωin分別為輸入扭矩和角速度。功率是指單位時(shí)間內(nèi)完成的功，通常用瓦特(W)表示。齒輪傳動(dòng)的傳遞誤差誤差來(lái)源齒輪傳動(dòng)傳遞誤差是由齒輪的制造誤差、安裝誤差和工作條件引起的，包括齒形誤差、間隙誤差、齒輪軸線(xiàn)誤差、齒輪配合誤差等。誤差影響傳遞誤差會(huì)影響齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性、噪音、效率和使用壽命，還會(huì)導(dǎo)致齒輪的磨損和疲勞失效，甚至造成機(jī)械故障。誤差控制可以通過(guò)提高齒輪制造精度、減小齒輪安裝誤差、選擇合適的潤(rùn)滑油等措施來(lái)降低齒輪傳動(dòng)傳遞誤差。測(cè)量方法齒輪傳遞誤差可以通過(guò)齒輪傳動(dòng)誤差測(cè)量?jī)x等設(shè)備來(lái)進(jìn)行測(cè)量，還可以使用齒輪傳動(dòng)誤差分析軟件進(jìn)行模擬計(jì)算和分析。偏置齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)偏置齒輪傳動(dòng)是指兩個(gè)齒輪軸線(xiàn)不平行的傳動(dòng)形式，主要用于改變傳動(dòng)方向，改變傳動(dòng)軸線(xiàn)之間的距離，或改變傳動(dòng)比。應(yīng)用場(chǎng)景偏置齒輪傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，例如汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)等。行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)行星齒輪傳動(dòng)通常由一個(gè)太陽(yáng)輪、一個(gè)行星架、多個(gè)行星輪組成，行星輪圍繞太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)，并與行星架相嚙合，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞。應(yīng)用范圍由于行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、效率高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)變速箱、工業(yè)機(jī)械、航空航天等領(lǐng)域。工作原理當(dāng)太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，行星輪繞太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)，同時(shí)通過(guò)行星架傳遞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)減速或增速。優(yōu)勢(shì)分析行星齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、噪音低等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用廣泛。蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)是一種通過(guò)蝸桿和蝸輪嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳動(dòng)方式。特點(diǎn)傳動(dòng)比大結(jié)構(gòu)緊湊運(yùn)行平穩(wěn)自鎖性應(yīng)用廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備，例如汽車(chē)變速箱、機(jī)床、起重機(jī)等。優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行平穩(wěn)、自鎖性。缺點(diǎn)：效率低、磨損快、噪音大。差速器傳動(dòng)11.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)差速器允許左右車(chē)輪以不同的速度旋轉(zhuǎn)，適應(yīng)轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)外輪的轉(zhuǎn)速差，提高行駛平穩(wěn)性和安全性。22.工作原理利用行星齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速分配，根據(jù)車(chē)輛轉(zhuǎn)向角度和路面情況自動(dòng)分配動(dòng)力，使車(chē)輛轉(zhuǎn)彎更平穩(wěn)。33.常見(jiàn)類(lèi)型主要分為開(kāi)放式差速器和限滑差速器，后者能夠控制左右輪的轉(zhuǎn)速差，提高車(chē)輛的牽引力和操控性。44.應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、摩托車(chē)、工程機(jī)械等領(lǐng)域，是車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)中不可或缺的部件。實(shí)例分析與討論1實(shí)例1：汽車(chē)變速箱分析變速箱中齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理2實(shí)例2：工業(yè)機(jī)械