華科機械原理課件-齒輪

華科機械原理-齒輪歡迎來到華中科技大學機械原理課程中的齒輪章節(jié)。本課程將深入探討齒輪的原理、類型、參數(shù)和應用。何為齒輪1定義齒輪是機械中用于傳遞運動和動力的重要零件。2特點它們具有周邊均勻分布的齒，能夠精確控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。3功能齒輪可以改變轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和傳遞扭矩，是機械設計中不可或缺的元素。齒輪傳動基本原理齒形設計通過特殊的齒形曲線確保嚙合時的連續(xù)接觸。嚙合過程齒輪間的嚙合實現(xiàn)力和運動的傳遞。傳動比通過齒數(shù)比控制輸入輸出軸的轉(zhuǎn)速關系。齒輪的分類按齒形直齒輪、斜齒輪、人字齒輪等。按軸位置平行軸、交叉軸、相交軸齒輪等。按齒輪形狀圓柱齒輪、錐齒輪、蝸輪蝸桿等。按特殊功能行星齒輪、內(nèi)齒輪、非圓齒輪等。外齒輪基本參數(shù)模數(shù)齒輪大小的基本參數(shù)，決定齒的尺寸。分度圓直徑理想嚙合線上的圓直徑。齒數(shù)齒輪上齒的總數(shù)，影響傳動比。內(nèi)齒輪基本參數(shù)特殊性內(nèi)齒輪的齒在齒輪內(nèi)側(cè)，與外齒輪嚙合時轉(zhuǎn)向相同。關鍵參數(shù)內(nèi)分度圓直徑內(nèi)頂圓直徑內(nèi)根圓直徑圓柱齒輪基本參數(shù)1齒頂高從分度圓到齒頂圓的徑向距離。2齒根高從分度圓到齒根圓的徑向距離。3齒高齒頂高與齒根高之和，即整個齒的高度。4壓力角影響齒形和嚙合特性的重要角度。錐齒輪基本參數(shù)1錐角2螺旋角3齒錐角4中點模數(shù)錐齒輪參數(shù)涉及多個角度，需要考慮錐體幾何關系。中點模數(shù)是設計計算的重要依據(jù)。平面內(nèi)齒輪1結(jié)構(gòu)特點2嚙合原理3應用場景4設計考慮平面內(nèi)齒輪在同一平面內(nèi)嚙合，常用于空間受限的機構(gòu)設計中。需特別注意齒形設計以確保平穩(wěn)運行。斜齒輪基本參數(shù)β螺旋角齒線與齒輪軸線的夾角，影響嚙合平穩(wěn)性。mn法向模數(shù)垂直于齒線方向的模數(shù)，用于強度計算。mt端面模數(shù)端面切口上的模數(shù)，用于加工參考。蝸輪蝸桿基本參數(shù)導程角蝸桿螺旋線的傾斜角度，影響傳動效率。蝸桿模數(shù)決定蝸桿和蝸輪尺寸的基本參數(shù)。傳動比蝸桿轉(zhuǎn)數(shù)與蝸輪轉(zhuǎn)數(shù)之比，通常較大。齒輪材料金屬材料碳鋼合金鋼不銹鋼非金屬材料工程塑料復合材料材料選擇需考慮強度、耐磨性、重量和成本等因素。齒輪制造工藝1鑄造適用于大型齒輪或粗加工。2鍛造提高齒輪強度和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。3切削加工精確成形，包括滾齒、插齒等。4精加工磨齒、拋光等提高精度和表面質(zhì)量。齒輪表面失效點蝕齒面出現(xiàn)微小凹坑，影響嚙合精度。剝落齒面材料大面積脫落，嚴重影響強度。燒傷由于潤滑不足導致的高溫損傷。塑性變形過載導致的永久性變形。齒輪齒面磨損磨粒磨損硬質(zhì)顆粒導致的表面刮擦。黏著磨損高壓下材料表面互相粘連造成的損傷。疲勞磨損循環(huán)應力導致的表面剝落。腐蝕磨損化學反應加速的表面損耗。齒輪斷裂失效1疲勞斷裂2過載斷裂3沖擊斷裂4應力集中斷裂齒輪斷裂是最嚴重的失效形式，可能導致整個機械系統(tǒng)的崩潰。預防措施包括合理設計、精確加工和定期檢查。齒輪表面疲勞1初始階段微觀裂紋形成，表面無明顯變化。2發(fā)展階段裂紋擴展，出現(xiàn)小坑和剝落。3加速階段損傷區(qū)域快速擴大，影響嚙合質(zhì)量。4失效階段大面積剝落，齒輪性能嚴重下降。齒輪噪音嚙合沖擊齒輪進入嚙合時的瞬時接觸產(chǎn)生沖擊噪音。變形振動齒輪在負載下的彈性變形引起振動噪音。加工誤差齒形、齒距誤差導致的非均勻嚙合噪音。齒輪潤滑潤滑方式油浴潤滑噴射潤滑油霧潤滑潤滑劑選擇根據(jù)齒輪工作條件、速度和負載選擇適當粘度和添加劑的潤滑油。齒輪加載計算1靜態(tài)載荷2動態(tài)載荷3沖擊載荷4疲勞載荷齒輪加載計算需考慮多種載荷類型，包括正常工作載荷和極限工況。準確的載荷分析是確保齒輪可靠性的基礎。齒輪強度計算接觸強度評估齒面抗點蝕能力。彎曲強度計算齒根承受彎曲應力能力。疲勞強度分析長期循環(huán)載荷下的壽命。齒輪系統(tǒng)設計1傳動比設計根據(jù)輸入輸出要求確定各級齒輪傳動比。2布局優(yōu)化考慮空間限制和傳動效率進行系統(tǒng)布局。3材料選擇基于工作環(huán)境和載荷選擇適當?shù)凝X輪材料。4潤滑系統(tǒng)設計匹配的潤滑方式確保齒輪長期可靠運行。齒輪順序圖1概念設計確定傳動方案和基本參數(shù)。2詳細設計進行具體尺寸和強度計算。3樣機制作加工制造齒輪樣品。4測試驗證進行性能和壽命測試。5批量生產(chǎn)優(yōu)化工藝實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。齒輪傳動效率98%直齒輪結(jié)構(gòu)簡單，效率高，但噪音較大。97%斜齒輪運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，效率略低于直齒輪。90%蝸輪蝸桿大傳動比，但效率較低，需注意發(fā)熱。簡單齒輪傳動特點兩個齒輪直接嚙合傳動比固定結(jié)構(gòu)簡單可靠應用廣泛用于需要精確傳動比的場合，如鐘表、簡單機床等。復雜齒輪傳動多級傳動通過多對齒輪實現(xiàn)大傳動比。復合傳動結(jié)合不同類型齒輪實現(xiàn)復雜運動。變速傳動通過換擋實現(xiàn)不同傳動比。分流傳動將動力分配到多個輸出軸。差動齒輪傳動結(jié)構(gòu)特點包含行星齒輪和太陽輪。工作原理實現(xiàn)兩個輸入速度的代數(shù)和或差。應用領域汽車差速器、工業(yè)自動化等。優(yōu)勢可實現(xiàn)復雜的速度關系和功率分配。無級齒輪傳動無級變速在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)連續(xù)變速。高效率在各種工況下保持較高傳動效率。平穩(wěn)過渡速比變化時無沖擊，運行平穩(wěn)。行星齒輪傳動1太陽輪2行星輪3齒圈4行星架行星齒輪傳動具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大、承載能力強等優(yōu)點。廣泛應用于汽車變速箱、風力發(fā)電機等領