《機械原理與齒輪設計》課件

《機械原理與齒輪設計》本課程旨在介紹齒輪傳動的基本原理、設計方法以及應用。通過學習，學生將掌握齒輪傳動的基本知識，并能夠進行簡單的齒輪設計和分析。課程簡介本課程將深入探討齒輪傳動的原理，涵蓋齒輪分類、齒輪參數(shù)計算、齒輪強度設計、齒輪加工工藝、齒輪潤滑與維護、齒輪傳動系統(tǒng)設計等內(nèi)容。課程將結(jié)合理論教學與實際應用，通過案例分析、實驗課程等形式，幫助學生掌握齒輪設計與應用的實踐能力。課程目標11.掌握齒輪傳動的基本原理了解齒輪傳動的種類、特點、優(yōu)缺點，以及齒輪傳動參數(shù)的計算方法。22.掌握齒輪的設計方法能夠根據(jù)具體應用場景進行齒輪的設計，包括齒輪尺寸、材料選擇、強度計算等。33.掌握齒輪加工工藝了解齒輪的加工方法，包括切削、磨削、滾齒等，并能夠進行簡單的齒輪加工操作。44.掌握齒輪傳動系統(tǒng)的設計方法能夠進行齒輪傳動系統(tǒng)的整體設計，包括齒輪箱、差速器等。機械原理概述機械原理是研究機械運動和力的傳遞規(guī)律的學科，是機械設計的基礎理論。機械原理主要研究機械運動的類型、運動的分析方法、機械傳動的類型、機械傳動的效率和功率等。機械傳動基礎齒輪傳動應用最廣泛的機械傳動方式之一，可實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和扭矩的轉(zhuǎn)換。帶傳動利用帶的柔性連接，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和扭矩的傳遞，適用于輕載荷和低速場合。鏈傳動利用鏈條的剛性連接，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和扭矩的傳遞，適用于重載荷和高速場合。摩擦傳動利用摩擦力實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和扭矩的傳遞，適用于輕載荷和低速場合。齒輪傳動基礎1基本概念齒輪的定義、齒輪參數(shù)、齒輪嚙合原理。2齒輪的類型直齒輪、斜齒輪、錐齒輪等。3齒輪傳動參數(shù)的計算齒輪傳動比、齒輪尺寸、齒輪強度計算等。4齒輪的強度設計齒輪的失效形式、齒輪的強度計算方法。5齒輪的加工工藝齒輪的加工方法、加工精度等。齒輪分類按齒形分類直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、圓柱齒輪、錐齒輪等。按傳動比分類定傳動比齒輪、變傳動比齒輪。按應用場合分類工業(yè)齒輪、汽車齒輪、航空齒輪等。按材料分類金屬齒輪、塑料齒輪、陶瓷齒輪等。平面直齒輪齒面為平面，齒軸平行，最簡單的齒輪類型，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，但承載能力有限。常用于低速、輕載場合，如小型電機、家用電器等。斜齒輪齒面為斜面，齒軸平行，與直齒輪相比，承載能力更高，噪音更低。常用于高速、重載場合，如汽車變速箱、機床主軸等。雙曲面齒輪1齒面為雙曲面承載能力更高，效率更高，可實現(xiàn)更大的傳動比。2應用范圍廣適用于各種機械設備，如汽車、飛機、船舶等。3加工難度大需要特殊的加工設備和工藝。蝸輪蝸桿傳動蝸輪與蝸桿嚙合蝸桿旋轉(zhuǎn)驅(qū)動蝸輪，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和扭矩的傳遞。傳動比大可實現(xiàn)很大的傳動比，適用于大減速比場合。自鎖性當蝸桿不旋轉(zhuǎn)時，蝸輪無法帶動蝸桿旋轉(zhuǎn)。螺旋傳動1利用螺旋線將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動。2應用于各種機械設備，如機床、汽車、航空等。3可實現(xiàn)較大的傳動比，并且噪音較低。錐齒輪傳動1軸線交叉錐齒輪的軸線相互交叉，可以實現(xiàn)軸線方向的改變。2傳動比靈活可實現(xiàn)各種傳動比，適用于各種場合。3加工難度大錐齒輪的加工難度較大，需要特殊的加工設備和工藝。齒輪傳動參數(shù)的計算齒輪傳動比、齒輪模數(shù)、齒輪直徑、齒輪齒數(shù)等。計算方法根據(jù)齒輪類型和應用場合的不同而有所差異。齒輪的強度設計彎曲強度齒輪在彎曲載荷作用下的強度。接觸強度齒輪在接觸載荷作用下的強度。齒輪的噪音與振動齒輪傳動過程中產(chǎn)生的噪音和振動會影響機器的運行穩(wěn)定性和使用壽命。影響齒輪噪音和振動的因素包括齒輪精度、齒輪材料、潤滑油等。齒輪表面失效分析齒面磨損由于摩擦和磨損導致的齒面磨損。齒面疲勞由于反復載荷作用引起的齒面疲勞斷裂。齒面塑性變形由于載荷過大引起的齒面塑性變形。齒輪的加工工藝齒輪的加工方法主要有切削加工、磨削加工、滾齒加工等。不同的加工方法會影響齒輪的精度、表面質(zhì)量和成本。齒輪的潤滑與維護潤滑油的作用降低摩擦、減少磨損、散熱、防銹等。潤滑油的種類礦物油、合成油、植物油等。潤滑方法油浴潤滑、油霧潤滑、油氣潤滑等。維護保養(yǎng)定期更換潤滑油、檢查齒輪磨損情況等。齒輪傳動系統(tǒng)設計1傳動比選擇合適的傳動比以滿足設計要求。2齒輪尺寸根據(jù)傳動比和載荷選擇合適的齒輪尺寸。3齒輪材料根據(jù)工作環(huán)境和載荷選擇合適的齒輪材料。4齒輪加工工藝選擇合適的加工工藝以保證齒輪的精度和質(zhì)量。5齒輪潤滑選擇合適的潤滑油和潤滑方式。齒輪箱設計實例汽車變速箱采用多級齒輪傳動，實現(xiàn)不同的傳動比，以滿足不同速度的需求。工業(yè)齒輪箱用于重型機械設備，需要承受較大的載荷，需要采用強度更高的齒輪材料和加工工藝。行星齒輪系統(tǒng)行星齒輪系統(tǒng)是齒輪傳動的一種特殊形式，由行星齒輪、太陽輪、齒圈組成。行星齒輪系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大、效率高等特點。差速器原理1功能使左右車輪能夠以不同的速度轉(zhuǎn)動，以適應車輛轉(zhuǎn)彎時內(nèi)側(cè)和外側(cè)車輪行駛速度不同的需求。2結(jié)構(gòu)由行星齒輪、太陽輪、齒圈、差速殼等組成。3工作原理通過行星齒輪的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)左右車輪不同速度的轉(zhuǎn)動。無級變速器原理原理利用摩擦輪之間的接觸，實現(xiàn)連續(xù)的轉(zhuǎn)速和扭矩變化。特點傳動比連續(xù)可調(diào)，效率高，噪音低。應用廣泛應用于汽車、機床等領域。齒輪傳動案例分析1案例一分析汽車變速箱的齒輪設計，探討齒輪強度、噪音、振動等問題。2案例二分析工業(yè)齒輪箱的設計，探討齒輪材料、加工工藝、潤滑方式等問題。齒輪傳動技術(shù)發(fā)展趨勢高精度化提高齒輪的加工精度，以提高傳動效率和降低噪音。輕量化采用輕質(zhì)材料，降低齒輪重量，提高機器的性能。智能化利用傳感器和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)齒輪傳動的智能控制和故障診斷。實驗課程介紹課程將設置4個實驗課程，以幫助學生鞏固理論知識，并培養(yǎng)學生的實踐技能。實驗課程內(nèi)容包括齒輪制造工藝、齒輪傳動性能測試、無級變速器原理、差速器拆裝與分析等。實驗課程一：齒輪制造工藝1學習齒輪的加工方法，包括切削加工、磨削加工、滾齒加工等。2了解不同加工方法的特點，以及加工精度和表面質(zhì)量的影響。3進行簡單的齒輪加工操作，熟悉齒輪加工的工藝流程。實驗課程二：齒輪傳動性能測試傳動效率測試測試不同傳動比下的傳動效率，分析影響傳動效率的因素。噪音測試測試不同傳動比下的噪音水平，分析影響噪音水平的因素。實驗課程三：無級變速器原理拆解無級變速器了解無級變速器的結(jié)構(gòu)和工作原理。觀察摩擦輪的工作過程分析摩擦輪之間的接觸和滑移現(xiàn)象。測試無級變速器的性能測試不同傳動比下的速度和扭矩變化。實驗課程四：差速器拆裝與分析1拆解差速器了解差速器的結(jié)構(gòu)和工作原理。2觀