《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第6章齒輪傳動

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第6章齒輪傳動匯報人：AA2024-01-14齒輪傳動概述齒輪的幾何參數(shù)與尺寸計算齒輪的材料、熱處理及精度等級齒輪的傳動性能分析齒輪的設(shè)計與校核齒輪的制造工藝與裝備01齒輪傳動概述齒輪傳動是指通過兩個或多個齒輪的嚙合來傳遞動力和運動的機(jī)械傳動方式。定義根據(jù)齒輪軸線的相對位置，齒輪傳動可分為平行軸齒輪傳動、相交軸齒輪傳動和交錯軸齒輪傳動三類。分類齒輪傳動的定義與分類齒輪傳動具有傳動比準(zhǔn)確、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長等優(yōu)點。齒輪傳動的制造和安裝精度要求較高，且會產(chǎn)生噪音和振動。齒輪傳動的優(yōu)缺點缺點優(yōu)點齒輪傳動被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備中，如機(jī)床、汽車、船舶、飛機(jī)等。工業(yè)領(lǐng)域能源領(lǐng)域其他領(lǐng)域在風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電等能源轉(zhuǎn)換設(shè)備中，齒輪傳動也發(fā)揮著重要作用。此外，在軌道交通、航空航天、軍事裝備等領(lǐng)域中，齒輪傳動也有廣泛的應(yīng)用。030201齒輪傳動的應(yīng)用領(lǐng)域02齒輪的幾何參數(shù)與尺寸計算齒輪上輪齒的數(shù)目。齒數(shù)z齒距與圓周率π的比值，以毫米計。模數(shù)m分度圓上的壓力角，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其標(biāo)準(zhǔn)值為20°。壓力角α兩個反映輪齒齒頂和齒根部分尺寸的系數(shù)，通常取標(biāo)準(zhǔn)值。齒頂高系數(shù)ha*和頂隙系數(shù)c*齒輪的基本參數(shù)d=mz，分度圓直徑是齒輪的基準(zhǔn)直徑。分度圓直徑ddf=d-2hf，齒根圓直徑是齒輪齒槽底部的直徑。齒根圓直徑dfda=d+2ha，齒頂圓直徑是齒輪齒頂所在的圓的直徑。齒頂圓直徑da齒輪的尺寸計算包括齒距累積公差Fp、齒圈徑向跳動公差Fr、公法線長度變動公差Fw等，用于控制齒輪的加工精度。齒輪公差包括中心距偏差fa、軸交角偏差∑等，用于控制齒輪副的裝配精度和使用性能。齒輪配合為保證齒輪副的正常工作，必須保證一定的側(cè)隙，側(cè)隙過小會導(dǎo)致卡齒現(xiàn)象，側(cè)隙過大會產(chǎn)生沖擊和噪聲。側(cè)隙規(guī)定齒輪的公差與配合03齒輪的材料、熱處理及精度等級有色金屬齒輪具有優(yōu)良的耐蝕性、減摩性和耐磨性，適用于特殊工作環(huán)境的場合。鑄鐵齒輪成本較低，適用于低速、輕載及無沖擊的場合。鋼制齒輪具有良好的綜合力學(xué)性能，適用于高速、重載及有沖擊的場合。常用齒輪材料鋼、鑄鐵、有色金屬及非金屬材料等。材料選擇原則根據(jù)齒輪傳動的載荷、速度、工作環(huán)境及成本等因素進(jìn)行選擇。齒輪的材料選擇常用熱處理方法淬火、回火、滲碳淬火、滲氮等。熱處理目的提高齒輪的力學(xué)性能、耐磨性和耐蝕性，延長使用壽命。熱處理工藝選擇根據(jù)齒輪材料、使用要求及成本等因素進(jìn)行選擇。齒輪的熱處理方法齒輪的精度等級及選用高精度齒輪適用于高速、重載及有高精度要求的場合，如航空、航天等領(lǐng)域。精度等級選用原則根據(jù)齒輪傳動的使用要求、工作條件及經(jīng)濟(jì)性等因素進(jìn)行選擇。精度等級分類根據(jù)齒輪各項公差的數(shù)值大小，將齒輪精度分為多個等級，如GB/T10095.1-2008規(guī)定的13個精度等級。中等精度齒輪適用于一般工業(yè)領(lǐng)域的齒輪傳動，如機(jī)床、汽車等領(lǐng)域。低精度齒輪適用于低速、輕載及無特殊要求的場合，如農(nóng)業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域。04齒輪的傳動性能分析

齒輪傳動的受力分析圓周力作用在齒輪輪緣上的切線方向力，使齒輪產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動。徑向力作用在齒輪輪緣上的徑向方向力，使齒輪產(chǎn)生徑向變形。軸向力作用在齒輪軸向上的力，使齒輪產(chǎn)生軸向位移。傳動效率指齒輪傳動時輸出功與輸入功之比，受齒輪副的制造精度、潤滑條件等因素影響。潤滑方式包括油浴潤滑、噴油潤滑、脂潤滑等，選擇合適的潤滑方式可以提高齒輪傳動的效率和壽命。齒輪傳動的效率與潤滑03疲勞強(qiáng)度長期在交變應(yīng)力作用下工作的齒輪，其疲勞強(qiáng)度是影響其使用壽命的重要因素。01振動與噪聲齒輪傳動過程中會產(chǎn)生振動和噪聲，影響機(jī)械系統(tǒng)的穩(wěn)定性和工作環(huán)境。02動載荷由于原動機(jī)和工作機(jī)的特性以及制造、安裝誤差等因素，齒輪傳動會受到動載荷的作用。齒輪傳動的動態(tài)特性05齒輪的設(shè)計與校核設(shè)計準(zhǔn)則根據(jù)工作條件和性能要求，選擇合適的齒輪類型、材料、精度等級和齒數(shù)等參數(shù)。設(shè)計方法采用理論計算、經(jīng)驗公式或圖表等方法進(jìn)行齒輪設(shè)計，確定齒輪的主要尺寸和參數(shù)。齒輪的設(shè)計準(zhǔn)則與方法計算齒輪在彎曲應(yīng)力作用下的強(qiáng)度，確保齒輪不會發(fā)生彎曲疲勞破壞。彎曲強(qiáng)度校核計算齒輪在接觸應(yīng)力作用下的強(qiáng)度，確保齒輪不會發(fā)生接觸疲勞破壞。接觸強(qiáng)度校核對于高速重載齒輪，還需進(jìn)行膠合強(qiáng)度校核，以防止齒面因摩擦熱而產(chǎn)生膠合現(xiàn)象。膠合強(qiáng)度校核齒輪的強(qiáng)度校核優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計變量優(yōu)化設(shè)計約束條件優(yōu)化設(shè)計算法齒輪的優(yōu)化設(shè)計方法在滿足性能要求的前提下，追求齒輪體積最小、重量最輕或成本最低等目標(biāo)?？紤]齒輪的制造工藝、裝配條件和使用要求等因素，設(shè)置相應(yīng)的約束條件。選擇對目標(biāo)函數(shù)影響較大的設(shè)計參數(shù)作為優(yōu)化設(shè)計變量，如齒數(shù)、模數(shù)、壓力角等。采用遺傳算法、粒子群算法或模擬退火算法等智能優(yōu)化算法進(jìn)行齒輪的優(yōu)化設(shè)計。06齒輪的制造工藝與裝備根據(jù)齒輪的材質(zhì)、尺寸和精度要求，選擇合適的毛坯制造方法，如鑄造、鍛造或切割等。毛坯制造熱處理齒形加工精加工通過淬火、回火等熱處理工藝，提高齒輪的硬度、耐磨性和抗疲勞性能。采用銑齒、滾齒、插齒或磨齒等加工方法，將齒輪的齒形加工到規(guī)定精度。對齒輪進(jìn)行磨削、研磨或珩磨等精加工，提高齒輪的表面質(zhì)量和精度。齒輪的加工工藝常用的齒輪加工設(shè)備包括滾齒機(jī)、插齒機(jī)、磨齒機(jī)等，這些設(shè)備具有高精度、高效率和高自動化程度等特點。加工設(shè)備齒輪加工中使用的刀具主要有銑刀、滾刀、插齒刀和磨輪等，這些刀具的材質(zhì)、形狀和精度對齒輪的加工質(zhì)量和效率有重要影響。刀具齒輪的加工設(shè)備與刀具檢測項目01齒輪的檢測項目包括齒形誤差、齒向誤差、齒距誤差、徑向跳動和公法線長度等，這些項目反映了齒輪的精度和質(zhì)量。檢測方法02常用的齒輪檢測方法有單項測量和綜合測量兩種，單項測量主要使用各種量儀對單個項目進(jìn)行測量