2024年度《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程課件第7章齒輪傳動

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程課件第7章齒輪傳動2024/3/231目錄CONTENTS齒輪傳動概述齒輪的基本參數(shù)與幾何尺寸齒輪的材料、熱處理及精度等級齒輪傳動的強(qiáng)度計算與校核齒輪的制造工藝與裝備齒輪傳動的潤滑與密封齒輪傳動的發(fā)展趨勢與展望2024/3/23201齒輪傳動概述2024/3/233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2024/3/234齒輪傳動的效率可達(dá)98%以上，比帶傳動和鏈傳動高。齒輪傳動的傳動比是恒定的，不受負(fù)載變化的影響。齒輪傳動的優(yōu)缺點傳動比穩(wěn)定傳動效率高2024/3/235齒輪傳動可以傳遞較大的扭矩和功率，適用于重載和高速傳動。承載能力強(qiáng)齒輪傳動的結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，有利于機(jī)器的輕量化和小型化。結(jié)構(gòu)緊湊齒輪傳動的優(yōu)缺點2024/3/236制造和安裝精度要求高成本高不宜用于遠(yuǎn)距離傳動齒輪傳動的優(yōu)缺點齒輪的制造和安裝精度直接影響傳動的平穩(wěn)性和噪聲水平。高精度齒輪的制造成本較高，且需要專門的加工設(shè)備和工藝。由于齒輪傳動的結(jié)構(gòu)特點，不宜用于遠(yuǎn)距離傳動，否則需要增加中間支撐結(jié)構(gòu)。2024/3/23701020304工業(yè)領(lǐng)域交通運輸領(lǐng)域能源領(lǐng)域其他領(lǐng)域齒輪傳動的應(yīng)用領(lǐng)域齒輪傳動被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備中，如機(jī)床、起重機(jī)、輸送機(jī)等。汽車、火車、飛機(jī)等交通工具中大量使用齒輪傳動來實現(xiàn)動力的傳遞和速度的變換。在農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械、礦山機(jī)械等領(lǐng)域中，齒輪傳動也有廣泛的應(yīng)用。在風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電等能源轉(zhuǎn)換設(shè)備中，齒輪傳動發(fā)揮著重要作用。2024/3/23802齒輪的基本參數(shù)與幾何尺寸2024/3/239模數(shù)壓力角齒輪的模數(shù)與壓力角齒輪齒形的一個關(guān)鍵參數(shù)，用α表示。它決定了齒輪傳動的效率和齒輪的強(qiáng)度。常見的壓力角有20°和15°，其中20°壓力角應(yīng)用最為廣泛。齒輪的一個重要參數(shù)，用m表示，它決定了齒輪的齒形大小和齒輪的承載能力。模數(shù)越大，齒輪的齒形越大，承載能力越強(qiáng)。2024/3/2310齒數(shù)齒輪上的齒的數(shù)量，用z表示。齒數(shù)越多，齒輪的傳動比越精確，但齒輪的尺寸也會相應(yīng)增大。直徑齒輪的一個重要尺寸參數(shù)，包括分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒根圓直徑。這些直徑與齒輪的模數(shù)和齒數(shù)有關(guān)，可以通過公式計算得出。齒輪的齒數(shù)與直徑2024/3/2311變位系數(shù)用于調(diào)整齒輪齒形的參數(shù)，用x表示。通過改變變位系數(shù)，可以調(diào)整齒輪的傳動性能和強(qiáng)度。齒厚齒輪齒槽底部到相鄰齒頂?shù)木嚯x，用s表示。齒厚的大小直接影響齒輪的承載能力和傳動效率。在設(shè)計和制造齒輪時，需要根據(jù)實際需求選擇合適的齒厚。齒輪的變位系數(shù)與齒厚2024/3/231203齒輪的材料、熱處理及精度等級2024/3/2313鑄鋼0102030405具有良好的滲碳淬火性能，用于制造承受重載和沖擊的齒輪。經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，具有較高的綜合力學(xué)性能，用于制造中等載荷的齒輪。成本低，鑄造性能好，但力學(xué)性能較低，用于制造輕載、低速的齒輪。鑄造性能好，用于制造形狀復(fù)雜的齒輪。如塑料、尼龍等，用于制造輕載、無沖擊的齒輪。齒輪的常用材料及其特性調(diào)質(zhì)鋼滲碳鋼非金屬材料鑄鐵2024/3/2314齒輪的熱處理方法及目的提高齒面硬度和耐磨性，同時保持心部良好的韌性。提高齒面硬度和耐磨性，同時形成致密的氮化層，提高抗腐蝕性。使齒輪具有良好的綜合力學(xué)性能，提高承載能力和抗沖擊性。提高齒面硬度，增加耐磨性。滲碳淬火滲氮處理調(diào)質(zhì)處理表面淬火2024/3/2315齒輪的精度等級與選用精度等級根據(jù)齒輪的用途和工作條件，選擇適當(dāng)?shù)木鹊燃?。一般分?級，從高到低為1~8級。選用原則對于高速、重載或承受沖擊的齒輪，應(yīng)選擇較高的精度等級；對于低速、輕載或無沖擊的齒輪，可以選擇較低的精度等級。同時，還應(yīng)考慮制造成本和加工難度等因素。2024/3/231604齒輪傳動的強(qiáng)度計算與校核2024/3/2317根據(jù)齒輪傳動的工作原理，分析齒輪在傳動過程中所受的力，包括法向力、切向力和徑向力等。受力分析根據(jù)齒輪的受力情況，采用適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度計算公式，計算齒輪的彎曲強(qiáng)度、接觸強(qiáng)度等，以評估齒輪傳動的承載能力。強(qiáng)度計算齒輪傳動的受力分析與強(qiáng)度計算2024/3/2318疲勞強(qiáng)度概念闡述疲勞強(qiáng)度的定義和意義，以及影響齒輪疲勞強(qiáng)度的主要因素。疲勞強(qiáng)度校核方法介紹疲勞強(qiáng)度校核的基本原理和方法，包括應(yīng)力-壽命法、應(yīng)變-壽命法等，以及相應(yīng)的校核公式和步驟。齒輪傳動的疲勞強(qiáng)度校核2024/3/2319材料選擇熱處理工藝優(yōu)化設(shè)計制造工藝控制提高齒輪傳動強(qiáng)度的措施采用適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に?，如滲碳淬火、調(diào)質(zhì)處理等，改善齒輪材料的力學(xué)性能和耐磨性。選用高強(qiáng)度、高韌性的優(yōu)質(zhì)材料，如合金鋼、滲碳淬火鋼等，以提高齒輪的承載能力和抗疲勞性能。嚴(yán)格控制齒輪的制造工藝過程，保證加工精度和表面質(zhì)量，減少因制造誤差引起的應(yīng)力集中和傳動失效。通過優(yōu)化齒輪的幾何參數(shù)、結(jié)構(gòu)形式等設(shè)計要素，降低應(yīng)力集中和提高傳動效率，從而提高齒輪傳動的強(qiáng)度。2024/3/232005齒輪的制造工藝與裝備2024/3/2321

齒輪的加工工藝及裝備概述齒輪加工的基本工藝流程包括毛坯準(zhǔn)備、齒形加工、熱處理、齒面精加工和檢測等步驟。齒輪加工的主要裝備包括滾齒機(jī)、插齒機(jī)、剃齒機(jī)、磨齒機(jī)等。齒輪加工技術(shù)的發(fā)展趨勢高精度、高效率、高自動化和智能化。2024/3/232201020304滾齒加工插齒加工剃齒加工磨齒加工齒輪的加工方法與特點利用滾刀與齒坯之間的相對運動，切出齒形。具有生產(chǎn)效率高、加工精度較高等特點。利用插齒刀按展成原理切齒。適用于加工內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪。利用剃齒刀與被切齒輪作無側(cè)隙雙面嚙合，以剃除被切齒輪的齒面余量。主要用于熱處理前的精加工。利用砂輪對齒面進(jìn)行磨削加工，以獲得高精度和低粗糙度的齒面。主要用于高精度齒輪的最終加工。2024/3/2323剃齒機(jī)用于熱處理前對齒輪進(jìn)行精加工，以提高齒輪精度和降低粗糙度。滾齒機(jī)用于滾切各種圓柱齒輪和蝸輪，也可按一定方法加工花鍵和鏈輪等。插齒機(jī)用于加工內(nèi)、外嚙合圓柱齒輪，尤其適用于多聯(lián)齒輪和內(nèi)齒輪的加工。磨齒機(jī)用于對高精度齒輪進(jìn)行最終加工，以獲得高精度和低粗糙度的齒面。齒輪加工刀具包括滾刀、插齒刀、剃齒刀和磨輪等，其選擇和使用對齒輪加工質(zhì)量和效率具有重要影響。齒輪加工機(jī)床及刀具簡介2024/3/232406齒輪傳動的潤滑與密封2024/3/2325VS根據(jù)齒輪傳動的特點和要求，可以選擇浸油潤滑、噴油潤滑、油霧潤滑等潤滑方式。潤滑劑選擇齒輪傳動常用的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂。選擇潤滑劑時，需考慮齒輪的材質(zhì)、工作溫度、載荷等因素，確保潤滑劑具有良好的潤滑性能和抗磨性能。潤滑方式齒輪傳動的潤滑方式及潤滑劑選擇2024/3/2326為防止?jié)櫥瑒┬孤┖屯饨珉s質(zhì)侵入，齒輪傳動需采用適當(dāng)?shù)拿芊夥椒?，如接觸式密封、非接觸式密封和組合式密封等。根據(jù)齒輪傳動的密封要求和工作環(huán)境，可以選擇合適的密封件，如O型圈、油封、機(jī)械密封等。選用密封件時，需注意其材質(zhì)、耐溫、耐壓等性能。密封方法密封件選用齒輪傳動的密封方法及密封件選用2024/3/2327優(yōu)化齒輪設(shè)計采用高性能潤滑劑加強(qiáng)密封管理控制工作環(huán)境提高齒輪傳動潤滑與密封性能的措施通過改進(jìn)齒輪的齒形、齒向等設(shè)計參數(shù)，降低齒面摩擦和磨損，提高齒輪傳動的潤滑性能。選用具有優(yōu)異潤滑性能和抗磨性能的高性能潤滑劑，可以顯著提高齒輪傳動的潤滑效果。定期檢查密封件的磨損情況，及時更換損壞的密封件，確保齒輪傳動的密封性能良好。保持齒輪傳動工作環(huán)境的清潔干燥，避免雜質(zhì)和水分對齒輪傳動潤滑與密封性能的影響。2024/3/232807齒輪傳動的發(fā)展趨勢與展望2024/3/2329通過優(yōu)化齒輪材料和熱處理工藝，提高齒輪的承載能力和耐磨性，滿足高性能傳動需求。高承載能力設(shè)計高精度制造技術(shù)高效潤滑技術(shù)采用先進(jìn)的加工設(shè)備和精密的測量技術(shù)，提高齒輪的加工精度和一致性，降低傳動噪音和振動。研發(fā)高效、長壽命的齒輪潤滑油和潤滑方式，降低齒輪傳動的摩擦損失和溫升，提高傳動效率。030201高性能、高精度齒輪傳動技術(shù)2024/3/2330123應(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實現(xiàn)齒輪傳動的智能化設(shè)計，提高設(shè)計效率和準(zhǔn)確性。智能化設(shè)計技術(shù)采用數(shù)字化加工設(shè)備和工藝，實現(xiàn)齒輪傳動的數(shù)字化制造，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。數(shù)字化制造技術(shù)利用傳感器和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實時監(jiān)測齒輪傳動的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并處理故障，保障設(shè)備安全運行。狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)智能化、數(shù)字化齒輪傳動技術(shù)2024/3/23