《齒輪傳動z》課件

齒輪傳動齒輪傳動是一種常見的機(jī)械傳動方式，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備中。齒輪傳動利用齒輪之間的嚙合來傳遞運(yùn)動和扭矩，實現(xiàn)速度、扭矩和運(yùn)動方向的改變。課程簡介齒輪傳動基礎(chǔ)本課程介紹齒輪傳動的基本原理、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。常見齒輪類型涵蓋圓柱齒輪、錐齒輪、蝸桿傳動等常用類型。設(shè)計與計算學(xué)習(xí)齒輪傳動設(shè)計和計算方法，例如接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度計算。實際應(yīng)用探討齒輪傳動在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用案例，例如汽車變速箱和工業(yè)減速機(jī)。課程目標(biāo)理解齒輪傳動原理掌握齒輪傳動的工作原理，了解齒輪傳動的工作過程和特點(diǎn)，并能夠分析其優(yōu)缺點(diǎn)。掌握齒輪傳動的設(shè)計方法學(xué)習(xí)齒輪傳動的設(shè)計方法，包括齒輪參數(shù)的計算，材料的選擇，熱處理和表面處理等。什么是齒輪傳動齒輪傳動是一種機(jī)械傳動方式，利用齒輪嚙合來傳遞運(yùn)動和扭矩。廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備，包括汽車、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)動和扭矩。2齒輪傳動由兩個或多個齒輪嚙合而構(gòu)成的傳動機(jī)構(gòu)，稱為齒輪傳動。3嚙合齒輪傳動中，齒輪之間通過齒形的相互作用進(jìn)行嚙合，傳遞運(yùn)動和扭矩。4齒輪參數(shù)齒輪傳動中，每個齒輪都有對應(yīng)的幾何參數(shù)，例如模數(shù)、齒數(shù)、齒頂圓直徑等。齒輪的基本類型漸開線齒輪齒形呈漸開線，廣泛應(yīng)用于機(jī)械傳動中。結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，效率高。直齒輪齒形為直線，結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，但傳動噪音較大，工作效率略低。斜齒輪齒形為斜線，可以平穩(wěn)傳動，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，承載能力強(qiáng)，傳動平穩(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比、承載能力和使用壽命。標(biāo)準(zhǔn)齒數(shù)計算1計算公式標(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。3應(yīng)用場景標(biāo)準(zhǔn)齒數(shù)的計算在齒輪設(shè)計和制造中至關(guān)重要，它可以幫助工程師選擇合適的齒輪參數(shù)。節(jié)距計算模數(shù)模數(shù)是齒輪的一個重要參數(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)距是指相鄰兩個齒廓之間的距離，它是齒輪的主要尺寸參數(shù)之一。計算公式節(jié)距=模數(shù)×π齒面展開齒面展開是將齒輪的齒廓在平面上的投影。展開圖有助于理解齒輪的幾何參數(shù)和工作原理。展開圖通常用于齒輪的設(shè)計和制造，幫助工程師計算齒輪的尺寸和強(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)用場景根據(jù)齒輪傳動的工作條件和負(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。碳鋼價格較低，適用于一般負(fù)載的齒輪傳動。合金鋼價格較高，適用于高性能的齒輪傳動。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，延長使用壽命。表面處理增加齒面耐磨性，減少磨損，提高傳動效率。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正常工作的重要環(huán)節(jié)。預(yù)緊是指在安裝齒輪時施加一定的預(yù)緊力，以消除安裝誤差，提高齒輪傳動的剛度和穩(wěn)定性。1預(yù)緊力預(yù)緊力過大，會導(dǎo)致齒輪過載或損壞。2安裝精度安裝精度過低，會導(dǎo)致齒輪嚙合不良。3軸承選擇軸承選擇不當(dāng)，會影響齒輪的壽命和運(yùn)行精度。4潤滑潤滑不良會造成齒輪磨損。齒輪的潤滑潤滑油的選擇選擇合適的潤滑油可以有效減少摩擦，降低磨損，延長齒輪的使用壽命。潤滑方式油浴潤滑油霧潤滑噴油潤滑循環(huán)潤滑溫度控制潤滑油的溫度過高會導(dǎo)致油膜變薄，摩擦力增加，加速磨損。齒輪傳動的強(qiáng)度計算齒輪傳動強(qiáng)度計算是設(shè)計和制造齒輪的關(guān)鍵步驟，以確保齒輪在運(yùn)行過程中不會發(fā)生失效。強(qiáng)度計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效率齒輪傳動的效率，與齒輪的強(qiáng)度和磨損程度有關(guān)。接觸應(yīng)力計算接觸應(yīng)力是齒輪傳動中非常重要的參數(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。它會造成齒輪斷裂，因此是齒輪設(shè)計中需要重點(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)力計算齒輪材料的彎曲強(qiáng)度極限?？紤]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)計安全。否則，需要重新設(shè)計齒輪。軸承壽命計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間，是軸承的重要性能指標(biāo)之一。軸承壽命計算需要考慮多個因素，包括軸承類型、工作條件、潤滑油類型、負(fù)載大小、轉(zhuǎn)速等。一般來說，軸承壽命與負(fù)載、轉(zhuǎn)速成反比，與潤滑油品質(zhì)成正比。效率和功率計算齒輪傳動的效率取決于齒輪的材料、加工精度、潤滑條件等因素。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。功率是指單位時間內(nèi)完成的功，通常用瓦特(W)表示。齒輪傳動的傳遞誤差誤差來源齒輪傳動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、齒輪軸線誤差、齒輪配合誤差等。誤差影響傳遞誤差會影響齒輪傳動的平穩(wěn)性、噪音、效率和使用壽命，還會導(dǎo)致齒輪的磨損和疲勞失效，甚至造成機(jī)械故障。誤差控制可以通過提高齒輪制造精度、減小齒輪安裝誤差、選擇合適的潤滑油等措施來降低齒輪傳動傳遞誤差。測量方法齒輪傳遞誤差可以通過齒輪傳動誤差測量儀等設(shè)備來進(jìn)行測量，還可以使用齒輪傳動誤差分析軟件進(jìn)行模擬計算和分析。偏置齒輪傳動結(jié)構(gòu)特點(diǎn)偏置齒輪傳動是指兩個齒輪軸線不平行的傳動形式，主要用于改變傳動方向，改變傳動軸線之間的距離，或改變傳動比。應(yīng)用場景偏置齒輪傳動廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械傳動系統(tǒng)中，例如汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)等。行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)特點(diǎn)行星齒輪傳動通常由一個太陽輪、一個行星架、多個行星輪組成，行星輪圍繞太陽輪旋轉(zhuǎn)，并與行星架相嚙合，實現(xiàn)動力傳遞。應(yīng)用范圍由于行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大、效率高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車變速箱、工業(yè)機(jī)械、航空航天等領(lǐng)域。工作原理當(dāng)太陽輪旋轉(zhuǎn)時，行星輪繞太陽輪旋轉(zhuǎn)，同時通過行星架傳遞動力，實現(xiàn)減速或增速。優(yōu)勢分析行星齒輪傳動具有傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、噪音低等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代機(jī)械傳動中應(yīng)用廣泛。蝸桿傳動蝸桿傳動蝸桿傳動是一種通過蝸桿和蝸輪嚙合來傳遞運(yùn)動和動力的傳動方式。特點(diǎn)傳動比大結(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，例如汽車變速箱、機(jī)床、起重機(jī)等。優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：傳動比大、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11.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)差速器允許左右車輪以不同的速度旋轉(zhuǎn)，適應(yīng)轉(zhuǎn)向時內(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)實現(xiàn)轉(zhuǎn)速分配，根據(jù)車輛轉(zhuǎn)向角度和路面情況自動分配動力，使車輛轉(zhuǎn)彎更平穩(wěn)。33.常見類型主要分為開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，提高車輛的牽引力和操控性。44.應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車、工程機(jī)械等領(lǐng)域，是車輛傳動系統(tǒng)中不可或缺的部件。實例分析與討論1實例1：汽車變速箱分析變速箱中齒輪傳動系統(tǒng)的工作原理2實例2：工業(yè)機(jī)械