機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)-第九章齒輪傳動(dòng)匯報(bào)人：AA2024-01-12目錄CONTENTS齒輪傳動(dòng)概述齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸齒輪的材料、熱處理和精度等級(jí)齒輪的傳動(dòng)比和效率齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪的加工與檢測(cè)齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑與密封01CHAPTER齒輪傳動(dòng)概述齒輪傳動(dòng)是指通過(guò)兩個(gè)或多個(gè)齒輪的嚙合來(lái)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)方式。定義根據(jù)齒輪軸線的相對(duì)位置，齒輪傳動(dòng)可分為平行軸齒輪傳動(dòng)、相交軸齒輪傳動(dòng)和交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)三類。分類齒輪傳動(dòng)的定義與分類齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)比準(zhǔn)確、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。齒輪傳動(dòng)的制造和安裝精度要求較高，且會(huì)產(chǎn)生噪音和振動(dòng)。齒輪傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)齒輪傳動(dòng)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(dòng)也發(fā)揮著重要作用。能源領(lǐng)域此外，齒輪傳動(dòng)還應(yīng)用于軌道交通、航空航天、軍事裝備等領(lǐng)域。其他領(lǐng)域齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用領(lǐng)域02CHAPTER齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸齒輪的一個(gè)重要基本參數(shù)，用m表示。它決定了齒輪輪齒的大小，模數(shù)越大，輪齒越強(qiáng)壯，承載能力越強(qiáng)。模數(shù)的選擇需根據(jù)齒輪的受力情況和制造工藝要求進(jìn)行。模數(shù)齒輪齒形的一個(gè)重要參數(shù)，用α表示。它表示齒輪齒形上某點(diǎn)的法線與該點(diǎn)速度方向之間的夾角。壓力角的大小對(duì)齒輪傳動(dòng)的性能有很大影響，通常取標(biāo)準(zhǔn)值20°。壓力角齒輪的模數(shù)和壓力角齒數(shù)齒輪上輪齒的數(shù)量，用z表示。齒數(shù)的多少直接影響齒輪的幾何尺寸和傳動(dòng)比。齒數(shù)過(guò)少會(huì)導(dǎo)致齒輪根切現(xiàn)象，齒數(shù)過(guò)多則可能使齒輪變得過(guò)于龐大。變位系數(shù)用于描述齒輪齒形相對(duì)于理論齒形的偏移程度，用x表示。通過(guò)改變變位系數(shù)，可以調(diào)整齒輪的中心距、改善齒輪的嚙合性能等。齒輪的齒數(shù)和變位系數(shù)中心距兩個(gè)相互嚙合的齒輪的分度圓半徑之和，用a表示。它等于兩齒輪模數(shù)與齒數(shù)之和的一半，即a=(m1z1+m2z2)/2。分度圓直徑齒輪的基準(zhǔn)直徑，用d表示。它等于模數(shù)與齒數(shù)的乘積，即d=mz。齒頂圓直徑齒輪齒頂所在的圓的直徑，用da表示。它等于分度圓直徑加上兩個(gè)模數(shù)，即da=d+2m。齒根圓直徑齒輪齒根所在的圓的直徑，用df表示。它等于分度圓直徑減去兩個(gè)模數(shù)與兩個(gè)齒頂高之和，即df=d-2(m+ha*)，其中ha*為齒頂高系數(shù)。齒輪的幾何尺寸計(jì)算03CHAPTER齒輪的材料、熱處理和精度等級(jí)齒輪的常用材料及其特性具有良好的滲碳能力和淬透性，用于制造承受重載和沖擊的齒輪。經(jīng)過(guò)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。具有優(yōu)良的耐腐蝕性和耐磨性，用于制造在腐蝕環(huán)境下工作的齒輪。具有良好的鑄造性能和減振性能，用于制造低速、輕載的齒輪。滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼不銹鋼鑄鐵提高齒輪表面的硬度和耐磨性，同時(shí)保持心部的韌性。滲碳淬火使齒輪獲得良好的綜合力學(xué)性能，提高齒輪的承載能力和使用壽命。調(diào)質(zhì)處理提高齒輪表面的硬度和耐磨性，適用于中碳鋼和中碳合金鋼制造的齒輪。表面淬火通過(guò)滲金屬或滲非金屬元素，改變齒輪表面的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)，提高其耐磨性、耐蝕性和疲勞強(qiáng)度?；瘜W(xué)熱處理齒輪的熱處理方法和目的精度等級(jí)根據(jù)齒輪的用途和工作條件，選擇適當(dāng)?shù)木鹊燃?jí)，一般分為6~9級(jí)，其中6級(jí)精度最高。選擇原則在滿足使用要求的前提下，盡可能選擇較低的精度等級(jí)以降低制造成本。對(duì)于高速、重載或要求傳動(dòng)平穩(wěn)的場(chǎng)合，應(yīng)選擇較高的精度等級(jí)。對(duì)于一般傳動(dòng)或低速重載的場(chǎng)合，可以選擇較低的精度等級(jí)。齒輪的精度等級(jí)及其選擇04CHAPTER齒輪的傳動(dòng)比和效率

齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比計(jì)算傳動(dòng)比定義齒輪傳動(dòng)中，主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速之比。計(jì)算公式傳動(dòng)比i=n1/n2，其中n1為主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速，n2為從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)比與齒數(shù)關(guān)系對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，傳動(dòng)比等于兩齒輪齒數(shù)之比，即i=z2/z1。齒輪傳動(dòng)中，輸出功率與輸入功率之比。效率定義影響因素效率范圍包括齒輪精度、潤(rùn)滑條件、載荷大小及性質(zhì)等。一般情況下，齒輪傳動(dòng)的效率在0.95-0.98之間。030201齒輪傳動(dòng)的效率及其影響因素采用高精度齒輪加工和裝配技術(shù)，減小齒面粗糙度和齒形誤差。提高齒輪精度選用合適的潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂，保持齒面良好的潤(rùn)滑狀態(tài)，減少摩擦損失。優(yōu)化潤(rùn)滑條件通過(guò)合理設(shè)計(jì)或采用減振措施，降低載荷波動(dòng)對(duì)傳動(dòng)效率的影響。降低載荷波動(dòng)如采用變位齒輪、修形齒輪等設(shè)計(jì)方法，提高齒輪傳動(dòng)的重合度和承載能力，從而提高效率。采用高效齒輪設(shè)計(jì)提高齒輪傳動(dòng)效率的措施05CHAPTER齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算考慮齒輪輪齒在載荷作用下的彎曲變形，通過(guò)計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力來(lái)判斷齒輪的彎曲強(qiáng)度。彎曲強(qiáng)度計(jì)算分析齒輪在嚙合過(guò)程中的接觸應(yīng)力，以確定齒輪的接觸強(qiáng)度。接觸強(qiáng)度計(jì)算基于齒輪材料的疲勞特性，通過(guò)計(jì)算齒輪的疲勞壽命來(lái)評(píng)估其疲勞強(qiáng)度。疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪的強(qiáng)度計(jì)算研究齒輪輪齒在載荷作用下的彈性變形，計(jì)算輪齒剛度以評(píng)估其對(duì)傳動(dòng)性能的影響。輪齒剛度計(jì)算分析齒輪軸在載荷作用下的彎曲變形，計(jì)算軸剛度以確定其對(duì)齒輪傳動(dòng)精度的影響。軸剛度計(jì)算綜合考慮輪齒剛度和軸剛度，計(jì)算整個(gè)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度，以評(píng)估其傳動(dòng)性能。系統(tǒng)剛度計(jì)算齒輪的剛度計(jì)算選擇影響齒輪性能的關(guān)鍵設(shè)計(jì)變量，如模數(shù)、齒數(shù)、壓力角等。設(shè)計(jì)變量選擇目標(biāo)函數(shù)建立約束條件設(shè)定優(yōu)化算法應(yīng)用根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，如最小化體積、最大化承載能力或最小化噪音等，建立相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)。考慮齒輪設(shè)計(jì)的各種限制條件，如強(qiáng)度、剛度、制造工藝等，設(shè)定相應(yīng)的約束條件。采用適當(dāng)?shù)膬?yōu)化算法，如遺傳算法、粒子群算法等，對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)06CHAPTER齒輪的加工與檢測(cè)采用盤形模數(shù)銑刀或指狀銑刀銑齒，屬于成形法加工，銑刀刀齒截面形狀與齒輪齒間形狀相對(duì)應(yīng)。銑齒磨齒按加工原理分為成型法磨齒與展成法磨齒兩種。磨齒滾齒屬于展成法加工，其工作原理相當(dāng)于一對(duì)螺旋齒輪嚙合。滾齒插齒是展成法加工，插齒刀相當(dāng)于一對(duì)軸線相互平行的圓柱齒輪中的其中一個(gè)。插齒剃齒加工是根據(jù)一對(duì)螺旋角不等的螺旋齒輪嚙合的原理，剃齒刀與被切齒輪的軸線空間交叉一個(gè)角度。剃齒0201030405齒輪的加工方法及其特點(diǎn)齒輪綜合誤差測(cè)量應(yīng)用測(cè)量元件測(cè)量出被測(cè)齒輪的實(shí)際值與理想值之差，可獲得齒輪單項(xiàng)誤差和綜合誤差。齒輪整體誤差測(cè)量把被測(cè)齒輪與理想精確的測(cè)量齒輪相比較，可反映出被測(cè)齒輪的真實(shí)情況。齒輪單項(xiàng)幾何形狀誤差測(cè)量主要測(cè)量齒輪的齒廓、齒向和齒距等誤差。齒輪的檢測(cè)項(xiàng)目和方法提高機(jī)床精度采用先進(jìn)刀具優(yōu)化加工工藝加強(qiáng)檢測(cè)手段提高齒輪加工精度和檢測(cè)效率的措施01020304采用高精度機(jī)床，提高機(jī)床主軸、導(dǎo)軌等關(guān)鍵部件的制造精度和裝配精度。采用高精度、高剛度的刀具，減少刀具磨損和變形對(duì)加工精度的影響。合理安排加工工序，選擇適當(dāng)?shù)那邢鲄?shù)和切削液，減少加工變形和殘余應(yīng)力。采用先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法，提高檢測(cè)精度和效率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正加工誤差。07CHAPTER齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑與密封齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑劑選擇潤(rùn)滑方式根據(jù)齒輪傳動(dòng)的工作條件，可以選擇浸油潤(rùn)滑、噴油潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑等潤(rùn)滑方式。潤(rùn)滑劑選擇齒輪傳動(dòng)常用的潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂。選擇潤(rùn)滑劑時(shí)，應(yīng)考慮齒輪傳動(dòng)的速度、載荷、溫度等因素，以及潤(rùn)滑劑的粘度、油性、極壓性等性能指標(biāo)。密封方式齒輪傳動(dòng)的密封方式主要有接觸式密封和非接觸式密封兩種。接觸式密封包括氈圈密封、皮碗密封等；非接觸式密封包括間隙密封、迷宮密封等。密封材料選擇密封材料應(yīng)具有耐油、耐磨、耐溫、耐腐蝕等性能。常用的密封材料有橡膠、塑料、皮革、金屬等。齒輪傳動(dòng)的密封方式和密封材料選擇提高齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑和密封性能的措施優(yōu)化齒輪參數(shù)通過(guò)優(yōu)化齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、壓力角等參數(shù)，可以改善齒輪傳動(dòng)的嚙合性能，降低摩擦和磨損，從而提高潤(rùn)滑和密封性能。采用高性能潤(rùn)滑劑和添加劑采