齒輪機(jī)械原理學(xué)習(xí)目標(biāo)齒輪傳動(dòng)原理理解齒輪傳動(dòng)的基本概念和工作原理。齒輪設(shè)計(jì)方法掌握齒輪參數(shù)的計(jì)算方法，并能進(jìn)行齒輪的強(qiáng)度計(jì)算和材料選擇。齒輪傳動(dòng)應(yīng)用了解不同類型齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。緒論齒輪是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之一。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高、承載能力強(qiáng)、傳動(dòng)比穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備中。本課程主要介紹齒輪機(jī)械的**基本理論、設(shè)計(jì)方法**和應(yīng)用，為學(xué)生打下齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用的基礎(chǔ)。齒輪基本概念定義齒輪是一種用于傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的機(jī)械零件，通過(guò)齒的嚙合實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備中。分類根據(jù)齒輪的形狀、齒形和軸線位置，齒輪可分為多種類型，例如平齒輪、斜齒輪、蝸輪蝸桿等。優(yōu)點(diǎn)齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛的傳動(dòng)方式。齒輪參數(shù)模數(shù)齒數(shù)齒頂高齒根高齒頂圓直徑齒根圓直徑幾何特性齒輪的幾何特性決定了齒輪的嚙合性能、強(qiáng)度和傳動(dòng)效率。主要包括齒形、齒數(shù)、模數(shù)、壓力角、齒頂高、齒根高、齒厚、齒寬等。工作過(guò)程1齒輪嚙合兩個(gè)齒輪的齒廓相互接觸并傳遞運(yùn)動(dòng)和功率的過(guò)程，稱為齒輪嚙合。2嚙合線齒輪嚙合過(guò)程中，兩齒廓始終保持接觸的線，稱為嚙合線。3嚙合點(diǎn)嚙合線上的任何一點(diǎn)，稱為嚙合點(diǎn)。4接觸應(yīng)力齒輪嚙合過(guò)程中，齒廓之間的接觸壓力，稱為接觸應(yīng)力。5彎曲應(yīng)力齒輪嚙合過(guò)程中，齒根處的彎曲壓力，稱為彎曲應(yīng)力。齒輪嚙合條件中心距齒輪中心距是指兩個(gè)齒輪中心之間的距離，它決定了齒輪嚙合的深度和傳動(dòng)比。齒廓形狀齒廓形狀決定了齒輪嚙合的平滑度和傳遞動(dòng)力的效率，常用的齒廓形狀有漸開(kāi)線齒廓和圓弧齒廓。齒數(shù)齒數(shù)決定了齒輪的尺寸和傳動(dòng)比，齒數(shù)越多，齒輪的尺寸越大，傳動(dòng)比越低。模數(shù)模數(shù)是齒輪的基本參數(shù)，它決定了齒輪的尺寸和齒距，模數(shù)越大，齒輪的尺寸越大，齒距越寬。齒輪嚙合力1法向力齒面間相互作用的力的法向分力。2切向力齒面間相互作用的力的切向分力，用于傳遞轉(zhuǎn)矩。3徑向力齒面間相互作用的力的徑向分力，造成軸承的徑向負(fù)荷。齒輪的強(qiáng)度計(jì)算1彎曲強(qiáng)度齒輪齒根處的彎曲應(yīng)力。2接觸強(qiáng)度齒輪齒面上的接觸應(yīng)力。3疲勞強(qiáng)度齒輪在反復(fù)載荷下的抗疲勞能力。接觸應(yīng)力計(jì)算概念齒輪嚙合時(shí)，齒面之間產(chǎn)生的壓力，稱為接觸應(yīng)力。重要性接觸應(yīng)力是影響齒輪壽命的關(guān)鍵因素，過(guò)高的接觸應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致齒面疲勞失效。計(jì)算方法常用赫茲接觸應(yīng)力公式計(jì)算，考慮材料特性、載荷和幾何形狀。彎曲應(yīng)力計(jì)算1公式彎曲應(yīng)力計(jì)算公式2因素影響彎曲應(yīng)力的因素3強(qiáng)度彎曲強(qiáng)度計(jì)算齒輪材料和熱處理材料選擇齒輪材料的選擇取決于傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)速、工作條件等因素。常見(jiàn)的齒輪材料包括碳鋼、合金鋼、鑄鐵、塑料等。熱處理熱處理可以提高齒輪的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，延長(zhǎng)齒輪的使用壽命。表面硬化齒輪表面硬化可以提高齒輪的抗磨損能力，延長(zhǎng)使用壽命。齒輪表面硬化1提高齒面硬度增強(qiáng)齒輪的耐磨性和抗疲勞性能，延長(zhǎng)齒輪的使用壽命。2改善齒面接觸特性降低齒面磨損和點(diǎn)蝕的可能性，提高傳動(dòng)精度和效率。3提高齒輪的承載能力在相同尺寸下，硬化后的齒輪可以承受更大的負(fù)荷。齒輪潤(rùn)滑降低摩擦潤(rùn)滑油可以有效降低齒輪間的摩擦，減少磨損，延長(zhǎng)齒輪的使用壽命。散熱潤(rùn)滑油可以帶走齒輪運(yùn)行產(chǎn)生的熱量，防止齒輪過(guò)熱，提高傳動(dòng)效率。防銹潤(rùn)滑油可以形成一層油膜，保護(hù)齒輪表面免受腐蝕，延長(zhǎng)其使用壽命。齒輪傳動(dòng)效率齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)汽車變速箱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)在汽車變速箱中廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)不同速度和扭矩的傳遞，提高車輛的效率和性能。工業(yè)機(jī)械齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)在各種工業(yè)機(jī)械中發(fā)揮著重要作用，例如風(fēng)力發(fā)電機(jī)、挖掘機(jī)、起重機(jī)等，驅(qū)動(dòng)機(jī)械完成復(fù)雜的任務(wù)。自行車傳動(dòng)自行車傳動(dòng)系統(tǒng)使用齒輪傳動(dòng)原理將騎手的踩踏力量傳遞到車輪，實(shí)現(xiàn)有效的前進(jìn)，提供不同的騎行檔位選擇。平齒輪傳動(dòng)1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于加工和制造2承載能力強(qiáng)適用于高負(fù)荷工況3傳動(dòng)平穩(wěn)噪音低，運(yùn)行可靠平齒輪傳動(dòng)是最常見(jiàn)的齒輪傳動(dòng)形式之一，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承載能力強(qiáng)、傳動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備中。斜齒輪傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)傳動(dòng)平穩(wěn)承載能力強(qiáng)噪音低應(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)床主軸等。種類直齒斜齒輪人字齒輪蝸桿傳動(dòng)1結(jié)構(gòu)緊湊傳動(dòng)比大2承載能力強(qiáng)傳動(dòng)平穩(wěn)3噪音低傳動(dòng)效率高錐齒輪傳動(dòng)1軸線相交錐齒輪軸線相交于一點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)軸線非平行傳動(dòng)2錐形齒面齒面為錐形，接觸線為圓錐曲線3應(yīng)用廣泛汽車、機(jī)床等多種機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)是指兩個(gè)齒輪的齒廓相互嚙合，其中一個(gè)齒輪的齒廓在另一個(gè)齒輪的齒廓內(nèi)側(cè)。2優(yōu)點(diǎn)傳動(dòng)比大、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小。3應(yīng)用廣泛應(yīng)用于精密機(jī)械、航空航天、汽車等領(lǐng)域。行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊占地面積小，重量輕，適用于空間有限的場(chǎng)合。傳動(dòng)比大可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，適用于需要大減速比的場(chǎng)合。承載能力強(qiáng)由于多個(gè)齒輪參與傳動(dòng)，可以承受更大的載荷。應(yīng)用廣泛廣泛應(yīng)用于汽車變速箱、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等領(lǐng)域。齒輪箱設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮承載能力、尺寸、重量、材料、加工工藝、密封、潤(rùn)滑等因素。性能設(shè)計(jì)性能設(shè)計(jì)包括傳動(dòng)比、效率、噪音、振動(dòng)、溫度等方面的要求。可靠性設(shè)計(jì)需要考慮齒輪箱的壽命、可靠性、維護(hù)性等方面的要求。齒輪箱型式平行軸齒輪箱交叉軸齒輪箱蝸輪蝸桿齒輪箱齒輪箱潤(rùn)滑1降低摩擦潤(rùn)滑油可以降低齒輪之間的摩擦，減少磨損，延長(zhǎng)齒輪的使用壽命。2散熱潤(rùn)滑油可以帶走齒輪運(yùn)行產(chǎn)生的熱量，防止齒輪過(guò)熱。3防銹潤(rùn)滑油可以防止齒輪表面生銹，延長(zhǎng)齒輪的使用壽命。齒輪箱安裝1基礎(chǔ)準(zhǔn)備確?；A(chǔ)牢固，尺寸符合要求，并進(jìn)行必要的防震處理。2安裝定位根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，將齒輪箱準(zhǔn)確地安裝在基礎(chǔ)上，并進(jìn)行水平調(diào)整。3連接部件將齒輪箱與電機(jī)、傳動(dòng)軸等部件進(jìn)行連接，確保連接牢固可靠。4調(diào)試檢查進(jìn)行試運(yùn)行，檢查齒輪箱運(yùn)行是否平穩(wěn)，是否有異常聲音或振動(dòng)。齒輪傳動(dòng)故障診斷噪音異常齒輪磨損、潤(rùn)滑不良、安裝錯(cuò)誤等都會(huì)導(dǎo)致噪音增加。振動(dòng)齒輪嚙合不良、軸承故障、安裝精度不足等都會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)加劇。溫度升高潤(rùn)滑油失效、齒輪磨損嚴(yán)重、傳動(dòng)負(fù)荷過(guò)大等都會(huì)導(dǎo)致溫度升高。齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的選用傳動(dòng)比根據(jù)所需的傳動(dòng)比選擇合適的齒輪類型和齒數(shù)比。載荷根據(jù)傳動(dòng)功率和轉(zhuǎn)速選擇合適的齒輪材料和強(qiáng)度等級(jí)。工作環(huán)境考慮工作溫度、潤(rùn)滑條件和環(huán)境污染等因素，選擇合適的齒輪潤(rùn)滑劑和防護(hù)措施。案例分析通過(guò)實(shí)際案例，深入分析齒輪機(jī)械原理在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。例如，分析某款汽車變速箱中的齒輪