华科机械原理课件-齿轮

华科机械原理齿轮-欢迎来到华中科技大学机械原理课程中的齿轮章节本课程将深入探讨齿轮的原理、类型、参数和应用何为齿轮定义特点功能123齿轮是机械中用于传递运动和它们具有周边均匀分布的齿，齿轮可以改变转速、转向和传动力的重要零件能够精确控制转速和转向递扭矩，是机械设计中不可或缺的元素齿轮传动基本原理齿形设计通过特殊的齿形曲线确保啮合时的连续接触啮合过程齿轮间的啮合实现力和运动的传递传动比通过齿数比控制输入输出轴的转速关系齿轮的分类按齿形按轴位置直齿轮、斜齿轮、人字齿轮平行轴、交叉轴、相交轴齿等轮等按齿轮形状按特殊功能圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗行星齿轮、内齿轮、非圆齿杆等轮等外齿轮基本参数模数分度圆直径齿轮大小的基本参数，决定齿的理想啮合线上的圆直径尺寸齿数齿轮上齿的总数，影响传动比内齿轮基本参数特殊性关键参数内齿轮的齿在齿轮内侧，与外齿轮啮合时转向相同•内分度圆直径•内顶圆直径•内根圆直径圆柱齿轮基本参数齿顶高1从分度圆到齿顶圆的径向距离齿根高2从分度圆到齿根圆的径向距离齿高3齿顶高与齿根高之和，即整个齿的高度压力角4影响齿形和啮合特性的重要角度锥齿轮基本参数锥角1螺旋角2齿锥角3中点模数4锥齿轮参数涉及多个角度，需要考虑锥体几何关系中点模数是设计计算的重要依据平面内齿轮结构特点1啮合原理2应用场景3设计考虑4平面内齿轮在同一平面内啮合，常用于空间受限的机构设计中需特别注意齿形设计以确保平稳运行斜齿轮基本参数βmn螺旋角法向模数齿线与齿轮轴线的夹角，影响啮垂直于齿线方向的模数，用于强合平稳性度计算mt端面模数端面切口上的模数，用于加工参考蜗轮蜗杆基本参数导程角蜗杆模数传动比蜗杆螺旋线的倾斜角度，影响传动效决定蜗杆和蜗轮尺寸的基本参数蜗杆转数与蜗轮转数之比，通常较大率齿轮材料金属材料非金属材料•碳钢•工程塑料•合金钢•复合材料•不锈钢材料选择需考虑强度、耐磨性、重量和成本等因素齿轮制造工艺铸造1适用于大型齿轮或粗加工锻造2提高齿轮强度和内部结构切削加工3精确成形，包括滚齿、插齿等精加工4磨齿、抛光等提高精度和表面质量齿轮表面失效点蚀剥落齿面出现微小凹坑，影响啮合精度齿面材料大面积脱落，严重影响强度烧伤塑性变形由于润滑不足导致的高温损伤过载导致的永久性变形齿轮齿面磨损磨粒磨损硬质颗粒导致的表面刮擦黏着磨损高压下材料表面互相粘连造成的损伤疲劳磨损循环应力导致的表面剥落腐蚀磨损化学反应加速的表面损耗齿轮断裂失效疲劳断裂1过载断裂2冲击断裂3应力集中断裂4齿轮断裂是最严重的失效形式，可能导致整个机械系统的崩溃预防措施包括合理设计、精确加工和定期检查齿轮表面疲劳初始阶段发展阶段12微观裂纹形成，表面无明裂纹扩展，出现小坑和剥显变化落加速阶段失效阶段34损伤区域快速扩大，影响大面积剥落，齿轮性能严啮合质量重下降齿轮噪音啮合冲击变形振动齿轮进入啮合时的瞬时接触产生齿轮在负载下的弹性变形引起振冲击噪音动噪音加工误差齿形、齿距误差导致的非均匀啮合噪音齿轮润滑润滑方式润滑剂选择•油浴润滑根据齿轮工作条件、速度和负载选择适当粘度和添加剂的润滑油•喷射润滑•油雾润滑齿轮加载计算静态载荷1动态载荷2冲击载荷3疲劳载荷4齿轮加载计算需考虑多种载荷类型，包括正常工作载荷和极限工况准确的载荷分析是确保齿轮可靠性的基础齿轮强度计算接触强度评估齿面抗点蚀能力弯曲强度计算齿根承受弯曲应力能力疲劳强度分析长期循环载荷下的寿命齿轮系统设计传动比设计布局优化12根据输入输出要求确定各考虑空间限制和传动效率级齿轮传动比进行系统布局材料选择润滑系统34基于工作环境和载荷选择设计匹配的润滑方式确保适当的齿轮材料齿轮长期可靠运行齿轮顺序图概念设计1确定传动方案和基本参数详细设计2进行具体尺寸和强度计算样机制作3加工制造齿轮样品测试验证4进行性能和寿命测试批量生产5优化工艺实现规模化生产齿轮传动效率98%97%直齿轮斜齿轮结构简单，效率高，但噪音较大运转平稳，效率略低于直齿轮90%蜗轮蜗杆大传动比，但效率较低，需注意发热简单齿轮传动特点应用•两个齿轮直接啮合广泛用于需要精确传动比的场合，如钟表、简单机床等•传动比固定•结构简单可靠复杂齿轮传动多级传动复合传动通过多对齿轮实现大传动比结合不同类型齿轮实现复杂运动变速传动分流传动通过换挡实现不同传动比将动力分配到多个输出轴差动齿轮传动结构特点包含行星齿轮和太阳轮工作原理实现两个输入速度的代数和或差应用领域汽车差速器、工业自动化等优势可实现复杂的速度关系和功率分配无级齿轮传动无级变速高效率平稳过渡在一定范围内实现连续变速在各种工况下保持较高传动效率速比变化时无冲击，运行平稳行星齿轮传动太阳轮1行星轮2齿圈3行星架4行星齿轮传动具有结构紧凑、传动比大、承载能力强等优点广泛应用于汽车变速箱、风力发电机等领域应用案例分析总结与展望技术进展智能化趋势12新材料、新工艺不断提高齿轮性能齿轮传动系统向智能化、集成化方向发展绿色制造跨学科融合34环保、节能成为齿轮设计制造的新要求齿轮学与其他学科交叉融合，推动创新。