机械设计基础齿轮系

机械设计基础课件齿轮传动机械设计基础课件：齿轮传动1.引言齿轮传动是机械设计中的一种基本传动方式，广泛应用于各种机械设备的运动和动力传递。

齿轮传动具有结构简单、传动效率高、可靠性好、寿命长等优点，因此在工业生产和日常生活中得到广泛应用。

本课件将介绍齿轮传动的基本原理、分类、设计方法和应用。

2.齿轮传动的基本原理齿轮传动是利用齿轮副的啮合来传递动力和运动的一种传动方式。

齿轮副由两个或多个齿轮组成，其中主动齿轮通过旋转驱动从动齿轮，从而实现动力和运动的传递。

齿轮副的啮合是通过齿轮齿廓的接触来实现的，齿廓的形状和尺寸决定了齿轮传动的性能和精度。

3.齿轮传动的分类齿轮传动根据齿轮的形状和布置方式可分为直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、直齿圆锥齿轮传动和蜗轮蜗杆传动等。

直齿圆柱齿轮传动是应用最广泛的一种齿轮传动方式，具有结构简单、制造容易、精度高等优点。

斜齿圆柱齿轮传动具有传动平稳、噪声低、承载能力强等优点，适用于高速和重载的传动场合。

直齿圆锥齿轮传动适用于空间狭小和角度传动的场合。

蜗轮蜗杆传动具有大传动比、自锁性和精度高等特点，适用于低速、大扭矩的传动场合。

4.齿轮传动的设计方法齿轮传动的设计主要包括齿轮的几何设计、强度设计和精度设计。

齿轮的几何设计是根据传动比、工作条件、材料等因素确定齿轮的齿数、模数、压力角等参数。

强度设计是保证齿轮传动在规定的工作条件下具有足够的承载能力和寿命，主要包括齿面接触强度和齿根弯曲强度的计算。

精度设计是保证齿轮传动的精度和运动平稳性，主要包括齿轮的加工精度和装配精度的控制。

5.齿轮传动的应用齿轮传动在工业生产和日常生活中得到广泛应用。

在机床、汽车、船舶、飞机等机械设备中，齿轮传动用于传递动力和运动，实现各种复杂的运动轨迹和速度变化。

在风力发电、水力发电等能源领域，齿轮传动用于传递高速旋转的动力，实现能源的转换和利用。

在、自动化设备等高科技领域，齿轮传动用于实现精确的运动控制和动力传递，提高设备的性能和效率。

第12章齿轮系传动。

已知轮1的转速n 1=1 000 r/min ，试求轮4的转速及转动方向。

学号:班级: 姓名:1、写出题图1中⑷［严3,⑷H 之间的关系，设已知各个齿轮的齿数。

(a)rTr1 3尸22、如图2所示的轮系中，设已知Z 1= 16，Z 2= 32，Z 2'=20, Z 3=4O , Z 3' = 2，Z 4=4O ,均为标准齿轮 n 13.图3所示的轮系中，已知 z i =100，Z 2=101，Z 2' = 100，Z 3=99，均为标准齿轮传动。

试求i Hi。

4.图10-6所示的轮系中，已知 Z 1= 40, Z 2=40, Z 3= 40,均为标准齿轮传动。

试求I -H 13。

27100) 2(101)€1_H 1岡11# J 3\Z實1图45.在图5所示的齿轮系中, 已知 z i =20, Z 2= 40, Z 2'= 20, z 3= 30, Z 4=60,均为标准齿轮传动。

6.图6示为锥齿轮组成的周转轮系。

已知Z 1=Z 2=17,Z 2, =3O ,Z 3=45，若1轮转速n 1=200r/min , 试求系杆转速n H 。

-1 ・3t L_2 f■ !(1-2)T (2-3)T (3 -4)(2)传动比:(3)根据已知条件计算:n 4=n i /i= 1000/80=12.5 r/min轮4的转向如图所示应该逆时针转动。

(1_2)T (2,-3)因为:其■”号表示轮1与轮3在反转机构中的转向相反。

由图可知该轮系为一平行轴定轴轮系与简单行星轮系组成的组合轮系，其中 行星轮系：2’— 一 4- H1.解: (a )、・Hi13«1 -«3(b )、 ・Hi13牡一叭 =(-1)2(C )、・H113时1 -时32. 解: (1)传递路线为:Z 3乙Z 3乙乙'Z 3 乙Z 2齿轮系答案乙'定轴轮系: 1-2ijnZ 2 Z 3 Z 4 n 4Z i Z 2 Z 316x20x23. 解: (1)传递路线为:H.Hn 1 in 1 — ri H Z 2Z 3 Hn 3n 3 -n HZ 1 Z 2所以:n 1- nHZ 2Z 3 i 1H i H1-nHZ 1Z 2 n 1 n H n Hn 1i 1HZ 2Z 3=10000101 X 99 100X10010000・Hi13Hn 1 n 1 -n H Z 2 Z 3 Z 3 H n 3n 3 -n H乙Z 2Z 15.解:(1 )分析轮系(2)分析轮系中各轮之间的内在关系，由图中可知: n4=0. n2=n2' (3)分别计算各轮系传动比定轴齿轮系:由式(10-1 )得i i 2 亠(-2n2 Zi(1)n i =-2n2 行星齿轮系・HI24式(1 )、Z4Z3Hn4 “4 -n H Z3 Z2 *一60 —320(2) (2)联立求解联立(1 )、(2)式，代入n4=0, n2=n2 得n2 T H C=-3n1=-2n2所以i1H =n H -2n2n2=—86.解：(1 )•判定轮系类型，确定传动比计算式轮系类型一因在一轮系运转时，齿轮2和2'的轴线相对于机架的位置不固定，且齿轮固定不转动，故为行星轮系;传动比公式一系杆转速n H须通过行星轮系的转化轮系(假想定轴轮系)传动比公式求得。

机械设计基础课件!齿轮机构H机械设计基础课件：齿轮机构一、引言齿轮机构是机械设计中应用最广泛的一种传动机构，其结构简单、传动效率高、可靠性好，广泛应用于各种机械设备中。

齿轮机构由齿轮副组成，包括齿轮、轴、轴承等零部件。

本课件将介绍齿轮机构的基本原理、分类、传动比计算、齿轮啮合条件、齿轮强度计算等内容。

二、齿轮机构的基本原理齿轮机构是利用齿轮的啮合来实现两轴之间的运动和动力传递的装置。

当两个齿轮啮合时，主动齿轮转动，通过齿轮啮合将动力传递给从动齿轮，从而实现运动的传递。

齿轮的啮合原理是基于齿廓曲线的几何关系，齿廓曲线是齿轮啮合的基础。

三、齿轮机构的分类齿轮机构根据齿轮的形状和布置方式可以分为多种类型，常见的有直齿轮机构、斜齿轮机构、蜗轮蜗杆机构等。

1.直齿轮机构：直齿轮机构是齿轮齿面与轴线垂直的齿轮机构，其传动平稳、噪音低，但承载能力相对较小。

2.斜齿轮机构：斜齿轮机构是齿轮齿面与轴线呈一定角度的齿轮机构，其传动效率高、承载能力强，但噪音相对较大。

3.蜗轮蜗杆机构：蜗轮蜗杆机构是利用蜗杆和蜗轮的啮合来实现传动的，其传动比大、传动平稳，但效率相对较低。

四、齿轮机构的传动比计算齿轮机构的传动比是指主动齿轮与从动齿轮转速的比值。

传动比的计算公式为：传动比=从动齿轮齿数/主动齿轮齿数在实际应用中，根据工作需求确定传动比，然后根据传动比选择合适的齿轮齿数，以满足设计要求。

五、齿轮啮合条件1.齿廓重合条件：齿轮啮合时，齿廓必须保持连续接触，避免齿廓间的冲击和滑动。

2.齿顶隙条件：齿轮啮合时，齿顶之间应保持一定的间隙，以避免齿顶干涉。

3.齿根隙条件：齿轮啮合时，齿根之间应保持一定的间隙，以避免齿根干涉。

4.齿侧隙条件：齿轮啮合时，齿侧之间应保持一定的间隙，以允许润滑油的进入和排出。

六、齿轮强度计算齿轮强度计算是齿轮设计的重要环节，主要包括齿面接触强度计算和齿根弯曲强度计算。

1.齿面接触强度计算：齿面接触强度计算是确定齿轮齿面接触应力是否满足材料屈服极限的要求。

例8-1 设计一单级直齿圆柱齿轮减速器。

已知：传递功率P =10Kw ，电动机驱动，小齿轮转速n 1=955r/min ，传动比i =4，单向运转，载荷平稳。

使用寿命10年，单班制工作。

解 （1）选择齿轮材料及精度等级小齿轮选用45钢调质，硬度为220HBS ；大齿轮选用45钢正火，硬度为180HBS 。

因为是普通减速器，由表7-8选8级精度，要求齿面粗糙度R a ≤3.2～6.3μm 。

（2）按齿面接触疲劳强度设计因两齿轮均为钢质齿轮，可应用式（8-9）求出d 1值，确定有关参数与系数； ① 转矩T 166511109.55109.551010(N m)955P T n =⨯=⨯⨯=⋅ ② 载荷系数K 及材料的弹性系数Z E查表8-3取K =1.1；查表8-4得Z E =189.8③ 齿数z 1和齿宽系数Ψd小齿轮的齿数z 1取为25，则大齿轮齿数z 2=100。

因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由表8-7选取Ψd =1。

④ 许用接触应力[σH ]由图8-17查得σH1im1=560MPa ，σHlim2=530MPa 。

由表8-2查得S H =1N 1=60njL h =60×955×1×(10×52×40)=1.19×1099821 1.2110 3.03104N N i ⨯===⨯ 查图8-16得Z N1=1，Z N2=1.06由式（8-4）可得1lim111560[]560(MPa)1N H H H z S σσ⋅⨯=== 2lim22 1.06530[]562(MPa)1N H H H z S σσ⋅⨯=== 故158.06(mm)d 1158.06 2.32(mm)25d m Z === 取标准模数m=2.5mm 。

（3）主要尺寸计算d 1=mz 1=2.5×25=62.5（mm ）d 2=mz 2=2.5×100=250（mm ）b =Ψd˙d 1=1×62.5=62.5（mm ）经圆整后取 b 2=65mm ；b 1=b 2+5=70（mm ）a=21m (z 1+z 2)=21×2.5×(25+100)=156.25（mm ） 按齿根弯曲疲劳强度校核由式（8-10）求出σF ，如σF ≤[σF ]，则校核合格。

****职业技术学院教案第23 次课教学课型：理论课√实验课□习题课□实践课□技能课□其它□主要教学内容第12章齿轮系12.1 轮系及类型12.2 定轴轮系传动比的计算12.3 行星轮系传动比的计算重点、难点定轴轮系传动比的计算教学目的要求：1. 轮系的基本类型2. 定轴轮系传动比的计算教学方法和教学手段：多媒体讲授讨论、思考题、作业：1.定轴齿轮系与行星齿轮系的主要区别是什么？2.各种类型齿轮系的转向如何确定？（-1）m方法适用于何种类型的齿轮系参考资料：多媒体材料，网络资料讲 稿 内 容备注 第12章 齿轮系12.1 轮系及其类型在实际的机械工程中，为了满足各种不同的工作需要，仅仅使用一对齿轮是不够的。

例如，在各种机床中，为了将电动机的一种转速变为主轴的多级转速；在机械式钟表中，为了使时针、分针、秒针之间的转速具有确定的比例关系；在汽车的传动系中等，都是依靠一系列的彼此相互啮合的齿轮所组成的齿轮机构来实现的。

这种由一系列的齿轮所组成的传动系统称为齿轮系，简称轮系在工程上，我们根据轮系中各齿轮轴线在空间的位置是否固定，将轮系分为两大类：定轴轮系和行星轮系。

如图12-1和12-2所示。

十分明显，所有齿轮轴线相对于机架都是固定不动的轮系称为定轴轮系，定轴轮系也称作普通轮系；反之，只要有一个齿轮的轴线是绕其它齿轮的轴线转动的轮系即为行星轮系。

如果在轮系中，兼有定轴轮系和周转轮系两个部分，则称作混合轮系。

轮系可以由各种类型的齿轮所组成——圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗轮蜗杆等组成。

本章仅从运动分析的角度研究轮系设计，即只讨论轮系的传动比计算方法和轮系在机械传动中的作用。

行星轮系的组成图12-2所示，在周转轮系中，一般都以太阳轮或行星架作为运动的输入和输出构件，所以它们就是周转轮系的基本构件。

OO 轴线称作主轴线。

由上可以看出，一个基本周转轮系必须具有一个行星架、具有一个或若干个行星轮以及与行星轮啮合的太阳轮。