齿轮
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齿轮的全部知识点一、齿轮的概念和作用齿轮是机械传动中常用的一种零件,其主要作用是将动力传递给其他零件或改变传动方向和传动比例。
齿轮是由齿轮齿与齿轮轴组成的。
二、齿轮的分类根据齿轮的形状和用途,齿轮可以分为直齿轮、斜齿轮、锥齿轮、蜗杆齿轮等多种类型。
1.直齿轮:齿轮齿与轴线平行,是最常见的齿轮类型。
直齿轮具有传递动力平稳、效率高等优点,广泛应用于各种机械传动中。
2.斜齿轮:齿轮齿与轴线倾斜,常用于变速箱、差速器等传动装置中,可实现转速和转矩的变化。
3.锥齿轮:齿轮齿与轴线相交于一点,主要用于轴线方向变换,如正交传动。
4.蜗杆齿轮:由蜗杆和蜗轮组成,主要用于传递大扭矩和减速的场合,常用于起重机、输送机等设备中。
三、齿轮的结构和参数齿轮的结构包括齿面、齿根、齿顶等部分,并具有一系列参数来描述其几何形状和传动特性。
1.齿数:齿数是齿轮上齿的数量,决定了齿轮的传动比例。
2.模数:模数是齿轮齿距与齿数的比值,是描述齿轮尺寸的重要参数。
3.压力角:齿轮齿与轴线间的夹角,影响齿轮的传动效率和载荷能力。
4.齿宽:齿轮齿的宽度,决定了齿轮的承载能力。
四、齿轮的工作原理齿轮传动是通过齿轮齿的啮合来实现动力传递的。
齿轮齿的啮合产生了转矩和转速的变化,使得齿轮能够实现不同的传动需求。
五、齿轮的应用领域齿轮广泛应用于各种机械装置中,如汽车、船舶、飞机、工业生产线等。
齿轮传动具有传递效率高、传动精度高等特点,被广泛应用于各个行业。
六、齿轮的设计与制造齿轮的设计与制造涉及到齿轮传动的计算、选型、绘图、加工等环节。
通过对齿轮的设计与制造,可以满足不同传动需求和工作环境的要求。
七、齿轮的维护保养齿轮在使用过程中需要进行定期的维护保养,包括齿轮的润滑、检查齿轮磨损情况、更换磨损严重的齿轮等。
合理的维护保养可以延长齿轮的使用寿命和保证传动效果。
八、齿轮的故障和排除齿轮在使用过程中可能会出现故障,如齿面磨损、齿轮断裂等。
针对不同的故障情况,可以采取不同的排除方法,如修复磨损齿面、更换断裂齿轮等。
齿轮知识点图解总结一、齿轮的种类齿轮根据不同的分类标准可以分为多种类型,常见的齿轮包括直齿轮、斜齿轮、蜗杆齿轮、锥齿轮等。
下面通过图解的方式一一介绍各种齿轮的特点和应用领域。
1. 直齿轮直齿轮是最常见的一种齿轮,齿轮的齿直立于齿轮轴线,传动时齿轮之间是平行传动。
直齿轮的特点是传动效率高、噪音小、结构简单,适用于大部分机械传动系统。
2. 斜齿轮斜齿轮的齿轮齿呈斜面,传动时齿轮之间是斜交传动。
斜齿轮的特点是传动平稳、噪音小、传动力矩大,适用于需要高精度传动的场合。
3. 蜗杆齿轮蜗杆齿轮是由蜗杆和蜗轮组成的一种齿轮,蜗杆一般是螺旋状的,蜗轮是蜗杆的齿轮。
蜗杆齿轮的特点是传动比大、传动效率低,适用于需要大传动比的场合,如减速箱。
4. 锥齿轮锥齿轮是齿轮的齿面呈锥面的一种齿轮,传动时齿轮之间是交叉传动。
锥齿轮的特点是传动平稳、传动力矩大,适用于需要变速和转向的场合。
二、齿轮的工作原理齿轮的工作原理主要是依靠齿轮之间的啮合传递动力和运动。
当两个齿轮啮合时,齿轮的齿会相互嵌合,由驱动齿轮传递动力给被动齿轮,从而实现转动。
下面通过图解的方式介绍齿轮的工作原理。
1. 齿轮的啮合齿轮的啮合是指齿轮之间的齿相互嵌合,使得齿轮可以传递动力和运动。
啮合是齿轮传动的基础,它决定了齿轮传动的稳定性和精度。
2. 齿轮的传动齿轮的传动是指驱动齿轮传递动力给被动齿轮,从而实现齿轮的转动。
传动过程中,齿轮的齿相互嵌合,使得动力从驱动齿轮传递到被动齿轮,从而实现齿轮的运动。
三、齿轮的设计要点齿轮的设计是齿轮制造中的关键环节,设计的好坏直接影响齿轮的性能和使用寿命。
齿轮的设计要点包括模数、齿数、齿宽、啮合角、齿形等方面。
下面通过图解的方式介绍齿轮的设计要点。
1. 模数模数是齿轮齿数和齿轮齿距的比值,它决定了齿轮的齿形和啮合性能。
模数越大,齿轮的传动能力越大,但重量和成本也会增加。
2. 齿数齿数是指齿轮上的齿的数量,它决定了齿轮的传动比和传动精度。
齿轮啮合知识点总结一、齿轮的基本概念1. 齿轮的定义:齿轮是一种机械传动装置,由两个或多个啮合的齿轮组成,通过齿轮之间的啮合传递动力和运动。
2. 齿轮的分类:按照齿轮的传动方式和结构特点,齿轮可以分为直齿轮、斜齿轮、蜗杆齿轮、内啮合齿轮等不同类型。
3. 齿轮的构成:齿轮主要由齿轮齿面、齿顶圆、齿根圆、齿间圆等部分组成,齿轮的形状和尺寸对齿轮啮合性能具有重要影响。
4. 齿轮的参数:齿轮的参数包括分度圆直径、模数、齿数、压力角、齿轮啮合角等,这些参数影响了齿轮的传动性能和使用特性。
二、齿轮啮合原理1. 齿轮啮合的基本原理:齿轮啮合是通过齿轮齿面的啮合来传递动力和运动,齿轮齿面的啮合形成了齿轮啮合副,实现了齿轮传动功能。
2. 齿轮啮合的传动方式:齿轮啮合可以实现直接啮合传动、斜齿轮啮合传动、蜗杆齿轮啮合传动等不同方式,每种方式都有其特点和适用范围。
3. 齿轮啮合的工作原理:齿轮啮合传动中,齿轮齿面的啮合形成了一个齿轮啮合副,通过齿面的啮合来传递动力和运动。
4. 齿轮啮合的受力分析:齿轮啮合传动中,齿轮齿面受到了一定的载荷和应力,需要进行受力分析和强度计算来确保齿轮的传动可靠性和使用寿命。
三、齿轮的设计和制造1. 齿轮的设计基础:齿轮的设计需要考虑齿轮的受力性能、传动效率、制造工艺、使用寿命等方面的问题,设计过程中需要充分考虑这些因素。
2. 齿轮的设计流程:齿轮的设计流程包括齿轮的选择、齿轮参数计算、齿轮齿面设计、齿轮传动系统设计等步骤,每个步骤都需要谨慎考虑。
3. 齿轮的制造工艺:齿轮的制造工艺有很多种,常见的有滚齿、铣齿、刨齿、磨齿等不同方式,每种方式都有其适用范围和特点。
4. 齿轮的精度要求:齿轮的精度要求对于齿轮的传动性能和使用效果都有重要影响,需要根据实际情况来确定齿轮的精度等级。
四、齿轮啮合的计算和分析1. 齿轮啮合的计算:齿轮啮合传动的计算包括齿轮参数计算、载荷计算、传动效率计算、齿轮强度计算等内容,需要进行全面而准确的计算。
齿轮的类型齿轮是一种常见的机械传动装置,广泛应用于各个领域。
它们根据不同的结构和功能特点可以分为多种类型。
本文将介绍几种常见的齿轮类型,并对它们的结构和应用进行详细描述,以便读者对齿轮有更深入的了解。
一、直齿轮直齿轮是最常见的一种齿轮类型,其齿轮齿条的轴线平行,齿条的齿形为直线。
直齿轮主要由齿轮齿条和齿轮轴组成,通过齿轮齿条的啮合传递力量。
直齿轮具有结构简单、制造成本低、传动效率高等优点,广泛应用于各种机械传动系统中。
二、斜齿轮斜齿轮是一种齿轮齿条的轴线不平行的齿轮,其齿条的齿形为斜线。
斜齿轮主要用于传递轴线不平行但相交的两个轴的动力,常用于汽车传动系统中。
斜齿轮的优点是传动平稳、噪音小,但由于齿轮齿条的制造难度较大,成本较高。
三、锥齿轮锥齿轮是一种齿轮齿条的轴线相交的齿轮,其齿条的齿形为锥面。
锥齿轮主要用于传递轴线相交但不平行的两个轴的动力,常用于汽车差速器、机床等设备中。
锥齿轮具有传动平稳、传动比可调、传动效率高等优点,但制造成本相对较高。
四、蜗杆齿轮蜗杆齿轮是一种由蜗杆和蜗轮组成的齿轮传动装置。
蜗杆是一种螺旋形状的齿轮,蜗轮是一种与蜗杆啮合的齿轮。
蜗杆齿轮主要用于传递大扭矩和减速的场合,常用于起重机、输送机等设备中。
蜗杆齿轮具有传动比大、传动平稳、噪音小等优点,但传动效率相对较低。
五、行星齿轮行星齿轮是一种由太阳轮、行星轮和内齿轮组成的齿轮传动装置。
太阳轮为中心轴,行星轮围绕太阳轮旋转,内齿轮与行星轮啮合。
行星齿轮主要用于需要大传动比和小体积的场合,常用于汽车变速器、摩托车变速器等设备中。
行星齿轮具有传动比大、体积小、可实现多级减速等优点,但制造难度较大。
六、链轮链轮是一种由链条和齿轮组成的齿轮传动装置。
链条将齿轮连接在一起,通过链条的运动传递动力。
链轮主要用于传递大扭矩和需要灵活调整传动比的场合,常用于摩托车、自行车等设备中。
链轮具有传动平稳、传动比可调、传动效率相对较高等优点,但需要定期维护和润滑。
哈尔滨工业大学
机械设计作业设计计算说明书
题目:齿轮传动设计
系别:
班号:
姓名:
日期:
目录
一.计算任务书 (3)
二.计算说明书 (4)
三.参考文献 (9)
哈尔滨工业大学
机械设计作业任务书
题目:齿轮传动设计
设计原始数据:设计带式运输机中的齿轮传动,
使之满足工作平稳,单向回转,
成批生产。
其他数据见下表1。
电动机工作功率Pd:3 kw
电动机满载转速nm: 960r/min
工作机的转速nw : 100r/min
第一级传动比i1 :1.8
轴承座中心高H :150mm
最短工作年限:8年1班
工作环境:室外、有尘
计算说明书
一、选择齿轮材料、热处理方式、精度等级
一、选择齿轮材料、热处理方式、精度等级
由已知,大小齿轮均选用45号钢,采用软齿面。
由参考文献1表6.2查得:
小齿轮调质处理,齿面硬度为217~225HBW ,选取硬度236HBW ; 大齿轮正火处理,齿面硬度为162~217HBW ,选取硬度210HBW 。
由参考文献2表16.1查得,齿轮可选用8级精度。
二、初步计算传动主要尺寸
因为齿轮采用软齿面开式传动,齿面磨损是其主要失效形式。
由于目前对于齿面磨损还无完善的计算方法,因此通常按齿根疲劳强度进行设计,然后考虑磨损的影响,一般将算的模数增大10%~15%之后再取标准值。
下面初步确定按齿根弯曲疲劳强度设计齿轮传动主要参数和尺寸。
齿根弯曲疲劳强度设计公式
m ≥
式中:F Y ——齿形系数,反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力F σ的影响
s Y ——应力修正系数,用以考虑齿根过度圆角处的应力集中和除弯曲应力以外的
其它应力对齿根应力的影响。
Y ε——重合度系数,是将全部载荷作用于齿顶时的齿根应力折算为载荷作用于单
对齿啮合区上界点时的齿根应力系数
[]F σ——许用齿根弯曲应力
1、小齿轮传递的转矩1T
61
11
9.5510P T n =⨯⨯
11
2m P P ηη= 式中:
1η——带轮的传动效率
2η——滚动轴承的传递的功率
由参考文献2表9.1查得,取10.96η=,20.98η=,代入上式,得:
P 1=η1η2P m =0.96*0.98*3.63=3.415KW
所以:
T 1=9.55*106*P 1/n 1=9.55*106*3.415/1.8=61149.8N*mm
2.齿数的初步确定
为了避免根切,选小齿轮1z =18,设计要求中齿轮传动比i =960/(90*1.8)=5.9,故
z 2 = i 2z 1 =5.9*18=106.2
圆整后,取2z =107,此时i =5.944,传动比误差
ε = 0.746%<5%可用
3.齿宽系数d φ的确定
由参考文献1表8.6,选取齿宽系数d φ=0.4 4.重合度系数Y ε的确定
对于标准外啮合齿轮传动,端面重合度 式中
1z 、2z ——齿数
把1z = 18,2z = 107,代入上式得ε
α
=1.732
查参考文献[1]图8.21得重合度系数Y ε=0.68。
5.载荷系数t K 的确定
由于v 值未知,v K 不能确定,故可初选t K = 1.1 ~ 1.8 ,这里初选t K = 1.3。
6.齿形系数F Y 和应力修正系数s Y
由参考文献1图8.19查得齿形系数1 2.89F Y =,2 2.2F Y =0
12
11[1.88 3.2(
)]z z αε=-+
由参考文献1图8.20查得应力修正系数1 1.53s Y =,Y s2=1.85 7.许用弯曲应力的确定
lim
[]N F F F
Y S σσ=
式中lim F σ——计入了齿根应力修正系数之后,试验齿轮的齿根弯曲疲劳极
限应力;当齿轮双侧工作时图中时值乘以0.7
F S ——安全系数;
与疲劳点蚀相比,断齿的后果更为严重。
所以,一般取F S =1.25 由参考文献1图8.28弯曲疲劳极限应力
σFlim1 =215Mpa ,σFlim2 =180Mpa
小齿轮与大齿轮的应力循环次数可按下式计算
1160h N n aL =
式中 n ——齿轮转速,r/min ;
a ——齿轮转一周,同一侧齿面啮合的次数;
h L ——齿轮的工作寿命,h (小时)
代入数值,分别有
N 1=60n 1aL n =60*960*1*2*8*365*8=2.619*109 N 2=N 1/i =1.495*109
由参考文献1图8.30 得,弯曲强度寿命系数12 1.0N N Y Y == 故弯曲应力1lim111*220
[]1761.25
N F F F Y S σσ=
== 2lim221*180[]1441.25
N F F F Y S σσ=
==
111 2.89*1.530.0251[]176
F S F Y Y σ==
Y F2Y S 2/[б]F2=2.2*1.85/144=0.028
m nt ≥(2*1.1*61149.8*0.68*0.028/0.4*182)1/3=2.704
三、计算传动尺寸
1.计算载荷系数K
设计要求机器工作平稳,由参考文献2查得 1.0
A
K=
V=πm nt z1n1/60*1000=π*2.704*18*960/1.8*1.96*0.98/60*1000=0.980 由参考文献1图8.7得动载荷系数Kv=1.1
由参考文献1图8.11得齿向载荷分布系数 1.21
K
β
=由参考文献1表8.4得齿间载荷分布系数 1.1
K
α
=,则K=K A K v KβKα=1*1.1*1.12*1.1=1.35
对
nt
m进行修正,并圆整为标准模数
Mn=m nt(k/kt)1/3=2.704*(1.35/1.3)1/3=2.189
考虑磨损的影响将莫属增大10%为2.189*(1+10%)=2.756
按表8.1,圆整为3。
3.计算传动尺寸
中心距a=m
n (z
1
+z
2
)/2=3*(18+107)/2=187.5
b=Фd*d1=0.4*3*18=21.6
取b2=b=21.6,
135
b mm
=
四.大齿轮结构尺寸的确定
1、齿轮结构型式的确定
齿顶圆直径d
a =d
2
+2h
a
=mz
2
+2m=107*3+2*3=327
为了减少质量和节约材料,采用锻造腹板式(模锻)结构。
2、轮毂孔径的确定
大齿轮轮毂孔径是根据与孔相配合的轴径确定,此处按照扭矩初算轴径,
d≥=
式中:d——轴的直径;
τ——轴剖面中最大扭转剪应力,MPa;
P——轴传递的功率,kW;
n——轴的转速,r/min;
[]τ——许用扭转剪应力,MPa;
C——由许用扭转剪应力确定的系数;
根据参考文献1表9.4查得C=118~106,取C=118,
所以,d≥1/3=39.65mm
本方案中,轴颈上有一个键槽,应将轴径增大5%,即
d≥39.65*1.05=41.635mm
按照GB/T2822-2005的40
a
R系列圆整,取d=42mm
由参考文献2表11.27,键的公称尺寸16*10,轮毂上键槽的尺寸b=16mm,
1
t=5mm。
3.齿轮结构尺寸的确定
11.6
k
D d
≈=68mm;D2=d a-10m=327-10*3=297mm; L=(1.2~1.5)d k=50.4-63mm,取L=52mm;
D
=0.5(D1+D2),取D0=183mm;
d
=0.25(D2-D1)=55.25,取d0=56mm;
δ0=(2.5~4)m≥10,取
012mm
δ=;
c=(0.2~0.3)b=4.32~6.48mm;取c=6mm;
r=0.5c=3mm。
四.参考文献
【1】王黎钦,陈铁鸣.机械设计【M】.5版.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2010. 【2】宋宝玉.机械设计课程设计指导书.北京:高等教育出版社,2006
【3】刘品机械精度设计与检测基础.5版哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2009。