第六章 齿轮传动(斜齿轮和锥齿轮)

齿轮传动设计基础知识点齿轮传动是一种常见的力传递装置，广泛应用于机械工程领域。

它通过不同大小的齿轮之间的啮合来实现功率的传递和转速的变换。

本文将介绍齿轮传动设计的基础知识点，包括齿轮的种类、齿轮参数的计算以及齿轮传动的优缺点。

一、齿轮的种类1. 直齿轮直齿轮是最常见的齿轮类型，其齿轴与轴线平行。

直齿轮适用于中低速传动，并能承受较大的载荷。

其主要缺点是噪音和齿面磨损较大。

2. 斜齿轮斜齿轮的齿轴与轴线倾斜一定角度，能够在不同轴线的位置上传递力矩。

斜齿轮适用于高速传动，但噪音较大，效率相对较低。

3. 锥齿轮锥齿轮是一种适用于非平行轴传动的齿轮，其齿轴与轴线相交。

锥齿轮广泛应用于汽车差速器等场合。

4. 内齿轮内齿轮是直齿轮的一种变体，其齿轮位于轮轴内部。

内齿轮传动常用于高精度传动系统，如航空器操纵系统。

二、齿轮参数的计算1. 齿数与模数的计算齿数是齿轮上齿的数量，模数是齿距与齿数的比值。

一般情况下，齿数可以通过传动比和模数来计算，也可以根据实际需求选定。

2. 齿轮啮合的计算齿轮啮合的计算包括齿顶高度、齿根高度、齿向间隙等参数的确定。

这些参数的选择需要考虑齿轮传动的工作条件和要求。

3. 齿轮的模数设计齿轮的模数设计是根据传动功率和齿数来确定的。

模数的选择要综合考虑齿轮的强度、装配精度和经济性。

4. 齿轮的强度计算齿轮的强度计算是确定齿轮是否能够承受传递的力矩和载荷的关键。

其中包括表面强度和弯曲强度的计算。

三、齿轮传动的优缺点1. 优点（1）传递功率大：齿轮传动能够传递大的功率，因为齿轮相对于带轮而言，具有更大的传动比。

（2）传动效率高：齿轮传动的效率通常在95%以上，相比其他传动方式具有更高的效率。

（3）传动平稳：齿轮传动没有滑动和弹性变形，因此传动平稳，没有冲击和振动。

（4）传动精度高：齿轮传动具有良好的传动精度，适用于精密传动系统。

2. 缺点（1）噪音较大：齿轮传动在运转时会产生一定的噪音，特别是高速传动时噪音更明显。

斜齿轮、锥齿轮中各个分力判定的方法一、斜齿轮传动:
①主动轮上线速度方向与圆周力方向相反。

(只适用于主动轮)
②径向力指向齿轮的圆心。

(只针对外啮合齿轮，题目里一般也是外啮合的齿轮传动)
③轴向力的判别方法用左右手定则:(只针对主动轮)(左旋用左手，右旋用右手)
让四指环绕方向与主动轮的转向相同，则大拇指所指的方向为该齿轮在啮合部位所受轴向力的方向。

④同一级齿轮上的旋向相同。

二、锥齿轮传动:
①锥齿轮的轴向力方向是从小端指向大端。

②圆周力与径向力的方向均和斜齿轮传动的判别方法相同。

以上是判断三个分力方向的方法，做题时具体的判别步骤如下:
以斜齿轮传动为例:
1、找到主动轮，识别主动轮的转向→根据原则①判断出主动轮在啮合部位所受圆周力的方向→判断该主动轮的旋向→根据左右手定则判断出该主动轮在啮合部位所受轴向力的方向→根据原则②判断出该主动轮在啮合部位所受径向力的方向。

至此，主动轮上三个分力的方向全部判别完毕，再根据力的平街关系来判别其他齿轮所受力的方向。

——参考教材【机械设计第十版】。

第六章 齿轮传动一、简答题：（1） 齿轮传动的失效形式有哪几种？闭式软齿面齿轮传动一般针对哪种失效形式进行计算？（2） 齿轮传动中，载荷分布不均匀系数βK 与哪些因素有关？如减小βK 值可采取哪些措施？（3） 设计软齿面齿轮传动，为什么要使小齿轮齿面硬度比大齿轮齿面硬度高一些？（4） 为什么斜齿圆柱齿轮传动的承载能力要比直齿圆柱齿轮传动的承载能力高？（5） 在软齿面闭式圆柱齿轮传动设计中，若齿数比u 、中心距a 、齿宽b 及许用应力不变，减小模数m ，并相应增加齿数，则对齿面接触强度、齿根弯曲强度、传动的平稳性和齿轮加工等各有何影响？（6） 齿轮传动中的内部附加动载荷产生的主要原因是什么？为减小内部附加动载荷可采取哪些措施？（7） 一对标准直齿圆柱齿轮传动，传动比为2，问：a 哪一个齿轮的齿根弯曲应力大，为什么？b 若大、小齿轮的材料、热处理硬度均相同，小齿轮的应力循环次数6110N N <=，则它们的许用弯曲应力是否相等，为什么？（8） 与带传动、链传动比较，齿轮传动有哪些主要优、缺点？（9） 载荷系数K 由哪几部分组成？各考虑什么因素的影响？（10）一对直齿圆柱齿轮的齿面接触应力的大小与齿轮的哪几个几何参数有关？在哪一点啮合的接触应力最大？通常接触强度计算时算的是哪一点的接触应力？为什么？（11）为什么把Fa Y 叫做齿形系数？有哪些参数影响它的数值？为什么与模数m无关？（12）设计齿轮传动中的下列参数：斜齿圆柱齿轮的法向模数与端面模数、圆锥齿轮的大端模数与平均模数、齿数与当量齿数、螺旋角、分度圆直径、齿顶圆直径与齿根直径、齿宽、中心距，哪些应取标准值；哪些应圆整；哪些既没有标准值，也不应圆整，而应算得很准确？哪些应在装配图和零件图上标注，哪些可以不标注？哪几个尺寸有公差？二、填空题：（1） 齿轮传动时，如大、小齿轮的材料不同，则大、小齿轮的齿面接触应力1H σ2H σ，齿根弯曲应力1F σ2F σ，许用接触应力1H σ2H σ，许用弯曲应力1F σ2F σ。

第六章 齿轮机构及传动思 考 题6-1、齿轮传动应满足的基本要求是什么？渐开线是怎样形成的？它具有哪些重要性质？P65-676-2、渐开线齿条的齿廓是直线，与其共轭的曲线是什么？P66-67 6-3、齿轮机构保持传动比不变的条件是什么？齿廓啮合基本定律如何用公式表达？P67 6-4、节圆与分度圆、压力角与啮合角有何区别？P716-5、渐开线圆柱齿轮正确啮合条件及连续传动的条件各是什么？P70-716-6、何谓根切现象？根切对齿轮带来什么影响？标准渐开线直齿圆柱齿轮不产生根切的最少齿数是多少？P736-7、什么是重合度，它的意义是什么？P716-8、一对斜齿轮在啮合传动时，齿廓接触线的长度是如何变化的？P86 6-9、在斜齿轮和锥齿轮中引入当量齿轮的目的是什么？ P87,P916-10、锥齿轮的标准参数在什么位置？计算强度在什么位置取模数？P91,P94 6-11、与齿轮传动比较，说明蜗轮蜗杆传动的特点和应用范围。

P94-956-12、为什么在一对齿轮传动中小齿轮的材料和齿面硬度都要高于大齿轮？P85 6-13、为什么要应用轮系？齿轮系有几种类型？试举例说明。

P101-1026-14、定轴轮系中传动比大小应如何计算？怎样确定轮系输出轴的转向？P102-103 6-15、什么是惰轮？它有何用途？P1036-16、什么是转化轮系？如何通过转化轮系计算出周转轮系的传动比？P104 6-17、周转轮系中两轮传动比的正负号与该周转轮系转化机构中两轮传动比的正负号相同吗？为什么？P1046-18、如何从复杂的复合轮系中划分出各个基本轮系？P106习 题6-1、若已知一对标准直齿圆柱齿轮传动，其齿数251=z ，1002=z ，模数mm m 4=，试确定这对齿轮的1d 、2d 、1a d 、2a d 、1f d 、2f d 的值及其中心距a 值。

解：mmmz d 10025411=⨯==mm mz d 400100422=⨯==mm h z m d a a 108)1225(42(*11=⨯+⨯=+=）mm h z m d a a 408)12100(42(*22=⨯+⨯=+=）mm c h z m d a f 91)25.01225(42(**11=-⨯-⨯=--=） mm c h z m d a f 391)25.012100(42(**22=-⨯-⨯=--=）mm m z z a 25024)25100(2)(21=⨯+=+=3. 图6.57中给出了一对齿轮的齿顶圆和基圆，轮1为主动轮且实际中心距大于标准中心距，试在此图上画出齿轮的啮合线，并标出：极限啮合点N1、N2，实际啮合的开始点和终止点B1、B2，啮合角α'，节圆并说明两轮的节圆是否与各自的分度圆重合。

齿轮的三种传动方式一、直齿轮传动直齿轮传动是一种常见的齿轮传动方式。

它由两个齿轮组成，其中一个齿轮的齿数较小，称为从动齿轮，另一个齿轮的齿数较大，称为主动齿轮。

在直齿轮传动中，主动齿轮的旋转驱动从动齿轮的旋转，从而实现能量传递和速度变换。

直齿轮传动具有结构简单、传动效率高、传动精度较高等优点。

它广泛应用于各种机械设备中，如汽车传动系统、工业生产设备等。

直齿轮传动还可以通过改变齿轮的齿数比来实现速度调节，从而适应不同工作要求。

二、斜齿轮传动斜齿轮传动是一种常用的齿轮传动方式。

它由两个斜齿轮组成，齿轮的齿面是斜的，且齿轮轴不平行。

在斜齿轮传动中，主动齿轮的旋转驱动从动齿轮的旋转，实现能量传递和速度变换。

斜齿轮传动具有传动平稳、传动效率高、传动比稳定等优点。

它广泛应用于各种需要传递大功率的机械设备中，如船舶、飞机等。

斜齿轮传动还可以通过改变齿轮的模数和齿数来实现速度调节，从而满足不同工况的要求。

三、锥齿轮传动锥齿轮传动是一种特殊的齿轮传动方式。

它由两个锥形齿轮组成，齿轮的齿面是锥形的，齿轮轴相交于一点。

在锥齿轮传动中，主动齿轮的旋转驱动从动齿轮的旋转，实现能量传递和速度变换。

锥齿轮传动具有传动平稳、传动效率高、传动比可调等优点。

它广泛应用于各种需要传递大功率和变速的机械设备中，如汽车差速器、摩托车变速器等。

锥齿轮传动还可以通过改变齿轮的锥度和齿数比来实现速度调节，从而适应不同的工作要求。

总结：齿轮传动是一种常见的机械传动方式，具有结构简单、传动效率高、传动比可调等优点。

直齿轮传动、斜齿轮传动和锥齿轮传动是其中的三种常见方式。

它们在不同的机械设备中起到了重要的作用，实现了能量传递和速度变换。

在实际应用中，我们可以根据具体需求选择合适的齿轮传动方式，以满足不同工作要求。

一、齿轮传动类型有哪几种齿轮传动是机械工程学的一个专业术语，是指利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。

齿轮传动的类型有很多，按传动比、齿廓形状、工作条件、齿面硬度等不同的方法可分为不同的类型，主要有以下几种：1、圆柱齿轮传动主要用于平行轴间的传动，圆柱齿轮传动的啮合形式有3种：外啮合齿轮传动，由两个外齿轮相啮合，两轮的转向相反；内啮合齿轮传动，由一个内齿轮和一个小的外齿轮相啮合，两轮的转向相同；齿轮齿条传动，可将齿轮的转动变为齿条的直线移动。

2、锥齿轮传动主要用于相交轴间的传动，其中直齿锥齿轮传动传递功率可到370千瓦，圆周速度5米/秒。

斜齿锥齿轮传动运转平稳，齿轮承载能力较高，但制造较难，应用较少。

曲线齿锥齿轮传动运转平稳，传递功率可到3700千瓦，圆周速度可到40米/秒以上。

3、行星齿轮传动适用于具有动轴线的齿轮传动。

行星齿轮传动类型很多，需要根据工作条件合理选择类型，一般常用的是由太阳轮、行星轮、内齿轮和行星架组成的普通行星传动，少齿差行星齿轮传动，摆线针轮传动和谐波传动等。

4、螺旋齿轮传动用于交错间的传动，但这类传动形式由于承载能力较低，磨损严重，因此应用比较少。

5、双曲面齿轮传动多用于交错轴间的传动，如汽车和拖拉机的传动中，由于有轴线偏置距，可以避免小齿轮悬臂安装。

6、蜗杆传动他说交错轴传动的主要形式，蜗杆传动可获得很大的传动比，并且工作平稳，传动比准确，可以自锁，不过蜗杆传动齿面间滑动较大，发热量较多，传动效率较低。

7、摆线齿轮传动用摆线作齿廓的齿轮传动。

这种传动齿面间接触应力较小，耐磨性好，无根切现象，但制造精度要求高，对中心距误差十分敏感。

一般只用于钟表及仪表中。

8、圆弧齿轮传动用凸凹圆弧做齿廓的齿轮传动。

特点是接触强度和承载能力高，易于形成油膜，无根切现象，齿面磨损较均匀，跑合性能好；不过也存在中心距、切齿深和螺旋角的误差敏感性很大，对制造和安装精度要求高等缺陷。

二、齿轮传动的特点有哪些齿轮传动是现代各种设备中应用最广泛的一种机械传动方式，这是因为齿轮传动具有的一些特点：1、齿轮传动的优点（1）传动精度高：与带传动、链传动相比，齿轮传动在理论上是准确、恒定不变的，因此在高速重载下要想减轻动载荷，实现平稳传动，齿轮传动是必须的。