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第十一章 齿轮传动PPT课件

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齿轮传动经典ppt课件

齿轮传动经典ppt课件
圆盘铣刀加工齿数的范围
刀号
1Hale Waihona Puke 2345
6
7
加工齿数范围 12~13 14~16
仿型法加工动画演示
17~2 0
21~2 5
26~34
35~5 4
55~13 4
8 135以上
26
2. 渐开线齿轮的加工方法
用盘铣刀切齿
用指状铣刀切齿
27
2.渐开线齿轮的加工方法
2) 展成法
原理 利用一对齿轮无侧隙啮合时两轮的齿廓互为包络线的原理
观看渐开线生成
10
2. 渐开线的性质
（1） BC=BK
（2）BK为渐开线在K点的法线，B为曲率中心，BK为曲率 半径，渐开线上任一点的法线与基圆相切。
（3）渐开线离基圆愈远，曲半半径愈大，渐开线愈平 直
（4）渐开线的形状决定于基圆的大小。
θK相同时，rb越大，曲半半径越大 rb→∞，渐开线→⊥N3K的直线
第十一章 齿轮传动
1
第十一章 齿轮传动
本章的教学目标：
1)了解齿轮传动的特点、分类与应用；齿轮传动基本知识。 2)熟悉掌握渐开线直齿圆柱齿轮齿轮各部分名称、基本参数
及各部分几何尺寸计算。 3)掌握渐开线斜齿轮传动的特点与应用、基本参数及各部分
几何尺寸计算； 4)了解标准直齿圆锥齿轮传动的特点与应用、基本参数及各
ha= ha*m hf=( ha*+ c*)m h=ha+hf=(2 ha*+ c*)m
P=πm
S e 1 m
2
19
三、标准直齿轮的几何尺寸
1.一对标准齿轮中心距：
a

1 2
(d 2

d1 )

齿轮传动课件

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3、交错轴之间传递运动
（1）交错轴斜齿圆柱齿轮机构
两螺旋角数值不等的斜齿轮啮合时，可组成两轴线 任意交错传动，两轮齿为点接触，且滑动速度较大， 主要用于传递运动或轻载传动。
（2）蜗杆蜗轮传动
蜗杆蜗轮传动多用于两轴交错角为90的传动，其 传动比大，传动平稳，具有自锁性，但效率较低。
（3）准双曲线齿轮传动
非圆齿轮传动可以把一个匀速转动变换为非匀速转动，或者 把一个非匀速转动变换为匀速转动
齿轮机构是依靠轮齿直接接触构成高副来传递两轴 之间的运动和动力的。
齿廓形状不同，则传递运动和动力的情况也 就不同。
一、齿轮加工方法
齿轮的加工方法很多，根据其特点可以分为：
1.整体制造
◆铸
造 造
◆锻
◆粉末冶金
◆冲压
轮齿沿圆锥母 线排列于截锥 表面，是相交 轴齿轮传动的 基本形式。制 造较为简单。
（2）斜齿圆锥齿轮机构
轮齿倾斜于圆锥母线， 制 造 困 难 ， 应 用 较少。
（3）曲齿圆锥齿轮机构 轮齿是曲线形，有圆 弧齿、螺旋齿等，传 动平稳，适用于高速、 重 载 传 动 ， 但 制 造成本较高。 现在汽车后桥都采用 这种齿轮。
其节曲面为单叶双曲线回转体的一部分。它能实现 两轴线中心距较小的交错轴传动，但制造困难。
4、特种齿轮
这是一种同向传 动齿轮机构。
二、齿轮用于传递（变换）运动和力
（1）转速大小的变换
1
z1
z1 2 1 z2
2
z2
齿数比
z1 决定转速变换量 z2
(2) 转速方向的变换
平行轴外啮合齿轮传动改变齿轮的回转方向
平行轴内啮合齿轮传动不改变齿轮的回转方向
(3) 改变运动的传递方向

第11章 齿轮传动PPT课件

第11章 齿轮传动PPT课件
第11章 齿 轮 传 动
主要内容： 齿轮传动的失效、材料及热处理 齿轮传动的受力分析、计算载荷 标准直、斜、锥齿轮的强度计算 齿轮的构造、润滑和效率
本章重点： 失效形式、受力分析及强度计算
本章难点： 齿轮传动的受力分析
前言
介绍直齿圆柱、斜齿圆柱、直齿圆锥齿轮传动的设计。
齿轮传动的分类:
按工作 条件
分类
闭式传动 开式传动
软齿面 硬齿面
HBS≤350 HBS＞350
按载荷 情况 分类
低速轻载: V≤1～3m/S ; Fn≤5～10KN 中速中载: 3m/S＜V＜10m/S ;
10KN≤Fn＜50KN 高速重载: V≥10m/S ; Fn≥50KN
§11-1 轮齿的失效形式及计算准则
一.轮齿的失效形式
疲劳折断→ 过载折断
全齿折断(齿根)(直齿) 局部折断(斜齿受载不均)
齿面点蚀: σH反复→裂纹→扩展→麻点状脱落
齿
→靠近节线的齿根表面
面 失 效
齿面胶合: 润滑失效→表面粘连→沿运动方向撕裂 齿面磨粒磨损: 磨粒磨损→齿形破坏
齿面塑性变形: 齿面沿摩擦力方向塑性变形
二.各种场合的主要失效形式
闭式传动 开式传动
硬齿面(折断) 按弯曲强度设计(先求m )
→按齿面强度校核
开式传动: 按弯曲强度设计(求m ) →
(磨损)
考虑磨损将[σF] ×(0.7～0.8)
(许用弯曲应力)
§11-2 齿轮的材料
一.对齿轮材料的基本要求 1.齿面要硬, 齿芯要韧 2.易于加工及热处理 二.常用的齿轮材料
三.常用热处理
四.钢制齿轮加工工艺过程
2.作用力的大小
Ft
2T1 d1

机械设计基础课件第十一章齿轮传动

机械设计基础课件第十一章齿轮传动

齿轮传动的计算和设计
计算
根据传动比、转速和扭矩要求，确定齿轮的模数、 齿数和啮合角，以满足设计需求。
设计
基于计算结果，绘制齿轮的剖面图、齿形曲线，并 选择合适的材料和制造工艺。
齿轮传动的应用领域
汽车工业
齿轮传动广泛用于变速器、差速 器和传动系统，实现不同速度和 扭矩的转换。
工业机械
齿轮传动在机床、起重设备、工 厂生产线等领域中被广泛应用， 实现精确的运动控制。
齿轮传动的工作原理
齿轮传动通过齿面的啮合转动相邻齿轮，改变速度和扭矩。合理的模数和齿 数设计以及精准的制造工艺是实现高效传动的关键。
齿轮传动的优点和局限性
1 优点
高传动效率、精确的传动比、可靠性高、能承受大扭矩、使用寿命长。
2 局限性
容易产生噪音和振动、对工作环境要求高、制造成本较高、需要润滑和维护。
风力发电
齿轮传动在风力发电机组中用于 将风轮转动的风能转化为发电机 的高速旋转。
结论和总结
通过对齿轮传动的学习，我们了解了它的基本概念、工作原理、优点和局限 性以及计算和设计方法，同时认识了齿轮传动在各个应用领域的重要性。
机械设计基础课件第十一 章齿轮传动
欢迎大家来到本课件的第十一章，我们将一起探索齿轮传动的基本概念、常 见类型、工作原理、优点和局限性、计算和设计、应用领域等内容。
齿轮传动的基本概念轮之间的啮合实现动力和运动传递的机械装置。
2
组成
由多个齿轮组成，其中一般有一个驱动齿轮和一个被动齿轮。
3
原理
齿轮之间的齿面啮合使得驱动齿轮的旋转传递给被动齿轮，改变速度和扭矩。
常见的齿轮类型
直齿轮
齿面平行于齿轴直线，传动效率高，但噪音和振 动较大。

《机械设计基础》课件 第11章 齿轮传动

《机械设计基础》课件 第11章 齿轮传动




H
2
bd1
u
Zβ cos
32
§11-8 斜齿圆柱齿轮传动
2 KT1
F
YFaYSa F
bd1mn
2 KT1 YFaYSa
2
mn 3

cos

2
d z1 F
z
zv
3
cos
33
§11-9 直齿圆锥齿轮传动
34
§11-9 直齿圆锥齿轮传动
35
轴向力：
Fa Ft tan
29
§11-8 斜齿圆柱齿轮传动
力的方向：
圆周力t ：主动轮与运动方向相反，
从动轮与运动方向相同
径向力r ：两轮都是指向各自的轴心
轴向力a ：主动轮的左（右）手法则
30
根据主动轮轮齿的齿向（左旋或右旋）伸左手或右手，四指
沿着主动轮的转向握住轴线，大拇指所指即为主动轮所受的
轮齿会变形，需要磨齿。
二、主要参数
1. 齿数比：一般≤7，同要求的传动比误差≤ (3~5)%
2. 齿数：一般z1>17
3. 齿宽：过大，宽度方向载荷分布不均匀
28
§11-8 斜齿圆柱齿轮传动
一、轮齿上的作用力
轮齿所受总法向力
可分解为：
2T1
圆周力：Ft
d1
Ft tan n
径向力：Fr
cos
开式传动的主要失效形式为齿面磨粒磨损和轮齿的弯曲疲劳
折断。
由于目前齿面磨粒磨损尚无完善的计算方法，因此通常只对
其进行抗弯曲疲劳强度计算，并采用适当加大（10%～20%）
模数（或降低许用弯曲应力）的方法来考虑磨粒磨损。

齿轮传动课件共48张PPT大纲

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蜗杆传动
由蜗杆和蜗轮组成，具有 传动比大、结构紧凑等特 点，但效率较低。
传动比及计算方法
传动比定义
传动比是指输入轴转速与输出轴转速 之比，也等于两齿轮齿数之比（对于 圆柱齿轮）。
计算方法
传动比=输入轴转速/输出轴转速=齿 轮Z2的齿数/齿轮Z1的齿数（其中Z1 、Z2为两啮合齿轮的齿数）。
应用领域与发展趋势
正确啮合条件分析
模数和压力角相等
保证两齿轮能够正确啮合 的基本条件。
齿形角匹配
两齿轮的齿形角必须相等 ，以确保平稳的啮合过程 。
齿顶间隙适当
避免齿轮在啮合过程中发 生干涉或卡死现象。
滑动率与传动效率关系
滑动率定义
齿轮啮合过程中，主动轮与从动轮在 接触点处的线速度差与主动轮线速度 之比。
提高传动效率的措施
应用领域
齿轮传动广泛应用于机床、汽车、船舶、飞机、工程机械等各种机械设备中。
发展趋势
随着科技的进步和制造业的发展，齿轮传动正朝着高速、重载、高精度、低噪 声、高效率等方向发展，同时新材料、新工艺和新技术也不断应用于齿轮传动 中。
02
齿轮几何参数及啮合原理
齿轮基本几何参数
齿数
齿轮上齿的数量，决定 了齿轮的传动比和尺寸
油液分析法
通过对润滑油进行化验分析 ，了解油液污染程度、金属 磨粒含量等指标，判断齿轮 磨损情况和故障类型。
维护保养周期和作业内容
日常检查
每天对齿轮传动系统进行外观检查、温 度监测和噪声听诊等，及时发现并处理
异常情况。
清洗检查
定期对齿轮传动系统进行清洗和检查 ，清除内部杂质和金属磨粒，检查齿
轮磨损情况和轴承间隙等。
考虑轴承的润滑和密封问题

齿轮传动经典 ppt课件


观看渐开线生成
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10
2. 渐开线的性质
（1） BC=BK
（2）BK为渐开线在K点的法线，B为曲率中心，BK为曲率 半径，渐开线上任一点的法线与基圆相切。
（3）渐开线离基圆愈远，曲半半径愈大，渐开线愈平 直
（4）渐开线的形状决定于基圆的大小。
θK相同时，rb越大，曲半半径越大 rb→∞，渐开线→⊥N3K的直线
n
摆线、变态摆线
2
PPT课件
9
二、渐开线齿廓的形成及其啮合特性
1. 渐开线的形成
如图，当一直线n-n沿一个半径为
rb的圆的圆周作纯滚动时，该直线 上任一点K的轨迹AK称为该圆的渐 开线。这个圆称为基圆，该直线称 为渐开线的发生线。渐开线上任一 点K的向径与起始点A的向径的夹角 <AOK（ < AOK＝ θk）称为渐开线 (AK段)的展角。
a
r1'
r'
rb1
cos
' 1

rb 2
cos
' 2
(r1

r2
)
cos cos '
a cos cos '
PPT课件
21
3、传动比
i12
1 2

r2 r1

rb2 rb1

r2 r1

z2 z1

常数
PPT课件
22
4. 齿轮齿条啮合
齿轮齿条啮合时，相当于齿轮的分度圆与齿条的节圆作纯 滚动。标准安装时，齿条的节线与齿轮的分度圆相切。
此时， ' 当齿条圆离或靠近齿轮时，啮合线位置不
变，啮合角不变，节点位置不变，齿轮与齿条啮合时齿轮的分 度圆永远与节圆重合，啮合角等于压力角。但只有标准安装时， 齿条的分度线才与节线重合。

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（二）直齿圆柱齿轮的基本参数
决定齿轮尺寸和齿形的基本参数有5个： 齿轮的模数 m、 压力角、 齿数 z、 齿顶高系数ha* 顶隙系数c*。以上5个参数，除齿数 z 外均已标准化了。
1.模数m
分度圆上的周节 p 对 的比值称为模数，用m（mm）表示，即： m= p/ （3－37） 模数是齿轮几何尺寸计算的基础。显然，m越大，则 p越大，轮齿就越大，轮齿的抗弯曲能力也越高。 我国已规定了标准模数系列。
2．齿面磨损
齿面磨损主要是由于灰砂、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨粒性磨损；其次是因齿面互相摩擦而产生的跑合性磨损。磨损后齿廓失去正确形状（图3－42），使运转中产生冲击和噪声。
齿面点蚀
轮齿工作时，其工作表面产生的接触压应力由零增加到一最大值，即齿面接触应力是按脉动循环变化的。在过高的接触应力的多次重复作用下，齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹，裂纹的蔓延扩展使齿面的金属微粒剥落下来而形成凹坑，即疲劳点蚀，继续发展以致轮齿啮合情况恶化而报废。 实践表明，疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处（图3－43）。齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力也越强。
（三）标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸关系
模数、压力角、齿顶高系数及顶隙系数均取标准值，分度圆上齿厚与齿槽宽相等的齿轮称为标准齿轮。因此，对于标准齿轮有： s＝e＝p/2=m/2 （3－39） 分度圆直径d、齿顶圆直径da 和齿根圆直径df的计算式为： d =zm (3－40) da =d+2ha=2ha*+z (3－41) df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m (3－42)
第七节 齿轮轮齿的失效形式
齿轮最重要的部分为轮齿。它的失效形式主要有四种： 轮齿折断 齿面磨损 齿面点蚀 齿面胶合

第十一章 齿轮传动ppt课件


2 KT1YF bd 1m
∵hF和SF与模数m相关， 故YFa与模数m无关。 对于标准齿轮, YF仅取决于齿数Z，取值见图。
考虑引力集中，引入应力集中系数，可得 轮齿弯曲强度计算公式：
FF22 b bKK mTm 2 11 dYd Y 1T F1 F2bKm 2 1Y zYT 1 F FaYS[a F] 编辑版pppt
编辑版pppt
2
轮齿折断 一般发生在齿根处，严重过载 突然断裂、疲劳折断。
编辑版pppt
3
齿面点蚀——齿面接触应力按脉动循环变化当超过 疲劳极限时，表面产生微裂纹、高压油挤压使裂纹 扩展、微粒剥落。点蚀首先出现在节线处，齿面越 硬，抗点蚀能力越强。软齿面闭式齿轮传动常因点 蚀而失效。
齿面点蚀
编辑版pppt
时，弯矩达最大值。 危险截面：齿根圆角30˚ 切线两切点连线处。
Fn
齿顶受力：Fn，可分解成两个分力： F1 = Fn cosαF ---产生弯曲应力； F2 = Fn sinαF ---压应力，小而忽略。
F1
αF
Fn
F2 hF
30˚ 30˚
弯曲力矩： M=KFnhFcosαF
SF
危险界面的弯曲截面系数：W
编辑版pppt
35
§13-8 斜齿圆柱齿轮传动 轮齿上的作用力
轮齿所受总法向力Fn可分解为三个分力 :
圆周力：F t
2T1 d1
轴向力：Fa
Ft tg
径向力：Fr
Ft tgn cos
Fr c
Fa
Fn αn Ft
β
T1 F’
ω1
d1 2
编辑版pppt
Fr Fn
β
αn
F’
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影响载荷分布的均匀性 如：齿向误差
引起载荷分布不均匀
渐开线圆柱齿轮精度标准（GB10095－88）中规定了12个精度 等级。其中，1，2等级为远景级；
3，4，5级为高精度级； 6，7，8为中精度级，常用； 9，10，11，12级为低精度级。
常用6-9级
§11－4 直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷
措施：提高齿面硬度、 减小粗糙度；低速时采用 粘度大的润滑油；高速时 油中加抗胶合添加剂。
4、齿面磨损 原因：齿面进入磨料 后果：齿形破坏、变薄引起冲击
、振动，甚至断齿
措施：改善润滑、提高齿面硬度 、改用闭式传动
5 、轮齿塑性变形 齿体塑性变形：突然过载，引起齿体歪斜 齿面塑性变形：齿面表层材料沿摩擦力方向流动 原因：齿面软，润滑失效、摩擦变大 后果：齿廓形状变化，不能正确啮合 措施：提高齿面硬度、提高润滑油粘度
齿轮传动除需运转平稳外，还必须具有足够的承载能力。 本章讨论标准齿轮传动的强度计算。
齿轮传动的分类
开式：齿轮外露，不能防尘，周期润滑，精度低；
按工作条件
闭式：封闭在箱体内，安装精度高，润滑条件好。
按齿面硬度
软齿面: HBS<350 硬齿面: HBS>350
齿轮各部分的名称和符号
§11－1 轮齿的失效形式
最常用的材料：优质碳素钢，合金结构钢； 其次：铸钢、铸铁，还有非金属材料。
多采用锻件或轧制钢材。当直径大、不易 锻造时采用铸钢。低速传动可用灰铸铁。
二、齿轮的热处理 1. 表面淬火 表面淬火后再低温回火。
常用材料：中碳钢、中碳合金钢（45、40Gr） 齿面硬度52~56 HRC，齿变形不大，可不磨齿。 高频淬火、火焰淬火。 表面硬，芯部韧。
轮齿的失效形式主要有五种：
1 、轮齿的折断 发生在齿根部分。因轮齿受力时齿根 弯曲应力最大，且有应力集中。
疲劳折断：齿根应力集中、弯曲应力 反复作用、疲劳裂纹扩展
轮齿单侧工作时，齿根弯曲应力 是按脉动循环变化的；
轮齿双侧工作时，弯曲应力按对 称循环变化。
直齿 斜齿
过载折断：脆性材料，短时严重过载，突然折断。
碳氮共渗（氰化）
38GrMoAlA
特点：冲击载荷下硬化层易破碎，用于载荷平稳、润滑 良好处。
调质、正火处理后的齿面硬度较低，为软齿面； HBS350 表面淬火、渗碳淬火、渗氮处理后的齿面硬度较高，为硬齿面。
软齿面齿轮的加工工艺较简单，适用于一般传动。 小齿轮硬度大于大齿轮20-50 HBS 1）小齿轮齿根强度较弱（齿根薄） 2）小齿轮的应力循环次数较多
第11章 齿轮传动
§10-1 轮齿的失效形式 §10-2 齿轮材料及其热处理 §10-3 齿轮传动的精度 §10-4 直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷 §10-5 直齿圆柱齿轮传动齿面接触强度计算 §10-6 轮齿弯曲疲劳强度计算 §10-7 标准斜齿圆柱齿轮传动的受力分析 §10-9 齿轮的构造 §10-10 齿轮传动的润滑
硬齿面齿轮的承载能力较高，但需磨齿。常用于要求结构紧凑 或生产批量大的齿轮。
§11－3 齿轮传动的精度
在制造和安装时，不可避免地会产生各种误差。
影响传递运动准确性 如：齿距误差
误
齿轮在一转内实际转角与理论转角不一致。
差
影响传递运动平稳性 如：齿形误差
瞬时传动比不能保持恒定，在一转内会出现多次转速波动。
圆周力Ft : 在主动轮上与运动方向
相反，在从动轮上与运动方 向相同。
径向力Fr ： 指向各自的轮心 。
二、计算载荷 上述法向力 F n 为名义载荷。 理论上 F n 应沿齿宽均匀分布。但因轴和轴承的变形、传动
装置的制造和安装误差等原因，载荷沿齿宽的分布并不是均匀的， 即出现载荷集中现象。
齿轮位置对轴承不对称， 轴和轴承的刚度越小、 齿宽越宽载荷集中越严重
齿轮传动概述 1.功能：传递两轴间的运动或动力
2.应用：传递功率P可达数万千瓦，圆周速度可达150m/s; 直径能做到10m以上，单级传动比可达8或更大。
3.优缺点： 优点
工作可靠，使用寿命长 瞬时传动比为常数，传动效率高 结构紧凑 功率和速度适用范围广
缺点
齿轮制造需专用设备，成本高 精度低时，振动和噪音较大 不宜用于轴间距离大的传动
2 、齿面疲劳点蚀 原因：接触应力的反复作用，
齿面表层微裂纹扩展。 首先出现在齿根表面靠 近节线处。
后果：振动噪音
措施：增加齿面硬度、 降低粗糙度。
3 、齿面胶合 现象：高速重载传动，啮合区温度高，两齿面尖峰接触后粘连，
撕破形成沟纹。
原因：滑动速度大，啮合区温度高，润滑失效。
后果：产生振动、噪声。
轮齿塑性变形
设计准则
闭式软齿面齿轮传动：
主要失效形式： 齿面点蚀
先按齿面接触疲劳强度进行设计， 然后校核齿轮齿折断
先按齿根弯曲疲劳强度进行设计， 然后校核齿面接触疲劳强度。
§11－2 齿轮材料及热处理
一、齿轮材料 基本要求 齿面有足够的硬度 轮芯有足够的强度和韧性 具有良好的机械加工和热处理工艺性 价格较低
一、轮齿受力分析
一对标准直齿圆柱齿轮按标准中心距安装,齿廓在C点接触。略去摩擦力，则
轮齿间相互作用的总压力为法向力，方向沿啮合线。 F n 可分解为两个分力。
法向力
Fn
Ft
c os
圆周力
Ft
2T1 d1
径向力 Fr Ft tan
N1
力的方向判断:
作用于主、从动轮上的各 对力均大小相等，方向相反。
特点：轮齿变形不大，可承受中等冲击载荷，热处理后 不需要精加工。
2. 渗碳淬火
常用材料：低碳钢、低碳合金钢（20、20Gr） 齿面硬度56~62 H
特点：齿面接触强度高，芯部保持较高韧性。 用于受冲击载荷的重要传动。
但轮齿变形较大，热处理后需磨齿，载荷大时渗碳 层易剥落。
3. 调质
整体淬火+高温回火 常用材料：中碳钢、中碳合金钢 45、40Gr、35SiMn
齿面硬度220~260 HBS （350HBS=38HRC） 可在热处理后切齿,齿轮易跑合。 4. 正火 作用：消除内应力，细化晶粒，改善力学性能、切削性能。 中碳钢正火（要求不高的齿轮），铸钢正火（大直径）
材料：中碳钢、中碳合金钢
5. 渗氮
化学热处理。60~62 HRC 温度低，齿的变形小，用于难以磨齿的场合（内齿轮）