《斜齿轮传动》PPT课件

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练习
• 2007年会考题（8分）
相啮合的一对标准直齿圆柱齿轮，齿数 z1=20，z2=32，模数m=10mm，试计算分 度圆直径d1，齿顶圆直径da1，齿厚s1和两 轮中心距a。
精选课件PPT20ຫໍສະໝຸດ • 2002 会考（10分）
• 已知相啮合的一对标准直齿圆柱齿轮 n1=900r/min，n2=300r/min，a=200mm， m=5mm，求分度圆直径d1，齿顶圆直径da2
齿轮暴露在外，不能保证良好润滑。 ② 半开式齿轮传动：
齿轮浸入油池，有护罩但不封闭。 ③ 闭式齿轮传动：
齿轮、轴和轴承等都装在封闭箱体内，润 滑条件良好，灰沙不易进入，安装精确，齿轮 传动有良好的工作条件，是应用最广泛的齿轮 传动。
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渐开线齿轮
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• 求：（1）齿数z1，z2；
（2）齿轮1的分度圆直径d1，齿轮2 的齿根圆直径df2.
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常用的齿轮结构
常见的圆柱齿轮结构如图所示。齿轮轴、实心式、 腹板式、轮辐式
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渐开线齿轮的切削加工
• 仿形法 铣床
铣直齿
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铣斜齿
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渐开线齿轮的切削加工
• 展成法 插齿加工
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分类
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类型
两轴平行
(a)外啮合圆柱齿轮
(b)内啮合齿轮
(c)齿轮齿条
(d)斜齿轮圆柱齿轮
(e)斜齿条
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(f)人字齿圆柱齿轮

轮的基圆为定圆，在其同一方向的内公
切线只有一条。所以无论两齿廓在任何
位置接触，过接触点所作两齿廓的公法
线为一固定直线，它与连心线O1O2的交 点C必是一定点。因此渐开线齿廓满足
定角速比要求。
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上午9时0分
图d 渐开线齿廓满足定角速比证明
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上午9时0分
由图d知，两轮的传动比为
i12
1 2
O2C O1C
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Δy—齿顶高变动系数
上午9时0分
二、齿轮设计基础知识 1、齿轮机构及其设计 —变位齿轮传动
齿轮变位的意义：
➢ 避免根切。
➢ 改善小齿轮的寿命（传动比较大时，使小齿轮齿厚 增大，大齿轮齿厚减小，使一对齿轮的寿命相当） ➢ 凑中心距以满足实际应用要求
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上午9时0分
二、齿轮设计基础知识 1、齿轮机构及其设计 —平行轴斜齿轮圆柱齿轮传动
3）发生线与基圆的切点N即为渐开线上
K点的曲率中心，线段为K点的曲率半径。
随着K点离基圆愈远，相应的曲率
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上午9时0分
半径愈大；而K点离基圆愈近，相应的 曲率半径愈小。
4）渐开线的形状取决于基圆的大小。如 图c所示，基圆半径愈小，渐开线愈弯曲；
基圆半径愈大，渐开线愈趋平直。当基
圆半径趋于无穷大时，渐开线便成为直
➢分度圆螺旋角β
法面参数为标准参数
斜齿轮的基本尺寸也是以其分度圆柱为基准圆来进行计算的。斜齿轮 分度圆柱上的螺旋线的切线与其轴线所夹锐角称为分度圆螺旋角（简称螺 旋角）。
螺旋角β是斜齿轮的重要的基本参数之一，由于轮齿倾斜了β角，使斜
齿轮传动时产生了轴向力，β越大，轴向力越大。
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上午9时0分

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
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2. 渐开线齿轮的加工方法
用盘铣刀切齿
用指状铣刀切齿
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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
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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
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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 )

(50p)
齿顶高ha ha* m 齿根高hf (ha* C*) m
标准值Cha**
1.0 0.25
4.4.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 标准齿轮的特征： 分度圆上模数和压力角为标准值； 齿距p所包含的齿厚s与齿槽宽e相等； 具有标准的齿顶高与齿根高。
4.6.4 渐开线齿廓的根切 1. 根切的现象
2.根切的危害 齿根强度削弱，重合度减小
根切位置
3. 根切的原因 标准齿轮：
刀具的齿顶线超过
了极限啮合点N。
CN CB
CN mz sin
2 CB mha*
sin
z

2ha*
sin 2
标准齿轮：

20，h
* a
1.0
z 17.097 17
vc1 vc2
1 O1C 2 O2C
i12

ω1 ω2

O2C O1C

const
C点：啮合节点，简称节点 27p
齿廓啮合基本定律 齿廓接触点的公法线始终通过中心连线上一 定点，速比恒定。 节圆：由节点决定的圆 共轭齿廓 凡满足齿廓啮合基本定律而相互啮合的一对 齿廓
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轭
两头牛背上的架子称为轭，轭使两头牛同步行
rb—基圆半径； BK—渐开线发生线 θ K—渐开线上K点的展角
4.3.2 渐开线的性质
1.渐开线的发生线展直前后长度不变；
弧AB KB
K
2. B 是渐开线K点处的曲率中心，BK 是曲率半径； A 处的曲率半径为0 KB 为渐开线在K点的法线，并与基圆相切
3.渐开线的形状取决于基圆的大小 rb↑→∞,渐开线→直线；

可维护性
斜齿轮机构的零部件易 于更换，维护成本较低
。
斜齿轮机构的应用场景
工业传动
斜齿轮机构广泛应用于各种工 业传动设备中，如减速器、变
速器等。
汽车传动
汽车变速器和传动轴等关键部 件中广泛应用斜齿轮机构。
航空航天
在航空航天领域，斜齿轮机构 因其高效、可靠的性能而被广 泛应用于各种飞行器中。
船舶工业
在船舶工业中，斜齿轮机构因 其适应性强、稳定性高的特点 而被广泛应用于船舶的传动系
平行轴斜齿轮机构的优化目标
提高齿轮传动效率
通过减小齿轮摩擦和传动误差，提高齿轮传 动的效率。
增强齿轮承载能力
通过合理设计齿轮参数和材料，提高齿轮的 承载能力。
降低齿轮噪音
通过优化齿轮参数和齿形，降低齿轮传动过 程中的噪音。
延长齿轮使用寿命
通过改善齿轮制造工艺和使用条件，延长齿 轮的使用寿命。
平行轴斜齿轮机构的优化方法
遗传算法优化
利用遗传算法对齿轮参数进行优化， 以获得最佳的传动性能。
有限元分析
通过建立齿轮传动的有限元模型，分 析齿轮应力分布和变形情况，优化齿 轮参数。
多目标优化
采用多目标优化方法，综合考虑多个 性能指标，优化齿轮参数。
实验设计
通过实验设计方法，对不同参数组合 进行实验，找到最优的齿轮参数组合 。
05
平行轴斜齿轮机构的发展趋势与 展望
平行轴斜齿轮机构的研究现状
国内外研究概况
介绍了国内外对平行轴斜齿轮机构的研究现状，包括研究团队、研究成果和研 究方向等。
实际应用情况
概述了平行轴斜齿轮机构在工业、交通、能源等领域的应用现状，以及其在实 际应用中存在的问题和挑战。

▲ 传动效率高 η可达99％； ▲ 构造紧凑;
▲ 工作可靠，寿命长； ▲ 传动比稳定;
▲ 制造及安装精度要求高，价格较贵。传动距离不 宜过大。
本章学习的根本目的是掌握齿轮传动的设计方法， 也就是要能够根据齿轮工作条件的要求，能设计出传动 可靠的齿轮。 设计齿轮----设计确定齿轮的主要参数以及构造形式。
等
单缸内燃 机
1.50
机械设计 第十章 齿轮传动
2、动载系数Kv
考虑齿轮啮合过程中因啮合误差和运转速度引
起的内部附加 动载荷系数。
齿形误差、轮齿变形等造 成基节误差
∴ Kv=f(精度,v)
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机械设计 第十章 齿轮传动
具体影响因素： 1〕基节误差：制造误差、弹性变形引起。
齿轮正确啮合条件：pb1=pb2 。 如果： pb2＞pb1
措施：1.减小齿面粗糙度 2.改善润滑条件，清洁环境 3.提高齿面硬度
一、轮齿的失效形式 轮齿折断
齿面点蚀
滚压塑变
主动齿
失效形式
齿面胶合 齿面磨损 塑性变形
从动齿
外表凸出
外表凹
低的速主重要载破软 坏齿 形面 式闭 。向主式节动传线轮动，1：面所齿节以面线Ff相背处对离产滑节生动线凹速，槽度塑。方变向后v在s指齿
低速重载——P↑、v ↓，不易形成油膜→冷胶合。 后果：引起强烈的磨损和发热，传动不平稳， 导致齿轮报废。
措施： 1.提高齿面硬 度 2.减小齿面粗糙度
3.增加润滑油粘度 4.加抗胶合添加剂
一、轮齿的失效形式
失效形式
轮齿折断 齿面点蚀 齿面胶合 齿面磨损 --磨粒磨损
跑合磨损、磨粒磨损。
开式齿轮传动易发 生磨粒磨损。
二、要求： 运转平稳、足够的承载能力。

齿轮传动的分类
直齿ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ传动
齿轮轴线平行，常用于需 承受较大转矩的传动系统。
斜齿轮传动
齿轮轴线倾斜，可以实现 变速传动和空间连接的需 求。
蜗杆传动
通过蜗杆和蜗轮的啮合传 递转矩，具有较大的减速 比。
齿轮传动的组成和构造
主动齿轮
传递动力的齿轮，通常由驱 动源提供动力。
从动齿轮
接受动力的齿轮，通过与主 动齿轮的啮合实现转动。
2
啮合线速度
齿轮上任意一点的线速度，与齿轮的模数、齿数和转速有关。
3
载荷分配
通过正确选择齿数和模数，使两齿轮之间的载荷合理分配，确保高效传动。
齿轮传动的计算方法
轴间传递力计算
通过计算两齿轮之间的传递 力，确定齿轮的尺寸和材料。
传动比计算
根据齿轮的齿数和模数，计 算传动系统的转速比。
啮合角计算
通过计算齿轮啮合时的角度， 正确选择齿轮齿数和装配位 置。
机械原理-齿轮传动ppt课 件
这份课件将带你深入了解机械原理中的关键概念和技术，重点介绍齿轮传动 的原理、计算方法、应用领域，以及与其他传动方式的比较和改进方法。
机械原理简介
机械原理是研究机械结构、动力传递和工作原理的学科，是机械工程的基础， 齿轮传动是其中的重要内容。
齿轮传动的基本原理
齿轮传动是利用齿轮的啮合传递动力和转矩的传动方式，具有平稳、可靠、 高效等优点。
轴
支撑齿轮的元件，确保齿轮 之间的正确对位。
齿轮的基本参数与表示
1 模数
描述齿轮齿数和模数之间的关系，常用于齿轮的参数计算。
2 齿轮模数
用来描述齿轮齿数和模数之间的关系，常用于齿轮的参数计算。
3 齿轮齿数

5
2
50.797
mm
② 计算圆周速度 v
v
d1t n1
60 1000

50.797 (960/ 4.15)
60000
0.615
m/s
③ 计算齿宽 b
b = d d1t = 1×50.797 = 50.797
④ 计算齿宽与齿高之比 b/h
m/s
b/h = d d1t / 2.25mn = dmnz1/ 2.25mn = dz1/ (2.25cos) = dz1/ (2.25cos) = 1×26/( 2.25 cos15º ) = 11.96
Y=1－×/120º=1－1×15º /120º= 0.875
④ 许用弯曲应力 [F]
KFN1= 0.86，KFN2= 0.88
查附图 6.5 得 Flim1= Flim2= 500 MPa，取安全系数 SF = 1.4，则 [F]1= KFN1Flim1/SF = 0.86×500/1.4 =307 MPa
⑥ 按实际的载荷系数修正分度圆直径
d1 = d1t(K/Kt)1/3 = 50.797×（1.612/1.5）1/3 = 52.031 ⑦ 计算模数 mn mn = d1cos/z1 = 52.031 cos15º /26 = 1.933
3．按齿根弯曲疲劳强度设计
mn 3
2 KT1Y cos YF YSa 2 [ ] d z1 F
代入上式得
= 1.641
⑦ 接触疲劳强度极限 Hlim：由附图 6.6 按齿面硬度 查得 Hlim1 = Hlim2 = 1000 MPa
⑧ 应力循环次数 N1= 60n1jLh = 60×（960/4.15）×1×（2×8×300×10） = 6.662×108 N2 = N1/i2 = 6.662×108/3.15 = 2.115×108 ⑨ 接触疲劳寿命系数 KHN：由附图 6.4 查得 KHN1 = 0.92，KHN2 = 0.96