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机械设计基础第11章齿轮传动
2024-01-12
汇报人：AA
目录
齿轮传动概述
齿轮的几何要素与参数
齿轮的材料与热处理
齿轮的精度与公差
齿轮传动的润滑与密封
齿轮传动的失效形式与设计准则
01
齿轮传动概述
齿轮传动是指通过两个或多个齿轮的啮合来传递动力和运动的机械传动方式。
定义
根据齿轮轴线相对位置的不同，齿轮传动可分为平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动三类。
分类
齿轮传动具有结构紧凑、传动效率高、工作可靠、寿命长、传动比准确等优点。
齿轮传动的制造和安装精度要求较高，且会产生噪音和振动。
缺点
优点
1
2
3
其他领域
此外，在轨道交通、农业机械等领域中，齿轮传动也有广泛的应用。
工业领域
齿轮传动被广泛应用于各种机械设备中，如机床、汽车、船舶、飞机等。
能源领域
在风力发电、水力发电等能源转换设备中，齿轮传动也发挥着重要作用。
02
齿轮的几何要素与参数
齿形
齿轮的齿形是指齿轮轮齿的形状，常见的有渐开线齿形、摆线齿形和圆弧齿形等。其中，渐开线齿形应用最为广泛，其优点在于传动平稳、噪声小、承载能力强。
模数
模数是齿轮的一个重要参数，用m表示。它等于齿轮的分度圆直径d与齿数z之比，即m=d/z。模数的大小反映了齿轮轮齿的大小，模数越大，轮齿越强壮，承载能力越强。
压力角是齿轮渐开线齿形上的一个重要参数，用α表示。它是指渐开线上任一点的法向压力与该点速度方向之间所夹的锐角。压力角的大小对齿轮传动的性能有很大影响，一般取标准值20°。
压力角
齿高是指齿轮轮齿的高度，用h表示。它是齿轮的一个重要尺寸参数，与模数和齿数有关。齿高的大小直接影响齿轮的强度和刚度。
齿高
变位
齿轮的变位是指在实际加工中，为了改善齿轮传动的性能或满足特定的设计要求，对标准齿轮进行的一种几何参数的改变。常见的变位有正变位和负变位两种。正变位可以提高齿轮的强度和刚度，而负变位则可以改善齿轮的啮合性能。
修正
齿轮的修正是指在实际加工中，为了消除或减小某些误差对齿轮传动性能的影响，对齿轮进行的一种几何参数的调整。常见的修正有齿形修正、齿向修正和齿厚修正等。这些修正可以提高齿轮传动的精度和稳定性。
03
齿轮的材料与热处理
渗碳钢
调质钢
铸钢
铸铁
用于制造形状复杂且受力较大的齿轮，如ZG310-570等。
用于制造轻载、低速且不受较大冲击的齿轮，如HT200、HT250等。
用于制造承受载荷不大、要求耐磨性较高的齿轮，如20Cr、20CrMnTi等。
用于制造中等载荷及中等速度下的齿轮，如45、40Cr等。
表面淬火
渗碳淬火
调质处理
提高齿轮表面的硬度、耐磨性和疲劳强度，适用于中碳钢和中碳合金钢。
提高齿轮表面的硬度、耐磨性和疲劳强度，同时保持心部良好的韧性。
使齿轮获得良好的综合力学性能，即较高的强度和韧性。
根据齿轮的载荷、速度、精度和工作环境等条件选择合适的材料。
根据齿轮的制造工艺和成本要求选择合适的材料和热处理方法。
对于承受重载和冲击载荷的齿轮，应选择强度高、韧性好的材料和相应的热处理方法。
对于要求高精度和耐磨性的齿轮，应选择硬度高、耐磨性好的材料和相应的热处理方法。
04
齿轮的精度与公差
精度等级
齿轮的精度等级通常分为多个级别，如IT5、IT6、IT7等，不同等级对应不同的精度要求。
公差范围
齿轮的各项参数（如齿距、齿形、齿向等）均有一定的公差范围，公差范围的大小直接影响齿轮的传动精度。
齿轮的检测方法包括综合检测法和单项检测法。综合检测法通过测量齿轮的整体误差来评定其精度，而单项检测法则分别测量齿轮的各项参数。
检测方法
常用的齿轮检测仪器有齿轮测量中心、齿轮双面啮合测量仪、齿轮单面啮合测量仪等，这些仪器能够高精度地测量齿轮的各项参数。
检测仪器
05
齿轮传动的润滑与密封
清洗保养
更换润滑剂
定期检查
定期检查齿轮传动的润滑和密封状况，及时发现并处理问题。
定期清洗齿轮传动系统，去除杂质和油污，保持系统清洁。
根据齿轮传动的工作条件和润滑剂的性能，定期更换润滑剂，保证润滑效果。
06
齿轮传动的失效形式与设计准则
轮齿折断
齿面磨损
齿面点蚀
由于弯曲应力超过轮齿的疲劳极限或短时过载造成的。
由于齿面接触应力超过材料的疲劳极限造成的。
由于灰尘、金属微粒等磨粒进入齿面间引起的。
VS
保证齿轮传动的可靠性，即在设计寿命内不发生过载断裂、过度磨损等失效形式。
设计方法
根据齿轮传动的使用要求、工作条件、结构特点等因素，选择合适的材料、热处理方式、精度等级等，并进行强度校核和寿命计算。
设计准则
05
04
03
02
01
选择合适的材料和热处理方式，提高轮齿的强度和耐磨性。
采用先进的制造工艺和质量控制手段，提高齿轮的加工精度和装配质量。
定期进行维护和保养，及时发现并
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