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机械设计基础齿轮传动课件

齿轮传动概述齿轮基本参数与几何尺寸齿轮材料、热处理及制造工艺齿轮传动受力分析与强度计算齿轮传动效率、润滑及散热问题齿轮传动设计原则、步骤及优化方法齿轮传动实验、检测及故障诊断contents目录

01齿轮传动概述

齿轮传动是指利用齿轮副来传递运动和动力的一种机械传动方式。定义齿轮传动可实现变速、变向、分路或合路等功能，是机械传动中应用最广泛的一种传动形式。作用齿轮传动定义与作用

类型根据齿轮副的啮合方式，齿轮传动可分为平面齿轮传动和空间齿轮传动两大类。平面齿轮传动包括直齿、斜齿、人字齿等；空间齿轮传动包括锥齿轮、蜗轮蜗杆等。特点齿轮传动具有传动比准确、效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等优点。但制造和安装精度要求较高，成本也相对较高。齿轮传动类型与特点

齿轮传动广泛应用于各种机械设备中，如机床、汽车、拖拉机、船舶、飞机等。工业领域家居领域其他领域在家用电器中，如洗衣机、冰箱、空调等也大量使用了齿轮传动。此外，在钟表、仪器仪表等精密机械中也广泛应用了齿轮传动。030201齿轮传动应用领域

02齿轮基本参数与几何尺寸

齿轮基本参数表示齿轮齿形大小的参数，决定了齿轮的承载能力。齿轮齿形的倾斜角度，影响齿轮传动的平稳性和效率。齿轮上齿的数量，与齿轮的传动比和承载能力有关。齿轮的外径，与模数和齿数有关。模数压力角齿数直径

分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿厚与齿槽宽齿轮几何尺寸计据模数和齿数计算得出，是齿轮设计的基础。齿轮齿顶所在的圆的直径，与分度圆直径和齿数有关。齿轮齿根所在的圆的直径，与分度圆直径和模数有关。根据齿轮的模数和压力角计算得出，影响齿轮的传动精度和承载能力。

精度等级公差带齿形公差齿向公差齿轮精度与公差表示齿轮加工精度的等级，分为多个级别，级数越高，精度越高。表示齿轮齿形的允许误差范围，影响齿轮传动的平稳性和承载能力。表示齿轮各项参数的允许变动范围，与精度等级和模数有关。表示齿轮齿向的允许误差范围，影响齿轮传动的精度和寿命。

03齿轮材料、热处理及制造工艺

03非金属材料如塑料、尼龙等，具有重量轻、噪音小、耐腐蚀等优点，但强度和耐磨性相对较差。01钢材强度高、耐磨性好，适用于高速、重载齿轮传动。常用的钢材有碳素结构钢、合金结构钢等。02铸铁耐磨性较好，适用于低速、轻载齿轮传动。常用的铸铁有灰铸铁、球墨铸铁等。常用齿轮材料及其性能

将齿轮加热到适当温度后迅速冷却，以提高其硬度和耐磨性。淬火回火渗碳淬火氮化处理淬火后将齿轮重新加热到适当温度，然后缓慢冷却，以消除内应力和脆性，提高韧性。将低碳钢齿轮表面渗碳后淬火，以提高表面硬度和耐磨性，同时保持心部韧性。将齿轮表面氮化，形成一层硬度高、耐磨性好的氮化层，提高齿轮的使用寿命。齿轮热处理工艺

包括材料准备、热处理、粗加工、精加工、检验等环节。齿轮加工工艺流程常用的齿轮加工方法有铣齿、滚齿、插齿、剃齿、磨齿等，根据齿轮的精度要求和生产批量选择合适的加工方法。齿轮加工方法齿轮精度等级是衡量齿轮制造质量的重要指标，根据使用要求选择合适的精度等级。齿轮精度等级包括喷丸、研磨、抛光等，以改善齿轮表面质量和降低噪音。齿轮表面处理技术齿轮制造工艺简介

04齿轮传动受力分析与强度计算

包括切向力、径向力、法向力等。齿轮受力种类根据齿轮旋转方向和啮合点位置确定。受力方向判断考虑齿轮在不同工况下的受力变化，进行载荷谱分析。载荷谱分析齿轮受力分析

疲劳强度计算考虑齿轮在循环载荷作用下的疲劳损伤，进行疲劳强度计算。静强度计算基于材料力学理论，计算齿轮在静载荷作用下的强度。断裂韧性评估评估齿轮材料的断裂韧性，防止齿轮在极端载荷下发生断裂。齿轮强度计算方法

根据齿轮材料和载荷谱，绘制齿轮的疲劳寿命曲线。疲劳寿命曲线应用损伤累积理论，预测齿轮在不同工况下的疲劳寿命。损伤累积理论考虑齿轮疲劳寿命的分散性，进行可靠性分析和优化设计。可靠性分析齿轮疲劳寿命预测

05齿轮传动效率、润滑及散热问题

齿轮传动效率分析啮合效率载荷与速度对效率的影响轴承效率搅油损失齿轮啮合时，由于齿面摩擦和齿形误差等因素，会产生能量损失。轴承在支撑齿轮旋转时，也会因摩擦而损失部分能量。齿轮在旋转时，会带动润滑油一起旋转，从而产生搅油损失。载荷和速度是影响齿轮传动效率的重要因素，一般来说，载荷越大、速度越高，传动效率越低。

适用于低速、重载的齿轮传动，润滑油能够充分浸润齿轮表面。浸油润滑适用于高速、轻载的齿轮传动，润滑油通过喷嘴直接喷到齿轮啮合处。喷油润滑适用于封闭式的齿轮传动，如汽车变速器等。油脂润滑适用于高温、低温或真空等特殊环境下的齿轮传动。固体润滑齿轮润滑方式选择

自然冷却通过齿轮箱体的散热面积，利用自然对流进行散热。风扇冷却在齿轮箱上安装风扇，强制空气对流进行散热。油冷却器通过冷却器中的冷