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机械设计基础第十一章齿轮传动

目录contents齿轮传动基本概念与分类齿轮参数与几何尺寸计算渐开线标准直齿圆柱齿轮设计斜齿圆柱齿轮传动设计锥齿轮传动设计其他类型齿轮传动简介

01齿轮传动基本概念与分类

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。齿轮传动定义实现平行轴、相交轴或交错轴之间的动力和运动传递，改变转速、扭矩和旋转方向。齿轮传动作用齿轮传动定义及作用

分为直齿、斜齿和人字齿，具有结构简单、制造方便、效率高、寿命长等特点。圆柱齿轮圆锥齿轮蜗杆蜗轮分为直齿锥齿轮、弧齿锥齿轮等，用于相交轴之间的传动，具有重合度大、承载能力强等特点。由蜗杆和与之啮合的蜗轮组成，用于交错轴之间的传动，具有传动比大、结构紧凑等特点。030201齿轮类型与特点

应用领域广泛应用于机械、汽车、航空航天、船舶等领域，如变速箱、减速器、差速器等。发展趋势向高速、重载、低噪声、高可靠性方向发展，采用新材料、新工艺和先进制造技术，提高齿轮传动的性能和质量。同时，随着数字化和智能化技术的不断发展，齿轮传动的设计、制造和检测等方面也将实现更加精准和高效。应用领域及发展趋势

02齿轮参数与几何尺寸计算

模数选择01模数是齿轮设计的基本参数，影响齿轮的强度和尺寸。选择模数时，需考虑齿轮的承载能力和设计要求，通常根据经验公式或查表确定。压力角选择02压力角是齿轮齿形的重要参数，影响齿轮传动的平稳性和效率。常见的压力角有20°和15°，一般根据齿轮的精度和传动要求选择。齿数选择03齿数影响齿轮的尺寸和传动比。选择齿数时，需考虑齿轮的强度、传动比和中心距等因素。对于闭式传动，齿数一般不少于17，以减小齿轮的径向尺寸和增加传动的平稳性。模数、压力角及齿数选择

分度圆直径计算分度圆直径是齿轮设计中的重要参数，影响齿轮的强度和传动精度。分度圆直径等于模数与齿数的乘积，即d=mz。中心距计算中心距是齿轮安装的重要参数，影响齿轮传动的稳定性和寿命。中心距等于两齿轮分度圆半径之和，即a=(d1+d2)/2。分度圆直径和中心距计算

齿厚确定齿厚是齿轮强度的重要参数，影响齿轮的承载能力和寿命。齿厚一般根据模数和齿形系数确定，同时需考虑齿轮的加工精度和热处理变形等因素。齿槽宽确定齿槽宽是齿轮传动的关键参数，影响齿轮传动的平稳性和噪音。齿槽宽一般根据模数和齿形系数确定，同时需考虑齿轮的加工精度和装配误差等因素。公法线长度确定公法线长度是齿轮加工和检测的重要参数，影响齿轮的加工精度和传动质量。公法线长度一般根据模数和齿数确定，同时需考虑齿轮的加工方法和测量误差等因素。齿厚、齿槽宽及公法线长度确定

03渐开线标准直齿圆柱齿轮设计

010405060302渐开线的形成：当一直线在圆上作纯滚动时，直线上任一点的轨迹称为该圆的渐开线。渐开线的性质发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长。渐开线上任一点的法线必与基圆相切。渐开线上任一点到基圆的切线距离等于该点发生线到基圆的切线距离的80%。渐开线的形状取决于基圆的大小。基圆越小，渐开线越弯曲；基圆越大，渐开线越平直。渐开线形成原理及性质

标准直齿圆柱齿轮基本参数压力角α渐开线齿廓上某点的法线方向与齿廓上该点速度方向之间所夹的锐角。模数m齿距与圆周率π的比值，以毫米计。模数越大，轮齿越高也越厚。齿数z一个齿轮的轮齿总数。齿顶高ha和齿根高hf齿顶到分度圆的距离和齿根到分度圆的距离。齿厚s和槽宽e一个齿的两侧齿廓之间的分度圆弧长称为齿厚，齿槽的两侧齿廓之间的分度圆弧长称为槽宽。

计算齿轮轮齿在弯曲应力作用下的安全性。计算齿轮轮齿在接触应力作用下的安全性。强度校核与优化设计方法接触强度校核弯曲强度校核

优化设计方法减小模数或增加齿数，以降低齿轮的弯曲应力。选择合适的变位系数，以改善齿轮的接触强度和弯曲强度。强度校核与优化设计方法

0102强度校核与优化设计方法优化齿轮的结构设计，如采用修形、磨削等工艺措施，以降低齿轮的振动和噪声。采用高强度材料和先进的热处理工艺，以提高齿轮的承载能力和耐磨性。

04斜齿圆柱齿轮传动设计

斜齿圆柱齿轮的齿面与轴线呈一定角度，使得齿轮在传动过程中产生轴向力。齿面倾斜由于齿面倾斜，斜齿圆柱齿轮的重叠系数大于直齿圆柱齿轮，传动平稳性更好。重叠系数大斜齿圆柱齿轮的接触线比直齿圆柱齿轮长，因此承载能力更强。承载能力强斜齿圆柱齿轮结构特点

螺旋角增大，重合度增加，传动平稳性提高。螺旋角过大，会导致轴向力增大，轴承负荷增加。螺旋角的选择需根据具体传动要求进行权衡。螺旋角对传动性能影响分析

010204设计步骤及注意事项选择合适的螺旋角，以满足传动平稳性和轴承负荷要求。根据传动功率、转速等参数进行齿轮模数、齿数等设计计算。进行齿轮的强度校核，确保齿轮满足使用要求。注意齿轮的精度等级选择，以满足传动精度要求。03

05锥齿