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齿轮传动

课程简介目标了解齿轮传动的基本原理和应用内容涵盖齿轮传动定义、特点、分类、受力分析、强度计算、润滑冷却等价值为机械设计、制造、维修提供理论基础和实践指导

课程目标掌握齿轮传动的基本理论和知识。能够独立进行齿轮传动的设计计算。了解齿轮传动在机械设计中的应用。

齿轮传动的定义与特点1定义齿轮传动是一种利用齿轮啮合来传递运动和动力的机械传动方式。它是一种常见的机械传动形式，广泛应用于各种机械设备中。2特点齿轮传动具有传动比精确、效率高、承载能力强、结构紧凑、传动平稳等特点。3应用齿轮传动在汽车、飞机、船舶、机床、工业机械等领域得到了广泛应用，是现代机械制造中不可或缺的一部分。

齿轮传动的组成齿轮齿轮是齿轮传动系统中最重要的部分，它通过齿的啮合来传递运动和扭矩。轴轴是支撑齿轮并传递扭矩的部件，它通常由钢材制成。轴承轴承用于支撑轴并减少摩擦，它们可以是滚动轴承或滑动轴承。齿轮箱齿轮箱是容纳齿轮传动系统并保护其免受外部环境影响的部件。

齿轮的分类与特点齿轮分类按齿轮的形状分类：圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮、内齿轮、齿条等。齿轮特点齿轮传动结构紧凑，效率高，承载能力强，传动比稳定。齿轮材料常见的齿轮材料包括：钢、铸铁、铜合金、塑料等，选择合适的材料取决于传动要求。

平行轴齿轮传动平行轴齿轮传动是指两轴平行且齿轮相互啮合的传动方式。这种传动方式最为常见，结构简单，应用广泛，例如汽车变速箱、机床主轴传动等。平行轴齿轮传动通常采用**直齿轮**或**斜齿轮**。直齿轮传动结构简单，但传动时噪声较大，且承载能力有限。斜齿轮传动则能够实现平稳传动，降低噪声，提高承载能力，但结构较为复杂。

轴交成角的齿轮传动当两轴不平行时，齿轮的轴线会交成一个角度，称为交角。这种齿轮传动称为轴交成角的齿轮传动，也称为斜齿轮传动。轴交成角的齿轮传动适用于需要改变转动方向或改变运动平面的场合，例如：汽车转向机构机床的进给机构风力发电机的传动装置

斜齿轮传动斜齿轮传动是齿轮传动的一种形式，其齿轮齿面与轮轴不平行，而是与轮轴成一定角度。这种传动方式具有以下特点：传动平稳，噪音低承载能力高结构紧凑，占地面积小

蜗轮蜗杆传动结构蜗轮蜗杆传动由蜗轮和蜗杆组成，蜗轮通常为圆柱形齿轮，而蜗杆则为螺纹状的轴。应用蜗轮蜗杆传动常用于需要大传动比、低速、高扭矩的场合，例如起重机、减速机等。

行星齿轮传动行星齿轮传动是一种特殊的齿轮传动形式，它由一个中心齿轮（太阳轮）、多个围绕太阳轮旋转的行星齿轮和一个与行星齿轮啮合的齿环组成。行星齿轮传动具有结构紧凑、传动比大、功率密度高等优点，广泛应用于汽车变速箱、航空发动机等领域。

齿轮的受力分析径向力齿轮啮合时，由于齿廓上的压力，会产生径向力，作用于齿轮轴上，影响轴承的受力状态。轴向力齿轮啮合时，由于齿廓上的压力，会产生轴向力，影响轴承的受力状态和齿轮箱的结构设计。切向力齿轮啮合时，由于齿廓上的压力，会产生切向力，用来传递运动和功率。

齿轮的强度计算强度计算的目的是确保齿轮在工作时不会发生断裂、弯曲或过度磨损主要考虑齿轮的弯曲强度、接触强度和疲劳强度强度计算需要考虑齿轮材料、齿形、工作条件、负荷等因素

齿轮的磨损与疲劳齿面磨损主要发生在齿轮的啮合区域。磨损会降低齿轮的精度和效率。齿轮疲劳是由于循环载荷造成的。疲劳会导致齿轮断裂或出现裂纹。润滑剂可以减少齿轮磨损和疲劳。良好的润滑可以延长齿轮的使用寿命。

齿轮的润滑与冷却润滑作用减少摩擦，降低磨损，延长齿轮使用寿命。冷却作用带走摩擦产生的热量，防止齿轮过热。润滑方式油浴润滑、飞溅润滑、循环润滑等。冷却方式风冷、水冷、油冷等。

齿轮材料与热处理材料选择齿轮材料需满足高强度、耐磨性和良好的韧性。热处理工艺热处理可提高齿轮的硬度、耐磨性和抗疲劳性。常见材料包括碳钢、合金钢、铸铁等。

齿轮的制造方法铣削、插齿、磨齿等方法铸造、粉末冶金等方法3D打印、增材制造等方法

齿轮传动的选型应用场景齿轮传动应用广泛，包括汽车、航空、工业机械等领域。根据应用场景选择合适的齿轮传动类型，以确保传动效率和可靠性。传动比传动比取决于应用场景，例如提升速度或扭矩。选择合适的传动比，确保传动效率和功率输出。传动效率齿轮传动效率取决于齿轮类型、材料和制造工艺。选择高效率的齿轮，以减少能量损失和提高系统效率。

齿轮轴的设计承受载荷齿轮轴需要承受来自齿轮的扭矩和轴向力，以及其他外力，如重力或惯性力。尺寸与材料需要根据载荷和工作条件选择合适的轴径、材料和热处理工艺。轴承选择选择合适的轴承类型、尺寸和安装方式，确保轴承能够承受载荷和工作条件。

齿轮箱的结构设计壳体结构齿轮箱壳体是齿轮传动系统的重要组成部分，它不仅要承受齿轮的载荷，还要保证齿轮的正确啮合，以及内部润滑油的循环流动。轴承选择轴承的选择要根据齿轮的载荷、转速、工作环境等因素综合考