機(jī)械基礎(chǔ)齒輪傳動

機(jī)械基礎(chǔ)——齒輪傳動第一頁，共一百三十八頁。案例導(dǎo)入

齒輪傳動是應(yīng)用最廣的傳動機(jī)構(gòu)之一。如圖所示為我國大型重裝設(shè)備的傳動齒輪，齒輪廣泛地應(yīng)用于冶金、礦山、石油化工、發(fā)電機(jī)組、大型船舶的傳動機(jī)構(gòu)中。

解決問題：請查閱資料了解齒輪傳動的歷史及應(yīng)用領(lǐng)域。大型重裝設(shè)備的傳動齒輪第二頁，共一百三十八頁。案例導(dǎo)入

齒輪傳動3D建模第三頁，共一百三十八頁。能力目標(biāo)1了解齒廓嚙合基本定律和滿足該定律的常用漸開線齒廓及其性質(zhì)

2掌握漸開線齒輪各部分的名稱、主要參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本尺寸計(jì)算3掌握漸開線齒輪正確嚙合、正確安裝及連續(xù)傳動條件4了解齒輪的切齒原理及加工方法、斜齒圓柱齒輪和圓錐齒輪傳動第四頁，共一百三十八頁。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1齒廓嚙合基本定律、齒輪傳動基本條件

2直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算

第五頁，共一百三十八頁。第15單元齒輪傳動19概述

漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸

齒輪的切削加工和變位齒輪

漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的受力分析

斜齒圓柱齒輪傳動

直齒圓錐齒輪傳動

漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動

234567蝸桿傳動

8直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算

齒輪、蝸桿及蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

110綜合案例分析

11第六頁，共一百三十八頁。15.1

概述

15.1.1齒輪傳動的特點(diǎn)、類型和基本要求1.齒輪傳動的特點(diǎn)

（1）齒輪傳動依靠輪齒依次嚙合傳遞運(yùn)動和動力，不會發(fā)生彈性滑動和打滑，因此傳動準(zhǔn)確可靠；（2）齒輪傳動的機(jī)械效率可達(dá)0.95~0.99，且能工作壽命長可達(dá)幾年甚至幾十年；（3）齒輪傳動結(jié)構(gòu)緊湊，與其他傳動相比，所占空間位置較??；（4）齒輪制造和安裝成本較高、不適用于兩軸中心距過大的傳動。

第七頁，共一百三十八頁。15.1

概述

15.1.1齒輪傳動的特點(diǎn)、類型和基本要求2.齒輪傳動的類型內(nèi)嚙合(圖b)

交錯軸斜齒輪(圖i)

齒輪機(jī)構(gòu)

兩軸不平行的齒輪機(jī)構(gòu)（空間齒輪機(jī)構(gòu)）

兩軸平行的齒輪機(jī)構(gòu)

（平面齒輪機(jī)構(gòu)）

圓柱齒輪機(jī)構(gòu)

兩軸相交的齒輪機(jī)構(gòu)

（錐齒輪機(jī)構(gòu)）

兩軸交錯的齒輪機(jī)構(gòu)

直齒

斜齒

人字齒(圖e)

外嚙合(圖a)

齒輪齒條嚙合(圖c)

外嚙合(圖d)

內(nèi)嚙合(圖b)

齒輪齒條嚙合(圖l)

直齒輪(圖f)斜齒圓錐齒輪(圖g)

曲齒輪(圖h)蝸桿蝸輪(圖j、k)

第八頁，共一百三十八頁。第九頁，共一百三十八頁。3.齒輪傳動的基本要求15.1

概述

（1）傳動準(zhǔn)確、平穩(wěn)，即保證瞬時角速度之比恒定不變，以免發(fā)生噪聲、振動和沖擊。這與齒廓形狀和制造精度有關(guān)。（2）承載能力強(qiáng)、使用壽命長，即要求在傳動過程中輪齒有足夠的強(qiáng)度，能傳遞較大的動力，而且要有較長的使用壽命。這與齒輪的尺寸、材料和熱處理工藝等有關(guān)。第十頁，共一百三十八頁。15.1

概述

15.1.2齒廓嚙合基本定律

為保證兩齒廓在嚙合過程中始終保持接觸,而不發(fā)生分離或相互嵌入,故速度在公法線上的分速度必須相等齒廓嚙合基本定律可表述為：兩齒輪齒廓無論在何處相接觸，過接觸點(diǎn)所作齒廓的公法線心須通過連心線上一個固定點(diǎn)，此時齒輪傳動的角速度比（即傳動比）為一恒定值。第十一頁，共一百三十八頁。15.1.3漸開線的形成及其性質(zhì)

15.1概述漸開線的形成

漸開線形狀與基圓大小的關(guān)系

第十二頁，共一百三十八頁。3.和為漸開線的基圓半徑和漸開線上K點(diǎn)的向徑。作用于漸開線K點(diǎn)的正壓力Fn的方向（法線方向）與其作用點(diǎn)的速度vk方向所夾的銳角，稱為漸開線在K點(diǎn)的壓力角αk，K點(diǎn)離圓心越遠(yuǎn)，壓力角αk越大。

15.1

概述1.發(fā)生線沿基圓滾過的線段長度等于基圓上被滾過的相應(yīng)圓弧長度，即：

2.發(fā)生線既是漸開線任一K點(diǎn)的法線，又是基圓的切線。4.漸開線的形狀取決于基圓大小，基圓越大漸開線越平直，基圓半徑無窮大時漸開線成為垂直于的直線。5.基圓內(nèi)無漸開線。第十三頁，共一百三十八頁。15.1

概述

15.1.4漸開線齒廓嚙合特性1.瞬時傳動比為常數(shù)

2.漸開線齒輪具有可分性

使兩齒輪中心距稍有改變，其角速度比仍保持原值不變

3.齒廓嚙合線、壓力線方向不變第十四頁，共一百三十八頁。第十五頁，共一百三十八頁。15.2漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸15.2.1齒輪各部分名稱和基本參數(shù)1.齒輪各部分名稱齒頂圓、齒根圓、分度圓和基圓

分度圓上齒厚s、齒槽寬e、齒距p和齒寬

分度圓的直徑：齒頂高、齒根高和全齒高

基圓齒距和法向齒距齒輪相鄰兩齒廓間沿公法線方向所量得的距離稱為齒輪的法向齒距，法向齒距與基圓齒距相等

第十六頁，共一百三十八頁。15.2漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸2.基本參數(shù)(1).模數(shù)分度圓直徑(2).壓力角(3).齒頂高系數(shù)(4).頂隙系數(shù)（徑向間隙系數(shù)）頂隙c

頂隙系數(shù)

齒根高：

5).齒數(shù)當(dāng)模數(shù)和壓力角不變時，齒數(shù)越多，基圓直徑越大，漸開線越平直。當(dāng)齒數(shù)趨于無窮時，基圓直徑趨于無窮大，漸開線變成一條直線，齒輪蛻變?yōu)橐粋€齒條。第十七頁，共一百三十八頁。15.2

漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸15.2.2漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪尺寸標(biāo)準(zhǔn)中心距當(dāng)齒輪為外嚙合時取正號，內(nèi)嚙合取負(fù)號。

齒輪1和齒輪2為一對模數(shù)、壓力角、頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)均為標(biāo)準(zhǔn)值，且分度圓齒厚與齒槽寬相等的漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，如果這兩個齒輪是標(biāo)準(zhǔn)安裝，則兩齒輪的分度圓與這對節(jié)圓相重合，兩輪分度圓相切作純滾動。第十八頁，共一百三十八頁。15.2漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸

漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪幾何尺寸的計(jì)算公式名稱符號計(jì)算公式名稱符號計(jì)算公式模數(shù)mm=p/π分度圓齒距pp=πm=s+e壓力角αα=20o齒厚ss=πm/2分度圓直徑dd=mz齒槽寬ee=πm/2基圓直徑dbdb=dcosα頂隙cc=c*m齒頂高h(yuǎn)a齒頂圓直徑da齒根高h(yuǎn)fhf=(ha*+c*)m齒根圓直徑df全齒高標(biāo)準(zhǔn)中心距基圓齒距第十九頁，共一百三十八頁。復(fù)習(xí)：齒輪基本尺寸的名稱和符號齒根圓（df）齒頂圓（da）分度圓（d基圓（db）四圓三弧齒厚s齒槽寬e齒距p三高齒頂高h(yuǎn)a齒根高h(yuǎn)f齒全高h(yuǎn)rf齒根圓rb基圓ra齒頂圓齒距pi齒厚si齒槽寬eiri齒頂高h(yuǎn)a齒根高h(yuǎn)f分度圓ro第二十頁，共一百三十八頁。例題：國產(chǎn)某機(jī)床的傳動系統(tǒng)，需要換一個損壞的齒輪，測得其Z=24，齒頂圓直徑為da=77.95mm，已知為正常齒制，試求齒輪的模數(shù)和主要尺寸。第二十一頁，共一百三十八頁。練習(xí)。1．一對外嚙合的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，已知Z1=21,Z2=63,模數(shù)m=4mm，試計(jì)算這對齒輪的分度圓直徑d，齒頂圓直徑da，齒根圓直徑df和中心距a。2．一標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，已知：Z=60,h=22.5mm。求:分度圓直徑d=?齒頂圓直徑da=?df=?第二十二頁，共一百三十八頁。15.3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動15.3.1

正確嚙合條件齒輪傳動，其每一對齒僅嚙合一段時間便分離。當(dāng)前對輪齒嚙合時，要求后續(xù)輪齒也能依次嚙合，而不產(chǎn)生齒面頂住或分離。如圖所示，由于齒廓嚙合點(diǎn)均在嚙合線上，要使處于嚙合線上的各對輪齒都能正確地進(jìn)入嚙合狀態(tài)，顯然，必須保證兩齒輪在嚙合線上的相鄰兩輪同側(cè)齒廓之間的法向距離相等。由漸開線的性質(zhì)可知，齒廓之間的法向齒距應(yīng)等于基圓齒距第二十三頁，共一百三十八頁。15.3漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動15.3.2

標(biāo)準(zhǔn)安裝

標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓上的齒厚與齒槽寬相等，即，要滿足齒側(cè)間隙為零，則必有兩齒輪的分度圓分別與節(jié)圓相重合，即兩分度圓相切。滿足這種安裝條件的安裝方式稱為標(biāo)準(zhǔn)安裝。15.3.3

齒輪傳動連續(xù)條件在圖中，當(dāng)兩輪持續(xù)轉(zhuǎn)動時，嚙合點(diǎn)的位置沿理論嚙合線方向向下移動，輪2上的接觸點(diǎn)由齒頂向齒根移動，輪1上的接觸點(diǎn)由齒根向齒頂移動，當(dāng)超過齒頂后，兩輪齒齒廓分離，實(shí)現(xiàn)連續(xù)傳動的條件是實(shí)際嚙合線的長度不小于基圓齒距，臨界狀態(tài)是兩者相等。重合度是嚙合弧與齒距之比的比值，用ε表示。因此連續(xù)傳動條件是：第二十四頁，共一百三十八頁。15.4齒輪的切削加工和變位齒輪齒輪的根切與變位不發(fā)生根切的條件最少齒數(shù)第二十五頁，共一百三十八頁。15.4齒輪的切削加工和變位齒輪15.4.2變位齒輪1.變位齒輪的概念變位齒輪的齒廓

將刀具相對于輪坯中心向外移出或向內(nèi)移近一段距離，則刀具的中線不再與輪坯的分度圓相切，刀具移動的距離稱為變位量，其中x為變位系數(shù)，為模數(shù)，并規(guī)定刀具相對于輪坯中心向外移動的變位系數(shù)為正，而向內(nèi)移動的變位系數(shù)為負(fù)。這樣加工出來的齒輪稱為變位齒輪。

正變位齒輪齒根部齒厚增加，齒廓曲率半徑增大，有利于提高齒輪強(qiáng)度，但齒頂部齒厚變薄，這類齒輪使用較多。負(fù)變位齒輪齒根部齒厚減小，齒廓曲率半徑減小，對于同一模數(shù)和齒數(shù)的齒輪，輪齒顯得偏瘦。

第二十六頁，共一百三十八頁。2.變位齒輪的傳動類型和特點(diǎn)15.4齒輪的切削加工和變位齒輪（1）零傳動()標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動

標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動可視為變位系數(shù)為零的變位齒輪，由于兩齒輪的變位系數(shù)，為了避免根切，兩齒輪齒數(shù)均需大于。

高度變位齒輪傳動

兩齒輪的變位系數(shù)為一正一負(fù)，且絕對值相等。

高度變位齒輪傳動的必要條件為，且

。

（2）正傳動()正傳動變位齒輪的中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距，即，壓力角,當(dāng)時，必須采用正傳動，以提高輪齒的承載能力。

第二十七頁，共一百三十八頁。15.4齒輪的切削加工和變位齒輪（3）負(fù)傳動()正傳動變位齒輪的中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距，即，壓力角,要求，必須采用正傳動，以提高輪齒的承載能力。

15.4.3漸開線齒輪的測量尺寸1．公法線長度的測量公法線長度的測量

如，則跨齒數(shù)應(yīng)滿足：

第二十八頁，共一百三十八頁。15.4齒輪的切削加工和變位齒輪2.分度圓弦齒厚和弦齒高分度圓弦齒厚

分度圓弦齒高

第二十九頁，共一百三十八頁。15.4齒輪的切削加工和變位齒輪15.4.4

齒輪傳動的精度國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T10095—2001）（漸開線圓柱齒輪精度）和（GB/T11365—1989）（錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪精度）在漸開線圓柱齒輪和錐齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)中，分別對圓柱齒輪和錐齒輪規(guī)定有13個精度等級，按精度的高低依次為：0、1、2、…、12。齒輪精度等級可根據(jù)齒輪的不同類型、傳動用途和圓周速度等從表15-7中選取，而常用的精度等級為6~9級。

漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)GB/T10095—2001包含兩個部分，即GB/T10095.1—2001

輪齒同側(cè)齒面偏差的定義和允許值以及GB/T10095.2—2001徑向綜合偏差與徑向跳動的定義和允許值。輪齒同側(cè)齒面偏差規(guī)定了齒距偏差、齒廓偏差、切向綜合偏差和螺旋線偏差等4種11項(xiàng)偏差。齒輪徑向綜合偏差規(guī)定了徑向綜合總偏差和一齒徑向綜合偏差。第三十頁，共一百三十八頁。15.4齒輪的切削加工和變位齒輪

齒輪傳動精度等級的選擇及應(yīng)用精度等級圓周速度工作條件與適用范圍直齒圓柱齒輪斜齒圓柱齒輪直齒圓錐齒輪4>35>70特別精密分度機(jī)構(gòu)中或在最平穩(wěn)、且無噪聲的極高速情況下工作的齒輪；特別精密分度機(jī)構(gòu)中的齒輪；高速汽輪機(jī)齒輪；檢測6～7級齒輪用的測量齒輪。5>20>40精密分度機(jī)中或要求極平穩(wěn)且無噪聲的高速工作的齒輪；精密分度機(jī)構(gòu)用齒輪；高速汽輪機(jī)齒輪；檢測8～9級齒輪用測量齒輪。6≤15≤30≤9要求最高效率且無噪聲的高速平穩(wěn)工作的齒輪；分度機(jī)構(gòu)的齒輪；特別重要的航空、汽車齒輪；讀數(shù)裝置中特別精密傳動的齒輪。7≤10≤20≤6增速和減速用齒輪傳動；金屬切削機(jī)床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)用齒輪；高速減速器用齒輪；航空、汽車用齒輪；讀數(shù)裝置用齒輪。8≤5≤9≤3無需特別精密的一般機(jī)械制造用齒輪；分度鏈以外的機(jī)床傳動齒輪；航空、汽車制造業(yè)中不重要齒輪；起重機(jī)構(gòu)用齒輪；農(nóng)業(yè)機(jī)械中的小齒輪；通用減速器齒輪。9≤3≤6≤2.5用于粗糙工作的齒輪。第三十一頁，共一百三十八頁。15.5漸開線標(biāo)準(zhǔn)直

齒圓柱齒輪的受力分析15.5.1

受力分析

徑向力圓周力

法向力第三十二頁，共一百三十八頁。

15.5漸開線標(biāo)準(zhǔn)直

齒圓柱齒輪的受力分析15.5.2

計(jì)算載荷在進(jìn)行齒輪強(qiáng)度計(jì)算時，為了減小附加動載荷和齒輪的制造誤差等的影響，應(yīng)當(dāng)按計(jì)算載荷

進(jìn)行計(jì)算。

K為載荷系數(shù)

載荷系數(shù)K

原動機(jī)工作機(jī)的載荷特性均勻中等沖擊大的沖擊電動機(jī)1~1.21.2~1.61.6~1.8多缸內(nèi)燃機(jī)1.2~1.61.6~1.81.9~2.1單缸內(nèi)燃機(jī)1.6~1.81.8~2.02.2~2.4工作機(jī)舉例均勻加料的運(yùn)輸機(jī)和攪拌機(jī)，輕型卷揚(yáng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、機(jī)床輔助傳動不均勻加料的運(yùn)輸機(jī)和攪拌機(jī)、重型卷揚(yáng)機(jī)、球磨機(jī)、機(jī)床主傳動沖床、鉆床、軋機(jī)、破碎機(jī)、挖掘機(jī)第三十三頁，共一百三十八頁。直齒圓柱齒輪直齒輪的齒廓曲面為漸開線曲面。斜齒圓柱齒輪斜直線KK在空間所走過的軌跡為漸開線螺旋面，該螺旋面即為斜齒圓柱齒輪齒廓曲面，βb稱為基圓柱上的螺旋角。15.6.1斜齒圓柱齒輪齒廓曲面的形成和嚙合特點(diǎn)1.斜齒圓柱齒輪齒廓曲面的形成15.6

斜齒圓柱齒輪傳動第三十四頁，共一百三十八頁。15.6

斜齒圓柱齒輪傳動2.斜齒圓柱齒輪的嚙合特點(diǎn)

如圖所示。斜齒輪機(jī)構(gòu)工作時，輪齒所受的載荷是逐漸加上，再逐漸卸去的。因此斜齒輪機(jī)構(gòu)傳動平穩(wěn)、振動噪聲小，適用于高速重載傳動。主要缺點(diǎn)：運(yùn)轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生軸向力第三十五頁，共一百三十八頁。15.6

斜齒圓柱齒輪傳動15.6.2

斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸1.基本參數(shù)（1）螺旋角β（2）齒距與模數(shù)（3）壓力角斜齒輪的法面壓力角和端面壓力角之間的關(guān)系斜齒輪的法面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值第三十六頁，共一百三十八頁。15.6

斜齒圓柱齒輪傳動（4）齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)第三十七頁，共一百三十八頁。15.6

斜齒圓柱齒輪傳動2.外嚙合標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪的幾何尺寸計(jì)算外嚙合標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪的幾何尺寸計(jì)算公式

名稱符號計(jì)算公式名稱符號計(jì)算公式分度圓直徑d齒根圓直徑df齒頂高h(yuǎn)aha=mn*ha*（ha*=1）全齒高h(yuǎn)齒頂圓直徑dada

=d+2h標(biāo)準(zhǔn)中心距a齒根高h(yuǎn)fhf

=1.25mn第三十八頁，共一百三十八頁。15.6

斜齒圓柱齒輪傳動15.6.3

斜齒圓柱齒輪的嚙合傳動和當(dāng)量齒數(shù)1.正確嚙合條件1）兩斜齒輪的法面模數(shù)相等；2）兩斜齒輪的法面壓力角相等；3）兩斜齒輪的螺旋角大小相等，方向相反。第三十九頁，共一百三十八頁。15.6

斜齒圓柱齒輪傳動2.斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù)第四十頁，共一百三十八頁。15.7

直齒圓錐齒輪傳動一、特點(diǎn)1.傳遞兩個相交軸之間的運(yùn)動和動力。軸間夾角Σ＝90°2.通常取大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值3.圓錐齒輪的輪齒有直齒、斜齒和曲齒第四十一頁，共一百三十八頁。1.直齒圓錐齒輪的基本參數(shù)1）模數(shù)：m2）壓力角：20。3）齒頂高系數(shù):正常齒制ha*=1頂隙系數(shù):c*=0.2分度圓錐角二、幾何尺寸第四十二頁，共一百三十八頁。15.7

直齒圓錐齒輪傳動2直齒圓錐齒輪齒廓曲面與當(dāng)量齒數(shù)直齒圓錐齒輪的基本參數(shù)以大端為準(zhǔn)，直齒圓錐齒輪的基本參數(shù)有大端模數(shù)m，齒數(shù)z1、z2，壓力角α=20o，分度圓錐角δ1、δ2，3.直齒圓錐齒輪的正確嚙合條件：兩齒輪大端的模數(shù)和壓力角相等。Σ＝90°第四十三頁，共一百三十八頁。15.7

直齒圓錐齒輪傳動直齒圓錐齒輪幾何尺寸

第四十四頁，共一百三十八頁。

15.7

直齒圓錐齒輪傳動

漸開線錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算

名稱代號計(jì)算公式小齒輪大齒輪錐距R齒頂角齒根角頂錐角

根錐角

齒頂圓直徑

齒根圓直徑

第四十五頁，共一百三十八頁。15.7

直齒圓錐齒輪傳動

漸開線錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算

名稱代號計(jì)算公式小齒輪大齒輪齒寬b

齒數(shù)分度圓錐角

分度圓直徑模數(shù)按表15-1選取大端模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值齒頂高

齒根高全齒高h(yuǎn)第四十六頁，共一百三十八頁。15.7

直齒圓錐齒輪傳動15.7.3直齒圓錐齒輪的嚙合傳動

圓錐齒輪傳動是用來傳遞相交兩軸的運(yùn)動和動力的。如圖所示，其傳動可視為兩個錐頂共點(diǎn)的圓錐體相互作純滾動。圓錐齒輪的輪齒是均勻分布在一個截錐體上，從大端到小端逐漸收縮，其輪齒有直齒和曲齒兩種類型。第四十七頁，共一百三十八頁。15.7

直齒圓錐齒輪傳動設(shè)和分別為小齒輪和大齒輪的分度圓錐角，為兩軸線的交角可由傳動要求確定，

傳動比：

在大多數(shù)情況下，，這時第四十八頁，共一百三十八頁。15.8

蝸桿傳動

15.8.1蝸桿傳動的類型和特點(diǎn)

蝸桿傳動機(jī)構(gòu)第四十九頁，共一百三十八頁。γβ1β22）根據(jù)頭數(shù)分單頭多頭雙頭1）根據(jù)旋向分左旋右旋1.蝸桿傳動的類型第五十頁，共一百三十八頁。蝸桿傳動的類型阿基米德蝸桿

漸開線蝸桿法向直廓蝸桿錐面包絡(luò)圓柱蝸桿圓柱蝸桿傳動環(huán)面蝸桿傳動錐蝸桿傳動普通圓柱蝸桿傳動圓弧圓柱蝸桿傳動其蝸桿的螺旋面是用刃邊為凸圓弧形的車刀切制而成的。1.蝸桿傳動的類型第五十一頁，共一百三十八頁。第五十二頁，共一百三十八頁。15.8

蝸桿傳動

阿基米德蝸桿漸開線蝸桿第五十三頁，共一百三十八頁。15.8

蝸桿傳動

2.蝸桿傳動的特點(diǎn)（1）傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊。（2）傳動平穩(wěn)，無噪音。（3）具有自鎖性。（4）蝸桿傳動效率低，一般認(rèn)為蝸桿傳動效率比齒輪傳動低。尤其是具有自鎖性的蝸桿傳動機(jī)構(gòu)，其效率在0.5以下，一般效率只有0.7。由于摩擦較大，發(fā)熱量高，齒面容易磨損，加工也較困難。第五十四頁，共一百三十八頁。15.8

蝸桿傳動

二、蝸桿傳動的基本參數(shù)和幾何尺寸通過蝸桿軸線并垂直蝸輪軸線的平面稱中間平面

中間平面1.主要參數(shù)

（1）模數(shù)m、壓力角α和蝸桿傳動的正確嚙合條件第五十五頁，共一百三十八頁。15.8

蝸桿傳動

正確嚙合條件

減速蝸桿傳動

（2）傳動比，

蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)第五十六頁，共一百三十八頁。15.8

蝸桿傳動

蝸桿頭數(shù)愈多，角愈大，傳動效率愈高；蝸桿頭數(shù)愈少，升角也愈小，則傳動效率愈低，自鎖性愈好。（3）蝸桿導(dǎo)程角（螺旋升角）γ（4）蝸桿分度圓直徑d1，蝸桿直徑系數(shù)q第五十七頁，共一百三十八頁。πmx1lπd1γ第五十八頁，共一百三十八頁。15.8

蝸桿傳動

（5）中心距蝸桿傳動的幾何尺寸名稱符號蝸桿蝸輪分度圓直徑中心距齒頂圓直徑齒根圓直徑蝸輪最大外圓直徑蝸輪齒頂圓弧半徑蝸輪齒根圓弧半徑第五十九頁，共一百三十八頁。左、右手法則n1n1n2n22、轉(zhuǎn)動方向的確定第六十頁，共一百三十八頁。Fa1——蝸桿左右手螺旋定則

軸向力

蝸輪轉(zhuǎn)向的判別：左手或右手：蝸桿旋向四指環(huán)繞方向：蝸桿轉(zhuǎn)向拇指指向：蝸桿所受軸向力方向Fa1的反向即為蝸輪的角速度w2方向（即拇指的反方向）第六十一頁，共一百三十八頁。如圖所示蝸桿傳動，已知蝸桿的螺旋線旋向和旋轉(zhuǎn)方向，試求蝸輪的轉(zhuǎn)向。第六十二頁，共一百三十八頁。1）.標(biāo)出題圖未注明蝸桿或蝸輪的旋向及轉(zhuǎn)向（蝸桿為主動件），并繪出蝸桿和蝸輪嚙合點(diǎn)作用力的方向。

第六十三頁，共一百三十八頁。2）、判定圖中蝸輪、蝸桿的回轉(zhuǎn)方向或螺旋方向。第六十四頁，共一百三十八頁。3、蝸桿傳動的失效形式與材料選擇（1）蝸桿傳動的失效形式

和齒輪傳動一樣，蝸桿傳動的失效形式主要有：膠合、磨損、疲勞點(diǎn)蝕和輪齒折斷等。由于蝸桿傳動嚙合面間的相對滑動速度較大，效率低，發(fā)熱量大，在潤滑和散熱不良時，膠合和磨損為主要失效形式。

失效一般發(fā)生在蝸輪輪齒上第六十五頁，共一百三十八頁。（2）蝸桿和蝸輪材料由失效形式知道，蝸桿、蝸輪的材料不僅要求有足夠的強(qiáng)度，更重要的是具有良好的磨合（跑合）、減磨性、耐磨性和抗膠合能力等。蝸桿一般是用碳鋼或合金鋼制成：一般不太重要的低速中載的蝸桿，可采用40、45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。高速重載蝸桿常用15Cr或20Cr、20CrMnTi等，并經(jīng)滲碳淬火。

蝸輪材料為鑄造錫青銅（ZCuSn10P1,ZCuSn5Pb5Zn5），鑄造鋁鐵青銅（ZCuAl1010Fe3）及灰鑄鐵（HT150、HT200）等。錫青銅耐磨性最好，但價格較高，用于滑動速度大于3m/s的重要傳動；第六十六頁，共一百三十八頁。第六十七頁，共一百三十八頁。15.4

齒輪的切削加工和變位齒輪15.4.1齒輪的切削加工原理1.仿形法盤形銑刀加工齒輪

指狀銑刀加工齒輪

第六十八頁，共一百三十八頁。15.4齒輪的切削加工和變位齒輪2.范成法齒輪插刀插齒齒條插刀插齒滾刀加工齒輪第六十九頁，共一百三十八頁。15.5齒輪傳動的失效形式齒輪傳動要滿足兩個基本要求：運(yùn)動平穩(wěn)和足夠的承載能力。

齒輪傳動可分為閉式和開式傳動兩種

（1）閉式傳動是將齒輪封閉在剛性的箱體內(nèi)，因此潤滑及維護(hù)等條件較好，重要的齒輪傳動都采用閉式傳動。（2）開式傳動的齒輪是敞開的，工作時落入灰塵，潤滑不良，輪齒容易磨損，故只適用于簡易的機(jī)械設(shè)備及低速場合。15.9.1

齒輪傳動的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則

第七十頁，共一百三十八頁。1．齒輪傳動的失效形式（1）輪齒折斷第七十一頁，共一百三十八頁。2、齒面點(diǎn)蝕1、產(chǎn)生原因及現(xiàn)象：脈動偱環(huán)的接觸應(yīng)力→→小坑（麻點(diǎn)）→齒面產(chǎn)生微在齒輪的擠壓下潤滑油壓上升小裂紋，裂紋擴(kuò)展，小塊金屬剝落第七十二頁，共一百三十八頁。（2）疲勞點(diǎn)蝕第七十三頁，共一百三十八頁。3、齒面膠合1、產(chǎn)生原因：高速重載時散熱不好，低速重載時，壓力過大，使油膜破壞，金屬熔焊在一起而發(fā)生膠合。第七十四頁，共一百三十八頁。（3）齒面膠合第七十五頁，共一百三十八頁。1、產(chǎn)生原因及現(xiàn)象：鐵屑、灰層進(jìn)入，嚙合齒面間的相對滑動摩擦而產(chǎn)生磨損，齒形變瘦（4）齒面磨損第七十六頁，共一百三十八頁。（4）齒面磨損15.9

直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算第七十七頁，共一百三十八頁。5、齒面塑性變形（飛邊）1、產(chǎn)生原因：較軟齒面的齒輪在頻繁起動和嚴(yán)重過載，由于齒面很大壓力和摩擦力的作用使齒

面金屬局部塑性變形第七十八頁，共一百三十八頁。（5）齒面塑性變形第七十九頁，共一百三十八頁。15.9

直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算2.齒輪傳動的一般設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則(1)軟齒面（齒面硬度≤350HBS）閉式傳動

主要失效形式為齒面點(diǎn)蝕，故通常先按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)幾何尺寸，然后用彎曲疲勞強(qiáng)度校核其承載能力。

主要失效形式為輪齒折斷，故通常先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)幾何尺寸，然后用齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核其承載能力。(3)開式齒輪傳動

主要失效形式是磨損，但目前尚無完善的計(jì)算方法，又齒輪傳動常因磨損而使齒根減薄，導(dǎo)致輪齒折斷，故僅以齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)幾何尺寸，并將所得模數(shù)加大10%~20%，以考慮磨損的影響，不必進(jìn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算。（2）硬齒面（齒面硬度>350HBS）閉式傳動第八十頁，共一百三十八頁。15.5.2

齒輪材料及熱處理齒輪的表面應(yīng)具有較高的硬度，以增強(qiáng)它抵抗磨損、膠合和塑性變形的能力，芯部要有較好的韌性，以增強(qiáng)它承受沖擊的能力。常用的齒輪材料為各種牌號的優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼和鑄鐵，一般多采用鍛件或軋鋼材。

鋼制齒輪的熱處理方法

表面淬火滲碳淬火滲氮調(diào)質(zhì)正火抗疲勞點(diǎn)蝕、抗膠合能力高中碳鋼和中碳合金鋼45、40Cr

含碳量0.15%~0.25%低碳鋼和低碳合金鋼齒面接觸強(qiáng)度高，耐磨性好，而齒芯部仍保持較高的韌性

20、20Cr

氮化處理溫度低，齒的變形小，故適用于內(nèi)齒輪和難以磨削的齒輪常用于含鉛、鉬、鋁等合金元素的滲氮鋼中碳鋼和中碳合金鋼硬度不高，輪齒精加工可在熱處理后進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能和切削性能中碳鋼、鑄鋼45、40Cr、35SiMn

38CrMoAlA220～280HBS60～62HRC56～62HRC40～55HRC第八十一頁，共一百三十八頁。第八十二頁，共一百三十八頁。15.9

直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算常用的齒輪材料、熱處理硬度和應(yīng)用舉例材料牌號熱處理方法硬度應(yīng)用舉例齒輪芯HBS齒面HRC優(yōu)質(zhì)碳素鋼35正火150~180低速輕載的齒輪或中速中載的大齒輪45162~21750180~22045調(diào)質(zhì)217~255合金鋼35SiMn217~26940Cr241~286優(yōu)質(zhì)碳素鋼35表面淬火180~21040~45高速中載、無劇烈沖擊的齒輪。如機(jī)床變速箱中的齒輪45217~25540~50合金鋼40Cr241~28648~5520Cr滲碳淬火56~62高速中載、承受沖擊載荷的齒輪。如汽車、拖拉機(jī)中的重要齒輪20CrMnTi56~6238CrMOAlA氮化229>60載荷平穩(wěn)、潤滑良好的齒輪鑄鋼ZG45正火163~197重型機(jī)械中的低速齒輪ZG55179~207球墨鑄鐵QT700-2225~305可用來代替鑄鋼QT600-2229~302灰鑄鐵HT250170~241低速中載、不受沖擊的齒輪。如機(jī)床操縱機(jī)構(gòu)的齒輪HT300187~255第八十三頁，共一百三十八頁。15.9

直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算齒輪常用材料及其力學(xué)性能材料牌號熱處理硬度強(qiáng)度極限σb/MPa屈服極限σs/MPa應(yīng)用范圍優(yōu)質(zhì)碳素鋼45正火調(diào)質(zhì)表面淬火580650750290360450低速輕載低速中載高速中載或沖擊很小50正火180~220HBS620320低速輕載合金鋼40調(diào)質(zhì)表面淬火700900550650中速中載高速中載，無劇烈沖擊42SiMn調(diào)質(zhì)表面淬火750470高速中載，無劇烈沖擊20Cr滲碳淬火650400高速中載，承受沖擊20CrMnTi滲碳淬火1100850鑄鋼ZG310~570正火表面淬火570320中速、中載、大直徑ZG340~640正火調(diào)質(zhì)650700350380球墨鑄鋼QT600-2QT500-5正火600500底中速輕載，有小的沖擊灰鑄鐵HT200HT300人工時效（低溫退火）200300低速輕載，沖擊很小第八十四頁，共一百三十八頁。15.9

直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算15.9.3

直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算1.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算輪齒表面疲勞點(diǎn)蝕與齒面接觸應(yīng)力大小有關(guān)，而點(diǎn)蝕現(xiàn)象多發(fā)生在節(jié)線附近，因此應(yīng)該按節(jié)點(diǎn)處接觸應(yīng)力為計(jì)算依據(jù)。彈性系數(shù)ZE

兩齒輪材料組合兩齒輪均為鋼鋼與鑄鐵兩齒輪均為鑄鐵ZE189.8165.4144第八十五頁，共一百三十八頁。15.9

直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算簡化公式應(yīng)用公式時應(yīng)注意幾點(diǎn)：（1）當(dāng)兩輪的許用接觸應(yīng)力[σH1]與[σH2]不同時，、應(yīng)代入其中較小值進(jìn)行計(jì)算；（2）當(dāng)齒輪材料、傳遞轉(zhuǎn)矩KT1、齒寬b、齒數(shù)比確定后，兩輪的接觸應(yīng)力σH值隨小齒輪分度圓直徑d1或中心距a而變化，與模數(shù)不直接相關(guān)；（3）兩齒輪齒面接觸應(yīng)力σH1與σH2大小相同。第八十六頁，共一百三十八頁。15.9

直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算2.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的齒形系數(shù)（），，121416171819202225283.473.223.032.972.912.852.812.752.652.58303540455060801002.542.472.412.372.352.302.252.182.14第八十七頁，共一百三十八頁。15.9

直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)（），，，121416171819202225281.441.471.511.531.541.551.561.581.591.61303540455060801001.631.671.691.711.731.771.801.88注：——齒根圓角曲率半徑。引入齒寬系數(shù)

求模數(shù)時m時，應(yīng)將和兩比值中的大值代入上式，并將所得結(jié)果按表15-1選取標(biāo)準(zhǔn)值。第八十八頁，共一百三十八頁。15.9

直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算3.許用應(yīng)力和主要參數(shù)的選擇（1）許用應(yīng)力許用接觸應(yīng)力的計(jì)算

最小安全系數(shù)，安全系數(shù)軟齒面

硬齒面

重要的傳動、滲碳淬火齒輪或鑄造齒輪1.0~1.11.1~1.21..31.3~1.41.4~1.61.6~2.2第八十九頁，共一百三十八頁。15.9

直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度極限第九十頁，共一百三十八頁。15.9

直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度極限第九十一頁，共一百三十八頁。15.9

直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算許用彎曲應(yīng)力的計(jì)算

：試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限應(yīng)力，其值由圖15-48查取。

：彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)，為簡化計(jì)算，又考慮安全因素，取。

：彎曲疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù)，由表15-19選取。

第九十二頁，共一百三十八頁。15.9

直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度極限齒寬系數(shù)

齒輪相對于軸承的位置軟齒面硬齒面對稱布置0.8~1.40.4~0.9不對稱布置0.6~1.20..3~0.6懸臂布置0..3~0.40..2~0.25注：1．直齒圓柱齒輪取小值；斜齒輪取大值。2．載荷平穩(wěn)，軸的剛性較大時，取大值；反之取小值。第九十三頁，共一百三十八頁。第九十四頁，共一百三十八頁。齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：選擇合理適用的結(jié)構(gòu)型式依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定齒輪的輪轂、輪輻、輪緣等各部分的尺寸繪制齒輪的零件加工圖等15.10

齒輪、蝸桿及蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

第九十五頁，共一百三十八頁。15.10

齒輪、蝸桿及蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

15.10.1

齒輪的結(jié)構(gòu)1.齒輪軸

對于直徑較小的鋼制圓柱齒輪，若齒根圓至鍵槽底部的距離x≤(2~2.5)

mn（為法面模數(shù)）時，對于圓錐齒輪，若小端齒根圓至鍵槽底部的距離x≤(1.6~2.0)m（為大端模數(shù)）時，都應(yīng)該把齒輪和軸制成一個整體，稱為齒輪軸。齒輪軸常用鍛造毛坯第九十六頁，共一百三十八頁。第九十七頁，共一百三十八頁。15.9

直齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算2.實(shí)體式齒輪當(dāng)齒頂圓直徑時，可采用實(shí)體式結(jié)構(gòu)。齒輪常用鍛鋼制造第九十八頁，共一百三十八頁。第九十九頁，共一百三十八頁。15.8

蝸桿傳動

3.腹板式齒輪當(dāng)齒頂圓直徑da=200~500mm時，可采用腹板式結(jié)構(gòu)。齒輪常用鍛鋼制造，也可采用鑄造毛坯。第一百頁，共一百三十八頁。第一百零一頁，共一百三十八頁。15.10

齒輪、蝸桿及蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

輪輻式齒輪當(dāng)齒頂圓直徑時，可采用輪輻式結(jié)構(gòu)當(dāng)齒頂圓直徑時，可采用輪輻式結(jié)構(gòu)

齒輪常用鑄鋼或鑄鐵制造第一百零二頁，共一百三十八頁。第一百零三頁，共一百三十八頁。15.10

齒輪、蝸桿及蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

15.10.2

蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)1.蝸桿的結(jié)構(gòu)蝸桿通常和軸加工制成一個整體，稱為蝸桿軸，如圖15-53所示。車削蝸桿，軸徑應(yīng)比蝸桿齒根圓直徑小2~4mm；銑削蝸桿，軸徑可大于蝸桿齒根圓直徑，以增加蝸桿剛度。當(dāng)蝸桿直徑很大時，才可將蝸桿齒圈和軸分別加工，再套裝在一起。第一百零四頁，共一百三十八頁。15.10

齒輪、蝸桿及蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.蝸輪的結(jié)構(gòu)鑄鐵蝸輪和直徑小于的青銅蝸輪適宜制成整體式（圖15-54），為了節(jié)省貴重的銅合金，對直徑較大的蝸輪通常采用組合式結(jié)構(gòu)，即齒圈用青銅制造，而輪心用鋼或鑄鐵制成。第一百零五頁，共一百三十八頁。準(zhǔn)雙曲面齒輪第一百零六頁，共一百三十八頁。齒輪傳動維護(hù)正確維護(hù)是保證齒輪正常工作、延長齒輪使用壽命的必要條件。1.安裝與跑合在空載及逐步加載的方式下，運(yùn)轉(zhuǎn)、清洗、換油再使用。第一百零七頁，共一百三十八頁。2.檢查齒面接觸情況采用涂色法，觀察接觸面積情況。通過調(diào)整軸承座位置以及修齒解決問題。第一百零八頁，共一百三十八頁。

齒輪傳動的潤滑3.保證潤滑第一百零九頁，共一百三十八頁。4.監(jiān)控運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)監(jiān)視有無超常溫、異常響聲、振動等不正?，F(xiàn)象。自動故障診斷、報(bào)警、實(shí)現(xiàn)自動控制，確保安全可靠。5.裝防護(hù)罩防止灰塵、切屑等雜物侵入齒面。第一百一十頁，共一百三十八頁?！罹C合案例分析

在14單元中，帶式運(yùn)輸機(jī)的一級直齒圓柱齒輪減速器用電動機(jī)驅(qū)動，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷有平穩(wěn)。V帶的傳動比由最終變?yōu)?，則減速器高速軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速也將改變，減速器作減速傳動，齒數(shù)比等于傳動比，小齒輪轉(zhuǎn)速等于大帶輪轉(zhuǎn)速，此時已經(jīng)修正為（原轉(zhuǎn)速為），傳遞功率，試設(shè)計(jì)此減速器齒輪傳動。分析：（1）選擇齒輪的材料，確定許用應(yīng)力因?yàn)槭且话銣p速器，且傳遞平穩(wěn)，功率不大，故齒輪齒面選軟齒面。根據(jù)表15-16知：小齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為210~230HBS；大齒輪選45號鋼，正火硬度為170~210HBS，精度等級8級。；由圖15-47知：。由圖15-48知：；。按表15-19查得，，，故；；第一百一十一頁，共一百三十八頁?！罹C合案例分析

（2）強(qiáng)度計(jì)算因?yàn)閮升X輪都是軟齒面（），故應(yīng)根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算齒輪分度圓直徑。即第一百一十二頁，共一百三十八頁。☆綜合案例分析

依表15-8，取，由表15-20，取，小輪所受轉(zhuǎn)矩

，由表15-17，。把這些數(shù)據(jù)代入上式得，（3）確定模數(shù)和齒數(shù)取，則，由表15-1取第一百一十三頁，共一百三十八頁?！罹C合案例分析

（4）確定實(shí)際中心距小齒輪（5）確定齒輪寬度將小齒輪的齒寬在圓整后基礎(chǔ)上加寬5~10mm，取.。大齒輪（6）驗(yàn)算輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度查表15-17和表15-18，，則第一百一十四頁，共一百三十八頁?！罹C合案例分析

因?yàn)椋蕬?yīng)驗(yàn)算小齒輪輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度。所以兩齒輪的輪齒彎曲強(qiáng)度足夠。由于（7）齒輪幾何尺寸計(jì)算分度圓直徑第一百一十五頁，共一百三十八頁?！罹C合案例分析

齒頂圓直徑全齒高（8）齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸以大齒輪為例，采用腹板式鍛造輪坯。設(shè)已知與大齒輪相配處軸的直徑，由圖15-51中的公式可算得：大齒輪的軸孔直徑輪轂外徑第一百一十六頁，共一百三十八頁?！罹C合案例分析

輪轂長度輪緣內(nèi)徑腹板厚度第一百一十七頁，共一百三十八頁?！罹C合案例分析

（9）繪制齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作圖第一百一十八頁，共一百三十八頁。☆綜合案例分析

齒輪傳動的CAE分析

計(jì)算機(jī)輔助工程（ComputerAidedEngineering,CAE）的特點(diǎn)是以工程和科學(xué)問題為背景，建立計(jì)算模型并進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真分析。一方面，CAE技術(shù)的應(yīng)用，使許多過去受條件限制無法分析的復(fù)雜問題，通過計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬得到滿意的解答；另一方面，計(jì)算機(jī)輔助分析使大量繁雜的工程分析問題簡單化，使復(fù)雜的過程層次化，節(jié)省了大量的時間，避免了低水平重復(fù)的工作，使工程分析更快、更準(zhǔn)確。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、新產(chǎn)品的開發(fā)等方面發(fā)揮了重要作用，同時CAE這一新興的數(shù)值模擬分析技術(shù)在國外得到了迅猛發(fā)展，技術(shù)的發(fā)展又推動了許多相關(guān)的基礎(chǔ)學(xué)科和應(yīng)用科學(xué)的進(jìn)步。

第一百一十九頁，共一百三十八頁?！罹C合案例分析

在影響計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)發(fā)展的諸多因素中，人才、計(jì)算機(jī)硬件和分析軟件是三個最主要的方面。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，已經(jīng)為CAE技術(shù)奠定了良好的硬件基礎(chǔ)。多年來，重視CAE技術(shù)人才的培養(yǎng)和分析軟件的開發(fā)和推廣應(yīng)用，發(fā)達(dá)國家不僅在科技界而且在工程界已經(jīng)具有一支較強(qiáng)的掌握CAE技術(shù)的人才隊(duì)伍，同時在分析軟件的開發(fā)和應(yīng)用方面也達(dá)到了較高水平。第一百二十頁，共一百三十八頁?！罹C合案例分析

美國于1998年成立了工程計(jì)算機(jī)模擬和仿真學(xué)會(ComputerModelingandSimulationinEngineering)，其它國家也成立了類似的學(xué)術(shù)組織。各國都在投入大量的人力和物力，加快人才的培養(yǎng)。正是各行業(yè)中大批掌握CAE技術(shù)的科技隊(duì)伍推動了CAE技術(shù)的研究和工業(yè)化應(yīng)用，CAE技術(shù)在國外已經(jīng)廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域的科學(xué)研究，并普遍應(yīng)用于實(shí)際工程問題，在解決許多復(fù)雜的工程分析方面發(fā)揮了重要作用。第一百二十一頁，共一百三十八頁。☆綜合案例分析

國外對CAE技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用真正得到高速的發(fā)展和普遍應(yīng)用則是近年來的事。這一方面主要得益于計(jì)算機(jī)在高速化和小型化方面取得的成就，另一方面則有賴于通用分析軟件的推出和完善。早期的CAE分析軟件一般都是基于大型計(jì)算機(jī)和工作站開發(fā)的，近年來PC機(jī)性能的提高，使采用PC機(jī)進(jìn)行分析成為可能，促使許多CAE軟件被移植到PC機(jī)上應(yīng)用。這顯然對CAE技術(shù)的推廣應(yīng)用極為有利。第一百二十二