《斜齒圓柱齒輪傳動》課件

斜齒圓柱齒輪傳動斜齒圓柱齒輪傳動是一種常見的機械傳動形式，廣泛應(yīng)用于各種機械設(shè)備中。與直齒圓柱齒輪傳動相比，斜齒圓柱齒輪傳動具有更高的傳動效率和更低的噪音。by課程導(dǎo)言齒輪傳動的重要性齒輪傳動廣泛應(yīng)用于機械設(shè)備，如汽車、飛機、船舶等。學(xué)習(xí)齒輪傳動知識對理解機械原理和設(shè)計制造至關(guān)重要。課程目標(biāo)本課程將深入淺出地講解斜齒圓柱齒輪傳動的原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計和應(yīng)用，幫助學(xué)生掌握齒輪傳動設(shè)計與計算方法。斜齒圓柱齒輪簡介斜齒圓柱齒輪是一種常見的機械傳動元件，廣泛應(yīng)用于各種機械設(shè)備中。與直齒圓柱齒輪相比，斜齒圓柱齒輪具有更高的傳動效率和更低的噪音，同時還能承受更大的負荷。斜齒圓柱齒輪的齒面與齒輪軸線成一定角度，這使得齒輪的嚙合過程更加平穩(wěn)，減少了沖擊和振動。斜齒圓柱齒輪的齒形可以是直齒形、圓弧齒形或其他特殊的齒形，以滿足不同的傳動需求。斜齒圓柱齒輪的特點平穩(wěn)運行斜齒圓柱齒輪的齒面接觸逐漸過渡，減少沖擊和噪音。承載能力強由于接觸面積大，斜齒圓柱齒輪能承受更大的載荷。效率高齒面間摩擦損失少，提高了傳動效率。結(jié)構(gòu)緊湊與直齒圓柱齒輪相比，斜齒圓柱齒輪可以減小中心距，節(jié)約空間。輪齒形狀及參數(shù)參數(shù)描述模數(shù)m齒輪尺寸的基本參數(shù)，表示齒輪的尺寸大小。齒數(shù)z齒輪上齒的個數(shù)，決定了齒輪的傳動比。齒頂高ha齒頂?shù)椒侄葓A的距離，影響齒輪的強度和磨損。齒根高hf分度圓到齒根圓的距離，影響齒輪的強度和抗彎性能。齒厚s齒輪上單個齒的厚度，影響齒輪的強度和抗彎性能。齒間隙e相鄰兩齒之間的間隙，影響齒輪的嚙合質(zhì)量和噪音。螺旋角β齒輪的齒面與軸線之間的夾角，決定了齒輪的傳動平穩(wěn)性和效率。輪齒的幾何特征斜齒圓柱齒輪的輪齒形狀由許多幾何參數(shù)定義。齒頂高、齒根高、齒厚、齒槽寬度、壓力角、螺旋角等都影響齒輪的強度和性能。齒頂高和齒根高決定了齒輪的承載能力和抗彎強度。齒厚和齒槽寬度影響齒輪的抗彎強度和接觸強度。壓力角影響齒輪的傳動比和效率。螺旋角決定了齒輪的平穩(wěn)性和抗沖擊性能。接觸線的幾何接觸線是齒輪副嚙合過程中，一對齒廓上發(fā)生接觸的點的軌跡，它反映了齒輪副的運動關(guān)系和接觸狀態(tài)。對于斜齒圓柱齒輪，接觸線呈螺旋形，它位于齒輪副的端面中心線上。接觸線長度影響齒輪副的承載能力和齒面接觸應(yīng)力，接觸線長度越長，齒輪副的承載能力越高，接觸應(yīng)力越低。斜齒圓柱齒輪的接觸應(yīng)力接觸應(yīng)力是齒輪傳動中重要的參數(shù)，它直接影響齒輪的承載能力和使用壽命。在設(shè)計齒輪傳動時，必須對其接觸應(yīng)力進行分析計算，確保齒輪能夠承受工作負載，并且能夠安全可靠地運行。1Hertz應(yīng)力接觸應(yīng)力通常由Hertz接觸應(yīng)力公式計算得到，該公式考慮了接觸面的曲率半徑和材料的彈性模量。2最大應(yīng)力接觸應(yīng)力的最大值發(fā)生在齒輪的接觸點，其大小與齒輪的負荷、材料的彈性模量以及齒輪的幾何形狀有關(guān)。3疲勞強度齒輪的接觸應(yīng)力會引起齒輪表面材料的疲勞損傷，最終導(dǎo)致齒輪失效。因此，齒輪的接觸應(yīng)力應(yīng)低于其疲勞強度極限。4接觸強度齒輪的接觸強度是衡量齒輪抵抗接觸應(yīng)力的能力指標(biāo)，它與齒輪的材料、熱處理工藝以及表面粗糙度等因素有關(guān)。通過對接觸應(yīng)力進行分析和計算，可以優(yōu)化齒輪的幾何形狀和材料選擇，提高齒輪的承載能力和使用壽命。同時，還需要考慮齒輪的潤滑條件和工作環(huán)境，以確保齒輪傳動能夠安全可靠地運行。齒強度計算1彎曲強度計算齒輪彎曲強度是指齒輪在彎曲載荷作用下抵抗破壞的能力。齒輪彎曲強度的計算方法通常采用劉易斯公式或其他更精確的方法。2接觸強度計算齒輪接觸強度是指齒輪在嚙合過程中抵抗齒面接觸壓力的能力。齒輪接觸強度的計算方法通常采用赫茲接觸應(yīng)力公式。3齒輪疲勞強度齒輪疲勞強度是指齒輪在反復(fù)載荷作用下抵抗疲勞破壞的能力。齒輪疲勞強度的計算方法通常采用S-N曲線法。齒寬設(shè)計1確定齒寬考慮載荷、強度、尺寸等因素。2齒寬修正避免過大或過小影響傳動精度。3計算齒寬根據(jù)公式確定合適的齒寬。4最終齒寬綜合考慮各種因素確定最終數(shù)值。齒寬設(shè)計是齒輪傳動設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，需要綜合考慮多方面因素。首先要確定齒寬的初始值，再根據(jù)齒輪的載荷、強度、尺寸等因素進行修正，最終確定合理的齒寬。軸的應(yīng)力分析軸的應(yīng)力分析是齒輪傳動設(shè)計中重要的步驟之一。軸在齒輪傳動過程中承受彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，需要根據(jù)具體的工況進行分析。軸的應(yīng)力分析包括以下幾個方面：確定軸的受力情況，包括載荷的大小、方向和作用點。選擇合適的材料和截面形狀，并進行應(yīng)力計算。確定軸的強度裕度，以確保軸在工作過程中不會發(fā)生斷裂或過度變形。軸的應(yīng)力分析可以采用多種方法，例如有限元分析、解析計算等。為了確保軸的安全可靠，需要進行合理的應(yīng)力分析，并根據(jù)分析結(jié)果對軸的設(shè)計進行調(diào)整。齒輪副的潤滑潤滑油的功能潤滑油可以降低摩擦系數(shù)，減少磨損，降低運行溫度。潤滑油還可以帶走熱量，防止齒輪過熱。潤滑方式潤滑油可以采用浸油潤滑，噴油潤滑，油霧潤滑等方式。潤滑方式選擇取決于齒輪的尺寸，轉(zhuǎn)速，負載等因素。潤滑油的選擇潤滑油的選擇要考慮齒輪的材料，工作溫度，負載等因素。潤滑油的粘度，抗磨性，氧化穩(wěn)定性等指標(biāo)都需要滿足要求。齒輪副的熱變形熱變形原因齒輪傳動在運行過程中會產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致齒輪副的溫度升高。齒輪材料在溫度升高后會發(fā)生熱膨脹，導(dǎo)致齒輪尺寸發(fā)生變化，從而影響齒輪傳動的精度和效率。熱變形的影響齒輪熱變形會導(dǎo)致齒輪副的中心距發(fā)生變化，影響齒輪的嚙合精度，甚至?xí)?dǎo)致齒輪發(fā)生干涉，造成齒輪副的損壞。熱變形控制為了減小齒輪熱變形的影響，可以使用低熱膨脹系數(shù)的材料，采用合理的冷卻措施，以及優(yōu)化齒輪副的設(shè)計，例如增加齒輪的寬度，降低齒輪的轉(zhuǎn)速等。齒輪副的振動1振動源齒輪副的振動主要源于齒輪嚙合時的沖擊和不均勻性。2振動危害過度的振動會造成齒輪副的磨損、噪聲和疲勞破壞。3振動分析通過振動測試和分析可以診斷齒輪副的運行狀態(tài)，并采取措施降低振動。4振動控制合理的設(shè)計、制造和安裝可以有效地控制齒輪副的振動。齒輪副的噪聲噪聲的來源齒輪傳動噪聲主要來自齒輪嚙合過程中的沖擊、振動和摩擦。齒輪的加工精度、安裝誤差和潤滑條件都會影響噪聲水平。噪聲的危害齒輪傳動噪聲會影響機器的運行效率和工作環(huán)境，降低產(chǎn)品的使用壽命，并對人體健康造成不良影響。齒輪傳動設(shè)計實例例如，汽車變速箱中的齒輪組，用于將發(fā)動機的動力傳遞到車輪，并根據(jù)需要改變汽車的速度。齒輪傳動的設(shè)計實例還包括：風(fēng)力發(fā)電機組、工業(yè)機器人、機床、水泵等。齒輪傳動的優(yōu)點傳動效率高齒輪傳動摩擦系數(shù)低，傳動效率高，可達95%以上。承載能力大齒輪傳動可以承受較大的載荷，適用于重型機械和高功率傳動系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)緊湊齒輪傳動結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，便于安裝和維護。傳動比范圍廣齒輪傳動可以實現(xiàn)各種傳動比，滿足不同的傳動需求。斜齒圓柱齒輪在工業(yè)中的應(yīng)用風(fēng)力渦輪機斜齒圓柱齒輪用于風(fēng)力渦輪機中的變速箱，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能。汽車變速箱汽車變速箱中使用斜齒圓柱齒輪，以實現(xiàn)平穩(wěn)的動力傳遞和換擋。工業(yè)機器人工業(yè)機器人使用斜齒圓柱齒輪，以提供高精度和高效率的運動控制。印刷機械印刷機械中使用斜齒圓柱齒輪，以驅(qū)動滾筒和傳動機構(gòu)。正斜齒圓柱齒輪正斜齒圓柱齒輪是常見的齒輪類型，其齒形線與齒輪軸線平行，并與齒輪的旋轉(zhuǎn)方向一致。正斜齒輪的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝成熟，傳動效率高，廣泛應(yīng)用于各種機械傳動系統(tǒng)中。正斜齒輪的齒面接觸面積較大，承載能力強，運行平穩(wěn)，噪聲較低。由于其齒面接觸面積大，齒面接觸應(yīng)力較小，齒輪的使用壽命較長。正斜齒輪的應(yīng)用范圍非常廣泛，如汽車發(fā)動機、機床、泵類等機械設(shè)備中都能夠看到其身影。反斜齒圓柱齒輪反斜齒圓柱齒輪，齒面與軸線成一定角度，齒頂線與齒根線呈螺旋狀，齒輪傳動過程中，齒面接觸沿螺旋線移動，減小沖擊負荷，提高傳動效率，可用于高速、重載的傳動場合。反斜齒圓柱齒輪可分為單反斜齒圓柱齒輪和雙反斜齒圓柱齒輪兩種，單反斜齒圓柱齒輪的齒面只有一個方向的螺旋，雙反斜齒圓柱齒輪則有兩個方向的螺旋，雙反斜齒圓柱齒輪的傳動更平穩(wěn)，噪音更低。雙斜齒圓柱齒輪雙向斜齒齒面有兩個斜齒，方向相反，相互垂直。齒輪嚙合兩個齒輪的齒面都具有雙向斜齒，可以實現(xiàn)平穩(wěn)的嚙合。廣泛應(yīng)用適用于高速、重載、高精度傳動場合，例如汽車變速箱、工業(yè)機械等。雙曲線斜齒圓柱齒輪雙曲線斜齒圓柱齒輪，也稱為漸開線斜齒圓柱齒輪。雙曲線斜齒圓柱齒輪的齒廓是漸開線，齒輪副在嚙合過程中，齒廓的接觸點沿一條直線移動，齒輪的嚙合狀態(tài)穩(wěn)定，噪聲較低，承載能力也較高。雙曲線斜齒圓柱齒輪在許多工業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，例如機床、汽車、航空航天等，用于提高傳動效率和承載能力。傘齒輪傘齒輪簡介傘齒輪是一種特殊類型的齒輪，其齒面與齒輪軸線成一定角度。應(yīng)用領(lǐng)域傘齒輪廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、機械制造等領(lǐng)域，常用于實現(xiàn)軸線方向變化的傳動。結(jié)構(gòu)特點傘齒輪具有獨特的結(jié)構(gòu)，其齒面呈錐形，使齒輪能夠承受較大的軸向力和徑向力。制造工藝傘齒輪的制造工藝復(fù)雜，需要使用特殊的設(shè)備和技術(shù)才能保證其精度和質(zhì)量。非對稱斜齒圓柱齒輪非對稱斜齒圓柱齒輪是齒輪的一種類型，其齒輪廓線不對稱。這種齒輪的特點是具有較高的齒面接觸面積，能夠承受更大的負荷。其應(yīng)用范圍包括：高負荷傳動系統(tǒng)，如汽車變速箱、重型機械傳動系統(tǒng)等。動態(tài)負荷及其影響因素載荷類型齒輪傳動中，動態(tài)負荷是指隨時間變化的載荷，包括沖擊載荷、振動載荷和沖擊振動載荷。轉(zhuǎn)速影響高速運轉(zhuǎn)時，齒輪副的沖擊載荷更大，齒輪的磨損和疲勞失效也會加劇。載荷大小載荷越大，齒輪副的應(yīng)力越高，齒輪的壽命越短。振動影響齒輪副的振動會導(dǎo)致沖擊載荷的產(chǎn)生，影響齒輪傳動的穩(wěn)定性和壽命。齒輪加工工藝齒坯加工齒輪加工的初始步驟，選擇合適的材料，并根據(jù)齒輪尺寸進行加工。常見的齒坯加工方法包括鑄造、鍛造、粉末冶金和車削。切齒在齒坯上切出齒形，是齒輪加工的核心步驟。常見的切齒方法包括銑齒、插齒、磨齒和滾齒。熱處理通過熱處理來改善齒輪的機械性能，包括硬度、強度和韌性。熱處理可以提高齒輪的耐磨性、抗疲勞性和抗沖擊性。精加工對齒輪進行精加工，以提高齒輪的精度和表面光潔度。精加工的方法包括磨齒、滾齒和珩磨。檢驗對齒輪進行檢驗，確保其符合設(shè)計要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。檢驗內(nèi)容包括尺寸、形狀、精度和表面質(zhì)量。齒輪傳動的檢驗與維護11.定期檢查檢查齒輪傳動系統(tǒng)是否有異常聲音、振動或溫度升高。22.清潔維護定期清潔齒輪表面和齒輪箱內(nèi)部，清除灰塵和油泥。33.潤滑保養(yǎng)定期更換潤滑油，確保齒輪傳動系統(tǒng)潤滑良好。44.故障排除發(fā)現(xiàn)問題及時進行故障排除，避免小問題演變成大故障。未來齒輪傳動的發(fā)展方向材料技術(shù)新型材料將應(yīng)用于齒輪傳動，如陶瓷材料、復(fù)合材料等，以提高齒輪強度、耐磨性、耐腐蝕性。制造技術(shù)精密加工技術(shù)將不斷提升，例如3D打印技術(shù)、超聲波加工技術(shù)，實現(xiàn)高精度、復(fù)雜齒輪的設(shè)計和制造。傳動方式齒輪傳動與其他傳動方式結(jié)合，例如磁力傳動、靜電傳動，實現(xiàn)更高效、更節(jié)能的傳動系統(tǒng)。智