《齒輪機(jī)構(gòu)嚙合傳動(dòng)》課件

齒輪機(jī)構(gòu)嚙合傳動(dòng)課程概述課程目標(biāo)學(xué)習(xí)齒輪傳動(dòng)的基本知識(shí)和應(yīng)用課程內(nèi)容齒輪機(jī)構(gòu)、齒輪類型、傳動(dòng)原理、計(jì)算方法、設(shè)計(jì)流程、實(shí)例分析齒輪機(jī)構(gòu)概念齒輪機(jī)構(gòu)是由相互嚙合的齒輪組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它通過齒輪之間的嚙合，將一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到另一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并改變轉(zhuǎn)速和扭矩。齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)用廣泛。它在機(jī)械傳動(dòng)中占有重要地位，廣泛應(yīng)用于汽車、飛機(jī)、船舶、機(jī)床、電力設(shè)備等各種機(jī)械設(shè)備中。齒輪分類圓柱齒輪圓柱齒輪是最常見的齒輪類型，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中。錐齒輪錐齒輪用于連接兩個(gè)軸線相交的軸，在汽車變速箱中很常見。蝸桿蝸輪蝸桿蝸輪用于實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比，常用于減速器，具有自鎖功能。行星齒輪行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)高功率密度，廣泛應(yīng)用于汽車和航空領(lǐng)域。圓柱齒輪的幾何參數(shù)圓柱齒輪嚙合原理1齒廓線接觸兩個(gè)齒輪的齒廓線相互接觸，形成嚙合點(diǎn)。2接觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)嚙合點(diǎn)沿著齒廓線移動(dòng)，形成接觸線。3力傳遞通過接觸線傳遞扭矩和載荷，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞。力的傳遞齒輪之間的力傳遞通過齒廓的嚙合實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)力作用于主動(dòng)輪，經(jīng)由齒廓間的摩擦力傳遞至從動(dòng)輪。力的傳遞方向取決于齒輪的安裝方式和旋轉(zhuǎn)方向。牙齒接觸應(yīng)力分析1赫茲接觸應(yīng)力齒輪接觸點(diǎn)產(chǎn)生的壓力，影響齒輪壽命2接觸疲勞反復(fù)接觸應(yīng)力導(dǎo)致齒面損傷3疲勞強(qiáng)度齒輪材料抗疲勞的能力齒輪傳動(dòng)的幾何誤差齒形誤差齒輪的齒形輪廓與理論輪廓之間的偏差，影響嚙合過程的平穩(wěn)性和接觸質(zhì)量。齒向誤差齒輪軸線與理論軸線之間的偏差，導(dǎo)致齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生軸向力，影響傳動(dòng)效率和壽命。齒距誤差齒輪齒距與理論齒距之間的偏差，導(dǎo)致齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生沖擊，影響傳動(dòng)平穩(wěn)性。齒輪副間隙間隙的作用減少齒輪嚙合時(shí)的沖擊和磨損，延長(zhǎng)使用壽命。過大會(huì)造成齒輪跳動(dòng)、噪音大，甚至發(fā)生卡死。過小會(huì)導(dǎo)致齒輪快速磨損、傳動(dòng)效率降低。齒輪傳動(dòng)的噪音與振動(dòng)1嚙合沖擊齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生的沖擊2齒輪誤差齒輪加工精度和裝配精度影響3潤(rùn)滑不良潤(rùn)滑劑不足或質(zhì)量問題4運(yùn)轉(zhuǎn)速度高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪聲更大5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪材料和結(jié)構(gòu)對(duì)振動(dòng)影響齒輪材料及熱處理齒輪材料通常為鋼材，如碳鋼、合金鋼等，其強(qiáng)度、硬度和耐磨性對(duì)于齒輪的正常工作至關(guān)重要。熱處理能夠改變齒輪的性能，如淬火提高硬度，回火改善韌性，表面處理提高耐磨性。合適的材料和熱處理工藝能夠提高齒輪的壽命，降低磨損，提高傳動(dòng)效率，并減少噪音。齒輪表面強(qiáng)度設(shè)計(jì)接觸強(qiáng)度齒輪表面承受的壓力彎曲強(qiáng)度齒根承受的彎曲應(yīng)力疲勞強(qiáng)度齒輪表面長(zhǎng)時(shí)間承受載荷時(shí)的強(qiáng)度齒輪轉(zhuǎn)速及功率傳遞1轉(zhuǎn)速關(guān)系齒輪傳動(dòng)中，齒輪的轉(zhuǎn)速與齒數(shù)成反比。2功率傳遞齒輪傳動(dòng)可以傳遞功率，功率的大小取決于齒輪的轉(zhuǎn)速和扭矩。3效率影響齒輪傳動(dòng)的效率受摩擦、齒形誤差等因素影響。齒輪轉(zhuǎn)速和功率傳遞是齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的重要參數(shù)，需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。齒輪傳動(dòng)效率90效率齒輪傳動(dòng)效率通常在90%左右。5損失效率損失主要來自摩擦。2影響因素齒輪材料、潤(rùn)滑油和負(fù)載等因素影響效率。行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)由太陽輪、行星輪、行星架和齒圈組成，行星輪繞太陽輪旋轉(zhuǎn)，行星架繞中心軸旋轉(zhuǎn)。特點(diǎn)體積小、承載能力大、傳動(dòng)效率高，廣泛應(yīng)用于汽車變速箱、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等。蝸桿蝸輪傳動(dòng)傳動(dòng)比大蝸桿蝸輪傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，通?？梢赃_(dá)到100甚至更高。結(jié)構(gòu)緊湊與其他類型的傳動(dòng)相比，蝸桿蝸輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)更緊湊，占地面積小。運(yùn)行平穩(wěn)蝸桿蝸輪傳動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，適合需要低噪音運(yùn)行的場(chǎng)合。斜齒輪傳動(dòng)齒面傾斜斜齒輪的齒面與齒輪軸線成一定角度，可有效降低噪音和振動(dòng)，提高傳動(dòng)效率。應(yīng)用范圍廣斜齒輪傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備，例如汽車變速箱、機(jī)床主軸等。優(yōu)勢(shì)明顯相比于直齒輪，斜齒輪具有承載能力強(qiáng)、傳動(dòng)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。蝸桿傳動(dòng)傳動(dòng)比大蝸桿傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)很大的傳動(dòng)比，通?？蛇_(dá)100甚至更高。結(jié)構(gòu)緊湊蝸桿傳動(dòng)體積小、重量輕，特別適用于空間有限的場(chǎng)合。承載能力強(qiáng)蝸桿傳動(dòng)可以承受較大的載荷，特別適用于重載工況。運(yùn)行平穩(wěn)蝸桿傳動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)、噪音低，適用于對(duì)噪音要求較高的場(chǎng)合。錐齒輪傳動(dòng)1軸線相交錐齒輪的軸線相交于一點(diǎn)，用于改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向。2空間結(jié)構(gòu)齒面為錐面，適合用于空間傳動(dòng)，應(yīng)用廣泛。3齒輪種類可分為直齒錐齒輪、斜齒錐齒輪和螺旋錐齒輪等。無級(jí)變速傳動(dòng)無級(jí)變速傳動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)平滑的輸出速度變化，廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)床等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的齒輪傳動(dòng)相比，無級(jí)變速傳動(dòng)效率更高，可有效減少能量損失。無級(jí)變速傳動(dòng)可根據(jù)負(fù)載和工況的需要，調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)速，優(yōu)化工作效率。減速機(jī)的選型齒輪減速機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，應(yīng)用廣泛，成本低蝸輪蝸桿減速機(jī)傳動(dòng)比大，體積小，可實(shí)現(xiàn)大減速比行星減速機(jī)體積小，功率密度高，傳動(dòng)效率高齒輪傳動(dòng)裝置齒輪傳動(dòng)裝置是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛的類型之一。它可以實(shí)現(xiàn)速度和扭矩的轉(zhuǎn)換，并能夠承載較大的負(fù)荷。齒輪傳動(dòng)裝置通常由多個(gè)齒輪組成，通過相互嚙合實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞。常見類型包括：簡(jiǎn)單齒輪傳動(dòng)、行星齒輪傳動(dòng)、蝸桿蝸輪傳動(dòng)等。中間軸承的設(shè)計(jì)承載能力中間軸承需要承受來自齒輪的徑向載荷和軸向載荷，因此需要選擇合適的軸承類型和尺寸來確保其承載能力。潤(rùn)滑中間軸承需要定期潤(rùn)滑，以減少摩擦和磨損，延長(zhǎng)軸承的使用壽命。選擇合適的潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑方式，確保軸承的有效潤(rùn)滑。密封中間軸承需要進(jìn)行密封，以防止灰塵、水和其他污染物的侵入，從而確保軸承的正常運(yùn)行。安裝精度中間軸承的安裝精度會(huì)直接影響齒輪傳動(dòng)的精度和壽命，因此需要嚴(yán)格控制安裝精度，確保軸承的正確安裝。齒輪加工工藝銑削銑削是一種常用的齒輪加工方法，可用于加工各種形狀和尺寸的齒輪。磨削磨削可用于加工高精度齒輪，提高齒輪的表面質(zhì)量和耐用性。滾齒滾齒是一種高效的齒輪加工方法，適用于批量生產(chǎn)。珩磨珩磨可用于加工高精度齒輪，提高齒輪的精度和表面光潔度。齒輪的檢測(cè)與測(cè)量齒形檢測(cè)檢查齒輪的齒形是否符合設(shè)計(jì)要求，包括齒廓、齒厚、齒頂高、齒根高等。齒距檢測(cè)測(cè)量齒輪的齒距，即相鄰兩個(gè)齒的中心距，確保齒輪的嚙合精度。齒輪直徑檢測(cè)測(cè)量齒輪的外徑和內(nèi)徑，確保齒輪的尺寸符合設(shè)計(jì)要求。齒輪故障診斷1齒輪磨損過度磨損會(huì)導(dǎo)致齒輪間隙增加，影響傳動(dòng)精度和效率。2齒輪斷裂齒輪斷裂通常由過載、材料缺陷或加工質(zhì)量問題引起。3齒輪噪音齒輪噪音可能是由齒輪磨損、間隙、齒輪材料不匹配或安裝誤差引起的。齒輪傳動(dòng)的維護(hù)與保養(yǎng)潤(rùn)滑定期更換潤(rùn)滑油，確保齒輪箱內(nèi)部潤(rùn)滑良好。清潔定期清潔齒輪箱外部，防止灰塵和雜物進(jìn)入。檢查定期檢查齒輪箱內(nèi)部零件磨損情況，及時(shí)更換磨損零件。實(shí)例分析與討論通過實(shí)際應(yīng)用案例，分析齒輪機(jī)構(gòu)在不同場(chǎng)景下的應(yīng)用特點(diǎn)，并探討常見問題及解決方法。例如，分析汽車變速箱中齒輪的傳動(dòng)比、承載能力、噪音控制等問題，以及如何進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本課程小結(jié)