《齒輪機(jī)構(gòu)》課件

齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械傳動(dòng)中的一種重要機(jī)構(gòu)，應(yīng)用廣泛。課程概述齒輪機(jī)構(gòu)概述本課程將深入探討齒輪機(jī)構(gòu)的概念、類型、設(shè)計(jì)、應(yīng)用等內(nèi)容。課程目標(biāo)幫助學(xué)生掌握齒輪機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)，并具備設(shè)計(jì)和應(yīng)用齒輪機(jī)構(gòu)的能力。課程內(nèi)容涵蓋齒輪基本概念、齒輪分類、齒輪傳動(dòng)、齒輪強(qiáng)度計(jì)算、齒輪制造工藝等。齒輪機(jī)構(gòu)的作用動(dòng)力傳遞將動(dòng)力從一個(gè)軸傳遞到另一個(gè)軸，并改變轉(zhuǎn)速和扭矩。改變速度和扭矩通過(guò)不同的齒輪組合，實(shí)現(xiàn)速度和扭矩的改變，滿足不同的工作需求。實(shí)現(xiàn)精確運(yùn)動(dòng)齒輪傳動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)控制，廣泛應(yīng)用于精密儀器和機(jī)械設(shè)備。齒輪基本概念齒輪用于傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和扭矩的機(jī)械零件，具有齒形。齒輪副兩個(gè)或多個(gè)相互嚙合的齒輪，用于傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩。齒輪傳動(dòng)利用齒輪副傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩的傳動(dòng)方式。齒輪的分類圓柱齒輪齒輪軸線平行，適用于速度變化和傳動(dòng)比恒定的場(chǎng)合。錐齒輪齒輪軸線相交，用于改變旋轉(zhuǎn)軸線方向和傳動(dòng)比。蝸桿齒輪蝸桿為螺旋形，齒輪為圓柱形，適用于傳動(dòng)比大、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的場(chǎng)合。簡(jiǎn)單齒輪副簡(jiǎn)單齒輪副由兩個(gè)齒輪組成，通過(guò)齒輪的嚙合來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和力的傳遞。齒輪副中的兩個(gè)齒輪通常稱為主動(dòng)輪和從動(dòng)輪，主動(dòng)輪帶動(dòng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞扭矩和功率。復(fù)合齒輪副復(fù)合齒輪副由兩個(gè)或多個(gè)簡(jiǎn)單齒輪副組成，可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)傳遞關(guān)系。例如，行星齒輪機(jī)構(gòu)、差速器等。齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)效率高齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦損失相對(duì)較小，傳動(dòng)效率較高。傳動(dòng)比穩(wěn)定齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比準(zhǔn)確，速度比穩(wěn)定，不易發(fā)生滑移。承載能力強(qiáng)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以承受較大的載荷，適用于各種工作環(huán)境。結(jié)構(gòu)緊湊齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，便于安裝和維護(hù)。齒輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成齒輪將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和扭矩傳遞給其他部件。軸支撐齒輪并傳遞運(yùn)動(dòng)。軸承減少摩擦并支持軸的旋轉(zhuǎn)。機(jī)架固定齒輪和軸。齒輪的幾何尺寸參數(shù)模數(shù)(m)齒輪尺寸的基本單位齒數(shù)(z)齒輪上齒的個(gè)數(shù)分度圓直徑(d)齒輪的中心線到分度圓的距離齒頂圓直徑(da)齒輪的中心線到齒頂圓的距離齒根圓直徑(df)齒輪的中心線到齒根圓的距離模數(shù)和壓力角的選擇模數(shù)模數(shù)是齒輪的重要參數(shù)之一，決定了齒輪的尺寸和強(qiáng)度。選擇合適的模數(shù)取決于傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)速、齒輪材料等因素。壓力角壓力角是齒輪齒廓的傾斜角度，影響著齒輪的嚙合強(qiáng)度和傳動(dòng)效率。通常選擇20°的壓力角，可以保證良好的嚙合性能。標(biāo)準(zhǔn)齒形的基本要求1齒形對(duì)稱齒形對(duì)稱，使齒輪在嚙合過(guò)程中保持平穩(wěn)運(yùn)行。2齒廓光滑齒廓光滑，減少齒輪嚙合時(shí)的噪音和磨損。3齒根圓弧過(guò)渡齒根圓弧過(guò)渡，避免齒輪嚙合時(shí)發(fā)生尖銳的應(yīng)力集中。漸開線齒形的特性漸開線齒形是齒輪中最常用的齒形，具有以下特性：傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低承載能力強(qiáng)加工精度要求不高齒輪的制造和使用壽命長(zhǎng)斜齒和斜齒輪的作用平穩(wěn)運(yùn)行斜齒輪可以減少齒輪嚙合時(shí)的沖擊和噪聲，使傳動(dòng)更加平穩(wěn)。提高承載能力由于接觸線更長(zhǎng)，斜齒輪可以承受更大的載荷，從而提高傳動(dòng)效率。減小磨損斜齒輪的接觸面更大，可以降低齒面單位壓力，從而減少磨損。錐齒輪的特點(diǎn)軸線交錯(cuò)錐齒輪的軸線相互交叉，可用于實(shí)現(xiàn)不同軸線之間的動(dòng)力傳遞。齒形變化錐齒輪的齒形沿軸線方向逐漸變化，以適應(yīng)軸線交錯(cuò)的特性。傳動(dòng)比變化錐齒輪的傳動(dòng)比隨著齒輪尺寸的變化而變化，可以實(shí)現(xiàn)不同傳動(dòng)比的傳動(dòng)。蝸桿傳動(dòng)的原理1螺旋齒輪蝸桿和蝸輪的嚙合2螺旋線蝸桿螺旋線與蝸輪齒輪的嚙合3摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩的關(guān)鍵蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用汽車方向盤轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。工業(yè)機(jī)械的減速器和升降機(jī)構(gòu)。精密儀器和機(jī)床的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。齒輪強(qiáng)度計(jì)算1彎曲強(qiáng)度齒根處承受彎曲應(yīng)力2接觸強(qiáng)度齒面承受接觸應(yīng)力齒輪的溫度控制保持齒輪溫度穩(wěn)定對(duì)于確保其正常運(yùn)行至關(guān)重要。過(guò)高的溫度會(huì)導(dǎo)致齒輪磨損加劇，甚至發(fā)生失效。有效的溫度控制措施包括冷卻系統(tǒng)，例如風(fēng)冷、油冷或水冷，以及合理的齒輪設(shè)計(jì)，以確保熱量的有效散發(fā)。定期監(jiān)測(cè)齒輪溫度，并及時(shí)采取措施調(diào)整工作狀態(tài)，以防止溫度過(guò)高帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。齒輪的潤(rùn)滑與冷卻1潤(rùn)滑的目的減少摩擦、降低磨損、延長(zhǎng)齒輪壽命、提高傳動(dòng)效率。2潤(rùn)滑劑的選擇根據(jù)工作環(huán)境、齒輪材質(zhì)、負(fù)荷大小等因素選擇合適的潤(rùn)滑劑。3冷卻的目的降低齒輪溫度，防止過(guò)熱導(dǎo)致齒輪變形、強(qiáng)度下降、壽命縮短。4冷卻方法風(fēng)冷、水冷、油冷等多種冷卻方式，根據(jù)實(shí)際情況選擇。齒輪的損壞及故障診斷齒輪磨損齒輪磨損是常見的故障之一，主要表現(xiàn)為齒面出現(xiàn)磨損、剝落等現(xiàn)象。齒輪斷裂齒輪斷裂通常發(fā)生在齒根或齒尖部位，導(dǎo)致齒輪無(wú)法正常工作。齒輪疲勞齒輪疲勞是由于反復(fù)的交變應(yīng)力導(dǎo)致齒輪材料內(nèi)部產(chǎn)生裂紋，最終導(dǎo)致齒輪失效。齒輪制造工藝精密加工齒輪制造需要高精度，這要求使用先進(jìn)的加工設(shè)備和技術(shù)，確保齒輪的尺寸、形狀和位置精度。熱處理齒輪需要進(jìn)行熱處理以提高其強(qiáng)度和耐磨性。常見的熱處理方法包括淬火、回火和表面處理。表面處理齒輪表面需要進(jìn)行表面處理以提高其耐腐蝕性和抗磨損性能。常見的表面處理方法包括鍍層、噴涂和磷化。齒輪的加工工藝銑削銑削是加工齒輪的一種常用方法，它利用銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)切削齒輪的齒形。磨削磨削是一種精加工方法，用于提高齒輪的精度和表面光潔度。滾齒滾齒是一種高效的齒輪加工方法，它利用滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)生成齒輪的齒形。插齒插齒是一種用于加工內(nèi)齒輪的方法，它使用插刀將齒形切入齒輪的內(nèi)孔。齒輪的熱處理工藝1淬火提高齒輪硬度和耐磨性，延長(zhǎng)使用壽命。2回火降低齒輪的硬度，提高其韌性，避免脆性斷裂。3表面處理改善齒輪的表面性能，例如硬度、耐磨性、抗腐蝕性和潤(rùn)滑性。齒輪的表面處理表面淬火提高齒輪硬度和耐磨性氮化或滲碳等表面處理，增強(qiáng)齒輪的耐磨性、疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕性磨光或拋光表面，降低摩擦系數(shù)，提高齒輪的運(yùn)行效率和壽命齒輪裝配與調(diào)試1齒輪的安裝確保齒輪安裝正確，齒輪嚙合良好，安裝方式要安全可靠。2軸承的安裝軸承的安裝要準(zhǔn)確，軸承的間隙和配合要合理。3齒輪傳動(dòng)的調(diào)試要檢查齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性、噪聲、振動(dòng)等方面，進(jìn)行必要的調(diào)整和校正。齒輪的維護(hù)與保養(yǎng)定期檢查定期檢查齒輪的磨損、裂紋、變形等情況，確保齒輪處于良好的工作狀態(tài)。清潔潤(rùn)滑定期清潔齒輪表面，更換潤(rùn)滑油，保持齒輪的清潔和潤(rùn)滑。溫度控制控制齒輪的工作溫度，防止齒輪過(guò)熱導(dǎo)致的損壞。故障診斷及時(shí)發(fā)現(xiàn)齒輪故障，并進(jìn)行維修或更換，避免故障擴(kuò)散。齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1確定傳動(dòng)要求傳動(dòng)比、功率、速度等2選擇齒輪類型直齒輪、斜齒輪、蝸輪蝸桿等3計(jì)算齒輪參數(shù)模數(shù)、齒數(shù)、壓力角等4進(jìn)行強(qiáng)度校核確保齒輪強(qiáng)度滿足要求典型齒輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)案例齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備，例如汽車、航空、船舶、電力等領(lǐng)域。以下是一些典型的齒輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)案例：汽車變速箱：利用齒輪組實(shí)現(xiàn)不同檔位的傳動(dòng)比，以適應(yīng)不同的行駛速度和負(fù)載。風(fēng)力發(fā)電機(jī)：利用齒輪傳動(dòng)將風(fēng)輪的低速、大扭矩轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)的快速、低扭矩，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。精密機(jī)床：利用齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)高