机械设计基础课件 第八章 齿轮机构
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《机械设计基础》齿轮传动ppt课件
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轭
两头牛背上的架子称为轭，轭使两头牛同步行走。 共轭即为按一定规律相配的一对。
.
三、齿廓曲线的选择 1.理论上满足基本定律的共轭齿廓曲线很多； 2.考虑因素：设计、制造、安装和使用； 3.常用齿廓曲线：渐开线，摆线，变态摆线，圆弧 曲线和抛物线等。 本章重点研究渐开线齿廓的齿轮
.
第3节 渐开线齿廓
一、渐开线的形成
直线BK沿半径为rb的圆作 纯滚动时,直线上任意一点K 的轨迹称为该圆的渐开线。 该圆称为渐开线的基圆
rb—基圆半径； BK—渐开线发生线 θK—渐开线上K点的展角
.
二、渐开线的性质 1.渐开线的发生线展直前后长度不变；
弧ABKB
.
K
2. B 是渐开线K点处的曲率中心，BK 是曲率半径； A 处的曲率半径为0 KB 为渐开线在K点的法线，并与基圆相切
.
3.渐开线的形状取决于基圆的大小 rb↑→∞,渐开线→直线；
.
4. 基圆内无渐开线
.
渐开线的性质
（1）发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的
圆弧长度
KN AN
（2）NK为渐开线在K点的法线，NK为曲半半径，渐
开线上任一点的法线与基圆相切。
（3）渐开线的形状决定于基圆的大小。 θK相同时，rb越大，曲半半径越大 rb→∞，渐开线→⊥N3K的直线
P=s+e d=mz m为标准值
hf ha
5、齿顶高ha：d与之间
齿顶圆 分度圆
h
齿全高h：h=ha+hf 齿根圆
r rf
6、基节
ra
齿轮轴线 O
基节——基圆上的周节（齿距）Pb
d b zb P d K co K d s co zc s P os
轭
两头牛背上的架子称为轭，轭使两头牛同步行走。 共轭即为按一定规律相配的一对。
.
三、齿廓曲线的选择 1.理论上满足基本定律的共轭齿廓曲线很多； 2.考虑因素：设计、制造、安装和使用； 3.常用齿廓曲线：渐开线，摆线，变态摆线，圆弧 曲线和抛物线等。 本章重点研究渐开线齿廓的齿轮
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第3节 渐开线齿廓
一、渐开线的形成
直线BK沿半径为rb的圆作 纯滚动时,直线上任意一点K 的轨迹称为该圆的渐开线。 该圆称为渐开线的基圆
rb—基圆半径； BK—渐开线发生线 θK—渐开线上K点的展角
.
二、渐开线的性质 1.渐开线的发生线展直前后长度不变；
弧ABKB
.
K
2. B 是渐开线K点处的曲率中心，BK 是曲率半径； A 处的曲率半径为0 KB 为渐开线在K点的法线，并与基圆相切
.
3.渐开线的形状取决于基圆的大小 rb↑→∞,渐开线→直线；
.
4. 基圆内无渐开线
.
渐开线的性质
（1）发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的
圆弧长度
KN AN
（2）NK为渐开线在K点的法线，NK为曲半半径，渐
开线上任一点的法线与基圆相切。
（3）渐开线的形状决定于基圆的大小。 θK相同时，rb越大，曲半半径越大 rb→∞，渐开线→⊥N3K的直线
P=s+e d=mz m为标准值
hf ha
5、齿顶高ha：d与之间
齿顶圆 分度圆
h
齿全高h：h=ha+hf 齿根圆
r rf
6、基节
ra
齿轮轴线 O
基节——基圆上的周节（齿距）Pb
d b zb P d K co K d s co zc s P os
2024年机械设计基础课件齿轮传动
机械设计基础课件齿轮传动机械设计基础课件：齿轮传动1.引言齿轮传动是机械设计中的一种基本传动方式，广泛应用于各种机械设备的运动和动力传递。
齿轮传动具有结构简单、传动效率高、可靠性好、寿命长等优点，因此在工业生产和日常生活中得到广泛应用。
本课件将介绍齿轮传动的基本原理、分类、设计方法和应用。
2.齿轮传动的基本原理齿轮传动是利用齿轮副的啮合来传递动力和运动的一种传动方式。
齿轮副由两个或多个齿轮组成，其中主动齿轮通过旋转驱动从动齿轮，从而实现动力和运动的传递。
齿轮副的啮合是通过齿轮齿廓的接触来实现的，齿廓的形状和尺寸决定了齿轮传动的性能和精度。
3.齿轮传动的分类齿轮传动根据齿轮的形状和布置方式可分为直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、直齿圆锥齿轮传动和蜗轮蜗杆传动等。
直齿圆柱齿轮传动是应用最广泛的一种齿轮传动方式，具有结构简单、制造容易、精度高等优点。
斜齿圆柱齿轮传动具有传动平稳、噪声低、承载能力强等优点，适用于高速和重载的传动场合。
直齿圆锥齿轮传动适用于空间狭小和角度传动的场合。
蜗轮蜗杆传动具有大传动比、自锁性和精度高等特点，适用于低速、大扭矩的传动场合。
4.齿轮传动的设计方法齿轮传动的设计主要包括齿轮的几何设计、强度设计和精度设计。
齿轮的几何设计是根据传动比、工作条件、材料等因素确定齿轮的齿数、模数、压力角等参数。
强度设计是保证齿轮传动在规定的工作条件下具有足够的承载能力和寿命，主要包括齿面接触强度和齿根弯曲强度的计算。
精度设计是保证齿轮传动的精度和运动平稳性，主要包括齿轮的加工精度和装配精度的控制。
5.齿轮传动的应用齿轮传动在工业生产和日常生活中得到广泛应用。
在机床、汽车、船舶、飞机等机械设备中，齿轮传动用于传递动力和运动，实现各种复杂的运动轨迹和速度变化。
在风力发电、水力发电等能源领域，齿轮传动用于传递高速旋转的动力，实现能源的转换和利用。
在、自动化设备等高科技领域，齿轮传动用于实现精确的运动控制和动力传递，提高设备的性能和效率。
《机械设计基础》第8章 齿轮系
z 2 z3 1H 1 H H i13 H 3 3 H z1 z2
48 24 4 48 18 3
250 H 4 100 H 3
H 2
2
1
2‘ H
3
3H
3
1
H 1
H 50
周转轮系传动比计算方法小结：
定轴齿轮系
平面定轴齿轮系 空间定轴齿轮系
二.行星齿轮系
1. 定义
在齿轮系运转时，若至少有一个齿轮的几何轴线 绕另一齿轮固定几何轴线转动，则该齿轮系称为行星 齿轮系(如图8-3)。它主要由行星齿轮、行星架(系 杆)、和中心轮所组成。
2. 基本构件
行星齿轮系中由于一般都以中心轮和行星架作 为运动的输入或输出构件，故称它们为行星齿轮系 的基本构件
上角标 H
周转轮系
-w
H
正负号问题
转化机构：假想的定轴轮系
i1H n 1 n H i1n
计算转化机构的传动比 计算周转轮系传动比
1H z 2 z n i H z1 z n1 n
H 1n
i1 n 1
n
例题8-2 ：
一差动齿轮系如图 所示，已知个轮齿数为： z1 16, z 2 24, z3 64, 当轮1和轮3的转速为：
式中：G为主动轮，K为从动轮，中间各轮的主 从地位也应按此假定判定。m为齿轮G至K间外啮合 的次数。
求行星齿轮系传动比时，必须注意以下几点：
(1) nG ， K ，nH 必须是轴线平行或重合的相应齿轮的 n 转速。 (2)将nG，nK，nH 的已知值代入公式时必须带正 号或负号。
H (3) i GK i GK。 i GK为转化机构中轮G与K的转速之 比，其大小与正负号应按定轴齿轮系传动比的计算 方法确定。
48 24 4 48 18 3
250 H 4 100 H 3
H 2
2
1
2‘ H
3
3H
3
1
H 1
H 50
周转轮系传动比计算方法小结：
定轴齿轮系
平面定轴齿轮系 空间定轴齿轮系
二.行星齿轮系
1. 定义
在齿轮系运转时，若至少有一个齿轮的几何轴线 绕另一齿轮固定几何轴线转动，则该齿轮系称为行星 齿轮系(如图8-3)。它主要由行星齿轮、行星架(系 杆)、和中心轮所组成。
2. 基本构件
行星齿轮系中由于一般都以中心轮和行星架作 为运动的输入或输出构件，故称它们为行星齿轮系 的基本构件
上角标 H
周转轮系
-w
H
正负号问题
转化机构：假想的定轴轮系
i1H n 1 n H i1n
计算转化机构的传动比 计算周转轮系传动比
1H z 2 z n i H z1 z n1 n
H 1n
i1 n 1
n
例题8-2 ：
一差动齿轮系如图 所示，已知个轮齿数为： z1 16, z 2 24, z3 64, 当轮1和轮3的转速为：
式中：G为主动轮，K为从动轮，中间各轮的主 从地位也应按此假定判定。m为齿轮G至K间外啮合 的次数。
求行星齿轮系传动比时，必须注意以下几点：
(1) nG ， K ，nH 必须是轴线平行或重合的相应齿轮的 n 转速。 (2)将nG，nK，nH 的已知值代入公式时必须带正 号或负号。
H (3) i GK i GK。 i GK为转化机构中轮G与K的转速之 比，其大小与正负号应按定轴齿轮系传动比的计算 方法确定。
机械设计基础齿轮机构课件
齿侧间隙——一轮节圆 上的齿槽宽与另一轮节 圆上的齿厚之差，即： e1 s2 或 e2 s1
为使齿轮在正转或反转 两个方向的传动中避免 撞击，要求相啮合的轮 齿的齿侧没有间隙，即： e1 s2 0 或 e2 s1 0
如右图。
18
三、齿轮传动的中心距 1、无齿侧间隙啮合
★工程实际中，一对齿轮在啮合传动中，为便于在相互啮合的齿廓之间
插齿 滚齿
齿轮形插刀 齿条形插刀
25
二、渐开线齿廓的根切
1．根切及原因 2．不出现根切的最小齿数
28
1．根切及原因
根切现象：用范成法加工齿轮时，有时会出现刀
具顶部把被加工齿轮齿根部分已经切制出来的渐开 线齿廓切去一部分，这种现象称为根切现象。
后果：1）使齿根的抗弯强度削弱；2）齿廓渐开
线变短，重合度降低，影响传动的平稳性。应避免。
1．轮齿的啮合过程
啮合起始点 B 2 ：从动轮齿顶圆与啮合线N1N2 交点。 啮合结束点 B1 ：主动轮齿顶圆与啮合线 N1N2 交点。
实际啮合线 B1B2 ：啮合点实际走过的轨迹 理论啮合线 N1N 2 ：理论上最长的啮合线。
2．连续传动条件：
B1B2
pb或Bp 1B b2
1
表征啮合线上同时参与啮合的轮齿的对数，称为重合度。
由于标准齿轮的分度圆齿厚与齿槽宽相等，即：s1e1s2e22 mse
满足无齿侧间隙啮合几何条件，故能实现无齿侧间隙啮合传动。
19
三、齿轮传动的中心距
3、标准顶隙
一对齿轮相互啮合时，为避免一轮的齿 顶端与另一轮的齿槽相抵触，并为了能有一 些空隙贮存润滑油，应使一轮的齿顶圆与另 一轮的齿根圆之间留有一些空隙，该空隙沿 半径方向测量，称为径向间隙或顶隙。
为使齿轮在正转或反转 两个方向的传动中避免 撞击，要求相啮合的轮 齿的齿侧没有间隙，即： e1 s2 0 或 e2 s1 0
如右图。
18
三、齿轮传动的中心距 1、无齿侧间隙啮合
★工程实际中，一对齿轮在啮合传动中，为便于在相互啮合的齿廓之间
插齿 滚齿
齿轮形插刀 齿条形插刀
25
二、渐开线齿廓的根切
1．根切及原因 2．不出现根切的最小齿数
28
1．根切及原因
根切现象：用范成法加工齿轮时，有时会出现刀
具顶部把被加工齿轮齿根部分已经切制出来的渐开 线齿廓切去一部分，这种现象称为根切现象。
后果：1）使齿根的抗弯强度削弱；2）齿廓渐开
线变短，重合度降低，影响传动的平稳性。应避免。
1．轮齿的啮合过程
啮合起始点 B 2 ：从动轮齿顶圆与啮合线N1N2 交点。 啮合结束点 B1 ：主动轮齿顶圆与啮合线 N1N2 交点。
实际啮合线 B1B2 ：啮合点实际走过的轨迹 理论啮合线 N1N 2 ：理论上最长的啮合线。
2．连续传动条件：
B1B2
pb或Bp 1B b2
1
表征啮合线上同时参与啮合的轮齿的对数，称为重合度。
由于标准齿轮的分度圆齿厚与齿槽宽相等，即：s1e1s2e22 mse
满足无齿侧间隙啮合几何条件，故能实现无齿侧间隙啮合传动。
19
三、齿轮传动的中心距
3、标准顶隙
一对齿轮相互啮合时，为避免一轮的齿 顶端与另一轮的齿槽相抵触，并为了能有一 些空隙贮存润滑油，应使一轮的齿顶圆与另 一轮的齿根圆之间留有一些空隙，该空隙沿 半径方向测量，称为径向间隙或顶隙。
机械设计基础课件-齿轮传动
04 齿轮的材料与制 造工艺
齿轮的材料选择
碳钢
适用于低速、低负载的 齿轮，价格相对较低。
合金钢
具有较好的力学性能和 耐磨性，适用于高速、
重载的齿轮。
不锈钢
具有较好的耐腐蚀性， 常用于食品、化工等行
业的齿轮。
塑料
轻便、低成本，适用于 轻载、低速的齿轮，如
玩具、家电等。
齿轮的热处理工艺
01
02
03
机械设计基础课件-齿轮传 动
汇报人： 202X-12-24
目录
• 齿轮传动的概述 • 齿轮的几何设计 • 齿轮的工作原理 • 齿轮的材料与制造工艺 • 齿轮传动的应用与维护
01 齿轮传动的概述
齿轮传动的定义
• 齿轮传动：通过一对或多对相互啮合的齿轮，将主动齿轮 的旋转运动传递给从动齿轮，实现转矩和转速的变换。
装配不当会导致齿轮传动系统运转不平稳 。排除方法包括重新检查和调整各部件的 装配关系等。
THANKS
感谢观看
压力角是指渐开线齿廓与 分度圆相切的切线与分度 圆之间的夹角。
齿轮的模数
定义
模数是决定齿轮大小的基本参数 ，它表示了齿距与圆周率π的比值 。
选择
在齿轮设计中，模数的选择直接 影响到齿轮的大小和传动能力， 需要根据实际需求和设计规范进 行选择。
齿轮的齿数
定义
齿数是表示在分度圆上齿的个数的参 数。
选择
齿轮传动的维护保养
定期检查
对齿轮传动系统进行定期检查，包括 齿轮、轴承、润滑系统等，确保各部 件正常运转。
清洁与润滑
保持齿轮传动系统的清洁，定期添加 润滑剂，以减少摩擦和磨损，延长使 用寿命。
调整与紧固
根据需要调整齿轮的啮合间隙和紧固 各部件，确保齿轮传动的稳定性和可 靠性。
机械设计基础-第8章-轮系
构件
太阳轮1 行星轮2 太阳轮3 行星架H
行星齿轮系中的 转化齿轮系中的
转速
转速
n1
n1H n1 nH
n2
n2H n2 nH
n3
n3H n3 nH
nH
nHH nH nH 0
转化机构中1、3两轮的传动比可以根据定轴齿轮系传动的计算方法得出
i1H3
n1H n3H
n1 nH n3 nH
[解]
该齿轮系为一平面定轴齿轮系，齿轮 2和4为惰轮，齿轮系中有两对外啮合齿 轮，根据公式可得
i 15
n1 n5
(1)2
z3z5 z1 z3'
因齿轮1、2、3的模数相等，故它们之间
的中心距关系为
m 2
( z1
z2
)
m 2
(z3
z2
)
因此： z1 z2 z3 z2
同理：
z3 z1 2z2 20 2 20 60 z5 z3' 2z4 20 2 20 60
在机床、计算机构和补偿装置等得到广泛应用。
滚齿机中的差动齿轮系（下图）
如图所示为滚齿机中的差动
齿轮系。滚切斜齿轮时，由齿轮4
传递来的运动传给中心轮1，转速
为n1；由蜗轮5传递来的运动传给 H，使其转速为nH。这两个运动 经齿轮系合成后变成齿轮3的转速
n3输出。
因 Z1 Z3
则
i1H3
n1 nH n3 nH
i 12
z 1 2
2
z1
z 3' i 3'4
4;3
'
2 3
3
Z
' 2
i 45
z 4 5
5
第八章 齿轮机构与轮系的运动分析和设计PPT课件
ara 1crf2
r2' o2
r1h a *m c*m r2(h a *c*)m r1r2m 2(z1z2)
39
零传动（ x1+x2=0 ）：
inv'2(x1x2)taninv
z1z2
由上式可知：在无齿侧间隙的情况
下，齿轮的节圆与齿轮的分度圆重合 r′1 = r1 ； r′2 = r2
r1′= rb /cos ′ r1= rb /cos
分度圆的模数和压力角均为国家标准规定的标准值。
压力角已经规定为标准值：一般情况下为 =200 ，在
某些装置中也可采用14.50，150，22.50，250。
直齿齿条
各主要部分的名称与齿轮的相应部分的名称类似，只 是在齿条中分度圆成了分度线，并且在平行于分度线 上的所有直线上的齿距都相等，都等于
p m
动画演示
8.2 渐开线直齿圆柱齿轮传动
8.2.1 渐开线的形成及其性质
1.渐开线的形成：
当直线N-K沿基圆作纯滚动时， 该直线上任一点K 的轨迹就是
该圆的渐开线。
rb ：基圆半径
rk : 渐开线k点的向径
渐开线
k
A θk rk
rb
O
发生线 N
基圆
θk: 渐开线A k的展角
动画演示
2.渐开线的性质
29
动画链接1、2
渐开线标准齿轮不发生根切时的最少齿数
PN1 PB2
o
PN 1rbtanm 2szin
PBha*m/sin
z
2ha*
sin2
r
rb
B2
zmi n
2ha*
sin2
节线
p
*
r2' o2
r1h a *m c*m r2(h a *c*)m r1r2m 2(z1z2)
39
零传动（ x1+x2=0 ）：
inv'2(x1x2)taninv
z1z2
由上式可知：在无齿侧间隙的情况
下，齿轮的节圆与齿轮的分度圆重合 r′1 = r1 ； r′2 = r2
r1′= rb /cos ′ r1= rb /cos
分度圆的模数和压力角均为国家标准规定的标准值。
压力角已经规定为标准值：一般情况下为 =200 ，在
某些装置中也可采用14.50，150，22.50，250。
直齿齿条
各主要部分的名称与齿轮的相应部分的名称类似，只 是在齿条中分度圆成了分度线，并且在平行于分度线 上的所有直线上的齿距都相等，都等于
p m
动画演示
8.2 渐开线直齿圆柱齿轮传动
8.2.1 渐开线的形成及其性质
1.渐开线的形成：
当直线N-K沿基圆作纯滚动时， 该直线上任一点K 的轨迹就是
该圆的渐开线。
rb ：基圆半径
rk : 渐开线k点的向径
渐开线
k
A θk rk
rb
O
发生线 N
基圆
θk: 渐开线A k的展角
动画演示
2.渐开线的性质
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动画链接1、2
渐开线标准齿轮不发生根切时的最少齿数
PN1 PB2
o
PN 1rbtanm 2szin
PBha*m/sin
z
2ha*
sin2
r
rb
B2
zmi n
2ha*
sin2
节线
p
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