机械设计齿轮传动[机械大作业齿轮传动]
机械设计综合大作业 林武深AP0908217
第八章齿轮传动一、知识要点本章以渐开线直齿圆柱齿轮传动为主线，阐述圆柱齿轮传动的运动设计和承载能力设计。
运动设计主要包括啮合原理及啮合特点、基本参数和几何尺寸计算等内容；承载能力设计主要包括设计计算准则、齿轮失效、力分析和强度计算等内容。
在此基础上，简明介绍直齿锥齿轮传动设计及齿轮润滑设计。
齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。
齿轮技术科达到的指标为：圆周速度v=300m/s,转速n=100000r/min,传递效率P=100000Kw,模数m=0.004~100mm,直径d=1mm~152.3m 。
1、 齿轮传动的分类① 按传动形式分② 按齿轮传动的工作条件分：闭式传动、开式传动、半开式传动 ③ 按齿面硬度分：齿面硬度≤350HB 或38HRC 时，称为软齿面齿轮齿面硬度＞350HB 或38HRC 时，称为硬齿面齿轮2、 齿轮传动的优缺点优点：1） 齿轮传递的功率和速度范围很大，功率可从很小到数十万千瓦，圆周速度可从很小到每秒一百多米以上。
齿轮尺寸可从小于1mm 到大于10m 。
2） 齿轮传动属于啮合传动，齿轮齿廓为特定曲线，瞬时传动比恒定，且传动平稳、可靠。
3） 齿轮传动结构紧凑、效率高，使用寿命长。
4） 齿轮种类繁多，可以满足各种传动形式的需要。
缺点：1） 齿轮的制造和安装的精度要求较高，制造齿轮需要有专门的设备。
齿轮传动 平面齿轮传动空间齿轮传动 直齿圆柱齿轮传动 斜齿圆柱齿轮传传递相交运动 传递交错轴运动 内啮合 外啮合直齿圆锥齿轮 斜齿圆锥齿轮 交错轴斜齿轮传动 蜗杆蜗轮准双曲面齿轮 曲齿圆锥齿轮 人字齿轮运动 齿轮齿条 内啮合外啮合2） 啮合传动会产生噪声。
3）当两轴距离较远时，须用一系列齿轮来传递轴间的运动和动力，增加了机器的复杂程度和重量。
3、齿轮传动的失效形式1）轮齿折断：轮齿折断一般发生在齿根部位，齿根部位的弯曲应力最大，且齿根过渡部分的形状和尺寸的突变，以及沿齿向的加工刀痕均会引起应力集中造成的。
机械设计第十章齿轮传动课件
标准锥齿轮传动的强度计算
校核计算公式：
设计计算公式：
轴承系数表
机械设计第十章齿轮传动
四、齿面接触疲劳强度计算
标准锥齿轮传动的强度计算
详细说明
机械设计第十章齿轮传动
齿轮传动设计参数、许用应力与精度选择
四、齿轮传动的强度计算说明
接触强度计算中，因两对齿轮的σH1= σH2 ，故按此强度准则设计齿轮 传动时，公式中应代[σH] 1和[σH] 2中较小者。
用设计公式初步计算齿轮分度圆直径d1(或模数mn)时，因载荷系数中的 KV、Kα、Kβ不能预先确定，故可先试选一载荷系数Kt。算出d1t(或 mnt） 后，用d1t再查取KV、Kα、Kβ从而计算K 。若K与Kt接近，则不必修改原 设计。否则，按下式修正原设计。
三、齿根弯曲疲劳强度计算
强度计算时，通常以斜齿轮的当量齿轮为对 象，借助直齿轮齿根弯曲疲劳计算公式，并引入 斜齿轮螺旋角影响系数Yβ，得：
斜齿轮齿面上的接触线为一斜线。受载时， 轮齿的失效形式为局部折断（如右图）。
校核计算公式：
设计计算公式：
标准斜齿圆柱齿轮强度计算
式中：YFa、YSa应按当量齿数zv=z/cos3b查表确定
对一般工况下的齿轮传动，其设计准则是：
保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断。
保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀。
对高速重载齿轮传动，除以上两设计准则外，还应按齿面抗胶合能力的准则进行设计。
由实践得知：闭式软齿面齿轮传动，以保证齿面接触疲劳强度为主。 闭式硬齿面或开式齿轮传动，以保证齿根弯曲疲劳强度为主。
机械设计基础中的齿轮传动设计
机械设计基础中的齿轮传动设计齿轮传动是机械设计中常见的一种传动方式，广泛应用于各种机械装置中。
在机械设计基础中，了解齿轮传动的设计原理和方法对于设计出高效可靠的机械装置具有重要意义。
本文将介绍齿轮传动设计的基本知识和注意事项。
一、齿轮传动的基本原理齿轮传动是利用齿轮间的啮合来传递动力和运动的一种机械传动方式。
它由主动齿轮和从动齿轮组成，通过不同大小的齿轮啮合，实现运动和力的传递。
在齿轮传动设计中，需要考虑的基本参数有模数、齿数、压力角、齿轮间隙等。
模数是齿轮齿数与齿轮直径的比值，用来表示齿轮的尺寸大小；齿数是指齿轮上的齿的数量，决定了传动的速比；压力角是齿轮齿面与轴线之间的夹角，对齿轮的强度和传动性能有影响；齿轮间隙则是齿轮啮合时齿与齿之间的间隙，影响传动的精度和噪声。
二、齿轮传动设计的步骤在进行齿轮传动设计时，需要遵循一定的步骤，确保传动装置的性能和可靠性。
1. 确定传动比传动比是指主从动齿轮的齿数比值，决定了传动装置的输出速度和扭矩。
根据所需的输出速度和扭矩，选择合适的齿轮齿数组合，计算得出传动比。
2. 选择模数和齿轮参数根据传动比和要求的齿轮尺寸，选择合适的模数和齿数。
在进行选型时，需要考虑齿轮的强度、噪声和传动精度等要求。
3. 计算齿轮尺寸根据所选的模数和齿数，计算得出齿轮的尺寸和几何参数。
包括齿轮的外径、根圆直径、齿宽等。
4. 进行强度校核根据所选的齿轮尺寸和材料，进行强度校核。
通过计算齿轮的接触应力、弯曲应力和疲劳寿命等参数，判断齿轮的强度是否满足要求。
5. 进行传动效率计算根据齿轮的啮合条件和传动设计参数，计算传动的效率。
传动效率是指输入功率和输出功率之间的比值，可以评估传动装置的能量转换效率。
三、齿轮传动设计的注意事项在进行齿轮传动设计时，需要注意以下几点，以确保传动装置的性能和可靠性。
1. 合理选择齿轮材料齿轮传动中，对材料的选择要满足一定的强度和硬度要求。
常用的齿轮材料有合金钢、碳素钢等。
机械设计大作业齿轮传动设计
目录一．设计任务书 ................................................................................................................ 2 二．设计内容 (2)1. 选择齿轮材料、热处理方式、精度等级 ............................................................. 2 2. 初步计算传动主要尺寸 .. (2)1）小齿轮传递的转矩1T ................................................................................................ 3 2）齿数z的初步确定 ...................................................................................................... 3 3）载荷系数t k 的确定 .................................................................................................... 3 4）齿宽系数d φ的确定 .................................................................................................... 4 5）齿形系数F Y 和应力修正系数s Y ............................................................................... 4 6）重合度系数Y ε的确定 ................................................................................................ 4 7）许用弯曲应力的确定 ................................................................................................. 4 8）初算法向模数 . (5)3.计算传动尺寸 (6)1）计算载荷系数K .......................................................................................................... 6 2）圆整n m ....................................................................................................................... 6 3）计算传动尺寸 . (6)4．齿面接触疲劳强度的校核 ....................................................................................... 7 5．齿轮传动其他尺寸确定 . (7)1）齿轮结构型式的确定 ................................................................................................. 7 2）轮毂孔径的确定 ......................................................................................................... 8 3) 齿轮结构尺寸的确定 .. (8)6.齿轮各偏差设计及计算 (9)三、参考文献 (10)一．设计任务书设计带式运输机中的齿轮传动：二、设计内容1. 选择齿轮材料、热处理方式、精度等级考虑到带式运输机为一般机械，大、小齿轮均选用40Cr合金钢，调制处理，采用软齿面。
机械设计基础齿轮传动
材料与热处理对齿轮性能的影响
对齿轮的承载能力的影响
不同材料和热处理方法会影响齿轮的 硬度、韧性等力学性能，从而影响其 承载能力。
对齿轮的耐磨性的影响
材料和热处理方法会影响齿轮表面的 硬度、粗糙度等物理性能，从而影响 其耐磨性。
对齿轮的抗疲劳性能的影响
材料和热处理方法会影响齿轮的内部 组织结构和残余应力分布，从而影响 其抗疲劳性能。
采用先进的测量技术
采用先进的测量仪器和测量方法，提高齿轮 各项公差的检测精度和效率。
05
齿轮的润滑与密封
齿轮润滑的作用与要求
01
02
03
04
减摩抗磨
降低齿轮传动过程中的摩擦系 数，减少磨损，提高传动效率
。
冷却降温
将齿轮传动过程中产生的热量 带走，防止齿轮过热变形。
清洗清洁
将齿轮表面的杂质和氧化物清 洗干净，保持齿轮表面光洁。
封等。
06
齿轮传动的失效形式与设计准则
齿轮传动的失效形式及其原因
轮齿折断
由于过载、冲击或材料疲劳等原因，导 致轮齿在应力作用下发生断裂。
齿面点蚀
由于交变应力作用，齿面出现疲劳裂 纹并扩展，最终导致小块金属剥落形
成点蚀。
齿面磨损
由于润滑不良、颗粒污染或接触应力 过大等原因，导致齿面材料逐渐损失 。
对齿轮的耐蚀性的影响
不同材料和热处理方法会影响齿轮的 化学稳定性和耐蚀性，从而影响其在 腐蚀环境下的使用寿命。
04
齿轮的精度与公差
齿轮精度的基本概念
齿轮精度
是指齿轮实际参数与理论参数相符合的程度，包括齿轮的尺寸精度、形状精度和位置精 度。
齿轮精度等级
根据齿轮使用要求的不同，将齿轮的各项公差分为不同的等级，以满足不同传动性能的 要求。
2024版《机械设计基础》第六章齿轮传动
安全系数
在强度计算中引入安全系数，以保证齿轮 在极端工况下仍能安全可靠地工作。
齿轮疲劳寿命预测方法
疲劳寿命概念
齿轮在循环载荷作用下，经过一定次 数的应力循环后发生疲劳破坏的寿命。
影响因素
齿轮的疲劳寿命受多种因素影响，如 材料性能、制造工艺、润滑条件和使 用环境等。
预测方法
基于疲劳累积损伤理论，结合齿轮的 受力分析和材料特性，采用试验或数 值模拟等方法预测齿轮的疲劳寿命。
确定合理的齿轮参数
包括模数、齿数、压力角、螺旋角等， 以满足传动比、承载能力和传动平稳 性等要求。
保证齿轮的精度和强度
通过合理的制造工艺和材料选择，确 保齿轮具有足够的精度和强度，以承 受传动过程中的载荷和冲击。
考虑润滑和冷却
为齿轮传动装置提供适当的润滑和冷 却，以减少磨损、降低温度和防止腐 蚀。
典型齿轮传动装置实例分析
齿轮热处理工艺选择及优化
退火
消除齿轮内部应力，降低硬度，便 于加工。
正火
提高齿轮硬度和强度，改善切削性 能。
淬火
使齿轮获得高硬度和高耐磨性，提 高齿轮使用寿命。
回火
消除淬火产生的内应力，稳定齿轮 尺寸，提高韧性。
齿轮制造工艺流程简介
01
02
齿轮毛坯加工
包括锻造、铸造、焊接等工艺， 获得齿轮的基本形状。
齿轮传动具有传动比准确、效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等 优点。同时，齿轮传动也具有制造和安装精度要求高、成本较高等缺 点。
齿轮传动分类及应用
分类
根据齿轮的轴线相对位置，齿轮传动可分为平行轴齿轮传动、 相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动。根据齿轮的齿形，齿轮传 动又可分为直齿、斜齿、人字齿、圆弧齿等。
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。
机械原理大作业齿轮传动
机械原理大作业（三）作业名称：机械原理大作业设计题目：凸轮机构设计院系：机电工程学院班级： 1108102设计者：张修文学号： 11108103213指导教师：陈明设计时间： 2013年6月25日哈尔滨工业大学机械设计1、设计题目1.1机构运动简图1.2机械传动系统原始参数2、传动比的分配计算电动机转速n=745r/min，输出转速n1=27r/min，n2=31r/min，n3=37r/min，带传动的最大传动比i pmax=2.5,滑移齿轮传动的最大传动比i vmax=4，定轴齿轮传动的最大传动比i dmax=4。
根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为i1=n=745/27=27.593n1i2=n=745/31=24.032n2i3=n=745/37=20.135n3传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实现。
设带传动的传动比为i pmax =2.5，滑移齿轮的传动比为i v1、i v2和i v3，定轴齿轮传动的传动比为i f ，则总传动比i 1=i pmax i v1i f i 2=i pmax i v2i f i 3=i pmax i v3i f 令i v3=i vmax =4则可得定轴齿轮传动部分的传动比为i f=i 3i pmax ×i vmax=27.5932.5×4=2.759滑移齿轮传动的传动比 i v1=i 1i pmax ×i f= 24.0322.5×2.759=3.484i v2=i 2i pmax×i f =20.1352.5×2.759=2.919定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为i d =√i f 3=√2.7593=1.403 ≤i dmax =43、齿轮齿数的确定根据滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮5、6、7、8、9和10为角度变位齿轮，其齿数：z 5= 17，z 6= 68，z 7= 19，z 8= 66，z 9=22，z 10=63；它们的齿顶高系数h a ∗=1，径向间隙系数c ∗=0.25，分度圆压力角α=20°，实际中心距a ＇=86mm根据定轴齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮11、12、13和14为角度变位齿轮，其齿数：z 11=z 13=15，z 12=z 14=21。
机械设计齿轮传动 [机械大作业齿轮传动]
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哈尔滨工业大学机械设计作业设计计算说明书题目齿轮传动设计系别机械设计制造及其自动化班号姓名日期2014年月日哈尔滨工业大学机械设计作业任务书题目齿轮传动设计设计原始数据图1 带式运输机带式运输机的传动方案如图1所示，机器工作平稳、单向回转、成批生产，其他数据见表1。
目录计算传动装置的总传动比i 并分配传动比 (4)1总传动比 (4)2分配传动比.....................................................................4 计算传动装置各轴的运动和动力参数 (4)1各轴的转速 (4)2各轴的输入功率 (4)3各轴的输入转矩 (5)齿轮传动设计 (5)1选择齿轮材料、热处理方式和精度等级 (5)2初步计算传动主要尺寸 (5)3计算传动尺寸 (7)4校核齿面接触疲劳强度 (8)5计算齿轮传动其他尺寸 (8)6齿轮的结构设计 (9)7大齿轮精度设计 (10)参考文献 (13)一、计算传动装置的总传动比i∑并分配传动比总传动比为i∑=nm960==10.67 nw90分配传动比由于i1为8，所以i2=i∑10.67==926 i18二、计算传动装置各轴的运动和动力参数各轴的转速1轴n1=nm=960r/min2轴n2=n1960r/min==5333r/mini18 n25333r/min=≈90r/mini29263轴n3= 卷筒轴nw=n3=90r/min各轴的输入功率1轴P1=Pd=3kW2轴P2=Pη1=3?0.96=88kW 13轴P3=P2η2η3=88?0.98?0.97=74kW卷筒轴PkW 3η2η4=74?0.98?0.99=656卷=P上式中η1————普通带传动传动效率；η2————一对滚子轴承的传动效率；η3————8级精度的一般传动齿轮的传动效率；η4————齿轮联轴器的传动效率。
均由参考文献[1]表1查得这些值。
各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩Td为Td=55?106Pd3kW=55?106?=98?104N?mm nm960r/min所以1轴T1=Td=98?104N?mm2轴T2=T1η1i1=98?104?0.96?8=16?104N?mm3轴T3=T2η2η3i2=16?104?0.98?0.97?926=91?105N?mm卷筒轴T卷=T3η2η4=91?105?0.98?0.99=82?105N?mm将上述计算结果汇总与下表三、齿轮传动设计选择齿轮材料、热处理方式和精度等级考虑到带式传输机为一般机械，故大、小齿轮均用45钢，采用软齿面，由参考文献[2]表2得小齿轮调质处理，齿面硬度为217~255HBW，平均硬度为236HBW；大齿轮为正火处理，齿面硬度为162~217HBW，平均硬度为190HBW。
机械设计教案齿轮传动
机械设计教案齿轮传动一、教学目标：1. 了解齿轮传动的基本概念、分类和特点。
2. 掌握齿轮传动的计算方法和工作原理。
3. 能够分析齿轮传动的设计要求和选择合适的齿轮材料。
4. 能够运用齿轮传动的知识解决实际工程问题。
二、教学内容：1. 齿轮传动的基本概念：齿轮、齿廓、齿轮副等。
2. 齿轮传动的分类：圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗杆齿轮等。
3. 齿轮传动的特点：传动平稳、承载能力强、精度要求高等。
4. 齿轮传动的计算方法：齿数、模数、压力角等参数的计算。
5. 齿轮传动的工作原理：齿轮的啮合、传动比、传动效率等。
三、教学方法：1. 采用多媒体教学，展示齿轮传动的相关图片和动画，增强学生的直观感受。
2. 利用公式和实例相结合的方法，讲解齿轮传动的计算方法。
3. 通过实物模型或仿真软件，演示齿轮传动的工作原理。
4. 开展小组讨论，让学生分析实际工程中的齿轮传动应用案例。
四、教学准备：1. 准备相关多媒体教学资料，包括图片、动画和视频。
2. 准备齿轮传动计算公式的讲解示例。
3. 准备实物模型或仿真软件，用于演示齿轮传动的工作原理。
4. 准备实际工程中的齿轮传动应用案例，用于小组讨论。
五、教学过程：1. 引入：介绍齿轮传动在机械工程中的应用，引导学生关注齿轮传动的重要性。
2. 讲解：讲解齿轮传动的基本概念、分类和特点，引导学生理解齿轮传动的基本知识。
3. 计算：讲解齿轮传动的计算方法，示例讲解，让学生掌握齿轮传动计算的关键步骤。
4. 演示：利用实物模型或仿真软件，演示齿轮传动的工作原理，让学生直观地了解齿轮传动的工作过程。
5. 应用：分析实际工程中的齿轮传动应用案例，让学生学会运用齿轮传动的知识解决实际问题。
6. 小组讨论：让学生分组讨论，分享自己的理解和心得，互相学习和交流。
7. 总结：对本节课的内容进行总结，强调重点和难点，提醒学生注意齿轮传动的设计要求和选择合适的齿轮材料。
8. 作业布置：布置相关练习题，让学生巩固所学知识。
机械设计基础机械设计中的齿轮传动设计
机械设计基础机械设计中的齿轮传动设计机械设计基础——机械设计中的齿轮传动设计齿轮传动是机械设计中常用的一种传动方式，广泛应用于各种机械设备中。
齿轮传动能够实现不同转速和扭矩的传递，具有传动效率高、传动比稳定等优点。
本文将介绍机械设计中齿轮传动的基础知识和设计原则。
一、齿轮的基本概念与种类在机械设计中，齿轮是一种用于传递转动运动和扭矩的机构。
其由齿面和轴承部分组成。
常见的齿轮有直齿轮、斜齿轮、蜗杆齿轮等。
不同类型的齿轮适用于不同的传动需求，设计时需根据具体应用场景进行选择。
二、齿轮的基本参数与计算方法齿轮设计中的关键参数有齿数、模数和齿宽等。
齿数决定了齿轮的传动比，而模数和齿宽则影响到齿轮的强度和承载能力。
根据具体的传动要求，可以通过相关的计算公式来确定这些参数的合理取值。
三、齿轮传动的设计原则齿轮传动设计的基本原则是保证传动的可靠性和高效性。
在设计过程中，应遵循以下几个原则：1. 合理选择齿轮的材料和热处理方式，提高其硬度和强度。
2. 选择适当的齿轮模数和分度圆直径，使齿轮传动的效率达到最优。
3. 设计合理的传动比，满足设备的运行要求。
4. 注意齿轮的装配和调整，保证传动的精度和平稳性。
四、齿轮传动的优化设计与应用齿轮传动在实际应用中存在着噪声、振动和磨损等问题。
为了提高齿轮传动的性能，可以采用一些优化设计的方法，如优化齿形、添加减振器等。
此外，在设计过程中还需考虑齿轮传动的摩擦、磨损和润滑等问题，以确保传动的可靠性和寿命。
综上所述，齿轮传动设计是机械设计中的重要内容。
了解齿轮的基本概念和种类，掌握齿轮参数的计算方法，遵循设计原则进行设计，进行优化设计和应用措施，都对于提高齿轮传动的性能和可靠性具有重要意义。
通过不断学习和实践，我们可以不断提升自己在机械设计领域的技术水平，为实际工程问题提供更好的解决方案。
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。
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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。
机械设计基础课件-齿轮传动
2 齿轮断裂
高负载、齿轮材料疲劳或制造缺陷可能导致 齿轮断裂。
3 电力工程
齿轮传动被用于风力发电机、水力发电机和发电站的传动系统。
齿轮传动的设计要点
齿数计算
根据传动比和传动类型计算 齿数，确保传动顺利。
齿轮模数选择
根据传动功率、齿轮材料和 空间限制选择合适的模数。
齿轮材ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ选择
根据负载、摩擦和磨损要求 选择合适的齿轮材料。
齿轮传动常见问题和故障
1 齿轮磨损
长时间使用会导致齿轮表面磨损，影响传动 效率和精度。
内齿轮
内齿轮用于空间有限的传动系统，如减速器和 传动箱。
锥齿轮
锥齿轮适用于传递动力和旋转方向的变化，常 用于交叉轴传动。
行星齿轮
行星齿轮由中心轴和围绕其旋转的卫星齿轮组 成，通常用于高扭矩应用。
齿轮传动的应用
1 汽车行业
齿轮传动广泛应用于汽车变速器、差速器和传动系统等部件。
2 机械制造业
齿轮传动用于机床、工厂自动化设备和重型机械等领域。
机械设计基础课件-齿轮 传动
欢迎来到机械设计基础课件-齿轮传动。在这个课件中，我们将一起探讨齿轮 传动的概述、不同类型的齿轮、齿轮传动的应用、设计要点以及常见问题和 故障。
齿轮传动的概述
• 什么是齿轮传动 • 齿轮传动的基本原理
不同类型的齿轮
直齿轮
直齿轮是最基本、最常见的齿轮类型，通常用 于平行轴传动。
机械设计基础课件第十一章齿轮传动
齿轮传动的计算和设计
计算
根据传动比、转速和扭矩要求，确定齿轮的模数、 齿数和啮合角，以满足设计需求。
设计
基于计算结果，绘制齿轮的剖面图、齿形曲线，并 选择合适的材料和制造工艺。
齿轮传动的应用领域
汽车工业
齿轮传动广泛用于变速器、差速 器和传动系统，实现不同速度和 扭矩的转换。
工业机械
齿轮传动在机床、起重设备、工 厂生产线等领域中被广泛应用， 实现精确的运动控制。
齿轮传动的工作原理
齿轮传动通过齿面的啮合转动相邻齿轮，改变速度和扭矩。合理的模数和齿 数设计以及精准的制造工艺是实现高效传动的关键。
齿轮传动的优点和局限性
1 优点
高传动效率、精确的传动比、可靠性高、能承受大扭矩、使用寿命长。
2 局限性
容易产生噪音和振动、对工作环境要求高、制造成本较高、需要润滑和维护。
风力发电
齿轮传动在风力发电机组中用于 将风轮转动的风能转化为发电机 的高速旋转。
结论和总结
通过对齿轮传动的学习，我们了解了它的基本概念、工作原理、优点和局限 性以及计算和设计方法，同时认识了齿轮传动在各个应用领域的重要性。
机械设计基础课件第十一 章齿轮传动
欢迎大家来到本课件的第十一章，我们将一起探索齿轮传动的基本概念、常 见类型、工作原理、优点和局限性、计算和设计、应用领域等内容。
齿轮传动的基本概念轮之间的啮合实现动力和运动传递的机械装置。
2
组成
由多个齿轮组成，其中一般有一个驱动齿轮和一个被动齿轮。
3
原理
齿轮之间的齿面啮合使得驱动齿轮的旋转传递给被动齿轮，改变速度和扭矩。
常见的齿轮类型
直齿轮
齿面平行于齿轴直线，传动效率高，但噪音和振 动较大。
机械设计传动作业(齿轮设计)
传动作业一、带，齿轮，链轮的特点：1.带：带是挠性件，因而带传动只一种挠性传动。
带传动利用张紧在带轮上的传动带，借助带与带轮间的摩擦（或啮合）来传递运动和动力。
带传动具有传动平稳，结构简单，造价低廉，能缓冲、减振等优点。
2.链轮：链条是刚性挠性件，因此，链传动是具有中间挠性的啮合传动。
链传动通过链条与链轮啮合传递运动和动力。
链传动兼具齿轮传动与带传动的特点。
与齿轮传动先比，链传动制造、安装精度要求较低，成本低廉；当实现远距离传动时，结构更加轻便。
与带传动相比，链传动的平均传动比精确，传动效率高，链条对轴的拉力小，结构更为紧凑。
另外，链传动还能在温度较高、湿度较大、油污较严重等较为恶劣的环境中使用。
传动链的主要缺点有：传动过程中不能保持瞬时传动，恒定，工作时有噪声，磨损后易跳链等。
3.齿轮：齿轮传动是机械传动中一种最重要的应用最广泛的啮合运动，形式很多。
其特点是，传动功率和速度的适用范围很广，传动的效率很高，工作可高，寿命长，传动比准确，结构紧凑。
其不足之处是制造精度要求高，制造费用大，精度低时振动和噪声大，不宜用于轴间距离较大的传动。
二、设计螺旋运送机的双级圆柱齿轮减速器中的低速级圆柱齿轮传动(图3-22)。
已知：高速级主动轮输入功率＝10kW，转速=970r/min,高速级齿轮传动比u=4，低速级传动比2u=3单向运转，载荷平稳，每天工作16小时，预计寿命5 1年，可靠性要求一般，轴的刚性较小，电动机驱动。
1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）由题意知选用低速级直齿圆柱齿轮传动（2）材料选择。
有附表8-1选择小齿轮材料为40Cr调质，硬度为241—289HBS，取250HBS，大齿轮材料为#45调质，硬度为217—255HBS，取240HBS。
由于是低速级，参考附表8-12，选择齿轮进度为9级。
（3）对于闭式软齿面齿轮，齿数可以选择较多些，所以小齿数选Z=25，则大1齿数为2Z =12Z u =752. 按齿面接触强度设计 （1） 设计公式为：d ≥1） 试选荷载系数t K =2.02） 低速级小齿轮传递的转矩1T 。
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机械设计齿轮传动[机械大作业齿轮传动]哈尔滨工业大学机械设计作业设计计算说明书题目齿轮传动设计系别机械设计制造及其自动化班号姓名日期2014年月日哈尔滨工业大学机械设计作业任务书题目齿轮传动设计设计原始数据：图1带式运输机带式运输机的传动方案如图1所示，机器工作平稳、单向回转、成批生产，其他数据见表1。
目录1.计算传动装置的总传动比i并分配传动比 (4)1.1总传动比 (4)1.2分配传动比.....................................................................42.计算传动装置各轴的运动和动力参数 (4)2.1各轴的转速 (4)2.2各轴的输入功率 (4)2.3各轴的输入转矩 (5)3.齿轮传动设计 (5)3.1选择齿轮材料、热处理方式和精度等级 (5)3.2初步计算传动主要尺寸 (5)3.3计算传动尺寸 (7)3.4校核齿面接触疲劳强度 (8)3.5计算齿轮传动其他尺寸 (8)3.6齿轮的结构设计 (9)3.7大齿轮精度设计 (10)4.参考文献 (13)一、计算传动装置的总传动比i∑并分配传动比1.总传动比为i∑=nm960==10.67nw902.分配传动比由于i1为1.8，所以i2=i∑10.67==5.926i11.8二、计算传动装置各轴的运动和动力参数1.各轴的转速1轴n1=nm=960r/min2轴n2=n1960r/min==533.33r/mini11.8n2533.33r/min=≈90r/mini25.9263轴n3=卷筒轴nw=n3=90r/min2.各轴的输入功率1轴P1=Pd=3kW2轴P2=Pη1=3⨯0.96=2.88kW13轴P3=P2η2η3=2.88⨯0.98⨯0.97=2.74kW卷筒轴PkW3η2η4=2.74⨯0.98⨯0.99=2.656卷=P上式中：η1————普通带传动传动效率；η2————一对滚子轴承的传动效率；η3————8级精度的一般传动齿轮的传动效率；η4————齿轮联轴器的传动效率。
均由参考文献[1]表9.1查得这些值。
3.各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩Td为Td=9.55⨯106Pd3kW=9.55⨯106⨯=2.98⨯104N⋅mmnm960r/min所以：1轴T1=Td=2.98⨯104N⋅mm2轴T2=T1η1i1=2.98⨯104⨯0.96⨯1.8=5.16⨯104N⋅mm3轴T3=T2η2η3i2=5.16⨯104⨯0.98⨯0.97⨯5.926=2.91⨯105N⋅mm卷筒轴T卷=T3η2η4=2.91⨯105⨯0.98⨯0.99=2.82⨯105N⋅mm将上述计算结果汇总与下表：三、齿轮传动设计1.选择齿轮材料、热处理方式和精度等级考虑到带式传输机为一般机械，故大、小齿轮均用45钢，采用软齿面，由参考文献[2]表6.2得：小齿轮调质处理，齿面硬度为217~255HBW，平均硬度为236HBW；大齿轮为正火处理，齿面硬度为162~217HBW，平均硬度为190HBW。
题目已给出精度等级为8级。
2.初步计算传动主要尺寸由于是软齿面开式传动，主要失效形式为齿面磨损，故按照齿根弯曲强度进行设计。
由参考文献[2]式6.13得m≥2KT2YFYSYε2[σ]φdz1F式中各参数为：1）z1为小齿轮齿数，初取z1=17，则z2=z1i2=17⨯5.926=101。
2）小齿轮传递的扭矩为T2=T1η1i1=2.98⨯104⨯0.96⨯1.8=5.16⨯104N⋅mm。
3）K为载荷系数，初取Kt=1.3。
4）由参考文献[2]式6.1得重合度εa=1.88-3.2(1111+)=1.88-3.2⨯(+)=1.66z1z217101由参考文献[2]图6.22查得重合度系数Yε=0.7。
5）由于是是悬臂布置，由参考文献[2]表6.6查得φd=0.3。
6）齿形系数YF和应力修正系数Ys由参考文献[2]图6.20查得YF1=2.95，YF2=2.2；由图6.21查得Ys1=1.52，YS2=1.85。
7）许用弯曲应力可由参考文献[2]式6.29计算得到，即[σ]F=YNσFlim算得。
SF由图6.29查得接触疲劳极限应力σFlim1=240MPa,σFlim2=170MPa，由表6.7查得安全系数SF=1.25。
小齿轮和大齿轮的应力循环次数分别为N1=60n1aLh=60⨯533.33⨯1.0⨯1⨯8⨯250⨯8=5.12⨯108N15.12⨯108N2===8.64⨯107i25.926由图6.32查得寿命系数YN1=YN2=1.0。
故许用弯曲应力[σ]F1=YN1σFlim11⨯240==192MPaSF1.25[σ]F2=YN2σFlim21⨯170==136MPaSF1.25YF1YS12.95⨯1.52==0.0234[σ]F1192YF2YS22.2⨯1.85==0.0299 [σ]F2136所以初算模数mt2KT2YFYSYε2⨯1.3⨯5.16⨯104mt≥=⨯0.0299⨯0.7mm=3.19mm0 .3⨯172φdz12[σ]FYFYSYF2YS2==0.0299[σ]F[σ]F23.计算传动尺寸1）计算载荷系数由参考文献[2]表6.3查得使用系数KA=1.0。
υ=πd1n160⨯1000=πz1mn1π⨯17⨯3.19⨯533.33==1.51m/s60⨯100060⨯1000由参考文献[2]图6.7查得动载系数为Kυ=1.05。
由参考文献[2]表6.4查得齿间载荷分配系数为Kα=1.1，则K=KAKαKυ=1.0⨯1.1⨯1.05=1.1552）对mt进行修正，并圆整为标准模数且考虑到磨损的情况，将模数加大10%~15%。
m=mtK.155⨯(1+15%)=3.19⨯⨯1.15=3.53mmKt1.3按参考文献[2]表6.1取m=4mm。
3）计算传动尺寸。
中心距m(z1+z2)4⨯(17+101)a===236mm22所以d1=mz1=4⨯17=68mmd2=mz2=4⨯101=404mmb=φdd1=0.3⨯68=20.4mm取b2=25mm，b1=30mm。
4.校核齿面接触疲劳强度由参考文献[2]式6.7，即σH=ZEZHZε式中各参数：1）K、T1、b、d1值同前。
2）齿数比u=i2=5.94。
2KT1u+1≤[σH]2bd1u3）由参考文献[2]表6.5查得弹性系数ZE=189.8MPa。
4）由参考文献[2]图6.15查得节点区域系数ZH=2.5。
5）由参考文献[2]图6.16查得重合度系数Zε=0.88。
6）许用应力接触式由参考文献[2]式6.26，即[σH]=ZNσHlim 算得。
SH由参考文献[2]图6.29e查得σHlim1=570MPa，图6.29a查得σHlim2=390MPa。
由参考文献[2]图6.30查得寿命系数ZN1=1.1，ZN2=1.2（允许有局部点蚀）。
由参考文献[2]表6.7，取安全系数SH=1.0，故[σH1]=ZN1σHlim1=1.1⨯570=627MPaSH1[σH2]=ZN2σHlim2=1.2⨯390=468MPaSH1σH=ZEZHZε2KT1u+12⨯1.15⨯515705.94+1=189.8⨯2.5⨯0.88⨯⨯=457.18MPa即满足齿面接触疲劳强度。
5.计算齿轮传动其他尺寸1）变位系数x1=x2=0；2）压力角α=20︒；3）齿顶高系数ha=1；*4）顶隙系数c*=0.25；5）齿顶高ha1=ha2=ham=1⨯4mm=4mm；6）齿根高hf1=hf2=(ha+c*)m=(1+0.25)⨯4mm=5mm；7）齿顶圆直径**da1=m(z1+2ha*)=4⨯（17+2⨯1）mm=76mm，da2=m(z2+2ha*)=4⨯（101+2⨯1）mm=412mm；8）齿根圆直径df1=m(z1-2ha*-2c*)=4⨯（17-2⨯1-2⨯0.25）mm=58mm，df2=m(z2-2ha*-2c*)=4⨯（101-2⨯1-2⨯0.25）mm=394mm；9）分度圆齿距p=mπ=12.57mm。
10）齿全高h=ha+hf=4mm+5mm=9mm。
6.齿轮的结构设计1）选择结构型式(1)按扭矩初算轴径d≥CPn式中：d-------轴的直径，mm；P-------轴传递的功率，kw；N-------轴的转速，r/min；C-------由许用扭转剪切力确定的系数。
小齿轮所在轴中，P=2.88kw，n=533.33r/min，查参考文献[2]表9.4，由于小齿轮装在悬伸端，C取106，则d≥CP2.88=106⨯mm=18.60mmn533.33考虑到键槽削弱轴的强度，有一个键槽时，键槽所在轴段轴径增大5%，则小齿轮所在轴轴径为d=18.60⨯(1+5%)mm=19.53mm，按标准GB/T2822—2005的Ra20系列圆整，最终，取d=20mm。
查参考文献[1]表11.27，取轮毂上键的截面尺寸为b*h=6*6。
则有齿根圆到齿轮轮毂槽底面的距离大于2.5*m=10mm，又由于小齿轮齿顶圆da1大齿轮所在轴中，P=2.74kw，n=90r/min，查参考文献[2]表9.4，由于大齿轮不装在轴端部，C取118，则dk≥CP2.74=118⨯mm=36.85mmn90考虑到键槽削弱轴的强度，有一个键槽时，键槽所在轴段轴径增大5%，则大齿轮所在轴轴径为dk=36.85⨯(1+5%)mm=38.69mm，按标准GB/T2822—2005的Ra20系列圆整，最终，取dk=40mm。
查参考文献[1]表11.27，取轮毂上键的截面尺寸为b*h=12mm*8mm。
则有齿根圆到齿轮轮毂槽底面的距离大于2.5*m=10mm，又由于大齿轮齿顶圆da2(2)齿轮结构尺寸的确定毛坯加工方式采用模锻。
则根据经验公式，大齿轮的结构尺寸为图2锻造腹板式齿轮结构D1≈1.6dk=1.6⨯40mm=64mm；D2≈da-10m=412-10⨯4mm=372mm；B=（1.2~1.5）dk=(1.2~1.5)⨯40mm=(48~60)mm，取B=55mm；D0≈0.（5D1+D2）=0.5⨯（64+372）mm=218mm；d0≈0.25(D2-D1)=0.25⨯(372-64)mm=77mm；δ0=(2.5~4)m=(2.5~4)⨯4mm=(10~16)mm，取δ0=14mm；c=(0.2~0.3)b=(0.2~0.3)⨯25mm=(5~7.5)mm，取c=6mm；r=0.5c=0.5⨯6mm=3mm。
且有一定的起模斜度，1：10。
(3)键槽的尺寸设计查参考文献[3]表6-1知取b*h=12*8，7.大齿轮精度设计1）确定齿轮精度等级齿轮传动精度为8级，图样标注为8GB/T10095.1。