齿轮齿条设计培训资料
齿轮传动设计培训讲解课件.ppt
轮的基圆为定圆，在其同一方向的内公
切线只有一条。所以无论两齿廓在任何
位置接触，过接触点所作两齿廓的公法
线为一固定直线，它与连心线O1O2的交 点C必是一定点。因此渐开线齿廓满足
定角速比要求。
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上午9时0分
图d 渐开线齿廓满足定角速比证明
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由图d知，两轮的传动比为
i12
1 2
O2C O1C
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Δy—齿顶高变动系数
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二、齿轮设计基础知识 1、齿轮机构及其设计 —变位齿轮传动
齿轮变位的意义：
➢ 避免根切。
➢ 改善小齿轮的寿命（传动比较大时，使小齿轮齿厚 增大，大齿轮齿厚减小，使一对齿轮的寿命相当） ➢ 凑中心距以满足实际应用要求
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上午9时0分
二、齿轮设计基础知识 1、齿轮机构及其设计 —平行轴斜齿轮圆柱齿轮传动
3）发生线与基圆的切点N即为渐开线上
K点的曲率中心，线段为K点的曲率半径。
随着K点离基圆愈远，相应的曲率
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半径愈大；而K点离基圆愈近，相应的 曲率半径愈小。
4）渐开线的形状取决于基圆的大小。如 图c所示，基圆半径愈小，渐开线愈弯曲；
基圆半径愈大，渐开线愈趋平直。当基
圆半径趋于无穷大时，渐开线便成为直
➢分度圆螺旋角β
法面参数为标准参数
斜齿轮的基本尺寸也是以其分度圆柱为基准圆来进行计算的。斜齿轮 分度圆柱上的螺旋线的切线与其轴线所夹锐角称为分度圆螺旋角（简称螺 旋角）。
螺旋角β是斜齿轮的重要的基本参数之一，由于轮齿倾斜了β角，使斜
齿轮传动时产生了轴向力，β越大，轴向力越大。
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齿轮齿条设计
第四章 齿轮设计4.1 齿轮参数的选择[8]齿轮模数值取值为m=10，主动齿轮齿数为z=6，压力角取α=20°，齿轮螺旋角为β=12°，齿条齿数应根据转向轮达到的值来确定。
齿轮的转速为n=10r/min ，齿轮传动力矩２221Ｎm ⋅，转向器每天工作８小时，使用期限不低于５年． 主动小齿轮选用20MnCr5材料制造并经渗碳淬火，而齿条常采用45号钢或41Cr4制造并经高频淬火，表面硬度均应在56HRC 以上。
为减轻质量，壳体用铝合金压铸。
4.2 齿轮几何尺寸确定[2] 齿顶高 ha =()()mmh m n an n 25.47.015.2=+⨯=+*χ,ha=17齿根高 hf ()()mmc h m n n an n 375.17.025.015.2=-+⨯=-+=**χ,hf=5.5齿高 h = ha+ hf =17+5.5=22.5分度圆直径 d =mz/cos β=mm337.1512cos 65.2=⨯d=61.348齿顶圆直径 da =d+2ha =61.348+2×17=95.348齿根圆直径 df =d-2hf =61.348-2×11基圆直径mmd d b 412.1420cos 337.15cos =⨯== α db=57.648法向齿厚为 5.2364.07.022tan 22⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=παχπn n n n m smm 593.4=×4=18.372端面齿厚为 5253.2367.0cos 7.022tan 222⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎭⎫⎝⎛+=βπαχπt t t t m smm 275.5=×4=21.1分度圆直径与齿条运动速度的关系 d=60000v/πn1=⇒v 0.001m/s齿距 p=πm=3.14×10=31.4齿轮中心到齿条基准线距离 H=d/2+xm=37.674（7.0）4.3 齿根弯曲疲劳强度计算[11]4.3.1齿轮精度等级、材料及参数的选择（1） 由于转向器齿轮转速低，是一般的机械，故选择8级精度。
齿轮基础培训
培训内容与要求：1、工艺科(1)、介绍设备的基本结构和原理；（需准备结构及原理图纸）(2)、设备的基本操作与各项相关工艺参数确定；（需理论和现场）(3)、调试或维护中注意事项；（需提供书面资料）(4)、机床加工过程中有哪些因素会影响到工件加工精度，怎样提高加工精度及效率；(5)、切削用量的选择；（需提供PPT等书面材料）(6)、案例分析：常见影响加工精度的因素和预防。
（需提供实例解析资料）2、设备科(1)、各关重部件原理解析；（需准备图纸资料）(2)、设备整体运作原理；（需准备整体结构图纸资料）(3)、电、气、液控制原理解析；（需准备图纸资料）(4)、设备安全防范；（需确定设备各运动部分防护等级或质量）(5)、误操作等注意事项；（需提供书面资料以确定日后责任划分）(6)、需改善之防呆措施；（根据现有程序误操作可引起硬件交涉的）(7) 电控连接（伺服控制器及变频器等）及操作界面重要数据参数说明；（需图纸及资料说明）(8)、调试或维护中注意事项；（需提供书面资料）(9)、耗材、易损件等型号确定；（需提供相应零件清单及非标零件图纸等）(10)、案例分析：常见故障问题处理方法及可预见性问题总结预防；（需提供实例解析资料）（11）、维护保养内容确定;（需提供书面资料）（12）、后期设备优化（产能提升、能耗降低）空间。
3、制造车间(1)、日常操作及各项监控界面认识；（需界面图片和现场实例操作）(2)、异常处理操作：简易故障排除；（需界面图片和现场实例操作）(3)、装换刀（砂轮）、对刀、打刀架刀具的跳动技巧；工装更换，打跳动技巧；（现场操作传授）(4)、工件装夹安全规范；（现场操作传授）(5)、日常需维护项目：一二级保养内容；（需提供相应事项书面文件）(6)、设备点检规范及操作工应负责的保养项目及方法介绍；（需准备相应内容资料等）(7)、案例分析：各类品质、安全案例——因设备点检不到位、工件装夹不到位及操作不当引发工废、工伤、刀具损坏或者刀具装夹不正确导致的品质问题等；（需PPT演示分析案例）(8)、油品和切削液等使用、添加及更换方法；（需书面资料说明）(9)、安全事项培训。
齿轮(设计手册)(一)2024
齿轮(设计手册)（一）引言概述：齿轮是一种常见的机械传动装置，广泛应用于各个领域。
本文旨在介绍齿轮的设计原理和应用，涵盖了齿轮的基本知识以及设计过程中需要考虑的要点。
正文：1. 齿轮的类型1.1 直齿轮1.1.1 直齿轮的结构及工作原理1.1.2 直齿轮的优缺点1.1.3 直齿轮的应用领域1.2 锥齿轮1.2.1 锥齿轮的结构及工作原理1.2.2 锥齿轮的优缺点1.2.3 锥齿轮的应用领域1.3 内啮合齿轮1.3.1 内啮合齿轮的结构及工作原理1.3.2 内啮合齿轮的优缺点1.3.3 内啮合齿轮的应用领域1.4 行星齿轮1.4.1 行星齿轮的结构及工作原理1.4.2 行星齿轮的优缺点1.4.3 行星齿轮的应用领域1.5 正、斜面齿轮1.5.1 正、斜面齿轮的结构及工作原理 1.5.2 正、斜面齿轮的优缺点1.5.3 正、斜面齿轮的应用领域2. 齿轮设计的要点2.1 齿轮的几何参数设计2.1.1 模数的选择2.1.2 齿数的计算方法2.1.3 齿轮的齿宽设计2.2 齿轮的材料选择2.2.1 常见的齿轮材料2.2.2 材料选择的考虑因素2.3 齿轮的强度计算2.3.1 齿轮强度的基本概念2.3.2 强度计算方法的选择2.4 齿轮的齿面硬度设计2.4.1 齿面硬度的作用2.4.2 齿面硬度设计的方法2.5 齿轮的润滑与噪声控制2.5.1 齿轮的润滑方式2.5.2 齿轮噪声的控制方法3. 齿轮设计实例分析3.1 某机械装置的齿轮传动设计3.1.1 设计目标和要求3.1.2 齿轮的选择和设计参数计算 3.1.3 材料选择和强度计算3.1.4 润滑和噪声控制策略3.2 另一款机械设备的齿轮传动设计 3.2.1 设计目标和要求3.2.2 齿轮的选择和设计参数计算 3.2.3 材料选择和强度计算3.2.4 润滑和噪声控制策略4. 齿轮制造工艺4.1 制造齿轮的常见方法4.1.1 铸造法4.1.2 切削法4.1.3 成形法4.2 齿轮加工的主要工序4.2.1 齿轮的车削加工4.2.2 齿轮的磨削加工4.2.3 齿轮的热处理4.3 齿轮质量检测方法4.3.1 齿轮的检测要点4.3.2 常用的齿轮检测方法总结：本文简要介绍了齿轮的基本原理和分类，并详细阐述了齿轮设计过程中需要考虑的要点，包括几何参数设计、材料选择、强度计算、齿面硬度设计以及润滑和噪声控制。
齿轮齿条设计
4.1 齿轮参数的选择[8]齿轮模数值取值为m=4，齿轮齿数为z=150，压力角取α=20°,标准齿轮各部分尺寸都与模数有关，且都与模数成正比。
规定齿顶高ha=h *a m, h *a 和c *分别称为齿顶高系数和顶隙系数。
正常齿制齿轮h *a =1, c *=0.25。
齿轮选用20MnCr5材料制造并经渗碳淬火，而齿条常采用45号钢或41Cr4制造并经高频淬火，表面硬度均应在56HRC 以上。
为减轻质量，壳体用铝合金压铸。
4.2 齿轮几何尺寸确定[2]齿顶高 h a =h *a m=1×4, h a =4 mm齿根高 h f =( h *a + c *)m ， h f =（1+0.25）×4=5 mm齿高 h = h a + h f =4+5， h=9 mm分度圆直径 d =mz d=4×150=600 mm齿顶圆直径 d a =d+2 h a d a =608 mm齿根圆直径 d f = d-2 h f =600-2×5=590mm基圆直径 d b =d αcos =564mm齿厚为 s=p/2=πm/2=6.28齿槽宽 e= p/2=πm/2=6.28齿距 p=πm=3.14×4=12.564.3 齿根弯曲疲劳强度计算[11]4.3.1齿轮精度等级、材料及参数的选择（1） 由于转向器齿轮转速低，是一般的机械，故选择8级精度。
（2） 齿轮模数值取值为m=4，齿轮齿数为z=150，压力角取α=20°.（3） 齿轮选用20MnCr5或15CrNi6材料制造并经渗碳淬火，硬度在56-62HRC 之间，取值60HRC.4.3.2齿轮的齿根弯曲强度设计。
σF =z bm KT 22Y F Y S ≤[σF ]m ≥32][2F S F d Y Y z KT σψ• T=9.55×106×ωωn P [σF ]=FF N S Y limσ式中 K —载荷因数，由表7—8，取K=1.2;T —齿轮的理论转矩，T=105845N ·mσF —齿根实际最大弯曲应力（Mpa ）[σF ]—齿轮的许用弯曲应力（Mpa ）b —轮齿的工作宽度（mm ）d ψ—齿宽因数，见表7-12Y F —齿形修正因数，见表7-11Y S —应力修正因数，见表7-11Y N —弯曲疲劳寿命因数，见图7-30lim F σ—弯曲疲劳极限，见图7-31S F —弯曲疲劳强度安全因数，见表7-10取齿宽系数 d ψ=0.8齿轮齿数 z=150许用弯曲应力 201.25MpaσF =189≤201.25= [σF ]m ≥4，取m=44.3.3齿面接触疲劳强度校核校核公式为σH =3.53Z E μμ121±⨯bdKT ≤[σH ] 式中K 为载荷因数，见表7-8，取K=1.2Z E —材料的弹性因数MPa ，见表7-9，取 Z E =144σH —齿面的实际最大接触应力μ—齿数比[σH ]=HH N S Z lim σ 式中[σH ]—齿轮的许用接触应力N Z —接触疲劳寿命因数，如图7-27取N Z =1.6lim H σ—接触疲劳极限，如图7-28，取lim H σ=600H S —接触疲劳强度安全因数，见表7-10，取H S =1.2[σH ]=800MpaσH =600Mpa ≤[σH ]=800Mpa第五章 齿条的设计5.1齿条的设计[6]根据齿轮齿条的啮合特点:(1) 齿轮的分度圆永远与其节圆相重合,而齿条的中线只有当标准齿轮正确安装时才与其节圆相重合.(2) 齿轮与齿条的啮合角永远等于压力角.因此,齿条模数m=4，压力角 20=α齿条断面形状选取圆形选取齿数z ＝60齿顶高系数1=*an h 顶隙系数 25.0=*n C 齿顶高 h a =h *a m=1×4, h a =4 mm齿根高 h f =( h *a + c *)m ， h f =（1+0.25）×4=5 mm齿高 h = h a + h f =4+5， h=9 mm最终确定齿条为650mm 长（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。
齿轮培训教材
f ´i，ff，±fpt， ±fpb， 在齿轮一周内，多次周期 f " i，ffβ 地重复出现的误差 Fβ，Fb，±Fpx 齿向线的误差
4.2.4 推荐圆柱齿轮检验项目：
精度等级
项目 Ⅰ 公 差 组 Ⅱ Ⅲ 5~7 F´i 或Fp f ´i或ff，±fpt， Fβ 7~8 F “ i，Fw 或Fr， Fw f “ i， ff， ±fpt或 ff、 ±fpb Fβ Fr ±fpt Fβ 9~10
4.2.5 误差的有关关系式： 1）F´i = Fp + ff ； 3）F“i =1.4*Fr； 2）f ´i=0.6*（fpt+ff）； 4）ffβ=f ´i*cosβ；
剃齿
热处理
抛丸
校直
磨工
检验
3.2盘齿轮加工过程流程
车工 车工 拉内花键
手动箱结合齿
插外花键
倒角
电子束或激 光焊接
压装
剃齿
倒棱
滚齿
热处理
压装
磨内孔端面
磨锥面
检验
注：青色为齿轮内花键连接轴的结构 黄色为带有结合齿同步锥的齿轮工序 红色为结合齿同步锥与齿轮焊接的工序
3.3齿轮加工的工艺方法
•
渐开线圆柱外齿轮： 粗加工一般采用滚齿或插齿工艺；精加工可以热前剃齿或热处理 后强力珩齿或磨齿等；当然，目前也有通过电化学加工齿轮。 强力珩齿是最近几年新发展的工艺方法，热后磨齿工艺一般用于 模数较大（m≥4）的齿轮。 无论是滚齿、插齿、剃齿还是珩齿或磨齿，其加工方法都为展成 法。 渐开线圆柱内齿轮： 主要为行星齿轮组的内齿圈，可以采用拉齿或插齿工艺，热后精加 工不易通过珩齿和磨齿实现，但可通过硬拉工艺来提高精度。
齿轮设计基础知识点总结
齿轮设计基础知识点总结齿轮是一种常见的运动传动装置，广泛应用于各个行业的机械设备中。
它的设计涉及到许多基础知识点，下面将对齿轮设计的基本原理、齿轮参数和齿轮制造工艺等方面进行总结。
1. 齿轮的基本原理齿轮是通过齿与齿之间的啮合来传递动力和转动运动的。
它主要由两个部分组成，一个是主动轮，另一个是从动轮。
主动轮通过齿与从动轮的齿相互咬合，在外力的作用下产生相应的转动。
2. 齿轮的参数齿轮设计中常用的参数有模数、齿数、压力角等。
模数是齿轮齿槽的尺寸参数，用于表示齿轮的大小；齿数表示齿轮上的齿的数量，对于同样的模数，齿数越多，齿轮越小；压力角是齿轮齿条与齿轮中心线的夹角，直接影响齿轮传动的精度和传动效率。
3. 齿轮的啮合方式齿轮的啮合方式主要分为外啮合和内啮合两种。
外啮合是指齿轮齿条的外侧相互啮合，常见于汽车和机械工程中；内啮合是指齿轮齿条的内侧相互啮合，常见于工业机器人和飞机发动机等高速设备中。
4. 齿轮的传动比齿轮的传动比是指主动轮转动一圈时，从动轮转动的圈数。
齿轮的传动比可以根据齿数的比值计算得出，传动比越大，从动轮的转速越快，转矩越小。
5. 齿轮制造工艺齿轮的制造工艺一般包括齿形设计、齿轮加工和齿轮热处理等步骤。
齿形设计是根据齿轮的传动要求和参数进行计算和绘制；齿轮加工包括铣削、滚齿、切割等工艺，用于加工齿轮的齿条；齿轮热处理是通过加热和冷却工艺，提高齿轮的硬度和耐磨性。
总结：齿轮设计是机械工程领域中的基础知识，涉及到许多方面的内容。
本文对齿轮的基本原理、参数、啮合方式、传动比和制造工艺等进行了总结，希望能对读者了解齿轮设计提供一定的帮助。
在实际的齿轮设计过程中，还需要结合具体的工程要求和实际情况进行综合考虑和分析，以确保设计的齿轮具有良好的传动效果和可靠性。
对于齿轮制造企业和机械工程师来说，深入了解齿轮设计基础知识，不断学习和创新，将有助于提高工作效率和产品品质。
kisssoft齿轮培训
使学员能够熟练掌握kisssoft软件在齿轮设 计、校核及优化方面的应用，提高学员的 齿轮设计能力和解决实际问题的能力。
软件培训方法与技巧
理论教学
通过讲解齿轮设计的基本原 理、软件操作方法和案例分 析，使学员对齿轮设计和 kisssoft软件有全面的了解 。
实践操作
提供大量的实践案例和练习 ，让学员亲自动手操作 kisssoft软件，加深对软件 功能和操作方法的掌握。
互动交流
鼓励学员之间的互动交流， 分享经验和技巧，提高学习 效果。
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采用由浅入深、循序渐进的 教学方法，结合实例进行讲 解，使学员能够快速掌握软 件的使用方法和技巧。
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培训效果评估
通过考试、实践操作和案例分析 等方式对学员的培训效果进行评
估，确保学员能够熟练掌握 kisssoft软件的应用。
软件培训内容与目标
齿轮设计基础
齿轮强度校核
通过kisssoft软件，学员可以学习齿轮设计 的基本原理、参数计算和选型方法。
掌握利用kisssoft进行齿轮强度校核的方法 和步骤，包括弯曲强度、接触强度等。
齿轮优化设计
培训目标
学习如何利用kisssoft进行齿轮的优化设计 ，以提高齿轮传动的效率和可靠性。
kisssoft齿轮培训
目录
• 齿轮基础知识 • kisssoft软件介绍 • 齿轮设计流程 • 齿轮加工工艺 • 齿轮检测与评估 • kisssoft在齿轮培训中的应用
01
齿轮基础知识
齿轮定义及分类
齿轮定义
齿轮是一种机械传动元件，它通 过轮齿间的啮合来传递动力和运 动。
齿轮分类
根据齿形、齿向、齿线形状等特 征，齿轮可分为直齿圆柱齿轮、 斜齿圆柱齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗 杆等多种类型。
齿轮齿条的基本知识与应用
精选课件
7
常用的齿轮分类
右表中所列出的效率为传
动效率, 不包括轴承及搅拌润
滑等的损失。平行轴及相交
轴的齿轮副的啮合, 基本上是
滚动, 相对的滑动非常微小,
所以效率高。交错轴斜齿轮
及蜗杆蜗轮等交错轴齿轮副,
因为是通过相对滑动产生旋
转以达到动力传动, 所以摩擦
的影响非常大, 与其他齿轮相
比传动效率下降。齿轮的效
精选课件
43
变位齿轮的啮合
精选课件
标准齿轮是在各个齿 轮的分度圆相切状态下 啮合。而经过变位的齿 轮的啮合, 如图所示, 是 在啮合节圆上相切啮合。 啮合节圆上的压力角称 为啮合角。啮合角与分 度圆上的压力角（分度 圆压力角）不同。啮合 角是设计变位齿轮时的 重要要素。
零度锥齿轮 螺旋角为零度的曲线齿锥 齿轮。因为同时具有直齿和曲 齿锥齿轮的特征, 齿面的受力情 形与直齿锥齿轮相同。
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交错轴齿轮
圆柱蜗杆副 圆柱蜗杆副是圆柱蜗杆和与 之啮合的蜗轮的总称。运转平静 及单对即可获得大传动比为其最 大的特征, 但是有效率低的缺点。
交错轴斜齿齿轮
圆柱蜗杆副在交错轴间传动
人字齿轮 齿线为左旋及右旋的两个斜齿
齿轮组合而成的齿 轮。有在轴向 不产生推力的优点。
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相交轴齿轮
直齿锥齿轮 齿线与节锥线的母线一致的 锥齿轮。在锥齿轮中, 属于比较 容易制造的类型。所以, 作为传 动用锥齿轮应用范围广泛。
精选课件
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弧齿锥齿轮 齿线为曲线, 带有螺旋角的 锥齿轮。虽然与直齿锥齿轮相 比, 制作难度较大, 但是作为高 强度、低噪音的齿轮使用也很 广泛。
得到圆滑的啮合效果, 齿
齿轮齿条知识点总结
齿轮齿条知识点总结一、齿轮的结构和分类齿轮是一种由多个齿数相等、等分布的齿组成的轮形零件，常用于传递动力和运动。
根据齿轮的结构和用途不同，可以将其分为直齿轮、斜齿轮、锥齿轮、蜗杆齿轮等多种类型。
1. 直齿轮：直齿轮是最基本的一种齿轮类型，其齿轮齿以直线形式分布在圆周上。
直齿轮主要用于平行轴传动，传动效率高且结构简单，适用于中小功率传动。
2. 斜齿轮：斜齿轮的齿轮齿呈斜向排列，可以使齿轮齿渐渐接触，在传动时噪音较小。
斜齿轮通常用于需要大功率传动和要求传动平稳的场合。
3. 锥齿轮：锥齿轮是用于传递动力和运动的一种尖锐齿轮，其齿轮面呈圆锥形，适用于交叉轴传动和轴线交角较大的传动。
4. 蜗杆齿轮：蜗杆齿轮由蜗杆和蜗轮组成，用于将旋转运动转换为螺旋运动或螺旋运动转换为旋转运动。
二、齿条的结构和分类齿条是一种带有齿轮齿的直条形零件，通过与齿轮配合，能够将旋转运动转换为直线运动。
根据齿条的结构和用途，可以将其分为直齿条、斜齿条、圆弧齿条等多种类型。
1. 直齿条：直齿条的齿槽呈直线分布，适用于需要直线运动的场合，如数控机床、升降机等。
2. 斜齿条：斜齿条的齿槽呈斜向排列，可以保证在传动时的顺滑性和传动效率，在某些情况下也能够减小噪音。
3. 圆弧齿条：圆弧齿条的齿槽呈圆弧形状，适合于需要大行程和重载的场合，如机床、重型机械等。
三、齿轮齿条的工作原理齿轮和齿条都是通过齿的啮合传递动力和运动的，其工作原理主要包括啮合传动、速比变换和传动效率等方面。
1. 啮合传动：齿轮和齿条工作时，其齿轮齿和齿条齿之间产生啮合，通过啮合传递动力和运动。
2. 速比变换：通过改变齿轮和齿条的齿数比，可以实现速比的变换，实现不同速度和转矩的传递。
3. 传动效率：齿轮和齿条传动的效率主要取决于其啮合方式、齿轮齿的形状和材料等因素，一般情况下，直齿轮传动的效率较高，而斜齿轮和蜗杆传动的效率较低。
四、齿轮齿条的应用范围齿轮和齿条作为机械传动中最常见的零部件之一，其应用范围非常广泛，包括但不限于以下几个方面：1. 工业机械：齿轮和齿条广泛应用于各种工业机械中，如数控机床、起重机、输送设备等。
齿轮设计手册docx(二)2024
齿轮设计手册docx（二）引言概述：本文档是关于齿轮设计的手册，旨在提供关于齿轮设计的详细信息和指导。
齿轮作为工程设计中常用的机械传动元件之一，其设计的准确性和可靠性对于机械系统的正常运行至关重要。
本手册将从齿轮设计的基本原理和计算方法开始，逐步介绍齿轮的选材、制造工艺、硬度和强度分析等关键内容。
通过本手册的阅读和应用，读者将能够更好地掌握齿轮设计的方法和技巧，从而提高机械系统的性能和寿命。
大点一：齿轮设计基本原理1.1 齿轮的定义与分类1.2 齿轮的基本参数及其计算方法1.3 齿轮的啮合原理及几何特征1.4 齿轮传动的基本公式推导1.5 齿轮的材料选择与硬度要求大点二：齿轮的制造工艺2.1 齿轮的加工方法与工艺选择2.2 齿轮的切削加工与磨削加工2.3 滚齿机与齿轮磨床的使用与维护2.4 齿轮的热处理与表面处理2.5 齿轮加工中的质量控制与检测技术大点三：齿轮的硬度与强度分析3.1 齿轮硬度测试与定义3.2 齿轮硬度分布剖析与评价3.3 齿轮强度分析与强度设计3.4 齿轮的应力分析与优化设计3.5 齿轮的寿命评估与可靠性分析大点四：特殊齿轮设计4.1 斜齿轮的设计与优化4.2 锥齿轮的设计与制造4.3 蜗轮蜗杆传动的设计与应用4.4 行星齿轮传动的设计与分析4.5 齿轮减振与噪声控制的设计方法大点五：齿轮设计案例分析5.1 汽车变速器齿轮的设计与分析5.2 工业机械传动齿轮的设计与制造5.3 齿轮减速器设计与选型原则5.4 风力发电机齿轮的设计与优化5.5 齿轮接触应力分析与强度验证总结：通过本文档的阅读和学习，读者可以全面了解齿轮设计的基本原理和计算方法，掌握齿轮的选材、制造工艺、硬度和强度分析等关键知识。
同时，本文档还提供了特殊齿轮设计和齿轮设计案例分析的内容，为读者提供实践应用和问题解决的参考。
希望本手册能够对读者在齿轮设计领域的工作和学习有所帮助。
齿轮齿条的基本知识与应用PPT课件
在现今伊拉克凯特斯芬遗 迹中还保存着公元前的齿轮
齿轮在我国的历史也源 远流长。据史料记载，远在 公元前400~200年的中国古 代就已开始使用齿轮，在我 国山西出土的青铜齿轮是迄 今已发现的最古老齿轮，作 为反映古代科学技术成就的 指南车就是以齿轮机构为核 心的机械装置。
15世纪后半的意大利文艺复兴时期，著名的全才列奧 纳多.达芬奇[1452〜1519]，不仅在文化艺术方面，在齿轮 技术史上也留下了不可磨灭的功绩，经过了 500年以上， 现在的齿轮仍然保留着当时素描的原型。
弧齿锥齿轮 齿线为曲线，带有螺旋角 的锥齿轮。虽然与直齿锥齿轮 相比，制作难度较大，但是作 为高强度、低噪音的齿轮使用 也很广泛。
零度锥齿轮 螺旋角为零度的曲线齿锥 齿轮。因为同时具有直齿和曲 齿锥齿轮的特征，齿面的受力 情形与直齿锥齿轮相同。
交错轴齿轮
圆柱蜗杆副 圆柱蜗杆副是圆柱蜗杆和与 之啮合的蜗轮的总称。运转平静 及单对即可获得大传动比为其最 大的特征，但是有效率低的缺点。 交错轴斜齿齿轮 圆柱蜗杆副在交错轴间传动 时的名称。可在斜齿齿轮副或斜 齿齿轮与正齿轮副的情况下使用。 运转虽然平稳，但只适合于使用 在轻负荷的情况下。
国际上，动力传动齿轮装置正沿着小型化、高速化、标 准化方向发展。特殊齿轮的应用、行星齿轮装置的发展、低 振动、低噪声齿轮装置的研制是齿轮设计方面的一些特点。
齿轮一般分为三类，分别是平行轴、 相交轴及交错轴齿轮。
齿轮的种类繁多，其分类方法最通常的 是根据齿轮轴性。一般分为平行轴、相交轴 及交错轴三种类型。平行轴齿轮包括正齿轮、 斜齿轮、内齿轮、齿条及斜齿条等。相交轴 齿轮有直齿锥齿轮、弧齿锥齿轮、零度齿锥 齿轮等。交错轴齿轮有交错轴斜齿齿轮、蜗 杆蜗轮、准双曲面齿轮等。
齿轮齿条的设计
齿轮齿条的设计1.1齿轮齿条的概述1.1.1 齿轮传动设计概述齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，形式很多，应用广泛，传递率可达到数十万千瓦，圆周速度可达200m/s。
以渐开线齿轮传动较为常用。
齿轮传动主要有以下特点：1）.效率高2）.结构紧凑3）.工作可靠4）.传动比稳定。
但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。
齿轮的失效形式有以下几种：1.齿轮折断。
2.齿面磨损。
3.齿面点蚀。
4.齿面胶合。
5.塑性变形。
除此之外，还可能出现过热、侵蚀、电蚀和由于不同原因产生的多种腐蚀与裂纹等等。
根据上述失效形式可知，所设计的齿轮传动在具体的工作情况下，必须有足够的、相应的工作能力，以保证在整个工作寿命期间不致失效。
因此，针对各种失效都应确立相应的设计准则。
通常只按保证齿根弯曲疲劳强度既保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算。
1.1.2齿轮齿条的材料选择齿条材料的种类很多，在选择过程中应考虑的因素也很多，主要以以下几点作为参考原则：1）齿轮齿条的材料必须满足工作条件的要求。
2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成形方法及热处理和制造工艺。
3）正火碳钢，不论毛坯制作方法如何，只能用于制作载荷平稳或轻度冲击工作下的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调制碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。
4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。
5）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。
6）金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为30～50HBS或者更多。
钢材的韧性好，耐冲击，还可通过热处理或化学热处理改善其力学性能及提高齿面硬度，故适用于来制造齿轮。
由于该齿轮承受载荷比较大，应采用硬齿面（硬度≥350HBS ），故选取合金钢，以满足强度要求，进行设计计算。
1.2齿轮齿条的设计与校核1．2．1起升系统的功率设V 为最低起钻速度（米/秒），F 为以V 起升时游动系统起重量（理论起重量，公斤）。
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4.1 齿轮参数的选择[8]
齿轮模数值取值为m=4，齿轮齿数为z=150，压力角取α=20°,标准齿轮各部分尺寸都与模数有关，且都与模数成正比。
规定齿顶高ha=h *a m, h *
a 和c *分别称为齿顶高系数和顶隙系数。
正常齿制齿轮h *a =1, c *=0.25。
齿轮选用20MnCr5材料制造并经渗碳淬火，而齿条常采用45号钢或41Cr4制造并经高频淬火，表面硬度均应在56HRC 以上。
为减轻质量，壳体用铝合金压铸。
4.2 齿轮几何尺寸确定[2]
齿顶高 h a =h *a m=1×4, h a =4 mm
齿根高 h f =( h *a + c *)m ， h f =（1+0.25）×4=5 mm
齿高 h = h a + h f =4+5， h=9 mm
分度圆直径 d =mz d=4×150=600 mm
齿顶圆直径 d a =d+2 h a d a =608 mm
齿根圆直径 d f = d-2 h f =600-2×5=590mm
基圆直径 d b =d αcos =564mm
齿厚为 s=p/2=πm/2=6.28
齿槽宽 e= p/2=πm/2=6.28
齿距 p=πm=3.14×4=12.56
4.3 齿根弯曲疲劳强度计算[11]
4.3.1齿轮精度等级、材料及参数的选择
（1） 由于转向器齿轮转速低，是一般的机械，故选择8级精度。
（2） 齿轮模数值取值为m=4，齿轮齿数为z=150，压力角取α=20°.
（3） 齿轮选用20MnCr5或15CrNi6材料制造并经渗碳淬火，硬度在56-62HRC 之间，
取值60HRC.
4.3.2齿轮的齿根弯曲强度设计。
σF =z bm KT
22Y F Y S ≤[σF ]
m ≥32]
[2F S F d Y Y z KT σψ• T=9.55×106×ω
ωn P [σF ]=
F
F N S Y lim σ
式中 K —载荷因数，由表7—8，取K=1.2;
T —齿轮的理论转矩，T=105845N ·m
σF —齿根实际最大弯曲应力（Mpa ）
[σF ]—齿轮的许用弯曲应力（Mpa ）
b —轮齿的工作宽度（mm ）
d ψ—齿宽因数，见表7-12
Y F —齿形修正因数，见表7-11
Y S —应力修正因数，见表7-11
Y N —弯曲疲劳寿命因数，见图7-30
lim F σ—弯曲疲劳极限，见图7-31
S F —弯曲疲劳强度安全因数，见表7-10
取齿宽系数 d ψ=0.8
齿轮齿数 z=150
许用弯曲应力 201.25Mpa
σF =189≤201.25= [σF ]
m ≥4，取m=4
4.3.3齿面接触疲劳强度校核
校核公式为σH =3.53Z E μμ121±⨯bd
KT ≤[σH ] 式中K 为载荷因数，见表7-8，取K=1.2
Z E —材料的弹性因数MPa ，见表7-9，取 Z E =144
σH —齿面的实际最大接触应力
μ—齿数比
[σH ]=H
H N S Z lim σ 式中[σH ]—齿轮的许用接触应力
N Z —接触疲劳寿命因数，如图7-27取N Z =1.6
lim H σ—接触疲劳极限，如图7-28，取lim H σ=600
H S —接触疲劳强度安全因数，见表7-10，取H S =1.2
[σH ]=800Mpa
σH =600Mpa ≤[σH ]=800Mpa
第五章 齿条的设计
5.1齿条的设计[6]
根据齿轮齿条的啮合特点:
(1) 齿轮的分度圆永远与其节圆相重合,而齿条的中线只有当标准齿轮正确安装时才与其
节圆相重合.
(2) 齿轮与齿条的啮合角永远等于压力角.
因此,齿条模数m=4，压力角ο20=α
齿条断面形状选取圆形
选取齿数z ＝60
齿顶高系数
1=*an h 顶隙系数 25
.0=*n C 齿顶高 h a =h *a m=1×4, h a =4 mm
齿根高 h f =( h *a + c *)m ， h f =（1+0.25）×4=5 mm
齿高 h = h a + h f =4+5， h=9 mm
最终确定齿条为650mm 长。