机械制造技术齿轮传动
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第七章齿轮传动
（4）啮合角不变
啮合线与两节圆公 切线所夹的锐角称为啮 合角，用α’表示 。 显然，齿轮传动啮合角 不变，正压力的方向也 不变。因此，传动过程 比较平稳。
C
五、直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸
齿数—Z，齿槽
1、齿顶圆da 2、齿根圆df 3、在任意圆周上 ①齿槽宽ek
②齿厚SK
③齿距PK=eK+SK
根切的危害： ①切掉部分齿廓； ②削弱了齿根强度；
③严重时，切掉部分渐开
线齿廓，降低重合度。
产生根切的原因：
当刀具齿顶线与啮合线的交点超过啮合极限点N，
刀具由位置Ⅱ继续移动时，便将根部已切制出的渐开
线齿廓再切去一部分。
七、斜齿圆柱齿轮传动
1、曲面的形成
当斜齿轮发生面与基圆柱相切，发生线与轴线成βb 。 当角βb＝0时，即形成直齿圆柱齿轮的齿廓曲面。
措施：提高齿面硬度，采用油性好的润滑油。
2、齿轮材料及其热处理
1）齿轮材料
45号钢 中碳合金钢 最常用，经济、货源充足 35SiMn、40MnB、40Cr等 20Cr、20CrMnTi等
金属材料
低碳合金钢
铸钢
铸铁
ZG310-570、ZG340-640等
HT350、QT600-3等
非金属材料
尼龙、夹木胶布等
v k 1 = w 1 o1 k
k2 = w 2 o2k
即 k 1 cos k 1 = k 2 cos k 2
w1 O2 N 2 O2 C = = i12 = w 2 O1 N1 O1 C
要保证传动比为定值，点C应为连心线上定点，称为节点。
O1、O2为圆心， 过节点C所作的两个相 切的圆称为节圆 。
机械设计第十章-齿轮传动
4.加抗胶合添加剂 高速
§10-2 轮齿的失效形式断
失效形式
齿面点蚀 齿面胶合
跑合磨损 齿面磨损 磨粒磨损 跑合磨损、磨粒磨损。
措施：1.减小齿面粗糙度 2.改善润滑条件，清洁环境 3.提高齿面硬度
§10-2 轮齿的失效形式及设计准则
一、轮齿的失效形式
失效形式
轮齿折断 齿面点蚀 齿面胶合 齿面磨损 齿面塑性变形
HT250 HT300 HT350
250
170~241
300
187~255
350
197~269
QT500-5 QT600-2
500
147~241
600
229~302
ZG310-570 常化
580 320
156~217
ZG340-640 45 45 40Cr
调质后表 面淬火
650 350
169~229
严重 冲击
挖掘机、重型球磨机、橡胶揉合 机、破碎机、重型给水机、旋转 式钻探装置、压砖机、带材冷轧 机、压坯机等。
1.75
1.85 2.00
注：表中所列值仅适用于减速传动，若为增速传动，应乘以1.1倍 当外部的机械与齿轮装置间通过挠性件相连接时，KA可适当减小。
2.00
2.25 或更大
Kv 1.8
Kβ——齿向载荷分布系数
表10-2 使用系数KA
原动机
载荷 状态
工作机器
发电机、均匀 蒸汽机、 运转的蒸汽机、 燃气轮机 燃气轮机
多缸 单缸 内燃机 内燃机
发电机、均匀传送的带式输送机
均匀 或板式输送机、螺旋输送机、轻
平稳
型升降机、包装机、通风机、均 匀密度材料搅拌机。
1.0
§10-2 轮齿的失效形式断
失效形式
齿面点蚀 齿面胶合
跑合磨损 齿面磨损 磨粒磨损 跑合磨损、磨粒磨损。
措施：1.减小齿面粗糙度 2.改善润滑条件，清洁环境 3.提高齿面硬度
§10-2 轮齿的失效形式及设计准则
一、轮齿的失效形式
失效形式
轮齿折断 齿面点蚀 齿面胶合 齿面磨损 齿面塑性变形
HT250 HT300 HT350
250
170~241
300
187~255
350
197~269
QT500-5 QT600-2
500
147~241
600
229~302
ZG310-570 常化
580 320
156~217
ZG340-640 45 45 40Cr
调质后表 面淬火
650 350
169~229
严重 冲击
挖掘机、重型球磨机、橡胶揉合 机、破碎机、重型给水机、旋转 式钻探装置、压砖机、带材冷轧 机、压坯机等。
1.75
1.85 2.00
注：表中所列值仅适用于减速传动，若为增速传动，应乘以1.1倍 当外部的机械与齿轮装置间通过挠性件相连接时，KA可适当减小。
2.00
2.25 或更大
Kv 1.8
Kβ——齿向载荷分布系数
表10-2 使用系数KA
原动机
载荷 状态
工作机器
发电机、均匀 蒸汽机、 运转的蒸汽机、 燃气轮机 燃气轮机
多缸 单缸 内燃机 内燃机
发电机、均匀传送的带式输送机
均匀 或板式输送机、螺旋输送机、轻
平稳
型升降机、包装机、通风机、均 匀密度材料搅拌机。
1.0
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。
机械设计基础第6章齿轮传动
2.展成法 2.展成法 展成法是利用一对齿轮（或齿轮与齿条）啮合时， 两轮齿廓互为包络线的原理来切制轮齿的加工方法 展成法切制齿轮时常用的刀具有 齿轮插刀
插直齿
插斜齿
齿条插刀
齿轮滚刀
用此方法加工齿轮，只要刀具和 被加工齿轮的模数m和压力角α 相等，则不管被加工齿轮的齿数 是多少，都可以用同一把刀具来 加工。这给生产带来很大的方便， 得到广泛应用。
3.传动的平稳性
啮合线：N1N2线叫做渐开线齿轮 啮合线 传动的啮合线。 啮合角：啮合线N1N2与两轮节圆 啮合角 公切线t-t之间所夹的锐角称为啮 合角，用α′表示。 啮合角在数值上等于渐开线在节 圆处的压力角。啮合角α′恒定。 啮合线N1N2又是啮合点的公法线， 而齿轮啮合传动时其正压力是沿公 法线方向的，故齿廓间的正压力方 向（即传力方向）恒定。 至此可知，啮合线、公法线、 压力线和基圆的内公切线四线重合， 为一定直线。
渐开线标准直齿圆柱齿 轮各部分的名称和符号
4.齿厚:分度圆上一个齿的两侧端面齿廓之间的弧长称为 齿厚，用s表示 5.齿槽宽：分度圆上一个齿槽的两侧端面齿廓之间的弧 长称为齿槽宽，用e表示 6.齿距：分度圆上相邻两齿同侧端面齿廓之间的弧长称 为齿距，用p表示，即p=s+e 7.齿宽：轮齿部分沿齿轮轴线方向的宽度称为齿宽，用b 表示 8.齿顶高：分度圆与齿顶圆之间的径向距离，用ha表示 9.齿根高：分度圆与齿根圆之间的径向距离，用hf表示 10全齿高：齿顶圆与齿根圆之间的径向距离，用h表示 显然 h=ha+hf 11.齿宽:轮齿的轴向长度，用b表示
（3）齿数 因db=dcosα=mzcosα，只有m、z、α都确 定了，齿轮的基圆直径db 才能确定，同时渐 开线的形状亦才确定。 所以m、z、α是决定轮齿渐开线形状的三个 基本参数。当m、α不变时，z越大，基圆越大， 渐开线越平直。当z→∞时，db→∞，渐开线 变成直线，齿轮则变成齿条 （4）齿顶高系数ha*和顶隙系数c* 齿轮的齿顶高、齿根高都与模数m成正比。 即ha=ha*mhf=（ha*+c*）mh=（2ha*+c*）m
齿轮传动的方式
齿轮传动的方式
齿轮传动是一种常见且广泛应用的机械传动方式，它通过齿轮之间的啮合来传递动力和运动。
齿轮传动具有传动效率高、传动比稳定、传动精度高等优点，因此被广泛应用于各种机械设备中。
齿轮传动的基本原理是利用齿轮的齿轮啮合，通过转动齿轮的方式传递动力和运动。
一般情况下，齿轮传动包括两个或多个齿轮，它们分别安装在不同的轴上，通过齿轮之间的啮合来传递动力。
其中，驱动齿轮叫做主动齿轮，被驱动的齿轮叫做从动齿轮。
当主动齿轮转动时，通过齿轮之间的啮合，从动齿轮也会跟着转动，从而实现传动效果。
齿轮传动的传动比是由主动齿轮和从动齿轮的齿数决定的，传动比等于从动齿轮的齿数除以主动齿轮的齿数。
通过合理设计齿轮的齿数，可以实现不同的传动比，满足不同工况下的传动需求。
传动比越大，传动效果就越显著，但同时也会增加传动系统的复杂度和成本。
齿轮传动的传动效率一般在95%以上，高于带传动和链传动，因此被广泛应用于需要高效率传动的场合。
此外，齿轮传动还具有传动精度高、传动稳定可靠、寿命长等优点，使其在机械制造领域中得到广泛应用。
不过，齿轮传动也存在一些缺点，例如传动噪音较大、需要润滑等。
传动噪音是由于齿轮啮合时产生的冲击和振动引起的，可以通过合理设计齿形和精密加工来减少噪音。
此外，齿轮传动需要定期润滑以减少齿轮之间的摩擦和磨损，延长使用寿命。
总的来说，齿轮传动作为一种重要的机械传动方式，具有传动效率高、传动精度高等优点，被广泛应用于各种机械设备中。
通过合理设计和使用，可以充分发挥齿轮传动的优势，实现稳定可靠的传动效果，推动机械制造技术的发展。
《机械设计基础》第六章 齿轮传动
由渐开线特性可知，线段B2K等于基圆齿距pb，比值B1B2/pb称为重合度，用 ε表示。于是连续传动条件是：ε≥1 ε越大，表示同时啮合的轮齿对数越多，齿轮传动越平稳。
§6-6 齿轮的材料与制造
一、齿轮材料及热处理
齿轮材料的基本要求：齿面硬度高、齿芯韧性好。 常用的齿轮材料是各种牌号的优质碳素钢、合金结构钢、铸钢和铸铁等。 一般采用锻件和轧制钢材。当齿轮较大（直径大于400～600mm）而轮坯不易 锻造时，可采用铸钢；低速传动可采用灰铸铁；球墨铸铁有时可代替铸钢，非 金属材料的弹性模量小，且能减轻动载和降低噪声，适用于高速轻载、精度要 求不高的场合，常用的有夹木胶布、尼龙、工程塑料等。见表6－3。 齿轮常用的热处理方法有：表面淬火、渗碳淬火、调质、正火、渗氮。 调质和正火处理后的齿面硬度较低（HB ≤350），为软齿面；其他三种 （HB>350）为硬齿面。 软齿面的工艺过程较简单，适用于一般传动。当大小齿轮都是软齿面时， 考虑到小齿轮齿根较薄，受载次数较多，故选择材料和热处理时，一般使小 齿轮齿面硬度比大齿轮高20～50HB。硬齿面齿轮的承载能力较高，但生产 成本高。当大小齿轮都是硬齿面，小齿轮的硬度可与大齿轮相等。
上式表明：一对传动齿轮的瞬时角速度与其连心 线O1O2被啮合齿廓接触点公法线所分割的两线段成 反比。这一定律为齿廓啮合的基本定律。
欲使两齿轮瞬时角速度比恒定不变，必须使C点 为连心线上的固定点。 凡能满足上述要求的一对齿廓称为共轭齿廓。 机械中常用的齿廓曲线有渐开线、圆弧和摆线等， 过节点C所作的两个相切的圆称为节圆。一对齿轮的啮合传动可以看作 其中应用最广泛的是渐开线齿廓。 一对节圆作纯滚动。一对外啮合齿轮的中心距等于其节圆半径之和。
n1 1 r2 rb 2 i12 n2 2 r1 rb1
机械设计基础第七章 齿轮传动
标准齿条型刀具比基准齿 形高出c*m一段切出齿根 过渡曲线。 4.2用标准齿条型刀具加工标准齿轮
加工标准齿轮： 刀具分度线刚好与轮坯 的分度圆作纯滚动。 分度圆
分度线
顶线
hf=(h*a+ c*)m
ha=h*am
s
e
加工结果： s＝e＝πm/2 ha=h*am hf = (h*a+ c*)m
二、 渐开线齿廓的根切及最少齿数
标准齿轮不发生根切的最少齿数 根切的原因：刀具的顶线与啮合线的交点 超过被加工齿轮的啮合极限点N
标准齿轮 不发生根 切的情况
要避免根切， 应使
* ha m NM ,
NM PN sin r sin 2
* 2ha z 2 sin
mz 2 sin 2
3 、变位齿轮
1）标准齿轮的优缺点
rK
基圆对渐开线形状的影响
3 渐开线齿廓的啮合 1）渐开线齿廓满足定传动比传动
因为渐开线齿廓在任一点接触，过接 触点的公法线必与两基圆相切。即所 有啮合点均在两基圆的一条内公切线 上。因此，内公切线必与连心线相交 于一固定点P。所以能保证定传动比传 动。
1 O2 P rb 2 i12 2 O1P rb1
一对渐开线齿轮正确啮合的条件
一对齿轮传动时，所有啮合点都在啮合线 N1N2 上。
pb1 rb1 r1
B1
O1
ω1
pb 1
rb1 r1 B1
O1 ω1
pb1
rb1 r1
O1
ω1
N1
P
B2
N1
P
N1
P
B2
B2
N2
N2
N2
B1
pb1< pb2 m1<m2
加工标准齿轮： 刀具分度线刚好与轮坯 的分度圆作纯滚动。 分度圆
分度线
顶线
hf=(h*a+ c*)m
ha=h*am
s
e
加工结果： s＝e＝πm/2 ha=h*am hf = (h*a+ c*)m
二、 渐开线齿廓的根切及最少齿数
标准齿轮不发生根切的最少齿数 根切的原因：刀具的顶线与啮合线的交点 超过被加工齿轮的啮合极限点N
标准齿轮 不发生根 切的情况
要避免根切， 应使
* ha m NM ,
NM PN sin r sin 2
* 2ha z 2 sin
mz 2 sin 2
3 、变位齿轮
1）标准齿轮的优缺点
rK
基圆对渐开线形状的影响
3 渐开线齿廓的啮合 1）渐开线齿廓满足定传动比传动
因为渐开线齿廓在任一点接触，过接 触点的公法线必与两基圆相切。即所 有啮合点均在两基圆的一条内公切线 上。因此，内公切线必与连心线相交 于一固定点P。所以能保证定传动比传 动。
1 O2 P rb 2 i12 2 O1P rb1
一对渐开线齿轮正确啮合的条件
一对齿轮传动时，所有啮合点都在啮合线 N1N2 上。
pb1 rb1 r1
B1
O1
ω1
pb 1
rb1 r1 B1
O1 ω1
pb1
rb1 r1
O1
ω1
N1
P
B2
N1
P
N1
P
B2
B2
N2
N2
N2
B1
pb1< pb2 m1<m2
机械设计-齿轮传动讲解
当保持齿轮传动的中心距a不变时
重合度e↑ →传动平稳
z1↑
m↓
齿高h，抗弯曲疲劳强度降低
因此，在保证弯曲疲劳强度的前提下，齿数选得多一些好！
一般情况下，闭式齿轮传动（速度高，平稳性差）: z1=20~40
将
Ft
=
2T1 d1
及Φｄ＝b/d1
代入
则齿面接触疲劳强度的校核式：σH =
2K T1 dd13
u±1 u
ZH
ZE
[σH ]
齿面接触疲劳强度的设计式： d1
3
2 KT1
d
u ±1 ( Z H Z E )2
u [s H ]
对于标准直齿轮，ZH=2.5
齿面接触疲劳强度的校核式：
s H
= 2.5
= KFtYFaYsa bm
[s F]
Ysa表
引入齿宽系数后 强度条件公式：
d
=
b，并将Ft=2T1/d1, d1
d1=m
z1代入，可得弯曲
s = 2KT 1 YFaYsa
F φdm3 z12
[s F]
得
m
3
2KT1
dZ12
×Y[FsaYFs]a
公式中各参数对弯曲强度有什么影响呢？
标准直齿圆柱齿轮强度计算
从上面推出的接触疲劳强度条件公式中可以得出以下结论：
1、分度圆直径越大，接触疲劳强度就越高，也就是说接触
疲劳强度取决于分度圆直径，不单和模数m有关还和齿
数z有关。 2、齿宽系数越大，也就是齿宽越宽，接触疲劳强度就 越高。
3、许用接触应力越大，接触疲劳强度就 越高，
问题：σH1和σH2是否是作用力和反作用力的关系 σH1=σH2 是作用力和反作用力的关系。
重合度e↑ →传动平稳
z1↑
m↓
齿高h，抗弯曲疲劳强度降低
因此，在保证弯曲疲劳强度的前提下，齿数选得多一些好！
一般情况下，闭式齿轮传动（速度高，平稳性差）: z1=20~40
将
Ft
=
2T1 d1
及Φｄ＝b/d1
代入
则齿面接触疲劳强度的校核式：σH =
2K T1 dd13
u±1 u
ZH
ZE
[σH ]
齿面接触疲劳强度的设计式： d1
3
2 KT1
d
u ±1 ( Z H Z E )2
u [s H ]
对于标准直齿轮，ZH=2.5
齿面接触疲劳强度的校核式：
s H
= 2.5
= KFtYFaYsa bm
[s F]
Ysa表
引入齿宽系数后 强度条件公式：
d
=
b，并将Ft=2T1/d1, d1
d1=m
z1代入，可得弯曲
s = 2KT 1 YFaYsa
F φdm3 z12
[s F]
得
m
3
2KT1
dZ12
×Y[FsaYFs]a
公式中各参数对弯曲强度有什么影响呢？
标准直齿圆柱齿轮强度计算
从上面推出的接触疲劳强度条件公式中可以得出以下结论：
1、分度圆直径越大，接触疲劳强度就越高，也就是说接触
疲劳强度取决于分度圆直径，不单和模数m有关还和齿
数z有关。 2、齿宽系数越大，也就是齿宽越宽，接触疲劳强度就 越高。
3、许用接触应力越大，接触疲劳强度就 越高，
问题：σH1和σH2是否是作用力和反作用力的关系 σH1=σH2 是作用力和反作用力的关系。
机械制造技术基础课程设计齿轮传动轴
机械制造技术基础课程设计齿轮传动轴齿轮传动轴是机械制造中常见的一种传动装置。
它由两个或多个齿轮组成，通过齿轮的啮合来传递动力和转矩。
齿轮传动轴广泛应用于各种机械设备中，如汽车、船舶、工业机械等。
在机械制造技术基础课程设计中，设计齿轮传动轴需要考虑多个因素，包括齿轮的模数、齿数、齿轮的材料等。
首先需要确定传动的要求，如传动比、转速比等。
然后根据传动要求选择合适的齿轮模数和齿数。
齿轮的模数决定了齿轮的大小，齿数决定了齿轮的传动比。
在选择齿轮材料时，需要考虑齿轮的强度、硬度和耐磨性等因素，以保证齿轮传动的可靠性和寿命。
在设计齿轮传动轴时，还需要考虑齿轮的啮合方式。
常见的有直齿轮啮合、斜齿轮啮合和蜗杆蜗轮啮合等。
直齿轮啮合适用于传递大功率和高速的情况，而斜齿轮啮合适用于传递小功率和低速的情况。
蜗杆蜗轮啮合适用于需要大减速比和传递大扭矩的情况。
在选择啮合方式时，需要考虑传动的要求和齿轮的材料等因素。
齿轮传动轴的设计还需要考虑齿轮的轴向间隙和径向间隙。
轴向间隙是指齿轮轴向的间隔，用于保证齿轮的正常啮合。
径向间隙是指齿轮齿面与齿轮啮合面之间的间隔，用于保证齿轮的正常运转。
在设计时，需要根据齿轮的尺寸和材料等因素确定合适的间隙。
除了上述因素外，齿轮传动轴的设计还需要考虑齿轮的润滑和冷却等问题。
齿轮在传动过程中会产生热量，需要通过润滑和冷却来降低温度和摩擦。
在设计时，需要考虑合适的润滑方式和冷却方式，以保证齿轮传动的正常运转。
齿轮传动轴是机械制造中常见的一种传动装置。
在设计齿轮传动轴时，需要考虑齿轮的模数、齿数、材料、啮合方式、间隙、润滑和冷却等因素。
只有综合考虑这些因素，才能设计出合适的齿轮传动轴，以满足传动的要求和提高机械设备的性能。
机械设计——齿轮传动
机械设计
齿轮传动 21
举例： 起重机减速器： 小齿轮 45 钢调质 HB 230 ~ 260 大齿轮 45 钢正火 HB 180 ~ 210 机床主轴箱： 小齿轮 40Cr 或 40MnB 表淬 HRC 50 ~ 55 大齿轮 40Cr 或 40MnB 表淬 HRC 45 ~ 50
§5 圆柱齿轮传动的几何计算
HB1 ＝ HB2 ＋ ( 20 ～ 50 ) ； 1）使大、小齿轮寿命接近； 2）减摩性、耐磨性好； 3）小齿轮可对大齿轮起冷作硬化作用。 3、有良好的加工工艺性，便于齿轮加工； 1）大直径 d ＞ 400 用ZG； 2）大直径齿轮：齿面硬度不宜太高，HB ＜ 200，以免中途换刀。 4、材料易得、价格合理。
摩擦力大，易产生裂纹。 4）润滑油进入裂缝，形成封闭高压油腔，楔挤作用使裂纹扩展。
（油粘度越小，裂纹扩展越快）
机械设计
齿轮传动 12
点蚀机理：视频演示 后果：
齿廓表面破坏，振动↑，噪音↑，传动不平稳，接触面↓，承载 能力↓
软齿面齿轮：收敛性点蚀，相当于跑合； 跑合后，若σH 仍大于[σH ]，则成为扩展性点蚀。
2、传动比 i 、齿数比 u
i
n1 n2
d2 d1
z2 从动轮 z1 主动轮
减速传动：i ＞ 1 增速传动：i ＜ 1
u z 大齿轮 1 z 小齿轮
减速传动：u = i 增速传动：u = 1/i
3、变位系数 径向变位齿轮：加工时刀具从标准位置移动一径向距离 x m
刀具移远
齿
正变位
根
变
厚
刀具移近
开式：5）加防尘罩。
机械设计
齿轮传动 16
5、齿面塑性流动 该失效主要出现在低速重载、频繁启动和过载场合。 齿面较软时，重载下，Ff ↑ —→ 材料塑性流动（流动方向沿 Ff ） 主动轮1：齿面相对滑动速度方向 vs 指向节线，所以 Ff 背离节线，
机械设计-齿轮传动
从动轮 的方向与其转向相同。
径向力 Fr 的方向指向各自的轮心（外齿轮）。
1. 直齿圆柱齿轮
（8－1）
§8-4 圆柱齿轮传动的受力分析和载荷计算
用集中作用于分度圆上齿宽中点处的法向力 代替轮齿所受的分布力，将 分解，得：
啮合传动中，轮齿的受力分析
2. 斜齿圆柱齿轮
切向力：
径向力：
轴向力：
（8－2）
斜齿轮受力
轴向力Fx的方向：用“主动轮左右手法则”判断。
圆柱齿轮传动的受力分析和载荷计算
1 主动
2
1 主动
2
1 主动
2
二级受力分析
练 习
K 为载荷系数
上述Fn 为轮齿所受的名义法向力。实际传动中由于原动机、工作机性能的影响以及制造误差的影响，载荷会有所增大。
轴交角为90º的直齿锥齿轮传动：
§8-8 直齿锥齿轮传动
一、主要参数和尺寸
直齿锥齿轮的大端参数为标准值。
直齿锥齿轮传动的几何参数
令 R = b/R－－齿宽系数，设计中常取R =0.25~0.35。
齿数比：
锥距：
C
t
二、轮齿的受力分析
用集中作用于齿宽中点处的法向力 Fn 代替轮齿所受的分布力。 将Fn分解为：切向力Ft，径向力Fr和轴向力Fx。
第八章 齿轮传动
§8-1 概述
§8-2 齿轮传动的失效形式及设计准则
§8-3 齿轮的常用材料
§8-4 圆柱齿轮传动的受力分析和计算载荷
§8-5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算
§8-6 齿轮的许用应力
§8-8 直齿锥齿轮传动
§8-10 齿轮的结构
§8-9 齿轮传动的润滑与效率
§8-7 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算
径向力 Fr 的方向指向各自的轮心（外齿轮）。
1. 直齿圆柱齿轮
（8－1）
§8-4 圆柱齿轮传动的受力分析和载荷计算
用集中作用于分度圆上齿宽中点处的法向力 代替轮齿所受的分布力，将 分解，得：
啮合传动中，轮齿的受力分析
2. 斜齿圆柱齿轮
切向力：
径向力：
轴向力：
（8－2）
斜齿轮受力
轴向力Fx的方向：用“主动轮左右手法则”判断。
圆柱齿轮传动的受力分析和载荷计算
1 主动
2
1 主动
2
1 主动
2
二级受力分析
练 习
K 为载荷系数
上述Fn 为轮齿所受的名义法向力。实际传动中由于原动机、工作机性能的影响以及制造误差的影响，载荷会有所增大。
轴交角为90º的直齿锥齿轮传动：
§8-8 直齿锥齿轮传动
一、主要参数和尺寸
直齿锥齿轮的大端参数为标准值。
直齿锥齿轮传动的几何参数
令 R = b/R－－齿宽系数，设计中常取R =0.25~0.35。
齿数比：
锥距：
C
t
二、轮齿的受力分析
用集中作用于齿宽中点处的法向力 Fn 代替轮齿所受的分布力。 将Fn分解为：切向力Ft，径向力Fr和轴向力Fx。
第八章 齿轮传动
§8-1 概述
§8-2 齿轮传动的失效形式及设计准则
§8-3 齿轮的常用材料
§8-4 圆柱齿轮传动的受力分析和计算载荷
§8-5 直齿圆柱齿轮传动的强度计算
§8-6 齿轮的许用应力
§8-8 直齿锥齿轮传动
§8-10 齿轮的结构
§8-9 齿轮传动的润滑与效率
§8-7 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算
机械制造设计基础第六章齿轮传动
B1
恰好等于P b 。所以，连续传动的条
件为：B1B2 >= P b也可表示为：ε>=
1(即齿轮传动的重合度大于等于1，
一般取ε=1.1~1.4）
εmax=1.981
三、齿轮传动的无侧隙啮合条件及标准中心距
齿侧间隙（侧隙）：一对齿轮传动时，一齿轮节圆上的齿槽 宽与另一齿轮节圆上的齿厚之差。 进行运动设计时，需按无侧隙啮合，实际情况有微小侧 隙（由公差控制）。
齿轮传动与其它传动相比主要缺点有： ➢制造、安装精度要求较高，因而成本也较高； ➢不宜作远距离传动。
二、齿轮传动的类型：
平面齿轮传动
(圆柱齿轮传动)
齿 传递平行轴间的
轮
运动
传
动
空间齿轮传动
传递相交轴或交
错轴间的运动
三、对齿轮传动的基本要求
直齿圆柱齿轮传动 (轮齿与轴平行)
斜齿圆柱齿轮传动 (轮齿与轴不平行) 人字齿圆柱齿轮传动
基准圆，其直径和半径分别用 d
和 r表示。
基圆： 生成渐开线的圆，其直
径和半径分别用 d b 和 rb 表示。
齿顶高： 齿顶圆与分度圆之间
的径向距离，用 h a 表示。
齿根高： 齿根圆与分度圆之间
的径向距离，用 h f 表示。
齿高： 齿顶圆与齿根圆之间的
径向距离，用 h表示。
齿厚： 一个齿的两侧齿廓之间
0.1<m<1时，ha*=1 ，c*≥0.35
全齿高 h=ha+h f=(2ha*+c*)m
标准齿轮是指m,α, ha*和 c*均为标准值，且s=e的齿轮。 m ,α, ha*和 c*是齿轮的基本参数。 二、标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算
机械设计基础第五章 齿轮传动与蜗杆传动
第十节 轮系
一、轮系及其分类 1 轮系的概念----由一系列齿轮组成的传动系统称之。
2 轮系的分类----定轴轮系和行星轮系两大类。
二、定轴轮系的传动比计算
包含传动比大小的计算和转向的确定。 1 一对 圆柱齿轮啮合的传动比
2 定轴轮系的传动比：
1）轴线平行的定轴轮系（以图5--30为例分析） 2）轴线不平行的定轴轮系（以图5--32为例分析）。 三、简单行星轮系传动比计算 四、轮系的功用 1 传递相距较远的两轴间的运动和动力；2 实现分路传 动；3 实现变速传动；4 获得大传动比；5 用做运动的合 成和分解。 作业：32、33、34、36
四、径节制齿轮简介
英、美等国的标准制度；
径节——齿数与分度圆直径（英寸）的比值。DP
第四节 渐开线齿轮的啮合
一、渐开线齿轮可以保证定传动比传动 二、渐开线齿轮传递的压力方向不变 三、渐开线齿轮中心距具有可分性
（以上三点为：渐开线齿轮传动的特点）源自四、渐开线齿轮正确啮合的条件
五、直齿轮的标准中心距
六、连续传动条件
蜗
轮
pa
2 基本参数：
1）模数m和压力角； 2）蜗杆分度圆直径和导程角（如右图）；
d 1
蜗 杆 加 工
蜗 轮 加 工
3）蜗杆头数和蜗轮齿数；
4）标准中心距和传动比 3 蜗杆传动的几何尺寸（表5--10）
p z(导程)=z 1p a
三、蜗杆传动的失效和常用材料 1 蜗杆传动的失效形式 主要是蜗轮，和齿轮失效形式相似-------磨 损、胶合、疲劳点蚀和轮齿折断。 闭式传动中：胶合和点蚀； 开式传动：主要是磨损。 2 蜗杆、蜗轮的常用材料 1）蜗杆传动的相对滑动速度Vs 2）蜗杆材料 3）蜗轮材料
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。
齿轮传动类型特点及应用
齿轮传动类型特点及应用齿轮传动是一种常见且重要的机械传动方式，其特点包括传动效率高、传动精度高、传动比可靠、传动力矩大等。
在现代机械制造和各个行业中都有广泛的应用。
一、齿轮传动类型及特点1. 平行轴齿轮传动平行轴齿轮传动是最常见的一种齿轮传动类型，其特点如下：（1）传动效率高：平行轴齿轮传动的传动效率高达95%-98%，且传动效率随着传动比的增大而增大。
（2）传动精度高：齿轮传动具有固定的传动比，传动误差小。
（3）传动比可靠：通过改变齿轮的齿数和模数，可以获得所需的传动比。
（4）传动力矩大：由于齿轮的齿数多，因此能够传递较大的力矩。
应用：平行轴齿轮传动广泛应用于各个行业，如工程机械、汽车、风力发电等。
例如，汽车中的变速器、风力发电机中的传动机构等都采用了平行轴齿轮传动。
2. 锥齿轮传动锥齿轮传动由于具有斜齿轮的特点，其特点如下：（1）传动效率高：锥齿轮传动的传动效率与平行轴齿轮传动相当，可达95%-98%。
（2）传动精度高：由于斜齿轮的齿数少，所以传动精度比平行轴齿轮传动略差一些。
（3）传动比可靠：通过改变锥齿轮的齿数和齿顶角，可以获得不同的传动比。
（4）传动力矩大：锥齿轮传动能够传递较大的力矩，但比平行轴齿轮传动略差。
应用：锥齿轮传动广泛应用于各个行业，如机车、船舶、冶金等。
例如，机车中的传动机构、船舶中的传动装置等都采用了锥齿轮传动。
3. 内啮合齿轮传动内啮合齿轮传动是一种特殊的齿轮传动类型，其特点如下：（1）结构紧凑：内啮合齿轮传动由于内外啮合齿轮的特殊结构，使得传动机构体积小、结构紧凑。
（2）传动效率高：内啮合齿轮传动的传动效率高，可达95%-98%。
（3）传动比可变：通过改变内外啮合齿轮的齿数和模数，可以获得不同的传动比。
应用：内啮合齿轮传动主要应用于短程传动和紧凑型传动，如摩托车的传动装置、飞机的起落架传动装置等。
二、齿轮传动的应用1. 机械制造业齿轮传动在机械制造业中的应用广泛，如汽车、机床、起重机械、风力发电机等。
机械设计 第6章 齿轮传动
机械设计
第六章 齿轮传动
第6章 齿轮传动
§6-1概述 齿轮传动的特点： 功率、速度范围广 效率高; 结构紧凑; 工作寿命长; 传动比准确
开式传动：润滑差，常用于低精度、低速传动；
闭式传动：齿轮置于封闭严密的箱体内，精度 高。润滑及防护条件好。
§6-2齿轮传动的失效方式、和设计准则 一、失效形式 1.轮齿折断 齿根弯曲应力大； 齿根应力集中 措施： 增大齿根圆角半径； 正变位，和增大模数； 强化处理：喷丸、滚压处理；
应力循环次数N 60 njLh
YST-应力修正系数，YST =2 SHlim、SFlim-接触强度和弯曲强度 计算的最小安全系数
图6.8 齿面接触疲劳极限
图6.9 齿面弯曲疲劳极限 例如：合金钢调质，硬度 260HBS，
∴σFlmin=295MPa
最小安全系数SH、SF
安全系数
SH
1.0
轮齿单向受力 轮齿双向受力 轮齿单向受力
主动
被动
主动
被动
N 60 njLh
二、齿轮精度的选择
齿轮精度（1～１２级）
7—6—6 G M GB10095—88
齿厚下偏差 齿厚上偏差 第Ⅲ公差组精度（接触精度） 第Ⅱ公差组精度（平稳性精度）
第Ⅰ公差组精度（运动精度） 7 F L GB10095—88 第Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ公差组精度
F
h 6( ) cos Ft m bm ( S ) 2 cos m
F
h 6( ) cos Ft m bm ( S ) 2 cos m
YFa — 齿形系数，与齿的形状有关（齿数、变位）
YSa — 引入应力修正系数，齿根过渡曲线产生应力集中，见表6.4
第六章 齿轮传动
第6章 齿轮传动
§6-1概述 齿轮传动的特点： 功率、速度范围广 效率高; 结构紧凑; 工作寿命长; 传动比准确
开式传动：润滑差，常用于低精度、低速传动；
闭式传动：齿轮置于封闭严密的箱体内，精度 高。润滑及防护条件好。
§6-2齿轮传动的失效方式、和设计准则 一、失效形式 1.轮齿折断 齿根弯曲应力大； 齿根应力集中 措施： 增大齿根圆角半径； 正变位，和增大模数； 强化处理：喷丸、滚压处理；
应力循环次数N 60 njLh
YST-应力修正系数，YST =2 SHlim、SFlim-接触强度和弯曲强度 计算的最小安全系数
图6.8 齿面接触疲劳极限
图6.9 齿面弯曲疲劳极限 例如：合金钢调质，硬度 260HBS，
∴σFlmin=295MPa
最小安全系数SH、SF
安全系数
SH
1.0
轮齿单向受力 轮齿双向受力 轮齿单向受力
主动
被动
主动
被动
N 60 njLh
二、齿轮精度的选择
齿轮精度（1～１２级）
7—6—6 G M GB10095—88
齿厚下偏差 齿厚上偏差 第Ⅲ公差组精度（接触精度） 第Ⅱ公差组精度（平稳性精度）
第Ⅰ公差组精度（运动精度） 7 F L GB10095—88 第Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ公差组精度
F
h 6( ) cos Ft m bm ( S ) 2 cos m
F
h 6( ) cos Ft m bm ( S ) 2 cos m
YFa — 齿形系数，与齿的形状有关（齿数、变位）
YSa — 引入应力修正系数，齿根过渡曲线产生应力集中，见表6.4
机械原理—齿轮传动
4.4.2 渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 标准齿轮的特征：
分度圆上模数和压力角为标准值； 齿距p所包含的齿厚s与齿槽宽e相等； 具有标准的齿顶高与齿根高。
机械原理—齿轮机构
渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算式
机械原理—齿轮机构
4.5 渐开线标准齿轮的啮合 节点→节圆→啮合角
4.5.1标准中心距-无侧隙啮合
外啮合β1=-β2
内啮合β1=β2
机械原理—齿轮机构
端面内的啮合相当于之齿轮啮合
mtt11
mt
t2
2
又12
mmn1mn2或mt1mt2
n1 n2或αt1αt2 12(外啮)或 合 12(内啮) 合
机械原理—齿轮机构
(2)连续传动条件 1
直齿轮 ： B1B2
pb
端面重合度
斜 齿 轮 B p 1B b2： Bpb tbg ta
机械原理—齿轮机构
zv
z cos3
zv一般不是整数
zzvco3s
标准斜齿圆柱齿轮不发生根切的最小齿数：
zmin17c3oβs17
机械原理—齿轮机构
4. 当量齿轮的用途
仿形法加工直齿圆锥齿轮时，选择铣刀； 弯曲疲劳强度计算。 选择变位系数及测量齿厚
机械原理—齿轮机构
4.10 直齿圆锥齿轮传动机构 4.10.1直齿圆锥齿轮齿廓的形成 1. 理论齿廓的形成
机械原理—齿轮机构
齿轮插刀
齿条插刀
优点：用一把插刀可以加工出 m、α相同而齿数不同
的各种齿轮(包括内齿轮)。
缺点：切削不连续，生产效率较低。
滚齿加工
机械原理—齿轮机构
机械原理—齿轮机构
优点：用一把滚刀可以加工出 m、α相同而齿数不同
分度圆上模数和压力角为标准值； 齿距p所包含的齿厚s与齿槽宽e相等； 具有标准的齿顶高与齿根高。
机械原理—齿轮机构
渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算式
机械原理—齿轮机构
4.5 渐开线标准齿轮的啮合 节点→节圆→啮合角
4.5.1标准中心距-无侧隙啮合
外啮合β1=-β2
内啮合β1=β2
机械原理—齿轮机构
端面内的啮合相当于之齿轮啮合
mtt11
mt
t2
2
又12
mmn1mn2或mt1mt2
n1 n2或αt1αt2 12(外啮)或 合 12(内啮) 合
机械原理—齿轮机构
(2)连续传动条件 1
直齿轮 ： B1B2
pb
端面重合度
斜 齿 轮 B p 1B b2： Bpb tbg ta
机械原理—齿轮机构
zv
z cos3
zv一般不是整数
zzvco3s
标准斜齿圆柱齿轮不发生根切的最小齿数：
zmin17c3oβs17
机械原理—齿轮机构
4. 当量齿轮的用途
仿形法加工直齿圆锥齿轮时，选择铣刀； 弯曲疲劳强度计算。 选择变位系数及测量齿厚
机械原理—齿轮机构
4.10 直齿圆锥齿轮传动机构 4.10.1直齿圆锥齿轮齿廓的形成 1. 理论齿廓的形成
机械原理—齿轮机构
齿轮插刀
齿条插刀
优点：用一把插刀可以加工出 m、α相同而齿数不同
的各种齿轮(包括内齿轮)。
缺点：切削不连续，生产效率较低。
滚齿加工
机械原理—齿轮机构
机械原理—齿轮机构
优点：用一把滚刀可以加工出 m、α相同而齿数不同
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齿轮的制造工艺
铸造法
适用于大批量生产，工艺 简单，成本较低。但铸造 齿轮的精度和表面质量相 对较差。
锻造法
适用于中等或大批量生产 ，齿轮的力学性能较好， 或小批量生产 ，齿轮的精度和表面质量 较高，但成本也较高。
03
齿轮传动的应用
工业机械中的齿轮传动
润滑方式
根据齿轮的大小和转速，选择合适 的润滑方式，如滴油润滑、喷油润 滑、油雾润滑等。
润滑周期
制定合理的润滑周期，定期对齿轮 进行润滑，以保证其正常运转。
齿轮的清洁与检查
清洁
定期清除齿轮表面的污垢和杂质，保 持齿轮的清洁。
检查
对齿轮的齿面、齿顶、齿根等部位进 行检查，发现磨损或损伤及时处理。
齿轮的维修与更换
维修
对出现磨损或损伤的齿轮进行修复， 如堆焊、喷涂等工艺。
更换
对于无法修复或修复成本过高的齿轮 ，应及时更换，以保证机械设备的正 常运转。
05
齿轮传动的未来发展
新型材料的研发与应用
总结词
新型材料具有更高的强度、耐腐蚀性和耐磨性，能够提高齿轮的寿命和可靠性。
详细描述
随着科技的不断发展，新型材料如碳纤维、陶瓷等在齿轮制造中得到广泛应用。这些材料具有轻质、 高强度、耐高温等优点，能够提高齿轮的承载能力和使用寿命，降低机械运转噪音，减少维护成本。
制造工艺的改进与创新
总结词
制造工艺的改进与创新能够提高齿轮的精度和性能，降低制造成本。
详细描述
随着精密加工和智能制造技术的不断发展，齿轮的制造工艺也在不断改进和创新。先进的加工设备和工艺方法能 够提高齿轮的精度和性能，降低生产成本，提高生产效率。同时，数字化和智能化的制造技术也正在逐步应用于 齿轮制造，实现个性化定制和智能化生产。
机械制造技术基础-CA6140的传动系统分析
扩大导程传动路线
50
进 给 运 动
主轴Ⅵ
（扩大导程）52 86 （正常导程）—
Ⅴ ——
80 20
Ⅳ
5
0
80
Ⅲ
2
0
— — — 58 — — —
44 44 ——
26 58
—
Ⅸ
（接正常导程传动路线）
58
传
动
从传动路线表达式可知，扩大螺纹导程时，主轴Ⅵ到轴Ⅸ的传动比为 ：
z z DP
传
D
动
链 式中 z—蜗轮的齿数 ， D——蜗轮的分度圆直径（in）。
（ 螺 纹
只有英制蜗杆的轴向齿距PDP与蜗轮齿距π/DP相等才能正确啮合，而径节 制螺纹的导程为英制蜗杆的轴向齿距为：
加 工 ）
PDP
in
DP
25.4k
DP
mm
标准径节的数列也是分段等差数列。
车削径节螺纹时，可采用英制螺纹的传动路线，但挂轮需
4.3.3 CA6140的传动系统分析
【复习】 • １）主运动传动链 • ２）进给运动传动链 • ３）机动进给传动链
（1）机床传动的基本组成部分
机床的传动必须具备以下的三个基本部分：
•运动源：为执行件提供动力和运动的装置。通常为电动机，如交流异步电
动机、直流电动机、直流和交流伺服电动机、步进电动机、交流变频调速电 动机等。
• 正转24级转速 18级低转速＋6级高转速
• 反转12级转速
进给运动传动链组成
•进给传动链： 执行件（主轴）→执行件（车刀）
•功用： 使刀架实现纵向或横向移动及变速与换向
②进给运动传动链
功用是使刀架实现纵向及横向移动变速与换向。它包括车螺纹进给运
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教学内容
第一节 齿轮传动的类型和对它的基本要求 第二节 齿廓啮合基本定律 第三节 渐开线齿廓 第四节 渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸 第五节 渐开线齿轮的啮合传动 第六节 渐开线齿轮的加工方法及根切现象 第七节 变位齿轮传动 第八节 轮齿的失效和齿轮的材料 第九节 标准直齿圆柱齿轮传动的设计 第十节 平行轴斜齿圆柱齿轮传动 第十一节 直齿圆锥齿轮传动 第十二节 齿轮的结构设计及齿轮传动的润滑 第十三节 齿轮传动的发展趋势简介
第一节 齿轮传动的类型和对它的基本要求
齿轮传动：用于传递任意两轴间的运动和动力。其圆周速度 可达到300m/s，传递功率可达105KW，齿轮直径可从不到1mm 到150m以上，是现代机械中应用最广的一种机械传动。
一、齿轮传动的特点：
齿轮传动与其它传动相比主要有以下优点：
➢传递动力大、效率高； ➢寿命长，工作平稳，可靠性高； ➢能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的 运动。
直齿圆锥齿轮传动 斜齿圆锥齿轮传动 曲齿圆锥齿轮传动
交错轴斜齿轮传动 蜗轮蜗杆传动
1.传动平稳、准确 2.承载能力强
齿轮齿条
交错轴斜齿轮
直齿锥齿轮
蜗杆传动
内啮合直齿
外啮合人字齿
曲齿锥齿轮
外啮合直齿
外啮合斜齿
斜齿锥齿轮
第二节 齿廓啮合基本定律：
i12
1 2
O2 N2 O1 N1
O2C O1C
即：一对相互啮合的齿廓无论在
第六章 齿轮传动
教学要求
了解齿轮机构的类型和应用，掌握齿廓啮合基本定理、渐开线性质、 啮合特性、标准直齿圆柱齿轮的主要参数和尺寸计算，熟悉齿轮正确啮 合条件和连续传动条件，能够计算斜齿轮、锥齿轮的几何尺寸，能正确 分析齿轮失效原因，确定设计准则、进行强度校核。
教学的重点与难点
重点：直齿、斜齿圆柱齿轮基本参数的确定与几何尺寸的计算，正确啮合 条件，连续传动条件，失效形式和计算准则，受力分析和强度计算。 难点：斜齿圆柱齿轮、锥齿轮的当量齿轮概念、受力分析和强度计算。
件？ • 7、渐开线上各点的压力角是否相同？基圆上的压力角是
多少？
第四节 渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸
一、直齿圆柱齿轮各部分的名称及主要参数 齿顶圆 ：齿顶所在的圆，其直
径和半径分别用 da 和 ra 表示。
齿根圆 ：齿槽底面所在的圆，
其直径和半径分别用 df和 rf 表
示。 分度圆： 具有标准模数和标准 压力角的。它介于齿顶圆和齿根 圆之间，是计算齿轮几何尺寸的
的分度圆弧长，用 sk 表示。
齿槽宽： 一个齿槽的两侧齿廓
之间的分度圆弧长，用 ek 表
示。
齿距 ： 相邻两齿的同侧齿廓之
间的分度圆弧长，用 pk 表示。 显然有 pk ek sk
外齿轮基本参数及几何尺寸计算：
模数规定：m=p/π
pz d d pz mz mz
模数单位为mm，标准模数见表6-1。 它是确定齿轮尺寸的重要参数。
基准圆，其直径和半径分别用 d 和 r 表示。
基圆： 生成渐开线的圆，其直
径和半径分别用 db 和 rb 表示。
齿顶高： 齿顶圆与分度圆之间
的径向距离，用 ha 表示。
齿根高： 齿根圆与分度圆之间
的径向距离，用 hf 表示。
齿高： 齿顶圆与齿根圆之间的
径向距离，用 h 表示。
齿厚： 一个齿的两侧齿廓之间
i12
1 2
O2C rb2 O1C rb1
常数
三、渐开线齿廓的啮合特点
传动比恒定：
渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律。
五线合一：
C
啮合线、过啮合点的公法线、基圆的 公切线、正压力作用线和发生线。
中心距可分性：
O2N = 2O1N
1
=
rb2 rb1
上式表明：渐开线齿轮的传动比等于两轮基圆半径的反比，为
任何位置啮合，其两轮的传动比
恒等于连心线被齿廓接触点的公
法线所分成的两段的反比。这就
是齿廓啮合基本定律。
连心线与齿廓接触点的公法线的 交点称为啮合节点。过节点所作 的两个相切的圆称为节圆。传动 比与节圆半径成反比。
满足齿廓啮合基本定律的一对齿 廓称为共轭齿廓。渐开线齿廓是 应用最广泛的共轭齿廓。
第三节 渐开线齿廓
一、渐开线的形成及其特性 1.渐开线形成
2.渐开线的性质
（1）发生线沿基圆滚 V
过的线段长度等于基
k
圆上被滚过的相应弧
长。
（2）渐开线上任意一
点法线必然与基圆相 切。因为当发生线在基圆
上作纯滚动时，B点为渐 开线上K点的曲率中心， BK为其曲率半径和K点的 法线。
（3）渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向所夹的锐角称 为该点的压力角。齿廓上各点压力角是变化的。
（4）渐开线的形状只取决于基圆大小。基圆越大，渐开线越平 直。当基圆趋向于无穷大时，渐开线为直线。
（5）基圆内无渐开线。
二、渐开线齿廓满足定传动 比要求
根据渐开线性质，两齿廓在任 意点啮合的公法线 N1N2 都是 两基圆的一条内公切线。由于 基圆的大小和位置都是不变的， 因此两基圆一侧的内公切线是 唯一的，该直线与连心线的交 点C为定点，即节点固定。由此 证明渐开线齿廓满足定传动比 传动要求。 故
压力角: 渐开线齿廓在分度圆处的压力角。用α表示。源自cos krb rk
, k 值可变
cos rb ,值恒定
r
我国规定标准压力角为20
齿顶高
ha=ha*m
齿根高
（ ha* —齿顶高系数）
h f=(ha*+c*)m （c* —顶隙系数） 我国标准规定：正常齿制(m≥1)ha*=1 ，c*=0.25；
一常数。安装时若中心距略有变化不会改变传动比大小，此特
性称为中心距可分性。
啮合角不变
啮合线与两节圆公切线所
夹的锐角称为啮合角，用
α’表示 。显然，齿轮传
C
动啮合角不变，正压力的
大小也不变。因此，传动
过程比较平稳。
练习：
• 1、齿廓啮合基本定律? • 2、共轭齿廓？ • 3、渐开线是怎样形成的？ • 4、渐开线的性质？ • 5、渐开线齿廓的啮合特性？ • 6、要使一对齿轮传动比保持不变，其齿廓应符合什么条
齿轮传动与其它传动相比主要缺点有： ➢制造、安装精度要求较高，因而成本也较高； ➢不宜作远距离传动。
二、齿轮传动的类型：
平面齿轮传动
(圆柱齿轮传动)
齿 传递平行轴间的
轮
运动
传
动
空间齿轮传动
传递相交轴或交
错轴间的运动
三、对齿轮传动的基本要求
直齿圆柱齿轮传动 (轮齿与轴平行)
斜齿圆柱齿轮传动 (轮齿与轴不平行) 人字齿圆柱齿轮传动
第一节 齿轮传动的类型和对它的基本要求 第二节 齿廓啮合基本定律 第三节 渐开线齿廓 第四节 渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸 第五节 渐开线齿轮的啮合传动 第六节 渐开线齿轮的加工方法及根切现象 第七节 变位齿轮传动 第八节 轮齿的失效和齿轮的材料 第九节 标准直齿圆柱齿轮传动的设计 第十节 平行轴斜齿圆柱齿轮传动 第十一节 直齿圆锥齿轮传动 第十二节 齿轮的结构设计及齿轮传动的润滑 第十三节 齿轮传动的发展趋势简介
第一节 齿轮传动的类型和对它的基本要求
齿轮传动：用于传递任意两轴间的运动和动力。其圆周速度 可达到300m/s，传递功率可达105KW，齿轮直径可从不到1mm 到150m以上，是现代机械中应用最广的一种机械传动。
一、齿轮传动的特点：
齿轮传动与其它传动相比主要有以下优点：
➢传递动力大、效率高； ➢寿命长，工作平稳，可靠性高； ➢能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的 运动。
直齿圆锥齿轮传动 斜齿圆锥齿轮传动 曲齿圆锥齿轮传动
交错轴斜齿轮传动 蜗轮蜗杆传动
1.传动平稳、准确 2.承载能力强
齿轮齿条
交错轴斜齿轮
直齿锥齿轮
蜗杆传动
内啮合直齿
外啮合人字齿
曲齿锥齿轮
外啮合直齿
外啮合斜齿
斜齿锥齿轮
第二节 齿廓啮合基本定律：
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1 2
O2 N2 O1 N1
O2C O1C
即：一对相互啮合的齿廓无论在
第六章 齿轮传动
教学要求
了解齿轮机构的类型和应用，掌握齿廓啮合基本定理、渐开线性质、 啮合特性、标准直齿圆柱齿轮的主要参数和尺寸计算，熟悉齿轮正确啮 合条件和连续传动条件，能够计算斜齿轮、锥齿轮的几何尺寸，能正确 分析齿轮失效原因，确定设计准则、进行强度校核。
教学的重点与难点
重点：直齿、斜齿圆柱齿轮基本参数的确定与几何尺寸的计算，正确啮合 条件，连续传动条件，失效形式和计算准则，受力分析和强度计算。 难点：斜齿圆柱齿轮、锥齿轮的当量齿轮概念、受力分析和强度计算。
件？ • 7、渐开线上各点的压力角是否相同？基圆上的压力角是
多少？
第四节 渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸
一、直齿圆柱齿轮各部分的名称及主要参数 齿顶圆 ：齿顶所在的圆，其直
径和半径分别用 da 和 ra 表示。
齿根圆 ：齿槽底面所在的圆，
其直径和半径分别用 df和 rf 表
示。 分度圆： 具有标准模数和标准 压力角的。它介于齿顶圆和齿根 圆之间，是计算齿轮几何尺寸的
的分度圆弧长，用 sk 表示。
齿槽宽： 一个齿槽的两侧齿廓
之间的分度圆弧长，用 ek 表
示。
齿距 ： 相邻两齿的同侧齿廓之
间的分度圆弧长，用 pk 表示。 显然有 pk ek sk
外齿轮基本参数及几何尺寸计算：
模数规定：m=p/π
pz d d pz mz mz
模数单位为mm，标准模数见表6-1。 它是确定齿轮尺寸的重要参数。
基准圆，其直径和半径分别用 d 和 r 表示。
基圆： 生成渐开线的圆，其直
径和半径分别用 db 和 rb 表示。
齿顶高： 齿顶圆与分度圆之间
的径向距离，用 ha 表示。
齿根高： 齿根圆与分度圆之间
的径向距离，用 hf 表示。
齿高： 齿顶圆与齿根圆之间的
径向距离，用 h 表示。
齿厚： 一个齿的两侧齿廓之间
i12
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O2C rb2 O1C rb1
常数
三、渐开线齿廓的啮合特点
传动比恒定：
渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律。
五线合一：
C
啮合线、过啮合点的公法线、基圆的 公切线、正压力作用线和发生线。
中心距可分性：
O2N = 2O1N
1
=
rb2 rb1
上式表明：渐开线齿轮的传动比等于两轮基圆半径的反比，为
任何位置啮合，其两轮的传动比
恒等于连心线被齿廓接触点的公
法线所分成的两段的反比。这就
是齿廓啮合基本定律。
连心线与齿廓接触点的公法线的 交点称为啮合节点。过节点所作 的两个相切的圆称为节圆。传动 比与节圆半径成反比。
满足齿廓啮合基本定律的一对齿 廓称为共轭齿廓。渐开线齿廓是 应用最广泛的共轭齿廓。
第三节 渐开线齿廓
一、渐开线的形成及其特性 1.渐开线形成
2.渐开线的性质
（1）发生线沿基圆滚 V
过的线段长度等于基
k
圆上被滚过的相应弧
长。
（2）渐开线上任意一
点法线必然与基圆相 切。因为当发生线在基圆
上作纯滚动时，B点为渐 开线上K点的曲率中心， BK为其曲率半径和K点的 法线。
（3）渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向所夹的锐角称 为该点的压力角。齿廓上各点压力角是变化的。
（4）渐开线的形状只取决于基圆大小。基圆越大，渐开线越平 直。当基圆趋向于无穷大时，渐开线为直线。
（5）基圆内无渐开线。
二、渐开线齿廓满足定传动 比要求
根据渐开线性质，两齿廓在任 意点啮合的公法线 N1N2 都是 两基圆的一条内公切线。由于 基圆的大小和位置都是不变的， 因此两基圆一侧的内公切线是 唯一的，该直线与连心线的交 点C为定点，即节点固定。由此 证明渐开线齿廓满足定传动比 传动要求。 故
压力角: 渐开线齿廓在分度圆处的压力角。用α表示。源自cos krb rk
, k 值可变
cos rb ,值恒定
r
我国规定标准压力角为20
齿顶高
ha=ha*m
齿根高
（ ha* —齿顶高系数）
h f=(ha*+c*)m （c* —顶隙系数） 我国标准规定：正常齿制(m≥1)ha*=1 ，c*=0.25；
一常数。安装时若中心距略有变化不会改变传动比大小，此特
性称为中心距可分性。
啮合角不变
啮合线与两节圆公切线所
夹的锐角称为啮合角，用
α’表示 。显然，齿轮传
C
动啮合角不变，正压力的
大小也不变。因此，传动
过程比较平稳。
练习：
• 1、齿廓啮合基本定律? • 2、共轭齿廓？ • 3、渐开线是怎样形成的？ • 4、渐开线的性质？ • 5、渐开线齿廓的啮合特性？ • 6、要使一对齿轮传动比保持不变，其齿廓应符合什么条
齿轮传动与其它传动相比主要缺点有： ➢制造、安装精度要求较高，因而成本也较高； ➢不宜作远距离传动。
二、齿轮传动的类型：
平面齿轮传动
(圆柱齿轮传动)
齿 传递平行轴间的
轮
运动
传
动
空间齿轮传动
传递相交轴或交
错轴间的运动
三、对齿轮传动的基本要求
直齿圆柱齿轮传动 (轮齿与轴平行)
斜齿圆柱齿轮传动 (轮齿与轴不平行) 人字齿圆柱齿轮传动