齿轮传动设计
齿轮传动设计
二、常用齿轮材料 钢材韧性好，耐冲击，可通过热处理和化学处
理来改善其机械性能，最适于用来制造齿轮
金属 材料
非金属 材料
45钢
最常用，经济、货源充足
锻钢 中碳合金钢
35SiMn、40MnB、40Cr等
低碳合金钢
20Cr、20CrMnTi等
铸钢 铸铁
ZG310-570、ZG340-640等 HT350、QT600-3等
《机械设计》
§3-2 齿轮传动的失效形式和设计准则
一、齿轮传动的失效形式
1、轮齿折断(Tooth breakage)
◆ 疲劳折断
齿根受弯曲应力
初始疲劳裂纹
裂纹不断扩展
轮齿折断
◆ 过载折断 短时过载或严重冲击 静强度不够 全齿折断— 齿宽较小的齿轮 局部折断— 斜齿轮或齿宽较大的直齿轮
措施：增大模数（主要方法）、增大齿根 过渡圆角半径、增加刚度（使载荷分布均 匀）、采用合适的热处理（增加芯部的韧 性）、提高齿面精度、正变位等
§3-3 齿轮材料、热处理及精度
§3-4 直齿圆柱齿轮传动的强度计算
一、受力分析 Fn2
设为标准齿轮，标准中心距安装，力集中作用 在齿宽中点，忽略摩擦力
b
a Ft1
αFn1
c Fr1
Fn1
Fr1
Fn1
P T1
Ft1
齿轮传动设计
齿面点蚀——
设计准则二：
闭式硬齿面（ HBS>350）传动—— 齿根弯曲疲劳折断—— 按齿根弯曲疲劳强度设计，校核 齿面接触疲劳强度。
开式齿轮传动按齿根弯曲疲劳强度设计m，再将m增大 10~15%，不校核齿面接触强度
§3-2 齿轮材料及其热处理
一、齿轮材料 45号钢 中碳合金钢 金属材料 低碳合金钢 最常用，经济、货源充足 35SiMn、40MnB、40Cr等 20Cr、20CrMnTi等
齿根弯曲强度—以路易士（Lewis）公式为依据
一、齿根弯曲疲劳强度计算
轮齿受载后，相当于悬臂梁 故齿根部分弯曲应力最大，是危险截面 为防止轮齿折断，必须保证： σF≤σFP 假设：全部载荷由一对轮齿承担，并忽略摩擦力 危险截面 许用弯曲 载荷作用于齿顶时的受力分析： 齿顶载荷 弯曲应力 应力 作用角 水平分力 — F1 = FncosαF ——引起弯曲应力 垂直分力 — F2 = FnsinαF ——引起压应力（忽略不计） 危险截面的具体位置在哪？ Fn
近似取：K = 1.3~1.7
§3-4 直齿圆柱齿轮传动的强度计算
齿轮承载能力计算标准： 英国国家标准 BS436 德国国家标准 DIN3990 美国齿轮制造者协会 AGMA标准 国际标准化组织ISO齿轮标准 中国齿轮承载能力计算国家标准348083 基本理论：
齿面接触强度—以赫兹（Hertz）公式为依据
齿轮传动的特点和设计原理
齿轮传动的特点和设计原理
齿轮传动是一种常用的传动方式，其特点和设计原理如下：
1. 特点：
(1) 高效传动：齿轮传动具有高效率，能够实现功率的传递和转换；
(2) 精密传动：齿轮传动的传动误差较小，能够实现精确的速度和位置控制；
(3) 大传动比范围：齿轮传动能够实现大范围的传动比，满足不同工况下的需求；
(4) 紧凑结构：齿轮传动通常比较紧凑，能够在有限的空间内传递和转换动力；
(5) 良好的动力平衡性：齿轮传动由于齿数多，相对颠簸小，具有较好的动力平衡性；
(6) 高承载能力：齿轮传动的齿面接触面积大，能够承受较大的载荷；
2. 设计原理：
(1) 齿轮参数计算：齿轮传动的设计首先需要确定齿轮的模数、齿数、齿宽等参数，以满足传动比和承载需求；
(2) 齿形设计：根据齿轮的传动性能要求和材料的特性，设计合理的齿形，确保齿轮在传动过程中的载荷分布均匀；
(3) 强度计算：通过强度计算，确定齿轮的强度和刚度，以保证其在工作状态下不会发生破坏；
(4) 间隙设计：为了保证齿轮之间的顺利啮合，设计合适的齿轮间隙，以消
除传动误差和噪声；
(5) 轴布置和连接：设计齿轮传动的轴布置和连接方式，确保各部件之间的协调和传递力矩的可靠性；
(6) 润滑和冷却设计：为了保证齿轮传动的运转稳定和寿命，设计合适的润滑和冷却系统，以降低传动过程中的摩擦和温度。
综上所述，齿轮传动具有高效传动、精密传动、大传动比范围、紧凑结构、良好的动力平衡性和高承载能力等特点，其设计原理主要包括齿轮参数计算、齿形设计、强度计算、间隙设计、轴布置和连接、润滑和冷却设计等。
齿轮传动系统的高速传动设计
齿轮传动系统的高速传动设计
齿轮传动系统的高速传动设计是一项涉及到机械传动原理和设计计算的重要工
程任务。在设计齿轮传动系统时，需考虑传动比、齿轮模数、齿轮齿数、压力角、齿根强度、齿轮弯曲强度等参数，以确保传动系统能够在高速工作情况下稳定可靠。
首先，在进行高速传动设计时，需根据传动任务的要求确定传动比。传动比决
定了输入轴和输出轴之间的转速关系，一般情况下传动比越大，齿轮的模数越小，齿轮的齿数也随之减少。传动比计算准确与否将直接影响到传动系统的传动效率和稳定性。
其次，在确定传动比的基础上，需要根据传动比和输出轴的转速来计算输入轴
的转速。根据输入轴的转速和传动比选择合适的齿轮模数，模数的选择应考虑到工作条件下齿轮的强度、刚度和传动效率等因素，以确保传动系统在高速运转时不会出现断齿、磨损等问题。
另外，在高速传动设计中，还需要考虑齿轮的齿形、齿向、压力角等参数。合
理选择压力角可以减小齿根载荷，提高齿轮的传动效率；而齿形和齿向的设计应考虑到齿轮的噪声、振动和磨损情况，保证传动系统在高速运转时具有稳定的工作性能。
此外，在高速传动设计中，齿轮的齿根强度和齿轮的弯曲强度是必须考虑的关
键因素。齿根强度决定了齿轮在高速工作时的抗疲劳性能，一般情况下需满足齿根受力计算的强度要求；而齿轮的弯曲强度则决定了齿轮在扭矩作用下的扭转角度和变形情况，合理设计齿轮的截面形状和强度分布能够有效减小齿轮的变形和应力集中现象，保证传动系统的稳定运转。
总的来说，齿轮传动系统的高速传动设计是一个复杂的工程任务，需要综合考
虑传动比、齿轮模数、齿轮齿数、压力角、齿形、齿向、齿根强度、弯曲强度等诸多因素，以确保传动系统在高速工作情况下能够稳定可靠、高效运转。只有通过合
齿轮的设计准则
齿轮的设计准则
齿轮是一种常用的传动方式，广泛应用于各种机械设备中，如工程机械、汽车、铁路车辆等。为了确保齿轮的正常运行和使用寿命，需要遵循一些设计准则，下面就来介绍一下：
1.统一模数化设计：齿轮传动时，相邻的两个齿轮的模数应该相同，这样才能保证其配合良好。同时还可以方便齿轮的制造和维修。
2.正确选择齿轮类型：不同类型的齿轮适用于不同的工况，应根据实际情况选择合适的齿轮类型。例如，行星齿轮适用于高扭矩和高转速的传动，而斜齿轮适用于低噪音要求的传动。
3.合理设计齿数：齿轮的齿数应该尽量的多，这样可以减小每个齿轮的载荷和相邻齿轮轮齿之间的力矩。同时还能降低噪音和振动，提高传动效率。
4.确定齿轮轴距：齿轮传动时，齿轮轴的距离应该保持一定的范围。如果距离过于靠近，会导致载荷和摩擦增大，使得齿轮易损坏；如果距离过大，则传动效率会降低。
5.切向力计算：齿轮传动时，切向力是合成力中的一种，在设计时必须考虑到。切向力的大小直接影响到齿轮的寿命和耐久性，应该尽可能地降低切向力的大小。
6.齿轮材料选择：齿轮的材料应该具有高弹性模量和高强度，同时还能提供一定的韧性和耐磨性。常用的齿轮材料有钢、铸铁、铜合金等。
7.提高齿面硬度：齿轮的齿面硬度对其使用寿命和传动效率有着决定性影响。为了提高齿轮的齿面硬度，可以采用淬火、磨削等加工方式。
以上就是齿轮的设计准则，通过遵循这些准则可以保证齿轮的正常运转和使用寿命，并且提高传动效率和降低噪音振动。
齿轮传动设计
又：u = z2 / z1 = d2 / d1 、L = b 、Fn = Ft / cosα ,并引入K
节点处的接触应力：
H Z
1 1 12 1 2 2 E2 E1
2 KT1 (u 1) 2 bd12u sin cos
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2 KT1( u 1) Z Z E Z H bd12u 材料弹性系数—ZE 节点区域系数— ZH 图3-11
mm
影响齿根弯曲疲劳强度的主要参数是模数 m
m↑ →齿厚 ↑ →截面积↑ →σF ↓ →弯曲强度 ↑ s 配对的大小齿轮的弯曲应力不等
标准齿轮 YFa1 Ysa1 ≠ YFa2 Ysa2 故σF1 ≠ σF2
计算模数时，比较YFa1 Ysa1 /σFP1与YFa2 Ysa2 /σFP2的 大小，代入大值
§3-4 直齿圆柱齿轮传动的强度计算
齿轮承载能力计算标准： 英国国家标准 BS436 德国国家标准 DIN3990 美国齿轮制造者协会 AGMA标准 国际标准化组织ISO齿轮标准 中国齿轮承载能力计算国家标准348083 基本理论：
齿面接触强度—以赫兹（Hertz）公式为依据
齿根弯曲强度—以路易士（Lewis）公式为依据
5、齿面塑性变形
齿面形成凹沟、凸棱 原因：齿面较软，重载
措施：提高齿面硬度，采用
齿轮传动设计
齿轮传动设计
齿轮传动设计是指将能量从一个部件传递到另一个部件的过程。它通常由齿轮或减速机组成，这些装置使能量在轴之间传递。齿轮传动设计包括材料选择、模具设计、连接和齿轮尺寸，以及齿轮的模式和方法。此外，关于齿轮传动设计的其他实质性内容包括修改功率特性、调整速度比等。
齿轮传动设计
第十章齿轮传动
§10-1 概述
§10-2 齿轮传动的失效形式及设计准则
§10-3 齿轮的材料及其选择原则
§10-4 齿轮传动的计算载荷
§10-5 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算
§10-6 齿轮传动设计参数、许用应力与精度选择§10-7 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算
§10-8 标准锥齿轮传动的强度计算
§10-9 齿轮的结构设计
§10-10 齿轮传动的润滑
P186
齿轮传动概述1
一、齿轮传动的主要特点：
传动效率高可达99％；
结构紧凑；
工作可靠，寿命长；
传动比稳定；
制造及安装精度要求高，价格较贵。
二、齿轮传动的分类
齿轮传动概述2按齿轮类型分：直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动
锥齿轮传动人字齿轮传动
齿轮传动概述2按装置形式分：开式传动、半开式传动、闭式传动。
按齿面硬度分：软齿面齿轮（齿面硬度≤350HBS）
硬齿面齿轮（齿面硬度＞350HBS）
三、本章的主要内容
齿轮传动的失效形式及设计准则；
齿轮的材料及精度选择；
齿轮传动的受力分析；
齿轮传动的设计理论及方法；
齿轮的结构设计。
齿轮的材料及其选择原则
齿轮的材料及其选择原则
一、对齿轮材料性能的要求
轮齿应有较高的抗折断能力；
二、常用的齿轮材料
钢：常用材料，可经过热处理改善机械性能铸铁：低速、轻载、不太重要的场合
非金属材料：高速、轻载、且要求降低噪声的场合。四、齿轮材料选用的基本原则
❑必须满足如强度、寿命、可靠性、经济性等的要求；❑应考虑齿轮尺寸大小和制造方法及工艺的要求；
齿轮传动设计
闭式传动 —封闭在箱体内，润滑条件好
齿轮传动
(按工作条件分)
开式传动
—外露，润滑较差，易磨损
半开式传动 —介于上两者之间，有防护罩
齿轮传动的特点
优点：传递功率和转速适用范围广； 传动比恒定；
效率高、结构紧凑。
缺点：制造成本较高； 精度低时，噪声和振动较大； 不宜用于轴间距离较大的传动。
第三章 齿轮传动设计－失效形式
● 各对齿载荷分配不均—弹性变形、制造误差
● 载荷沿齿宽分布不均—弯曲和扭转变形及误差
圆周速度低 齿轮对称布置 齿轮制造精度高 斜齿轮传动 K取小值 齿轮速度高 非对称布置 开式齿轮传动 直齿轮传动 K取大值
第三章 齿轮传动设计－齿面接触强度计算
三、直齿圆柱齿轮传动的齿面接触疲劳强度计算 齿轮承载能力计算标准：
若三项精度相同，则记为： 8－FL
齿厚上偏差代号
第三章 齿轮传动设计－受力分析
§3-4 直齿圆柱齿轮传动的受力分析及强度计算
一、轮齿受力分析
条件：标准齿轮并忽略齿面间的摩擦力
2T1 法向力： Fn d b1
T2/T1＝ d2/d1＝i
圆周力— Ft 2T1 / d 1 2T2 / d 2 N 径向力— Fr Ft tan 法向力— Fn Ft / cos
设计准则二： 对于闭式硬齿面（ HBS>350）传动， 主要失效形式是齿根弯曲疲劳折断，所以按齿根弯 曲疲劳强度设计，而校核齿面接触疲劳强度。
齿轮传动的设计步骤
齿轮传动的设计步骤
齿轮传动的设计步骤
齿轮传动是一种常见且重要的机械传动方式，广泛应用于机械设备和工业机械中。其作用是通过两个或多个齿轮之间的啮合，将动力或运动传递给其他零件或机械系统。齿轮传动设计的核心在于确定合适的齿轮参数，以满足传动系统的要求。下面，我们将介绍齿轮传动的设计步骤。
第一步：确定传动比和传动功率
在开始齿轮传动的设计前，需要明确传动系统所需的传动比和传动功率。传动比是指输入轴的转速与输出轴的转速之间的比值。传动功率则是指传递给输出轴的功率大小。根据具体应用需求，我们可以确定传动比和传动功率的数值。
第二步：计算齿轮的模数
在传动比和传动功率确定后，接下来需要计算齿轮的模数。齿轮的模数是指齿轮齿数与齿轮模的比值，用来描述齿轮齿数和齿轮大小的关系。一般来说，根据传动功率和转速来计算齿轮的模数，以满足传动的要求。
第三步：选择合适的齿轮材料
齿轮传动的设计过程中，选择合适的齿轮材料十分重要。齿轮材料应具有良好的耐磨性、耐蚀性、强度和刚度，以确保传动系统的可靠性和寿命。常用的齿轮材料包括钢、铸铁、铜合金等。根据具体的应用需求和工作环境选择合适的齿轮材料。
第四步：确定齿轮的齿数和齿形
根据传动比和齿轮模数，确定齿轮的齿数。齿数的确定需要考虑到齿轮啮合条件的要求，如齿面接触、齿轮强度等。齿形的设计也是十分重要的一步，合理的齿形设计可以提高齿轮传动的效率和传动能力。常见的齿形有直齿、斜齿、渐开线齿等。
第五步：计算齿轮的几何参数
在确定齿数和齿形后，需要计算齿轮的几何参数。包括齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、齿隙等。这些参数直接影响着齿轮的传动特性，如传动比、啮合条件等。通过计算这些几何参数，可以确保齿轮传动的可靠性和稳定性。
齿轮传动课程设计
齿轮传动课程设计
一、教学目标
通过本节课的学习，学生需要掌握齿轮的基本概念、类型和传动原理，了解齿
轮传动的应用范围和特点。在知识目标方面，学生应能够描述齿轮的结构、分类和传动方式，解释齿轮传动的工作原理。在技能目标方面，学生应能够运用所学知识分析齿轮传动系统，进行简单的齿轮设计计算。在情感态度价值观目标方面，学生应能够认识齿轮传动在工程技术中的重要性，培养对机械设计和制造的兴趣。
二、教学内容
本节课的教学内容主要包括三个部分：齿轮的基本概念、齿轮的类型和传动原理、齿轮传动的应用。首先，介绍齿轮的定义、特点和基本参数，如齿数、模数、压力角等。其次，讲解不同类型的齿轮，如圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗轮蜗杆等，并阐述各类齿轮的传动原理和应用场景。最后，通过实例分析，让学生了解齿轮传动在现实生活中的应用，如汽车、机床、减速器等。
三、教学方法
为了提高学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法。首先，运用
讲授法，清晰地阐述齿轮的基本概念、类型和传动原理。其次，采用案例分析法，让学生通过分析实际应用案例，加深对齿轮传动的理解。此外，利用实验法，让学生亲自动手进行齿轮传动实验，观察齿轮的运动特性和传动效果。最后，鼓励学生进行分组讨论，分享学习心得和研究成果。
四、教学资源
为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：教材《机械
基础》、参考书《齿轮传动技术与应用》、多媒体资料（包括齿轮传动动画演示、实际应用场景视频等）、实验设备（齿轮模型、减速器等）。通过这些资源的辅助，丰富学生的学习体验，提高学习效果。
机械设计基础 第四章 齿轮传动设计
（2）渐开线齿廓间的法向力
若不计齿廓间的摩擦力，则齿
廓间的作用力总是沿着接触点的 公法线方向。称为法向力。
若齿轮传递的力矩不变，
bC
E2
Z
o2
ω2
齿廓啮合基本定律
14
i1/ 2 O 2 C /O 1 C
由上式推论：
∎ 显然要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。
o1 ω1
n
k
C
E1
∎ 或者说要使齿轮传动得到 定传动比，不论齿廓在任何 位置接触，过接触点所作的 n 齿廓公法线都必须与连心线 交于一定点。
18
一、渐开线的形成和特性
发生线
K
1、渐开线的形成:
一直线在一个圆周上做 纯滚动时，直线上任意一点 的轨迹称为渐开线。
AK曲线称为渐开线。 BK直线称为发生线。 这个圆称为基圆。
k 称渐开线A K的展角
B
rb
基圆
A
k
O
19
2、渐开线特性:
（1）BK = A B 发生线沿基圆滚
过的长度等于基圆 上被滚过的圆弧长 度。
如右图所示：
∎ 齿廓E1和E2在K点啮合
∎ 过K点作两齿廓的公法
线nn，它与连心线o1o2的
交点C称为节点。
n
o1 ω1
n k
齿轮齿条传动设计计算
齿轮齿条传动设计计算
齿轮齿条传动是常见的机械传动方式之一，也是用于传递轴间转矩和
转速的重要装置。它由齿条和与之啮合的齿轮组成，通过轮齿的啮合来实
现转动。在进行齿轮齿条传动设计计算时，需要考虑传动的功率、转速、
轴间距、齿轮模数、齿数等参数。
首先，我们需要确定齿轮齿条传动的功率需求。根据所传递的功率来
选择合适数值的齿轮和齿条，一般要保证所选的齿轮和齿条具有足够的强
度和耐磨性。
其次，需要确定齿轮齿条传动的转速比。转速比通常由所需输出转速
和输入转速决定。转速比的确定直接影响到齿轮和齿条的齿数选择。一般
来说，较大的转速比要求较小的齿轮齿数，从而需要较高的精度。
接着，根据齿轮齿条传动的转速要求和功率需求，可以计算出所需的
模数。模数直接影响齿轮的尺寸和结构，因此需要根据实际情况进行调整。一般来说，所需的模数越大，齿轮尺寸越大，传动愈稳定。
然后，需要确定齿轮齿条传动的齿数选择。齿数的选择需要考虑齿轮
和齿条的啮合配合、齿间间隙等因素。齿数的选择需要满足一定条件，例如，齿数尽量要求是素数，以避免齿轮和齿条存在重复齿面时的震动和噪音。
最后，需要进行齿轮和齿条的轴间距计算。轴间距直接影响齿轮和齿
条的结构和性能，所以需要根据实际情况进行调整。轴间距的计算需要考
虑齿轮和齿条的尺寸、模数等因素。
在进行齿轮齿条传动设计计算时，需要根据实际情况进行合理选择和
调整。为了提高齿轮齿条传动的性能和寿命，还需要考虑选用合适的材料、表面处理等措施。
总结起来，齿轮齿条传动设计计算涉及到传动功率、转速比、模数、
齿数和轴间距等参数。在进行计算时，需要根据实际需求来选择合适的数值，并结合材料、结构、加工工艺等因素进行综合考虑，以确保齿轮齿条
关于齿轮传动的教学设计
关于齿轮传动的教学设计
引言
齿轮传动是一种常见的机械传动方式，广泛应用于机械工程领域。在工程教育中，教授齿轮传动的原理和应用对学生了解机械设计与制造具有重要意义。本文将探讨一种教学设计，旨在帮助学生全面理解齿轮传动的工作原理、设计要点和应用场景。
一、教学目标
1. 理解齿轮传动的基本原理；
2. 掌握齿轮传动的设计方法；
3. 能够分析和计算齿轮传动的传动比、转速和扭矩等参数；
4. 了解齿轮传动在不同领域的应用。
二、教学内容和步骤
1. 齿轮传动原理的讲解（30分钟）
首先，教师应简要介绍齿轮传动的定义、分类和基本原理。通过图示和动画展示，学生能够直观地了解齿轮的构造和工作方式。重点介绍主动齿轮和从动齿轮之间的传动关系、传动比的计算方法以及齿轮压力角的影响等。
2. 齿轮传动设计的要点和方法的介绍（45分钟）
教师应详细介绍齿轮传动的设计要点和设计方法。对于常用的平行轴齿轮传动和斜齿轮传动，教师可以分别进行讲解。包括齿轮的模数选择、齿轮的齿数选取、中心距的计算、齿轮齿形的修正等内容。通过实例分析和计算练习，学生能够熟练应用设计方法进行齿轮传动的设计。
3. 齿轮传动参数计算和分析（45分钟）
教师可以通过一些实际案例，引导学生进行齿轮传动的参数计算和分析。例如，给定主动齿轮的齿数和转速，学生可以计算从动齿轮的齿数和转速，并进一步计算传动比、扭矩等参数。通过这样的练习，学生不仅能够巩固所学的知识，还可以了解不同参数对齿轮传动性能的影响。
4. 齿轮传动的应用场景（20分钟）
教师可以介绍齿轮传动在各个工程领域的应用。例如，汽车传动系统、机床传动系统、风力发电机等。通过了解不同场景下的齿轮传动设计和应用，学生能够更好地将所学的知识与实际工程应用相结合。
齿轮设计方案
齿轮设计方案
1. 引言
齿轮是机械传动中常用的元件之一，广泛应用于各类机械设备，如
汽车、机床、电动机等。它通过齿轮的啮合传递动力和转速，实现机
械设备的运转。齿轮设计的优良与否直接影响着机械设备的性能和使
用寿命。本文将介绍齿轮设计的根本原理和常用的设计方法，以及在
设计过程中需要注意的问题。
2. 齿轮设计原理
2.1 齿轮参数
齿轮设计的第一步是确定齿轮的参数。齿轮的参数包括模数、齿数、压力角等。模数是齿轮齿数与齿轮直径比的倒数，通常用于确定齿轮
的尺寸。齿数决定了齿轮的传动比和平稳性能。压力角那么是决定齿
轮齿形的重要参数，不同的压力角会影响齿轮的传动效率和噪声。
2.2 齿轮配对
齿轮设计的第二步是确定齿轮的配对关系。在一台机械设备中，通常会存在多个齿轮配对。齿轮的配对关系需要保证传动的正确性和稳定性。在齿轮配对中，常用的方法有滚动配对和滑动配对。滚动配对适用于高速传动和大功率传动，滑动配对适用于低速传动和小功率传动。
2.3 齿轮制造工艺
齿轮设计的第三步是确定齿轮的制造工艺。齿轮的制造工艺包括铸造、锻造、切削等。不同的制造工艺会影响齿轮的质量和本钱。在齿轮制造中，常用的工艺是切削。切削工艺可以实现高精度和高质量的齿轮制造。
3.1 功能和强度设计
齿轮的功能设计是保证齿轮传动的稳定性和可靠性。在功能设计中，需要考虑齿轮的传动比、传动效率和噪声等因素。强度设计是保证齿
轮在工作中不会发生破坏。在强度设计中，常用的方法有极限强度设
计和可靠性强度设计。极限强度设计是通过比拟齿轮的强度和载荷来
确定是否平安。可靠性强度设计是在极限强度设计的根底上考虑材料
机械设计手册：齿轮传动设计与计算
机械设计手册：齿轮传动设计与计算
当涉及到传动系统的设计和计算时，齿轮传动广泛被认为是最可靠且常用的机械传动。
1. 引言
齿轮传动由许多齿轮和轴组成，被广泛应用于各种机械设备，如汽车、船舶、工业机械等。它具有高效率、可靠性和良好的传递性能，同时也具备较小的体积和重量。
2. 齿轮传动的基本原理
齿轮传动是通过齿轮之间的啮合将动力传递给不同的机械组件。它主要由两个关键部分组成：主动齿轮和从动齿轮。主动齿轮通过旋转带动从动齿轮，从而实现动力的传递。
3. 齿轮的种类与特点
齿轮可以根据其齿形、齿数、模数以及啮合方式等因素进行分类。一些常见的齿轮类型包括直齿轮、斜齿轮、蜗杆齿轮等。每种齿轮类型都有其特定的应用场景和优点。
3.1 直齿轮
直齿轮是最基本和最常见的齿轮类型之一。它的齿轮齿条直接与轴线平行，具有平面齿面。
3.2 斜齿轮
斜齿轮具有斜齿面，其齿条与轴线有一定的角度。斜齿轮能够传动更大的力和
扭矩，常用于需要更高传动效率和更大负载能力的应用场景。
3.3 蜗杆齿轮
蜗杆齿轮是一种特殊的齿轮装置，由蜗杆和蜗轮组成。它具有较高的减速比和
较大的传动力矩，常用于需要大扭矩输出和减速的设备。
4. 齿轮设计与计算的基本步骤
齿轮设计与计算是齿轮传动系统设计的关键步骤。下面是齿轮设计与计算的基
本步骤：
4.1 确定传动比
传动比是齿轮设计的基本指标之一，它表示主动齿轮和从动齿轮之间的速度比。传动比的确定需要考虑到所需输出速度和扭矩。
4.2 选择合适的齿轮类型和参数
根据传动比和应用需求，选择合适的齿轮类型和参数。这包括确定齿轮的齿数、模数、齿宽等。
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机械原理
课程设计说明书
设计题目：齿轮传动设计
学院：工程机械学院
专业：机械设计制造及其自动化班级：25040808
设计者：刘春（学号：25）
指导教师：张老师
2011-01-13
课程设计说明书
一、设计题目：齿轮传动设计
如图所示，齿轮变速
箱中，两轴中心距为80㎜，
各轮齿数为Z1=35，Z2=45，
Z3=24，Z4=55，
Z5=19,Z6=59，模数均为
m=2㎜，试确定各对齿轮的传动传动类型，并设计这三对齿轮传动。
二、全部原始数据：
Ｚ１=35，Ｚ2=45,Ｚ3=24,Ｚ4=55,Ｚ5=19,Ｚ6=59,
ｍ=2mm,ha*=1,c*=0.25, α=20，a'=80mm
三、设计方法及原理：
（一）传动的类型及选择：
*按照一对齿轮的变位因数之和（Ｘ1+Ｘ2）的不同，齿轮传动可分为三种类型。
1.零传动（X1+Ｘ2=0）
a.标准齿轮传动：X1=Ｘ2=0
传动特点：设计简单，便于互换。
b.高度变为齿轮传动：Ｘ1=-Ｘ2≠0，Ｘ1+Ｘ2=0。一般小齿轮
采用正变位，大齿轮采用负变位。
传动特点：互换性差，需成对设计和使用，重合度略有降低。
2.正传动(Ｘ1+Ｘ2>0)
传动特点：
①可以减小齿轮机构的尺寸。
②可以减轻齿轮的磨损程度。
③可以配凑中心距。
④可以提高两轮的承载能力，由于两轮都可以采用正变。
位，可以增加两齿轮的齿根厚度，从而提高两齿轮的抗弯能力。
⑤互换性差，需成对设计，制造和使用。
⑥重合度略有降低。
3.负传动(Ｘ1+Ｘ2<0）
传动特点：
①重合度略有降低。
②互换性差，需成对设计，制造和使用。
③齿厚变薄，强度降低，磨损增大。
综上所述，正传动的优点突出，所以在一般情况下，采用正传动；负传动是最不理想的传动，除配凑中心距的不得已情况下，尽量不用；在传动中心距等于标准中心距时，为了提高传动质量，可采用高度变位齿轮传动代替标准齿轮传动。
（二）变位因数的选择：
*根据设计要求，可在封闭图上选择变位因数。
封闭图内容解释：
1.封闭图中阴影区是不可行区，无阴影区是可行区。所选择的变位因数的坐标点必须在可行区内。
2.根据不发生根切的最小变位因数算出两个齿轮不发生根切的限制线Ｘ1min，Ｘ2min分别平行于两坐标轴，若变位因数Ｘ1在Ｘ1min线的右边，变位因数Ｘ2在Ｘ2min线的上方，则所设计的齿轮完全不发生根切。
曲线①和②是允许两齿轮有微量根切的限制线。当这种微量跟切得跟切点不进入不进入齿廓工作段时，将不会降低重合度。如果允许微量根切，则变位因数可取在曲线①右侧和曲线②的上方。
3.曲线③是重合度位1的曲线，还有一条是重合度为1.2的曲线。当在曲线③的左下方选取变位因数时，则εα≥1，当在εα=1.2曲线左下方选取变位因数时，εα＞1.2。
4.曲线④是齿顶厚s a1=0的限制曲线，还有两条限制曲线分别是s a1=0.25ｍ和s a2=0.4ｍ。
例：所设计齿顶厚s a1＞0.4ｍ，则应在s a1=0.4ｍ曲线左上方选取Ｘ1值。
5.曲线η'=η"是等滑动磨损曲线。表示两齿轮材质相同，齿根部分磨损相同。
6.节点位置曲线，曲线δ1=0.0表示节点正好位于两齿轮啮合图中靠近B1点的C点位置。（注：C为一对齿轮单齿啮合区和双齿啮合区的分界点）曲线δ1=0.6表示节点位于靠近B1点的双齿啮合区内，与C点相距0.6ｍ；曲线δ2=0.0表示节点正好位于另一单齿啮合与双齿啮合的分界点D；δ2=0.6ｍ的曲线表示节点位
于靠近B2的点的双齿啮合区内离D点距离为0.6ｍ。如果在曲线δ1=0.0与δ2=0.0之间的区域内选择变位因数，则节点位于单齿啮合区内。
7.两轮齿根弯曲疲劳强度相等的曲线是：
①点划线a：两轮材料相同，小齿轮为主动轮时；
②点划线b：两轮材料相同，大齿轮为主动轮时；
由上述论述可知，对于两齿轮齿数不同的组合，就有不同的封闭图。但是，封闭图册上的齿数组合是有限的。当所设计的齿轮其齿数组合与图册上的不同时，可参考齿数相近的封闭图。
四、设计及计算过程：
（一）齿轮Ｚ1和齿轮Ｚ2
1.求标准中心距a:
a=ｍ（Ｚ1+Ｚ2）／2=80㎜
2.求啮合角α'
cosα'=acosα/a' α'=20°
3.求变位因数之和X1+X2;
由无侧隙啮合方程式可得：
X1＋X2=（Z1+Z2）（invα'－invα）／2tanα=0.0
4.在封闭图上做直线X1＋X2=0.0，此直线上所有点均满足变
位
因数之和为0，中心距为80㎜的要求。此直线与等滑动磨损曲
线η'=η"的交点坐标为X1=0.165，X2=-0.165满足两齿根磨损相等要求。
5.计算几何尺寸：
参考变位系数值，选该齿轮传动为零传动。
中心距变动系数：y=（a'－a）／m=0
齿顶高变动系数：σ=X1＋X2－y=0
齿顶高：h a1=（h a*+X1-σ）m=2.33㎜
h a2=（h a*+X2-σ）m=1.67㎜
齿根高：h f1=（h a*+c*-X1）m=2.17㎜
h f2=（h a*+c*-X2）m=2.83㎜
全齿高：h1=h a1+h f1=4.50㎜
h2=h a2+h f2=4.50㎜
分度圆直径：d1=mz1=70㎜
d2=mz2=90㎜
齿顶圆直径：d a1=d1+2h a1=74.66㎜
d a2=d2+2h a2=93.34㎜
齿根圆直径：d f1=d1-2h f1=65.66㎜
d f2=d2-2h f2=84.34㎜