机械设计基础 完整课件 第5章 齿轮传动设计
13. 蜗杆传动的强度计算 由于材料和结构等因素， 蜗杆轮齿的强度远比蜗轮轮齿的强度高，因此， 轮齿的失效都出现在蜗轮上，在强度计算中只计算蜗轮的轮齿。有关胶合与磨损 的计算，目前还缺乏可靠的方法与数据，故仍按齿轮的方法进行计算，在公式与 许用应力中适当考虑胶合与磨损的影响。在多数情况下，蜗轮轮齿弯曲强度所限 定的承载能力，大都超过齿面接触强度所限定的承载能力，因此，只需按照齿面 接触疲劳强度计算即可。
式可知，选择弯曲疲劳强度性能较好的材料及热处理方法，采用正变位，增大重 合度， 均可提高轮齿的弯曲疲劳强度。 从几何参数考虑， 增大模数、 齿数及齿宽， 均可降低其弯曲应力，提高轮齿的弯曲疲劳强度。但是，与接触疲劳强度相同， 增大齿宽同样会带来相应问题。因此，齿宽不宜过大。当模数确定后，虽然增加 齿数可降低其齿根弯曲应力，提高轮齿的弯曲疲劳强度，但这种影响较小，而且 要增大传动外廓尺寸。相反，在齿轮材质和传动外廓尺寸不变的条件下，适当地 减少齿数以增大模数，可以最有效地提高轮齿的弯曲疲劳强度。所以说，影响轮 齿弯曲疲劳强度的最重要的因素应是模 数。 ．． 9.齿轮主要参数的选择 齿轮许多参数已经标准化，如：模数、齿形角、齿顶高系数等。除非必要，
11. 蜗杆传动的失效形式 由于蜗杆螺旋部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度， 故失效经常发生在蜗轮 轮齿上；又因蜗杆传动在齿面间有较大的相对滑动，发热量大，所以其主要失效 形式有胶合、点蚀、磨损和轮齿断裂等。其中闭式传动容易产生齿面胶合，开式 传动容易产生齿面磨损。
12. 蜗杆传动的受力分析 蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮传动大体相同， 但应注意到蜗杆轴线与
机械设计基础（近机类）学习指导
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第 5 章 齿轮传动设计
5.1 教学基本要求
1.熟练掌握齿轮传动的特点、类型和应用场合； 2.熟练掌握渐开线的形成和性质； 3.熟练掌握渐开线齿轮的正确啮合条件； 4.熟练掌握轮齿的受力分析、应力分析、失效形式与计算准则； 5.掌握齿轮材料的基本要求、热处理方法及材料选用原则； 6.了解齿轮切齿原理、根切及变位齿轮的概念； 7.了解齿轮传动强度计算公式中各参数及系数的物理意义、 对设计的影响及 其选择方法； 8.能够熟练进行齿轮传动设计计算； 9.熟练掌握蜗杆传动的几何参数计算及主要参数的合理选择； 10.熟练掌握蜗杆传动的受力分析及其蜗轮转向的判断； 11.了解蜗杆传动的失效形式及强度计算方法； 12.了解蜗杆传动的热平衡原理和计算方法； 13.了解蜗杆传动的类型、变位、效率及润滑等。
方向相反；对于从动轮为驱动力，与回转方向相同。 分别指 向各自轮 心。注意：这一结论，在大多数情况下也 ．． ．．
是正确的。唯一例外的就是对于圆柱内齿轮，其径向力 Fr 应为背 离其轮 心。 ．． ．． （3）轴向力 Fa 齿轮的特例。 斜齿圆柱齿轮轴向力 Fa 的方向取决于齿轮的回转方向和轮齿螺旋线方向。 主 动轮的轴向力 Fa 可用“左、右手定则”来判断。当主动轮为右旋时，用右手； ．．． 主动轮为左旋时，用左手。以四指的弯曲方向表示主动轮的转向，则拇指指向即 为它所受轴向力的方向。 从动轮的轴向力方向可通过其与主动轮的轴向力方向相 反而得到确定。 需要强调：上述“左、右手定则”仅适用于主动轮。 直齿锥齿轮轴向力 Fa 的方向，总是分别指 向各轮的大端。 ．．．．．．． 圆柱齿轮和直齿锥齿轮传动各分力方向的判断方法归纳如下表： 齿轮受力方向
5-6
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蜗轮轴线在空间成 90°交错配置的，齿面上作用的法向力 Fn 为一空间力，它同样 可以分解为三个互相垂直的分力，即圆周力 Ft、径向力 Fr 和轴向力 Fa。蜗杆和 蜗轮所受三个分力的方向可按如下方法判定： Ø 蜗杆上的圆周力起阻力作用， 与回转方向相反； 蜗轮上的圆周力起驱动作用， 与回转方向相同。 Ø 蜗杆和蜗轮上的径向力分别指向各自的轮心。 Ø 蜗杆上的轴向力按“左、右手定则”来判定，蜗轮上的轴向力与蜗杆上的圆 周力方向相反。
5-3
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4.应力分析 载荷作用在轮齿上，在轮齿上产生弯曲应力及齿面接触应力。这两种应力都 是循环应力，会导致轮齿发生疲劳失效。 接触应力为压应力，只在接触点附近产生，其循环特征为脉动循环。 弯曲应力的循环特征与齿轮工作情况有关，可能为脉动循环或对称循环，应 根据具体情况仔细分析。 5.齿轮传动的失效分析 齿轮的失效，通常都集中在轮齿部分。轮齿的主要失效形式有：弯曲疲劳折 断和静力折断，齿面接触疲劳点蚀，齿面磨损，齿面胶合，齿面塑性变形等。 6.软齿面与硬齿面概念 通常将齿轮中齿面硬度≤350HBW 的齿轮称为软齿面齿轮，而将齿面硬度＞ 350HBW 的齿轮称为硬齿面齿轮。一对齿轮传动，只有当两齿轮均为硬齿面时， 方为硬齿面齿轮传动，否则都叫做软齿面齿轮传动。 7. 设计计算准则 1) 闭式传动。 主要失效形式为齿面接触疲劳点蚀和轮齿的弯曲疲劳折断。 对于软齿面齿轮传动，由于其齿面接触疲劳强度相对较低，故应首先按齿面 接触疲劳强度进行设计计算，并初步确定齿轮传动的主要参数和尺寸，然后再验 算其齿根的弯曲疲劳强度。 对于硬齿面齿轮传动，由于其齿面接触疲劳强度相对较高，故应首先按齿根 弯曲疲劳强度进行设计计算，并初步确定齿轮传动的主要参数和尺寸，然后再验 算其齿面接触疲劳强度。 2）开式齿轮传动。 主要失效形式为齿面磨损和轮齿弯曲疲劳折断（尤其要 考虑轮齿经磨损后齿厚会减薄） 。通常按轮齿弯曲疲劳强度进行设计计算，并将 计算出来的模数增大 5％～15％，以考虑磨损对齿厚减薄的影响。 在具有较大冲击载荷或短时过载的情况下， 还应验算轮齿是否会发生齿面塑 性变形及轮齿静力折断现象。 8.影响齿轮疲劳强度的主要因素
分力名称 切向（圆周）力 Ft 径向力 Fr 主动 指向各自轴心 左、右手定则 轴向力 Fa
直齿圆柱齿轮没有轴向力，即 Fa = 0，它可视为斜齿圆柱
主动 圆柱齿轮 与转向反向 锥齿轮
从动
从动 与主动轮方向相反
与转向同向
指向各自大端
斜齿圆柱齿轮和直齿锥齿轮传动的受力分析，其各分力方向的标示方法，如 图 5-1、图 5-2 所示。
5-4
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影响齿轮 疲劳 强度的 主 要 因 素 ,可 根 据 强度计算公式及计算 载荷公式 来 分 析。 分析时注意分清主次。 计算载荷公式中的各系数， 如使用系数、 动载系数等， 对接触与弯曲强度的影响基本相同，至于齿轮的接触和弯曲强度计算公式，由于 所涉及的主要参数不同，因此影响因素自然也不同。 （1）载荷系数 用以考虑由于齿轮啮合内 部、外 部因素而引起的附加动载荷 ．． ．．
5-1
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（1）正确啮合条件
mn 1 = mn 2 = m n α n1 = α n 2 β1 = − β 2 ε ≥1
（2）连续传动条件
3．齿轮传动的受力分析 在作齿轮传动的受力分析时，必须分清主 动轮和从 动轮。关于各力的大小， ．．． ．．． 教材中已经给出计算公式。 下面将着重就如何正确地判断各力的方向和做到在图 中正确地进行标注进行讨论。 （1）切向力（或称圆周力）Ft （2）径向力 Fr 对于一对齿轮中的主动轮为阻力，与回转
5-2
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图 5-1 斜齿圆柱齿轮的受力分析
图 5-2 直齿锥齿轮的受力分析 在齿轮的受力分析中， 斜齿圆柱齿轮的轴向力 Fa 方向的判断比较困难。 因此， 在复习时，应着重掌握斜齿圆柱齿轮传动中轴向力方向的判断方法。其次，在学 习锥齿轮时，应注意经常将其与圆柱齿轮进行比较，掌握它与圆柱齿轮的不同之 处。例如：锥齿轮在受力计算时，用的是齿宽中点节线处的直径，即平均直径 dm；由于锥齿轮两轴平面垂直相交，主、从动轮上并非各同名分力仍然对应大小 相等、方向相反关系。显然，这里除了 Ft1 ＝-Ft2 之外，Fr1≠-Fr2 、Fa1≠-Fa2 ， 而是 Fr1＝- Fa2、Fa1＝- Fr2 。 一对齿轮传动受力分析是轮系受力分析的基础，必须熟练掌握。此外，还应 掌握多对齿轮传动组合的受力分析，如两级斜齿圆柱齿轮传动、锥齿轮-斜齿圆 柱齿轮传动、 斜齿圆柱齿轮-蜗杆传动、 锥齿轮-蜗杆传动等。 在受力分析过程中， 还要注意使传动的整体设计方案尽可能做到受力合理，譬如：尽可能减小轴及轴 承的受力等。具体见典型例题分析。
的影响， 还需考虑由于轴的变形和齿轮制造误差等引起载荷沿齿宽方向分布不均 匀及各对轮齿间载荷分配的影响的系数。 如： 原动机类型、 工作机的工作特性等。 当原动机或工作机的冲击振动较大， 齿轮精度低，传动速度高，齿轮齿面较硬，宽径比 b／d 较大，在两支承中间非 对称布置，轴的刚性较小时，载荷系数取大值，反之，取小值。 （2）接触疲劳强度的主要影响因素 选择高性能材料，提高其齿面硬度，采
5-5
机械设计基础（近机类）学习指导
通常这些参数都必须符合标准。这是从选择齿轮加工刀具、降低制造成本来考虑 的。 选择参数时，应从提高传动性能、减小外廓尺寸和降低制造成本等各方面综 合考虑。同时，必须注意分清啮合参数 和结构参数。结构参数，比如齿宽，一般 ．．．． 需进行圆整，以方便加工、测量等，这是设计的通例。啮合参数通常不允许进行 圆整，以保证啮合性能，如分度圆、齿顶圆、齿根圆和中心距等。但齿轮的中心 距为一特例，其既属于啮合参数，亦为一重要的结构参数。大批量生产的产品， 最好采用标准中推荐的中心距；单件或小批量生产时，可取尾数为 0、5 的数值。 所谓中心距圆整，通常是在设计过程中，针对强度计算或初步几何计算所得到的 初步中心距来进行的。但是，无论圆整与否，作为啮合参数，齿轮传动的中 心距 ．．． 与齿数 、模 数、螺旋 角、变位系数 等参数之间，最终都必须 满足几何条件。否则， ．．． ．． ．．． ．．．．．．．．． ．．．．．．．． 齿轮便不能正常工作，甚至无法正常安装。 10. 蜗杆传动的类型和特点 按蜗杆形状的不同，蜗杆传动可分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆 传动。圆柱蜗杆传动又可分为普通圆柱蜗杆传动和圆弧齿圆柱蜗杆传动。在普通 圆柱蜗杆传动中，又有多种型式，其中阿基米德蜗杆传动制造简单，在机械传动 中应用广泛，而且也是认识其他类型蜗杆传动的基础。 蜗杆传动是用来传递空间两交错轴间的运动和动力。其特点是传动比大，工 作平稳，噪声低，结构紧凑，可以实现自锁。它的主要缺点是蜗杆与蜗轮相对滑 动速度大，发热量大，磨损严重，传动效率低。
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国家精品课程课件 机械设计基础 第5章齿轮传动
⑤可实现平行轴、相交轴和交错轴之间的传动。
缺点：要求较高的制造和安装精度，加工成本高、 不适宜远距离传动(如单车)。
分类：
齿 轮 传 动 的 类 型
直齿 圆柱齿轮 斜齿 齿轮齿条 平面齿轮传动 人字齿 非圆柱齿轮 直齿 （轴线平行） 按相对 斜齿 圆锥齿轮 运动分 两轴相交 曲线齿 球齿轮 空间齿轮传动 蜗轮蜗杆传动 （轴线不平行） 两轴交错 交错轴斜齿轮 渐开线齿轮(1765年) 准双曲面齿轮
作者：潘存云教授
曲线齿圆锥齿轮
准双曲面齿轮
§5－2 齿廓啮合的基本定律
共轭齿廓：一对能实现预定传动比(i12=ω 1/ω 2)规律 的啮合齿廓。 o1 1.齿廓啮合基本定律 根据三心定律可知： P点为相对瞬心。 由： v12 ＝O1P ω 1 ＝O2 P ω 2 得： i12 ＝ω 1/ω 2＝O2 P /O1P 齿廓啮合基本定律: 互相啮合的一对齿轮在任一位 置时的传动比，都与连心线 O1O2 被其啮合齿廓的在接触处的公法 线所分成的两段成反比。
§5－1 齿轮传动的特点、分类和对它的基本要求
结构特点：圆柱体或圆锥体外（或内）均匀分布有 大小一样的轮齿。 作用：传递空间任意两轴（平行、相交、交错）的旋 转运动，或将转动转换为移动。 优点： ①传动比准确、传动平稳。
②圆周速度大，高达300 m/s。 ③传动功率范围大，从几瓦到10万千瓦。 ④效率高(η 0.99)、使用寿命长、工作安全可靠。
AB = AN1 + N1B = A1N1 + N1B1 = A1B1 AB = AN2 + N2B = A2N2 + N2B2 = A2B2
C
∴
A1B1 = A2B2
C’ C”
B1 N 1 N2
缺点：要求较高的制造和安装精度，加工成本高、 不适宜远距离传动(如单车)。
分类：
齿 轮 传 动 的 类 型
直齿 圆柱齿轮 斜齿 齿轮齿条 平面齿轮传动 人字齿 非圆柱齿轮 直齿 （轴线平行） 按相对 斜齿 圆锥齿轮 运动分 两轴相交 曲线齿 球齿轮 空间齿轮传动 蜗轮蜗杆传动 （轴线不平行） 两轴交错 交错轴斜齿轮 渐开线齿轮(1765年) 准双曲面齿轮
作者：潘存云教授
曲线齿圆锥齿轮
准双曲面齿轮
§5－2 齿廓啮合的基本定律
共轭齿廓：一对能实现预定传动比(i12=ω 1/ω 2)规律 的啮合齿廓。 o1 1.齿廓啮合基本定律 根据三心定律可知： P点为相对瞬心。 由： v12 ＝O1P ω 1 ＝O2 P ω 2 得： i12 ＝ω 1/ω 2＝O2 P /O1P 齿廓啮合基本定律: 互相啮合的一对齿轮在任一位 置时的传动比，都与连心线 O1O2 被其啮合齿廓的在接触处的公法 线所分成的两段成反比。
§5－1 齿轮传动的特点、分类和对它的基本要求
结构特点：圆柱体或圆锥体外（或内）均匀分布有 大小一样的轮齿。 作用：传递空间任意两轴（平行、相交、交错）的旋 转运动，或将转动转换为移动。 优点： ①传动比准确、传动平稳。
②圆周速度大，高达300 m/s。 ③传动功率范围大，从几瓦到10万千瓦。 ④效率高(η 0.99)、使用寿命长、工作安全可靠。
AB = AN1 + N1B = A1N1 + N1B1 = A1B1 AB = AN2 + N2B = A2N2 + N2B2 = A2B2
C
∴
A1B1 = A2B2
C’ C”
B1 N 1 N2
第5章机械设计齿轮传动设计PPT
力的对应关系
Ft1 = - Ft2 Fr1 = - Fa2 Fa1 = - Fr2
Fa2 Ft2 Fa1
Ft1
Fr1 n1
n2
Fr2
三）计算载荷
计算载荷——计入齿轮实际工作中的各种附加动载荷影响后的
载荷，是用于零件设计计算的计算值。
计算载荷Fnc： Fn c KFn
式中：K——载荷系数
2000 T1K
五．齿轮传动的计算准则
闭式齿轮传动
一对齿轮或 一轮齿为 软齿面
主要失效形式：齿面疲劳点蚀，也可能发 生轮齿折断及其他失效形式。
计算准则：按接触疲劳强度的设计公式确 定主要尺寸，然后校核弯曲疲劳强度。
一对齿轮 均为硬齿面
主要失效形式：轮齿折断，或发生点蚀 、胶合等失效。 计算准则：按弯曲疲劳强度的设计公式 确定模数，然后校核接触疲劳强度。
(3)制造、安装误差、齿面跑合性、轴承及箱体的变形等对 载荷集中均有影响。
当两轮均为硬齿面时：k 1.1 ~ 1.35 ；否则 k 1 ~ 1.2。
宽径比
较小、齿轮在轴承间对称布置、轴的刚性较大
时，取小值；反之 取大值。
减小Ｋβ的方法： 1.提高齿轮制造和安装精度；
2.提高轴承和箱体的刚度；
1.25
1.50
使用系数KA
原动机的工作特性及其示例
轻微冲击
汽轮机、液压 马达
中等冲击 多缸内燃机
严重冲击 单缸内燃机
1.10
1.25
1.50
1.35
1.50
1.75
1.60
1.75
2.00
2、动载系数Kv
用来考虑齿轮副在啮合过程中，因啮合误差(基节误差
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5章课件
机械设计基础第5章课件一、教学内容1. 轮系及其传动特点：本部分将介绍轮系的分类、特点以及传动比的计算方法。
通过实例分析，使学生了解不同轮系的应用场景和优缺点。
2. 齿轮传动：本部分将讲解齿轮的分类、标准，以及齿轮传动的原理和计算方法。
同时，介绍齿轮的材料、热处理和安装等方面的知识。
3. 蜗轮蜗杆传动：本部分将阐述蜗轮蜗杆传动的原理、特点和计算方法，以及蜗轮蜗杆的材料、热处理和安装等方面的知识。
4. 轴承和轴的设计：本部分将介绍轴承的分类、特点和选用方法，以及轴的设计原则和计算方法。
二、教学目标1. 使学生了解轮系及其传动特点，能够根据实际需求选择合适的轮系。
2. 使学生掌握齿轮传动的基本原理和计算方法，能够对齿轮传动系统进行设计和分析。
3. 使学生了解蜗轮蜗杆传动的特点和应用，能够对蜗轮蜗杆传动系统进行设计和分析。
4. 使学生掌握轴承和轴的设计原则和方法，能够对机械传动系统中的轴承和轴进行设计和分析。
三、教学难点与重点1. 教学难点：轮系传动比的计算方法，齿轮、蜗轮蜗杆传动的设计和分析。
2. 教学重点：轮系及其传动特点，齿轮、蜗轮蜗杆传动的基本原理和计算方法，轴承和轴的设计原则和方法。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体课件、黑板、粉笔、模型轮系、模型齿轮、模型蜗轮蜗杆、图纸等。
2. 学具：教材、笔记本、尺子、计算器等。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过展示汽车传动系统的图片，引导学生思考轮系在实际机械中的应用。
2. 轮系及其传动特点：讲解轮系的分类、特点，以及传动比的计算方法。
以实例分析不同轮系的应用场景和优缺点。
3. 齿轮传动：讲解齿轮的分类、标准，以及齿轮传动的原理和计算方法。
介绍齿轮的材料、热处理和安装等方面的知识。
4. 蜗轮蜗杆传动：讲解蜗轮蜗杆传动的原理、特点和计算方法，以及蜗轮蜗杆的材料、热处理和安装等方面的知识。
5. 轴承和轴的设计：讲解轴承的分类、特点和选用方法，以及轴的设计原则和计算方法。
《齿轮传动设计》PPT课件
三、渐开线齿轮的啮合特性
渐开线齿轮符合齿廓啮合基本定 律,即能保证定传动比传动 由齿廓啮合基本定律知
i12
1 2
O2P O1P
❖ 由渐开线性质知,
❖ 啮合点公法线与二基圆内公切
线重合
N2
❖ 二基圆为定圆,N1N2为定直线, 则节点P为定点
i12 12
O2Pr2'rb2 O1P r1' rb1
co
n. st
机械设计基础 ——齿轮传动
例题2
❖已知:一渐开线直齿圆柱齿轮,用卡尺测量出齿顶圆直径 da=208mm, 齿根圆直径df=172mm, 数得齿数z=24.
❖求：该齿轮的模数m,齿顶高系数ha*和顶隙系数c*
解:
da(z2ha *)m208 mm
df(z2h a *2c*)m 17m 2 m
m 8 mm
O1
1 rb1
P K’
N1 K
C１
C２
2 rb2
O2
机械设计基础 ——齿轮传动
三、渐开线齿轮的啮合特性
机械设计基础 ——齿轮传动
5-4 渐开线标准齿轮的基本尺寸
一、外齿轮 二、内齿轮 三、齿条
机械设计基础 ——齿轮传动
一、外齿轮
1 各部分名称和符号 2 基本参数 3 几何尺寸 4 例题
机械设计基础 ——齿轮传动
h
* a
1
c
*
0 .25
正常齿: 短齿:
m 1mm h a *1,c*0.25 m 1mm h a *1,c*0.35
ha*0.8,c*0.3
机械设计基础 ——齿轮传动
例题3
❖已知: 法向距离〔即公法线长度〕分别为 :W3 = 61.84mm,
机械设计第5章齿轮传动设计PPT课件
rb＝ri cosαi
αi＝arccos(rb/ri)
六、渐开线直齿圆柱齿轮参数
3. 分度圆上的压力角a （2）--性质
对于同一条渐开 线 ， 向 径 ri 越 大 （ 离 基圆越远），则压力 角越大。
六、渐开线直齿圆柱齿轮参数
3. 分度圆上的压力角a （3）--决定渐开线
db＝dcosα α是决定渐开线齿廓形 状的一个重要参数。对于d 相同的齿轮，如果α不同， 则基圆大小将不同，因而其 齿廓形状也不同。
第5章 齿轮传动设计
学习目标：
• 1) 了解各种齿轮传动的特点、类型； • 2) 掌握齿轮传动的几何尺寸计算； • 3) 掌握齿轮受力分析、设计原理及强度计
算方法。
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第5章 齿轮传动构设计
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一、齿轮传动的特点
1. 齿轮机构的工作原理
通过啮合，靠主 动轮轮齿依次推动 从动轮轮齿来实现 运动和动力的传递。
一、齿轮传动的特点
2. 齿轮机构的使用场合
用来传递任意两轴间的运动和动力
一、齿轮传动的特点
3. 齿轮机构的特点（1）--优点
（1）效率大，最高可达99%； （2）结构紧凑； （3）工作可靠寿命长； （4）传动比稳定。
该特性对传动的平稳性有利。
五、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称
六、渐开线直齿圆柱齿轮参数
1. 模数m（1）--由来
因为分度圆计算公式中含有无理数，所以 为齿轮的计算、制造和测量带来不便。为此， 人们人为的将比值P/π取为一有理数列，称其为 模数 。
αi＝arccos(rb/ri)
六、渐开线直齿圆柱齿轮参数
3. 分度圆上的压力角a （2）--性质
对于同一条渐开 线 ， 向 径 ri 越 大 （ 离 基圆越远），则压力 角越大。
六、渐开线直齿圆柱齿轮参数
3. 分度圆上的压力角a （3）--决定渐开线
db＝dcosα α是决定渐开线齿廓形 状的一个重要参数。对于d 相同的齿轮，如果α不同， 则基圆大小将不同，因而其 齿廓形状也不同。
第5章 齿轮传动设计
学习目标：
• 1) 了解各种齿轮传动的特点、类型； • 2) 掌握齿轮传动的几何尺寸计算； • 3) 掌握齿轮受力分析、设计原理及强度计
算方法。
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一、齿轮传动的特点
1. 齿轮机构的工作原理
通过啮合，靠主 动轮轮齿依次推动 从动轮轮齿来实现 运动和动力的传递。
一、齿轮传动的特点
2. 齿轮机构的使用场合
用来传递任意两轴间的运动和动力
一、齿轮传动的特点
3. 齿轮机构的特点（1）--优点
（1）效率大，最高可达99%； （2）结构紧凑； （3）工作可靠寿命长； （4）传动比稳定。
该特性对传动的平稳性有利。
五、渐开线直齿圆柱齿轮各部分名称
六、渐开线直齿圆柱齿轮参数
1. 模数m（1）--由来
因为分度圆计算公式中含有无理数，所以 为齿轮的计算、制造和测量带来不便。为此， 人们人为的将比值P/π取为一有理数列，称其为 模数 。
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。
机械设计基础课件第五章齿轮传动
(9) 齿根高 : 分度圆和齿根圆之间的 径向距离称为齿根高 , 用 hf 表示。显然 hf=(d-df)/2。 (10) 齿高: 齿顶圆和齿根圆之间的径 向距离称为齿高 , 用 h 表示。显然 h=ha+hf 。 (11) 齿轮宽度： 沿齿轮轴线的长度 称为齿宽, 用b表示。
5.3.2、渐开线齿轮的基本参数和尺寸计算
1、齿数：齿轮整个圆周上轮齿的总数, 用z表示。
2、 模数： 根据圆的周长和齿距的定义可知
d k zpk
dk
zpk
式中, 比值pk/π含有无理数π, 这给设计、制造及测量带来不便, 为此需在齿轮上取一圆, 将该圆pk/π的比值规定为标准值,并使该
圆上的压力角也为标准值, 这个圆即为分度圆。规定分度圆上的齿
5.1 齿轮传动的类型和特点
齿轮传动：用于传递空间任意两轴 之间的运动和动力。 一、齿轮传动的特点
①传动比准确； ②传动效率高；
优点： ③工作可靠、寿命长； ④结构紧凑；
⑤适用范围广。
①制造和安装精度要 求较高； 缺点： ②不适宜用于两轴 间距离较大的传动。
齿轮传动动画（3D)
二、齿轮传动的类型
1 O2 P r2' rb 2 i12 ' 2 O1 P r1 rb1
渐开线齿轮的传动比又与两轮基圆半径成反比。 其基圆的大小是不变的，所以当两轮的实际中心 距与设计中心距不一致时，而两轮的传动比却保 持不变。这一特性称为传动的可分性。
α
3. 齿廓间正压力方向不变
如图所示，过节点C作两节圆 的公切线t- t，它与啮合线n-n的 夹角α’称为啮合角。由理论力学 知道，齿廓间正压力方向为接触 点公法线方向，由于公法线与啮 合线重合且位置不变，显然，啮 合角α’是一个常数，所以齿廓间 正压力方向也不会改变。当齿轮 传递的转矩为常数时，正压力的 大小也不变。这对于提高齿轮传 动的平稳性是极为有利的。由图 还可知道，啮合角α’在数值上等 于渐开线在节圆上的压力角。
第五章齿轮传动设计PPT课件
(2) 确定齿轮3、 4 的轮
齿旋向，要求轴Ⅱ上两齿
轮所受轴向力可相互抵消
一部分；
(3) 标出齿轮2、 3 所受
各分力的方向
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解：输入轴的转向、齿轮3、 4 轮齿的旋向以及齿 轮2 、3 所受各分力的方向见图5-6。
解题要点：
不管各轴转向
如何，锥齿轮轴向
力Fa2 总是指向大
端。因此，当要求
齿面接触应力的循环特性_______________。
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3. 在齿轮传动中，主动轮所受的圆周力方向与其转向 ________，而从动轮所受的圆周力与其转向________。
4. 斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件为
，
________，_________。
5. 开式齿轮传动的设计准则是
锥齿轮的齿形系数y一对齿轮传动中大小齿轮对应接触点的齿面接触应力是等的它们的齿根最大弯曲应齿面接触强度计算中单向运转不双向运转时齿面接触应力的循环特性
第五章 齿轮传动设计
教学基本要求 重点与难点分析 典型例题分析 自测试题
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1
教学基本要求
1. 熟练掌握齿轮传动的特点、类型和应用场合。 2. 熟练掌握渐开线形成性质。 3. 熟练掌握渐开线齿轮正确啮合条件、连续传动
B.较小 D. 视实际运转条件可以大也可以小
2. 标准直齿圆柱齿轮传动中，轮齿弯曲强度计算中
的齿形系数只决定于_______。
A. 模数m C. 齿宽系数φd
B. 齿数z
D. 齿轮精度等级
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答案 25
3. 一对齿轮传动，已知齿数 z1< z2，则当它们相啮
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。