齿轮设计基础篇
机械基础之齿轮传动的设计
机械基础之齿轮传动的设计齿轮传动是机械传动的一种常见形式，广泛应用于冶金、化工、轻工等领域。
正确的齿轮传动设计可以保证机器设备的正常运行，提高传动效率和可靠性。
一、齿轮传动的基本原理齿轮传动是利用齿轮间的啮合来实现传动的。
齿轮传动的优点有传动可靠性高、传递效率高，并且在传递扭矩大的情况下具有优势。
齿轮传动由传动齿轮和被动齿轮组成，传动齿轮将传递力矩传递给被动齿轮，并将其旋转。
传动齿轮和被动齿轮要求相互啮合，且在相互运转时还必须平稳和具有足够的承载能力。
二、齿轮传动的设计要点齿轮传动的设计要点主要包括齿轮尺寸计算、齿轮耐用性、传动精度计算等。
其中齿轮尺寸计算是齿轮传动设计中的重要环节。
1. 齿轮尺寸计算齿轮尺寸计算是指通过计算齿轮参数来确定齿轮的尺寸，主要包括模数、压力角、齿数和齿轮转动半径等参数。
齿轮尺寸的计算要考虑被动齿轮的载荷、啮合角、轴向力和齿轮材料强度等因素。
2. 齿轮材料选择齿轮材料应选用高强度、高硬度、高耐磨性和高精度的材料，例如合金钢、硬化钢、钛合金等。
选择齿轮材料时，还应考虑到齿轮使用环境的特点和齿轮的耐用性。
3. 传动误差控制齿轮传动的传动误差包括齿轮啮合误差、轴向误差和径向误差。
在齿轮传动设计中，要通过合理的设计和加工来控制传动误差，从而提高齿轮传动的传动精度和可靠性。
三、齿轮传动的安装和调试齿轮传动的安装和调试是确保齿轮传动正常运行的关键环节。
在齿轮传动安装前，需要检查齿轮的尺寸精度、齿轮材料和齿轮的表面质量。
同时，齿轮的安装也需要注意各种参数的匹配，例如齿轮啮合间隙和传动轴心的误差等。
在齿轮传动调试时，需要进行实际运转试验，检查传动效率和齿轮传动噪声等因素。
如果发现问题，需要及时调整齿轮传动的参数或者重新设计齿轮传动。
四、结论齿轮传动是机械传动的常见形式，其设计要点包括齿轮尺寸计算、齿轮耐用性、传动精度计算等。
正确的齿轮传动设计可以保证机器设备的正常运行，提高传动效率和可靠性。
齿轮传动设计基础知识点
齿轮传动设计基础知识点齿轮传动是一种常见的力传递装置，广泛应用于机械工程领域。
它通过不同大小的齿轮之间的啮合来实现功率的传递和转速的变换。
本文将介绍齿轮传动设计的基础知识点，包括齿轮的种类、齿轮参数的计算以及齿轮传动的优缺点。
一、齿轮的种类1. 直齿轮直齿轮是最常见的齿轮类型，其齿轴与轴线平行。
直齿轮适用于中低速传动，并能承受较大的载荷。
其主要缺点是噪音和齿面磨损较大。
2. 斜齿轮斜齿轮的齿轴与轴线倾斜一定角度，能够在不同轴线的位置上传递力矩。
斜齿轮适用于高速传动，但噪音较大，效率相对较低。
3. 锥齿轮锥齿轮是一种适用于非平行轴传动的齿轮，其齿轴与轴线相交。
锥齿轮广泛应用于汽车差速器等场合。
4. 内齿轮内齿轮是直齿轮的一种变体，其齿轮位于轮轴内部。
内齿轮传动常用于高精度传动系统，如航空器操纵系统。
二、齿轮参数的计算1. 齿数与模数的计算齿数是齿轮上齿的数量，模数是齿距与齿数的比值。
一般情况下，齿数可以通过传动比和模数来计算，也可以根据实际需求选定。
2. 齿轮啮合的计算齿轮啮合的计算包括齿顶高度、齿根高度、齿向间隙等参数的确定。
这些参数的选择需要考虑齿轮传动的工作条件和要求。
3. 齿轮的模数设计齿轮的模数设计是根据传动功率和齿数来确定的。
模数的选择要综合考虑齿轮的强度、装配精度和经济性。
4. 齿轮的强度计算齿轮的强度计算是确定齿轮是否能够承受传递的力矩和载荷的关键。
其中包括表面强度和弯曲强度的计算。
三、齿轮传动的优缺点1. 优点（1）传递功率大：齿轮传动能够传递大的功率，因为齿轮相对于带轮而言，具有更大的传动比。
（2）传动效率高：齿轮传动的效率通常在95%以上，相比其他传动方式具有更高的效率。
（3）传动平稳：齿轮传动没有滑动和弹性变形，因此传动平稳，没有冲击和振动。
（4）传动精度高：齿轮传动具有良好的传动精度，适用于精密传动系统。
2. 缺点（1）噪音较大：齿轮传动在运转时会产生一定的噪音，特别是高速传动时噪音更明显。
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。
齿轮设计的基本步骤(一)
齿轮设计的基本步骤（一）引言概述：齿轮作为一种常见的传动机构，在工程设计中起到了至关重要的作用。
齿轮设计的好坏直接影响到传动系统的工作性能和寿命。
本文将介绍齿轮设计的基本步骤，以及每个步骤中的关键要点和注意事项。
通过掌握齿轮设计的基本步骤，设计师可以更好地实现传动系统的设计目标。
正文内容：一、确定传动参数1. 确定传动的速比要求：根据所需的输出转速和输入转速，计算传动所需的速比。
2. 确定传动功率：根据传动系统所需的输出功率，计算齿轮和传动装置的额定功率。
3. 确定传动类型：根据传动系统的工作条件和要求，选择合适的齿轮传动类型，如直齿轮传动、斜齿轮传动等。
4. 确定传动转向：根据传动系统的布局和工作要求，确定传动的转向，如正向转动或逆向转动。
5. 确定传动布局：确定齿轮的相对位置和传动齿数，根据传动布局的要求选择合适的齿轮参数。
二、计算齿轮参数1. 计算模数：根据传动的速比和齿数，计算齿轮的模数，确保齿轮的强度和传动效率。
2. 计算齿轮的齿数：根据设计要求和齿轮轴的布局，计算每个齿轮的齿数，使齿轮能够实现所需的速比。
3. 计算齿轮的齿宽：根据传动的功率和转速，计算齿轮的齿宽，以确保齿轮的强度和耐磨性。
4. 计算齿轮的变位系数：计算齿轮的变位系数，用于确定齿轮齿形的修正，以提高传动的平顺性和减小齿轮噪声。
5. 计算齿轮的其他参数：根据传动的要求，计算齿轮的齿距、顶高、底高等参数，以确保齿轮的工作性能和可靠性。
三、选择齿轮材料和热处理方式1. 选择合适的材料：根据传动系统的工作条件和要求，选择适合的齿轮材料，如优质合金钢、硬质铸铁等。
2. 确定热处理方式：根据齿轮材料的特性和要求，确定合适的热处理方式，如淬火、渗碳等，以提高齿轮的硬度和耐磨性。
四、绘制齿轮图纸和施工图1. 绘制齿轮图纸：根据计算得到的齿轮参数，绘制齿轮的主视图、剖视图和齿形图，并标注关键尺寸和公差要求。
2. 绘制施工图：根据齿轮图纸和布局要求，绘制齿轮与其他传动部件的装配图和布置图，以便于制造和安装。
齿轮基础知识大全
第一章齿轮的种类及应用范围第一节齿轮的种类齿轮传动是目前机械传动中应用最广泛、最常见的一种传动形式。
齿轮用它的轮齿来传递力矩和运动、变换运动的方向、指示读数及变换机构的位置等。
齿轮按轮齿齿廓曲线，可分为渐开线、摆线、圆弧线、双圆弧线齿轮等。
按其外形，可分成圆柱齿轮、锥齿轮、蜗杆蜗轮、鼓形齿轮、非圆齿轮等。
按其传动形式，又可分为平行轴传动、相交轴传动及交错轴传动。
第二节齿轮的应用范围及特点第三章齿轮加工方法及工艺过程第一节齿轮加工方法一、齿轮常用材料及其力学性能齿轮的轮齿在传动过程中要传递力矩而承受弯曲、冲击等载荷。
通过一段时间的使用，轮齿还会发生齿面磨损、齿面点蚀、表面咬合和齿面塑性变形等情况而造成精度丧失，产生振动和噪声等故障。
齿轮的工作条件不同，轮齿的破坏形式也不同。
选取齿轮材料时，除考虑齿轮工作条件外，还应考虑齿轮的结构形状、生产数量、制造成本和材料货源等因素。
一般应满足下列几个基本要求：1. 轮齿表面层要有足够的硬度和耐磨性。
2. 对于承受交变载荷和冲击载荷的齿轮，基体要有足够的抗弯强度与韧性。
3.要有良好的工艺性，即要易于切削加工和热处理性能好。
齿轮的常用材料及其力学性能见表1-3。
二、常用齿形加工方法齿轮齿形的加工方法，有无切屑加工和切削加工两大类。
无切屑加工方法有：热轧、冷挤、模锻、精密铸造和粉末冶金等。
切削加工方法可分为成形法和展成法两种，其加工精度及适用范围见表1-4。
三、齿轮常用热处理（表1-5）齿轮制造技术是获得优质齿轮的关键。
齿轮加工的工艺，因齿轮结构形状、精度等级、生产条件可采用不同的方案，概括起来有齿坯加工、齿形加工、热处理和热处理后精加工四个阶段。
齿坯加工必须保证加工基准面精度。
热处理直接决定轮齿的内在质量，齿形加工和热处理后的精加工是制造的关键。
也反映了齿轮制造的水平。
在齿轮加工工艺上，对软齿面和中硬齿面齿轮（300~400HBS），一般工艺方法为调质后滚齿或插齿。
机械设计齿轮机构基础
廓是由同一基圆所形成的 渐开线。但它们所不同的 是采用了渐开线上的不同 部位：（如图所示） 正变位：截取了离基圆较远的渐开线部位； 负变位：截取了离基圆较近的渐开线部位。 ∴ 正变位时，渐开线越平直，曲率半径↑，接触强度↑；而 且基圆的齿厚↑，弯曲强度↑。 ∴ 正变位齿轮的强度↑。
zmin=2ha*/sin2α ∵ 当α=20°，ha*=1时，则zmin=17（标准齿轮不发生根切的
最少齿数）。
∴ 在设计齿轮选择齿数时，如要求用标准齿轮，则一定 要17齿以上。
二、 变位齿轮(modified gears)
一）标准齿轮的局限性 1、结构无法更紧凑； ∵ 不能采用z< zmin的齿轮。 2、不能凑中心距，即不适合用于a′≠a的场合； ∵ a′< a 时，无法安装（对外啮合齿轮传动而言）；
∴ 对齿轮进行变位时，必须保证： x≥xmin 。
四）变位齿轮的几何尺寸
1、几何尺寸的变化情况 变位齿轮与标准齿轮相比：
1）不变的参数及尺寸有： m、 z 、α、ha*、c*、p 、r、rb、h；
2）正变位时尺寸变化情况： s↑、e↓、ra↑、rf↑、ha↑、 hf↓，齿轮的强度↑，齿顶 易变尖。
斜齿轮的轮齿螺旋方向（即旋向）有：左、右旋（如 图） 。轴线直立时，如左低右高，为右旋；左高右低， 为左旋。
2、啮合特点 1）能实现定传动比传动 ∵ 从垂直于轴线的任一平面上来看，都相当于一对渐开
线在啮合。
2）两齿廓曲面的接触线是一条一条的斜直线
一对斜齿轮啮合时，两齿面的
接触是由轮齿的一端进入啮合，到
a′> a 时，虽可安装，但侧隙↑，ε↓，传动平稳性↓。 3、小齿轮容易坏。 ∵ 小齿轮的齿根薄，曲率半径小，即强度（弯曲、接触）
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渐开线标准直齿齿形：轮齿的轮廓线就是渐开线。
一：基本概念介绍渐开线：将一端系有铅笔的线缠在圆筒的外周上，然后在线绷紧的状态下将线渐渐放开。
此时，铅笔所画出的曲线即为渐开曲线。
圆筒的外周被称为基圆。
一个示例：8齿渐开线齿轮示例。
将圆筒8等分后，系上8根铅笔，画出8条渐开曲线。
然后，将线向相反方向缠绕，按同样方法画出8条曲线，这就是以渐开曲线作为齿形，齿数为8的齿轮。
当直线沿一圆周作相切纯滚动时，直线上任一点在与该圆固联的平面上的轨迹k0k，称为该圆的渐开线。
渐开线的性质(1)直线NK = 曲线N K0(2) 渐开线上任意一点的法线必切于基圆，切于基圆的直线必为渐开线上某点的法线。
与基圆的切点Ｎ为渐开线在ｋ点的曲率中心，而线段NK是渐开线在点ｋ处的曲率半径。
(3)渐开线齿廓各点具有不同的压力角，点Ｋ离基圆中心Ｏ愈远，压力角愈大。
(4)渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆越大，渐开线越平直，当基圆半径趋于无穷大时，渐开线成为斜直线。
（故齿条的齿轮廓线为斜线）(5)基圆内无渐开线。
渐开线的方程式rk为渐开线再任意点K的向径。
模数：模数是决定齿大小的因素。
齿轮模数被定义为模数制轮齿的一个基本参数，是人为抽象出来用以度量轮齿规模的数。
目的是标准化齿轮刀具，减少成本。
直齿、斜齿和圆锥齿齿轮的模数皆可参考标准模数系列表。
分度圆上的齿距p对Π的比值称为模数，用m表示，单位为mm，即m=p/Π，已标准化。
模数是齿轮的主要参数之一，齿轮的主要几何尺寸都与模数成正比，m越大，则齿距p越大，轮齿就越大，轮齿的抗弯能力就越强，所以模数m又是轮齿抗弯能力的标志。
不同模数的轮齿大小对比。
分度圆：为了便于设计、制造及互换，我们把齿轮某一圆周上的比值规定为标准值(整数或较完整的有理数)，并使该圆上的压力角也为标准值，这个圆称为分度圆，其直径以d表示。
因轮齿分度圆上的齿槽宽e=齿厚s。
故s=e=Πd/2z，故p=2s=2e=Πd/z。
第26讲 齿轮结构(基础资料)
响轮齿在工作时的刚性以及加工齿时的整体刚性，
从而影响轮齿上载荷的分布以及动载荷的大小。
对于中等模数的传动齿轮，这几个部分一般是参
考毛坯制造方法、根据经验关系来设计的。
苍松优选
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1）锻造齿轮 对于齿轮齿顶圆直径小于500mm的齿轮，一
般采用锻造毛坯，并根据齿轮直径的大小常采用 以下几种结构形式。 （1）齿轮轴
第26讲
齿轮结构与润滑方式
苍松优选
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11.14 齿轮结构设计
前面我们介绍的齿轮设计只是轮齿部分，但
作为一个完整的齿轮，除了轮齿以外还必须有轮
缘、轮辐及轮毂等部分，才能完成传递功率或运
动的任务。轮缘、轮辐和轮毂部分设计不当，轮
齿也会在这些部位出现破坏，例如轮缘开裂、轮
辐折断、轮毂破坏等。同时，轮缘的刚性还会影
行润滑。有时也可加入适量油以改善摩擦性能，
提高承载能力，或改善材料使其具有自润滑能
力。
苍松优选
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2 齿轮传动的效率
齿轮传动中的损失，主要包括啮合中的摩擦损失、轴承中的摩擦损失 和搅动润滑油的功率损失。
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(12.42)
η1—考虑啮合损失时的效率；η2—考虑油阻损失时的效率；η3—轴承
的效率。
对于单件或小批量生产的大齿轮，还可以采 用焊接结构。
苍松优选
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苍松优选
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11-15 齿轮传动润滑与效率
1、齿轮传动的润滑
我们知道齿轮设计中的计算和校核都 是针对润滑良好的闭式齿轮传动进行的， 所以对齿轮传动的设计就必须考虑润滑问 题，才能实现我们预期的设计要求。
为此,我们首先要了解为什么需要润 滑，也就是润滑的功用是什么？