最新机械基础教案(劳动版)——第十八讲直齿圆柱齿轮传动设计
直齿圆柱齿轮的设计
直齿圆柱齿轮的设计一、齿轮结构的设计1选择齿轮形式大齿轮2Z =79 m=3mm分度圆直径d=237mm 齿顶圆直径d a =243mm ≤500mm应做成腹板式齿轮2齿轮结构尺寸条件：1D ≈（0D +3D ）/2 ；2D ≈（0.25~0.35）（0D -3D ）；3D ≈1.64D ；1n ≈0.5m n ;r ≈5mm ；0D ≈d a -（10~14）m n ；C ≈（0.2~0.3）b ；计算：取0D =213mm4D =56mm3D ≈1.64D =90mm1D = 151mm取2D =40mmb=60mm 取C=12mm 1n =1.5mm二、齿轮的精度计算1确定齿轮的精度等级其是减速器齿轮查表得精度等级大致在6~8级 V=1d 1000*60πn =2.36m/s 由圆周速率查表知其精度等级为8级，由于该齿轮传递运动准确性要求不高，传递动力也不是很大（m N T ·251=），故准确性和载荷分布均匀性也可取为8级，则齿轮精度在图样上标准为：8GB/T 10095.1~2-2008。
2确定检验项目及允许值（1） 齿距累计总偏差p F 查表得p F =0.070mm（2） 单个齿距极限偏差pt f ±：mm f pt 018.0±=±（3） 齿廓累积总偏差αF ： mm F 025.0=α（4） 螺旋线总偏差βF ： mm F 029.0=β3确定最小法向侧隙和齿厚极限偏差 中心距：mm z z m a 5.148)7920(23)(221=+=+=最小法相侧隙m in bn j 可以根据传动时允许的工作温度、润滑方法及齿轮的圆周速度等条件确定，由以下两部分组成。
（1）补偿传动时温度升高使齿轮和箱体产生的热变形所需的法相侧隙1bn j ，它的计算公式为：n bn t t a j αααsin 2)(22111⨯∆-∆=式中：a ——齿轮副的公称中心距21αα、——齿轮和箱体材料的线膨胀系数（℃/1）21t t ∆∆、——齿轮温度和箱体温度分别对20℃的偏差n α——齿轮的法相压力角将数据代入公式得：m j bn μ251=（2）保证正常润滑条件所需的法相侧隙2bn j ，它取决于润滑方法和齿轮的圆周速度，经过查表可得： m j bn μ302=则齿轮的最小法相侧隙为：m j j j bn bn bn μ55015.0025.021min =+=+=齿厚极限偏差1） 确定补偿齿轮和齿轮箱体的制造、安装误差所引起的侧隙减少量bn J 确定齿厚上偏差sns E 即齿厚最小减薄量，它除了要保证齿轮副的最小法相侧隙m in bn j 外，还要补偿齿轮副加工和安装误差所引起的侧隙减小量bn J 。
机械基础教案-齿轮传动
教师授课教案2016下-2017上学年一学期课程机械基础教学内容旧知复习：1.带传动的结构、特点及应用2.链传动的结构、特点及应用讲授新课：项目二机械传动任务2 齿轮传动一、齿轮传动的特点与类型1. 与其他传动相比较，齿轮传动具有以下特点：（1）瞬时传动比准确，传动平稳。
结构紧凑，适用范围广。
（2）传动精度高；传动效率高，可达99%；工作可靠，寿命长。
（3）可实现两轴平行、交叉、交错的传动。
（4）齿轮需要专用制造设备，成本较高。
2. 齿轮传动的类型（1）用于两平行轴之间的传动如斜齿轮传动。
（2）用于两相交轴之间的传动如圆锥齿轮传动。
（3）用于两相错轴之间的传动如蜗杆传动。
二、渐开线直齿圆柱齿轮轮齿的各部分名称、基本参数和几何尺寸1. 渐开线的形成及性质(1) 渐开线的形成当一条直线沿固定的圆周边缘作无滑动的纯滚动时，该直线上任一点K 的运动轨迹，称为该圆的渐开线，如图2-24所示。
称该直线为发生线；该不动的圆为基圆。
（2）渐开线的性质①发生线沿基圆边缘滚过的长度KB，等于基圆上被滚过的圆弧长AB，即KB=AB。
②渐开线上任一点K的法线必与基圆相切。
切点B是渐开线上K点的曲率中心，线段KB是K点的曲率半径。
③渐开线的形状取决于基圆的大小。
④基圆内无渐开线。
2. 渐开线直齿圆柱齿轮轮齿的各部分名称（1）齿顶圆齿顶所在的圆称为齿顶圆，齿顶圆直径用da表示。
（2）齿根圆齿槽底部所在的圆称为齿根圆，齿根圆直径用df表示。
（3）齿厚同一轮齿上左、右两齿廓之间的某一圆周弧长称为齿厚，分度圆上的齿厚用s表示。
（4）齿槽宽相邻两齿之间的某一圆周弧长称为齿槽宽，分度圆上的齿槽宽用e表示。
（5）齿距相邻两齿同一侧齿廓圆周弧长称为齿距，分度圆上的齿距用p表示。
（6）分度圆轮齿上齿厚等于齿槽宽所在的圆称为分度圆，分度圆直径用d表示。
(7) 齿顶高分度圆到齿圆顶之间的径向距离称为齿顶高，用ha表示。
(8) 齿根高分度圆到齿根圆之间的径向距离称为齿根高，用hf表示。
直齿圆柱齿轮设计步骤知识讲解
直齿圆柱齿轮设计1.齿轮传动设计参数的选择齿轮传动设计参数的选择：1）压力角α的选择2）小齿轮齿数Z1的选择3）齿宽系数φd的选择齿轮传动的许用应力精度选择压力角α的选择由《机械原理》可知，增大压力角α，齿轮的齿厚及节点处的齿廓曲率半径亦皆随之增加，有利于提高齿轮传动的弯曲强度及接触强度。
我国对一般用途的齿轮传动规定的压力角为α=20o。
为增强航空有齿轮传动的弯曲强度及接触强度，我国航空齿轮传动标准还规定了α=25o的标准压力角。
但增大压力角并不一定都对传动有利。
对重合度接近2的高速齿轮传动，推荐采用齿顶高系数为1～1.2，压力角为16 o～18 o的齿轮，这样做可增加齿轮的柔性，降低噪声和动载荷。
小齿轮齿数Z1的选择若保持齿轮传动的中心距α不变，增加齿数，除能增大重合度、改善传动的平稳性外，还可减小模数，降低齿高，因而减少金属切削量，节省制造费用。
另外，降低齿高还能减小滑动速度，减少磨损及减小胶合的可能性。
但模数小了，齿厚随之减薄，则要降低齿轮的弯曲强度。
不过在一定的齿数范围内，尤其是当承载能力主要取决于齿面接触强度时，以齿数多一些为好。
闭式齿轮传动一般转速较高，为了提高传动的平稳性，减小冲击振动，以齿数多一些为好，小一些为好，小齿轮的齿数可取为z1=20~40。
开式（半开式）齿轮传动，由于轮齿主要为磨损失效，为使齿轮不致过小，故小齿轮不亦选用过多的齿数，一般可取z1=17~20。
为使齿轮免于根切，对于α=20o的标准支持圆柱齿轮，应取z1≥17。
Z2=u·z1。
齿宽系数φd的选择由齿轮的强度公式可知，轮齿越宽，承载能力也愈高，因而轮齿不宜过窄；但增大齿宽又会使齿面上的载荷分布更趋不均匀，故齿宽系数应取得适合。
圆柱齿轮齿宽系数的荐用值列于下表。
对于标准圆柱齿轮减速器，齿宽系数取为所以对于外捏合齿轮传动φa的值规定为0.2，0.25，0.30，0.40，0.50，0.60，0.80，1.0，1.2。
机械设计基础——渐开线直齿圆柱齿轮传动的设计
齿面胶合： 齿面胶合：高速重载传动中，齿面间压力大，瞬时温度高， 润滑油模被破坏，齿面间会发生粘接在一起的现象，在轮齿 表面沿滑动方向出现条状伤痕，称为胶合。
防止胶合的措施： 防止胶合的措施：提高齿面硬度；降低齿面粗糙 度；增大润滑油粘度；限制油温。
1.常见的失效形式（ 1.常见的失效形式（续） 常见的失效形式
渐开线直齿圆柱齿轮传动的设计
1.常见的失效形式 1.常见的失效形式
机械零件由于强度 强度、刚度、耐磨性和振动稳定性等因素不 强度 能正常工作时，称为失效。机械零件在变应力作用下引起的破 坏称为疲劳破坏 疲劳破坏，机械零件抵抗疲劳破坏的能力称为疲劳强度 疲劳强度。 疲劳破坏 疲劳强度 齿轮传动的失效主要是轮齿的失效。其失效形式有： 轮齿折断 ：轮齿象一个悬臂梁，受载后 齿根部 产生的弯曲应力最大。当该应力 值超过材料的弯曲疲劳极限时，齿根处 产生疲劳裂纹，并不断扩展使轮齿断裂。 此外，突然过载、严重磨损及安装制造 误差等也会造成轮齿折断。 提高轮齿抗折断能力的措施：增大齿根圆角半径，消除加工 提高轮齿抗折断能力的措施： 刀痕以降低齿根应力集中；增大轴及支承物的刚度以减轻局 部过载的程度；对轮齿进行表面处理以提高齿面硬度。
齿轮传动课程设计
齿轮传动课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解齿轮传动的定义、原理及类型；2. 学生能掌握齿轮传动的基本参数，如模数、齿数、压力角等；3. 学生能运用齿轮传动相关知识分析简单机械系统的传动比和效率。
技能目标：1. 学生能够运用齿轮传动知识设计简单的齿轮传动系统；2. 学生能够通过实际操作，组装和调试齿轮传动模型；3. 学生能够运用计算工具，对齿轮传动系统进行计算分析。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对齿轮传动技术的兴趣，增强对机械工程领域的认识；2. 学生通过小组合作，培养团队协作精神和沟通能力；3. 学生在学习过程中，形成良好的工程意识，认识到齿轮传动在现代工程技术中的重要性。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识与实际操作，培养学生对齿轮传动的认识和应用能力。
学生特点：学生处于具备一定物理知识和数学基础的高年级阶段，对实际操作和工程设计有较高的兴趣。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生动手能力和解决问题的能力，鼓励学生积极参与讨论和思考。
通过课程目标分解，确保学生达到预定的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 理论知识：- 齿轮传动的定义、原理及类型；- 齿轮的基本参数，包括模数、齿数、压力角等；- 齿轮传动系统的传动比和效率的计算方法；- 齿轮材料及热处理知识。
2. 实践操作：- 齿轮传动系统的设计与分析；- 齿轮传动模型的组装与调试；- 齿轮传动实验操作，观察和分析实验现象。
3. 教学大纲：- 第一周：齿轮传动概述，学习齿轮传动的定义、原理及类型；- 第二周：齿轮基本参数学习，理解模数、齿数、压力角等参数的意义；- 第三周：齿轮传动系统传动比和效率的计算方法学习；- 第四周：齿轮材料及热处理知识学习；- 第五周：齿轮传动系统设计与分析实践；- 第六周：齿轮传动模型的组装与调试；- 第七周：进行齿轮传动实验，观察和分析实验现象。
教材章节关联：本教学内容与教材中关于齿轮传动章节紧密相关，包括齿轮的基本概念、齿轮传动系统设计、齿轮传动实验等内容，确保学生能够系统地学习和掌握齿轮传动的相关知识。
机械基础——斜齿圆柱齿轮传动与直齿圆锥齿轮传动(教学教案)(中职教育).docx
直齿圆锥齿轮传动一、齿圆锥齿轮直齿圆锥齿轮机构用于两相交轴Z间的传动，两轴的夹角可由传动的耍求确定，在一机构中多采用工=90°的直齿圆锥齿轮机构。
一对圆锥齿轮轮齿分布在两个截锥休上，且锥顶交于一点，其轮齿尺寸由大端而锥方向的小端逐渐变小。
显然圆锥齿轮大端和小端的参数是不相同的。
了便于测量和估算机构的外形尺寸，规定以大端参数为标准，大端压力角a=20°e二、齿圆锥齿轮传动的几何尺寸三、当量齿轮以圆锥齿轮大端模数为标准模数，大端压力角为标准压力角，按照圆柱齿轮作图法画出扇形齿轮的齿廓，英齿廓与盲齿圆锥齿轮大端齿廓近似相同，两扇形齿轮的齿数为两圆锥齿轮的实际齿数。
若将扇形齿轮补足为完整的圆柱齿轮，这两个假想的圆柱齿轮就称为两锥齿轮的当量齿轮，当量齿轮的齿数称为当量齿数，用Zv表示。
当量齿轮的半径：r v=r / cos 8当量齿数：Z V=Z / cos 8式屮8——圆锥齿轮分度圆锥角当量齿数Z、•是圆锥齿轮的重要参数，其意义在于，就大端齿形和大端承载能力而言，圆锥齿轮与同模数、同压力角、齿数为乙的圆柱齿轮相当。
用仿形法加工圆锥齿轮，按乙值选择刀号。
用范成法加工正常齿形的圆锥齿轮，不产生根切的最少齿数Z min= Z vrain cos 8=17 • cos 8 o四、确啮合条件一对直齿圆锥齿轮的正确啮合的条件为大端模数和压力角必须分别相等mi=m2=mCCi=Ct2=0C五.直齿圆锥齿轮传动的受力分析1.轮齿受力分析一对直齿圆锥齿轮传动，假设轮齿间的作用力近似地作用于齿宽节线的中点处，如不考虑摩擦力的影响，其方向垂直指向工作齿面。
为主动锥齿轮的受力情况，轮齿间的法向力，可分解为圆周力、轴向力和径向力圆周力在Ft在主动轮上与啮合点圆周速度的方向相反；在从动轮上则与啮合点的圆周速度方向相同。
径向力的方向都垂直指向各自的齿轮轴线。
轴向力人的方向则总是由锥顶指向齿轮的人端。
斜齿圆柱齿轮传动-、斜齿圆柱齿轮齿廓形成及啮合特点1 .斜齿圆柱齿轮齿廓形成渐开线斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成与渐开线真齿圆柱齿轮制以。
直齿圆柱齿轮设计步骤知识讲解
直齿圆柱齿轮设计1.齿轮传动设计参数的选择齿轮传动设计参数的选择：1）压力角a的选择2）小齿轮齿数Z1的选择3）齿宽系数d的选择齿轮传动的许用应力精度选择压力角a的选择由《机械原理》可知，增大压力角a,齿轮的齿厚及节点处的齿廓曲率半径亦皆随之增加，有利于提高齿轮传动的弯曲强度及接触强度。
我国对一般用途的齿轮传动规定的压力角为a =20°。
为增强航空有齿轮传动的弯曲强度及接触强度，我国航空齿轮传动标准还规定了 a =25°的标准压力角。
但增大压力角并不一定都对传动有利。
对重合度接近2的高速齿轮传动，推荐采用齿顶高系数为1〜1.2，压力角为16 °〜18 °的齿轮，这样做可增加齿轮的柔性，降低噪声和动载荷。
小齿轮齿数Z1的选择若保持齿轮传动的中心距a不变，增加齿数，除能增大重合度、改善传动的平稳性外，还可减小模数，降低齿高，因而减少金属切削量，节省制造费用。
另外，降低齿高还能减小滑动速度，减少磨损及减小胶合的可能性。
但模数小了，齿厚随之减薄，则要降低齿轮的弯曲强度。
不过在一定的齿数范围内，尤其是当承载能力主要取决于齿面接触强度时，以齿数多一些为好。
闭式齿轮传动一般转速较高，为了提高传动的平稳性，减小冲击振动，以齿数多一些为好，小一些为好，小齿轮的齿数可取为Z1=20 40。
开式（半开式）齿轮传动，由于轮齿主要为磨损失效，为使齿轮不致过小，故小齿轮不亦选用过多的齿数，一般可取乙=17 20。
为使齿轮免于根切，对于a =20°的标准支持圆柱齿轮，应取乙》17。
Z=u・Z1。
齿宽系数d的选择-b! a- -----------------0阿（1+打）由齿轮的强度公式可知，轮齿越宽，承载能力也愈高，因而轮齿不宜过窄；但增大齿宽又会使齿面上的载荷分布更趋不均匀，故齿宽系数应取得适合。
圆柱齿轮齿宽系数的荐用值列于下表。
对于标准圆柱齿轮减速器，齿宽系数取为札二1二 0.5(1+所以对于外捏合齿轮传动a的值规定为0.2，0.25, 0.30, 0.40, 0.50, 0.60，0.80, 1.0，1.2。
直齿圆柱齿轮传动
机械设计课程设计
计算说明书
设计题目带式运输机传动装置
目录
一课程设计任务书 2 二设计要求2三设计步骤2
1. 传动装置总体设计方案 3
2. 电动机的选择 4
3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 5
4. 计算传动装置的运动和动力参数 6
5. 设计V带和带轮 7
6. 齿轮的设计 9
7. 滚动轴承和传动轴的设计 14
8. 键联接设计 28
9. 箱体结构的设计 29
10.润滑密封设计 31
11.联轴器设计 32
四设计小结32 五参考资料32
原始数据：
数据编号A1 A2 A3 A4 运送带工作拉力1100 1150 1200 1250
方案简图如上图
）该方案的优缺点：该工作机有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，采用
Ⅳ.轴的结构设计
(1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
1).为了满足办联轴器的轴向定位要求，Ⅰ-Ⅱ段右端需制出一轴肩，故取Ⅱ
输出轴的最小直径显然是安装带轮处的直径ⅡⅠ-d ，取mm d 22=-ⅡⅠ，根据带轮结构和尺寸，取mm l 35=-ⅡⅠ。
按弯扭合成应力校核轴的强度
进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面
α
根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=。
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第十八讲
学时： 2 学时
课题： 5.5.4 直齿圆柱齿轮传动设计目的任务：掌握渐开线直齿圆柱齿轮传动的强度计算方法重点:渐开线直齿圆柱齿轮传动的强度计算方法难点：齿面接触疲劳强度公式
教学方法：多媒体
5.5.4 直齿圆柱齿轮传动设计
1．轮齿受力分析和计算载荷
1）受力分析
图示一直齿圆柱齿轮在节点P 处的受力情况。
不考虑摩擦力，作用在齿面上的法向力Fn 可分解为圆周力Ft 和径向力Fr。
直齿圆柱齿轮传动受力分析
2) 轮齿的计算载荷
Fnc=KFn K 为载荷系数，参考表选取。
2．齿面接触疲劳强度计算
齿面点蚀主要于齿面的接触应力的大小有关。
为防止齿面点蚀，应保证齿面的最大接触应力σH不大于齿轮材料的许用接触应力[ σH。
]
动画演示)
u——传动比，u=z2/z1>1 ；
T1——小齿轮所传递的转矩(N.mm) ；
K ——载荷系数，见表；
b——齿宽(mm) ；
a——中心距(mm) ；
ψ b ——齿宽系数；
[ σH] ——齿轮材料许用接触应力(MPa) ，见表。
应用公式时还应注意下列数据的确定：
1. 传动比i
式中：σH——齿面最大接触应力(MPa) ；
u<8 时可采用一级齿轮传动。
若总传动比u 为8--40，可分为二级传动；若总传动比u 大于40，可分为三级或三级以上传动。
2. 齿宽b
为了安装方便，保证轮齿全齿宽啮合，一般小齿轮齿宽b1应比大齿轮齿宽b2 大（5--10）mm 。
可以认为公式里的齿宽为b2。
3. 齿宽系数ψb
一般闭式齿轮传动，ψb=0.2--1.4
4. 许用应力[ σ H]
一对齿轮啮合时，两齿轮轮齿间的接触应力相等，但许用接触应力一般是不相等的，故应用[ σH1和] [ σH2中] 较小者代入公式计算。
3.齿根弯曲疲劳强度计算
齿根弯曲疲劳强度计算是为了防止齿根出现疲劳折断。
因此，应保证齿根最大弯曲应力σF不大于齿轮材料的许用弯曲应力[ σF。
]（动画演示）
4．设计步骤和参数选择
设计时已知：齿轮传动的功率、转速、传动比、工作机和原动机的特性；外形尺寸和中心距等特殊限制；寿命、可靠性等。
设计内容：确定齿轮传动的主要参数、几何尺寸、结构和精度等，并绘制齿轮工作图。
设计步骤如下：
1）确定齿轮的材料和热处理方法确定出大小齿轮的硬度值和许用应力。
2）按疲劳强度条件确定基本参数
根据齿轮传动设计准则，选择公式（5-11）或公式（5-14 ）计算基本参数d1 或m。
3）确定齿数
确定小齿轮齿数时，首先应满足z1≥17，一般取z1=20～40。
转速较高时，取其中较大的值。
按公式z2=iz1 计算出z2，并圆整为整数。
4) 模数
在满足弯曲强度的条件下取较小的模数。
5) 齿宽系数
一般取d= 0.2～0.4。
为了安装方便，一般小齿轮齿宽b1比大齿轮齿宽b2 宽(5～10)mm。
6) 据设计准则校核齿面接触疲劳强度或齿根弯曲疲劳强度
7) 计算齿轮的几何尺寸
8) 确定齿轮的结构尺寸
9) 确定齿轮精度并绘制齿轮工作图
5．结构设计
齿轮结构设计是合理选择齿轮的结构型式，确定齿轮的轮毂、轮辐、轮缘等各部分的尺寸及绘制齿轮的零件工作图。
1)齿轮轴
2)实体式齿轮
当齿轮的齿顶圆直径da≤200mm时，可采用实体式结构。
这种结构型式的齿轮常用锻钢制造。
实体式齿轮
3) 腹板式齿轮
当齿轮的齿顶圆直径da=200 —500mm 时，可采用腹板式结构。
这种结构的齿轮多用锻钢制造。
腹板式齿轮
4）轮辐式齿轮
当齿轮的齿顶圆直径da>500mm 时，可采用轮辐式结构。
这种结构的齿轮常用铸钢或铸铁制造。
6．齿轮传动的润滑
润滑对于齿轮传动十分重要。
润滑不仅可以减小摩擦、减轻磨损，还可以起到冷却、防锈、降低噪声、改善齿轮的工作状况、延缓齿轮失效、延长齿轮的使用寿命等作用。
润滑方式:
闭式齿轮传动的润滑方式有浸油润滑和喷油润滑两种，一般根据齿轮的圆周速度确定采用哪一种方式。