齿轮结构设计
非圆齿轮的结构设计
2椭圆齿轮的结构设计2.1椭圆的基本数学理论2.1.1椭圆定义椭圆定义：平面内到一定点距离与到一定直线距离之比为一个常数e (0<e<1)的动点M 的轨迹称为椭圆。
其中，该定点称为椭圆的焦点，定直线称为该焦点对应的准线，e 称为椭圆的离心率。
2.1.2椭圆的方程如图2.1所示，以原点为圆心，分别以a 、b （a>b>0）为半径作两个圆，点B 是大圆半径OA 与小圆的交点，过点A 作AN ⊥Ox ，垂足为N ，过点B 作BM ⊥AN ，垂足为M ，求当半径OA 绕O 旋转时点M 的轨迹的参数方程。
图2.1 椭圆形成示意图解：设M 点的坐标为（x,y ），φ是以O x 为始边，OA 为终边的正角，取φ为参数。
那么 x =ON =|OA |cos φ，y =NM =|OB |sin φ∴{x =a cos φy =b sin φ （2.1）以上（2.1）式即为椭圆的参数方程，其中φ称为“离心角”对（1）式进行消参{xa=cosφyb=sinφ⟹x2a2+y2b2=1（2.2）以上（2.2）式即为椭圆的标准方程。
2.2齿轮的基本理论2.2.1齿轮传动齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，形式很多，应用广泛，传递的功率可达数十万千瓦，它的圆周速度和转速分别可达300m/s，100000r/min。
同摩擦轮传动和带轮传动相比较，齿轮传动齿轮传动具有传动功率大，效率高，寿命长及传动平稳等特点[2]。
齿轮传动特点：（1）效率高在常用的机械传动中，以齿轮传动效率为最高。
例如一级圆柱齿轮的传动效率可达99%。
这对大功率传动十分重要，因为即使效率提高1%，也有很大的经济意义。
（2）机构紧凑在同样的使用条件下，齿轮传动所需空间尺寸一般较小。
（3）工作可靠、寿命长设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命可长达一、二十年，这也是其他机械传动所不能比拟的。
（4）传动比稳定传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。
扑翼蝴蝶齿轮结构
扑翼蝴蝶齿轮结构全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：扑翼蝴蝶齿轮是一种独特的结构设计，同时具有齿轮和扑翼的功能，可应用于多种领域。
它被设计成一种轮齿机构，能够产生旋转和扑翼运动，具有很高的灵活性和适用性。
在这篇文章中，我们将探讨扑翼蝴蝶齿轮结构的设计原理、工作原理和应用领域。
扑翼蝴蝶齿轮的设计原理基于齿轮传动和扑翼运动的结合。
在传统的齿轮传动中，两只齿轮通过齿轮齿面的啮合传递动力，实现旋转传动。
而扑翼运动则是一种生物运动特征，如蝴蝶、鸟类等动物利用扑翼的运动来实现飞行。
将这两种运动特征结合起来，就形成了扑翼蝴蝶齿轮的设计原理。
扑翼蝴蝶齿轮的结构通常包括两个或多个齿轮，每个齿轮上都装有扇状的扑翼结构。
当其中一个齿轮传动时，扑翼会随之旋转运动，产生扑翼的效果。
通过合理的设计，可以实现扑翼蝴蝶齿轮的旋转和扑翼运动同时进行，实现复杂的机械运动。
扑翼蝴蝶齿轮结构具有很高的应用价值，可以广泛应用于航空航天、机器人、装置等领域。
在航空航天领域，扑翼蝴蝶齿轮可以用于模拟蝴蝶、鸟类等飞行动物的飞行特征，实现更加高效的飞行机构设计。
在机器人领域，扑翼蝴蝶齿轮可以用于设计更加灵活和逼真的机器人结构，提高机器人的运动性能和适应性。
第二篇示例：扑翼蝴蝶齿轮结构是一种独特而精巧的机械结构，它模仿了蝴蝶的翅膀扑动的动作，能够实现复杂的运动和传动功能。
在机械工程领域，扑翼蝴蝶齿轮结构被广泛应用于各种领域，如航空航天、汽车制造、机器人技术等。
本文将详细介绍扑翼蝴蝶齿轮结构的原理、设计和应用。
一、扑翼蝴蝶齿轮结构的原理扑翼蝴蝶齿轮结构的原理是基于蝴蝶的翅膀扑动的动作，通过一系列齿轮和连杆机构实现的。
整个结构包括两个主要部分：扑翼机构和传动系统。
扑翼机构由一系列连杆和齿轮组成，通过连杆的运动来模拟蝴蝶的翅膀扑动的动作；传动系统则是通过齿轮传动来实现扑翼机构的运动。
在扑翼机构中，连杆的设计是关键的。
连杆的长度和角度决定了蝴蝶的翅膀扑动的幅度和频率。
齿轮设计
一. 齿数选择1.当中心距(或分度圆直径)一定时, 应选用较多的齿数,这样可以提高重合度,使传动平稳,减小噪声;由于模数的减小, 还可以减小齿轮重量和切削量, 提高抗胶合性能.2.选择齿数时,应保证齿数z大于发生根切的最少齿数zmin; 对内啮合齿轮传动还要避免干涉.3.当中心距a(或分度圆直径d1)、模数m、螺旋角β确定后,可以按2a·cos(β)z1=—————(外啮合用+,内啮合用-)mn·(u±1)计算齿数,若算得的值为小数,应予以圆整,并按z1·mn·(u±1)cos(β)=———————最终确定β2a4.在满足传动要求的前提下,应尽量使z1,z2互质,以便分散和消除齿轮制造误差对传动的影响.5.当齿数z2＞100时,为便于加工,应尽量使z2不是质数选择原则和数值:二. 模数选择因分度园周长等于3.14*d=Z*p (P-齿距)Z*P P Pd=------------=-----------* Z ,因此定--------- =m (模数-单位mm),即d=mz.3.14 3.14 3.141.模数m(mn)由强度计算或结构设计确定,并应按GB1357-87选取标准值.2.在强度和结构允许的条件下,应选取较小的模数.3.在软齿面(HB≤350)外啮合的闭式传动,可按下式初选模数m(或mn):m=(0.007～0.02)a当中心距较大、载荷平稳、转速较高时,可取小值;否则取大值.4.在一般动力传动中,模数m(或mn)不应小于2mm.5.端面模数和法向模数的换算关系为:mnmt=————cos(β)三. 齿数比u选择原则和数值:z1 n11.u=——=——,按转速比的要求选取.z2 n22.一般的齿数比范围是:外啮合:直齿轮1-10 斜齿轮(或人字齿轮)1-15 内啮合:直齿轮1.5-10斜齿轮(或人字齿轮)2-15 螺旋齿轮:1-10四. 分度圆螺旋角β选择原则和数值:1.增大螺旋角β,可以增大纵向重合度εβ,使传动平稳,但轴向力随之增大(指斜齿轮).一般：斜齿轮:β=8°——20°. 人字齿轮:β=25°——40°2.适当选取β,使中心距a具有圆整的数值.3.外啮合,β1=β2,旋向相反;内啮合,β1=β2,旋向相同;螺旋齿轮:可根据需要确定β1和β2.五．齿轮-变位目的:变位齿轮传动和变位系数的选择1、标准齿轮与变位齿轮用齿条型刀具滚切齿轮时,当齿条刀与齿轮坯的分度圆相切时,则切出来的齿轮为标准齿轮;当齿条刀切的基准线与轮坯的分度圆不相切时,则切出来的齿轮为变位齿轮.2、变位量与变位系数切具的基准线与轮坯的分度圆之间的距离称为变位量,用xm表示.x称为变位系数.x可为正值(正变位)或负值(负变位).对斜齿轮,端面变位系数和法向变位系数之间的关系为:xt=xn·cosβ3、齿轮变位目的齿轮经变位后,其齿形与标准齿轮同属一条渐开线,但其应用的区段不同, 利用这一特点,选择变位系数x,可以得到有利的渐开线区段,使齿轮传动性能得到改善.应用齿轮变位,可以避免根切, 提高齿面接触强度和齿根弯曲强度,提高齿面的抗胶合能力和耐磨损性能,还可用于配凑中心距.六．变位系数的选择方法应用条件: 用于齿数少的齿轮.1、选择变位系数的原则对不允许削弱齿根强度的齿轮,不能产生根切;对允许削弱齿根强度的齿轮, 可以产生少量根切.2、选择变位系数的方法a .对齿条型切具加工的ha*=1、α=20°的齿轮: 不产生根切的条件17-zXmin=——17产生少量根切的条件14-zXmin=——17b .对插齿切加工的齿轮不产生根切的条件:___________________________________Xmin=0.5[√(zo+2hao*)^2+(z^2+2zzo*)(cos(α))^2 -(zo+z)]应用条件: 中心距给定时.1、选择变位系数的原则按给定中心距计算总变位系数Xε,然后进行分配.2、选择变位系数的方法a. 一般情况可按减速齿轮使用分配Xε线图或增速齿轮使用分配Xε线图分配总变位系数Xε.b. 对u＞2的齿轮副,按下式分配变位系数,可使节点近似处于双齿对啮合区(单齿对啮合区位于小齿轮的齿顶部分)xε z1+12 8x1=———·——— + ———u + 1 z1+2 z1+23.欲提高抗胶合能力和耐磨损性能,可按提高抗胶合和耐磨损性能分配变位系数的线图分配.斜齿轮的变位系数基本上可以参照直齿轮的选择原则和方法, 但用图表时要用当量齿数zv=z/[cos(β)]^3代替z,所求出的法向变位系数xn.对角变位的斜齿轮传动,当总变位系数增加时,虽然可以增加齿面的当量曲率半径和齿根圆厚度,但其接触线长度将缩短,故对承载能力的提高没有显著的效果, 一般不推荐Xnε＞0.4的变位.。
伞齿轮设计
伞齿轮设计引言伞齿轮，也被称为圆柱伞齿轮或外齿伞齿轮，是一种常用的齿轮传动装置。
它由一个内齿轮和一个外齿轮组成，其齿面呈伞状。
伞齿轮具有传动平稳、噪音低、承载能力强等优点，在各种机械传动系统中被广泛应用。
本文将介绍伞齿轮的设计原理、结构特点以及设计注意事项。
设计原理齿轮传动基本原理齿轮传动是通过齿轮之间的啮合来传递动力和运动的一种机械传动方式。
在齿轮传动中，齿轮的一齿落入另一齿的间隙，形成冲击，从而实现动力的传递。
在设计伞齿轮之前，我们需要明确以下参数：1.传动比：传动比是指驱动轴和被驱动轴之间的转速比。
一般情况下，传动比等于输出轴的转速与输入轴转速之比。
2.齿数：齿数是指一个齿轮上的齿的数量。
在设计伞齿轮时，需要选择合适的齿数比例，以满足传动比要求以及提高传动效率。
3.压力角：压力角是指啮合齿轮齿廓与径向方向的夹角。
压力角的大小会影响到伞齿轮的强度和传动效率。
伞齿轮的结构特点伞齿轮的结构特点主要包括以下几点：1.齿面形状：伞齿轮的齿面呈伞状，与传统圆柱齿轮不同。
这种齿面形状使得伞齿轮具有更好的传动性能和更大的承载能力。
2.齿轮副的安装方式：伞齿轮由内齿轮和外齿轮组成，它们通过齿轮轴相互连接。
在设计伞齿轮时，需要注意齿轮轴的选材和轴承的安装，以保证齿轮副的稳定性和可靠性。
3.齿轮的材料选择：伞齿轮通常使用高强度的合金钢或硬质铸铁制成，以提高齿轮的耐磨性和强度。
设计步骤设计伞齿轮的步骤如下：1.确定传动比：根据传动要求和输入轴的转速，计算所需的输出轴转速，然后确定传动比。
2.确定齿数：根据传动比和齿数比例，计算内、外齿轮的齿数。
3.计算齿轮参数：根据齿数、压力角等参数，计算齿轮的模数、齿宽和分度圆直径等。
4.绘制齿轮剖面图：使用齿轮设计软件或CAD工具，绘制齿轮的剖面图，并进行齿轮的细化设计。
5.进行强度校核：根据齿轮材料和载荷条件，进行齿轮的强度校核，以确保齿轮的安全可靠性。
6.选择齿轮材料和热处理：根据强度校核结果，选择合适的齿轮材料并进行必要的热处理，以提高齿轮的强度和耐磨性。
齿轮模具设计及制作标准
齿轮模具设计及制作标准（一）
一:内模部分由齿片、齿座、镶针（或司筒）等组成，结构如下图：
（1）
1.齿片的厚度一般要做到4-6MM，齿轮的厚度在4MM以上，齿片厚度与齿轮的厚
度相同即可，如图（2）所示；若齿胶位厚度低于4MM,则齿片要加厚到6MM,以便与模胚的内孔配合良好，封胶位要做到3-5MM（图3中为4.29MM），结构形式、配合公差参考图（3）；若齿形需要定位或齿片有顶针穿过时，齿片需止转；
2.齿座结构形式、配合公差参考图(4)；
(4)
3.镶针的结构形式、配合公差参考图(5)
4.齿片的排气设计，排气一般开在齿片的底面，对于流动性较好PA、PPS等料建议先不要开排气，具体结构如图(6)；
齿片底部排气
（6）
5.进胶点的设计，一般齿根圆直径在8MM以上时，采用三点进胶；小于8MM时可采用一点进胶;为保证进浇点压力对齿形的影响，浇口的位置可稍远离齿形，具体设计请参考图（7）；
(71
A、B板的模仁孔
加工时A、B板装夹后，一同加工，下图为A板的模仁孔及定位器孔重点寸法的尺寸公差、形位公差，B板的标注与A板相同；
二、齿轮产品模具的基本结构：。
齿轮的设计计算
第一章齿轮的设计计算齿轮的设计计算及结构说明4.1闭式齿轮传动设计4.1.1闭式齿轮选材4.1.2闭式齿轮的设计计算与强度校核闭式齿轮选用：直齿圆柱硬齿面齿轮（1）选择材料及确定需用应力小齿轮选用45号钢，调质处理，HB＝236大齿轮选用45号钢，正火处理，HB＝190由《机械零件设计手册》查得lim1lim2580,370SHlim 1.0H a H aMP MPσσ===，25.1,320,450lim2lim1lim===FaFaFSMPMPσσ（2）确定各种参数齿轮按 9等级精度制造由于原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对成布置，一般按照中等冲击载荷计算。
查《机械设计基础》教材中表11—3得：取K=1.3查《机械设计基础》教材中表11—4取：区域系数 ZH=2.5 弹性系数 ZE=188.0查《机械设计基础》教材中表11—6取：齿宽系数错误！未找到引用源。
错误！未找到引用源。
由[]aHHHMPS5801580lim1lim1===σσ[]aHHHMPS3701370lim2lim2===σσ[]aFFFMPS3605.21450lim1lim1===σσ[]aFFFMPS2565.21320lim2lim2===σσ（3）按齿面接触强度设计计算)(37.236/970236.49550/9550111mNnPT⋅=⨯==《机械设计础》教材P表11—1《机械设计础》教材P表11-5《机械设计础》教材P表11—2《机械设计础》教材十一表11-3 、11-6、表111Z=212Z= 84《机械设计础》教材公式（11-3）d1=74.56mm实际：d1=84mm4.1.3闭式齿轮的结构设计数据：3322 1.363.2371041188.0 2.50.8437074.56mm⨯⨯⨯+⨯=⨯⨯=（）齿数取Z1=21，则Z2=21×4=84。
故实际传动比错误！未找到引用源。
外啮合齿轮泵结构设计
外啮合齿轮泵结构设计
外啮合齿轮泵（External Gear Pump）是一种常见的液压泵，通过两个啮合的齿轮在泵内形成密闭的腔室，从而将液体从入口吸入并推送至出口。
以下是外啮合齿轮泵的基本结构设计要点：
1. 齿轮设计：
-齿轮是外啮合齿轮泵的核心部件。
通常有两个齿轮，分别为驱动轮和从动轮。
-齿轮的齿数、齿形、齿廓等设计要考虑泵的流量、压力等工作参数，以及制造成本和效率。
2. 泵壳设计：
-泵壳通常是由两个相互啮合的齿轮和泵体组成的，泵体内形成密闭的工作腔室。
-泵壳的设计要保证齿轮可以顺畅地旋转，并确保泵的密封性能，防止液体泄漏。
3. 轴设计：
-泵的驱动轴连接到驱动源（如电机），从而带动齿轮旋转。
轴的设计要考虑承受的扭矩和转速等因素。
4. 轴承和密封：
-使用高质量的轴承以减少摩擦损失，并确保泵的长期稳定运行。
-采用有效的密封系统，以防止液体泄漏，提高泵的效率。
5. 入口和出口设计：
-入口和出口的设计要使得液体能够顺畅地进入和离开泵。
-出口处通常需要安装阀门，以控制流量和维持压力。
6. 冷却系统：
-对于高功率或长时间运行的泵，可能需要考虑冷却系统，以确保泵的温度处于安全范围内。
7. 材料选择：
-泵的关键零部件应选用适当的耐磨、耐腐蚀的材料，以确保泵的寿命和性能。
8. 防振和减噪：
-采用适当的设计和制造工艺，以降低泵的振动和噪音水平。
设计一个高效可靠的外啮合齿轮泵需要深入了解液体性质、工作条件和系统要求，同时结合工程经验和先进的制造技术。
这样设计出的泵在各种工业应用中都能够发挥优越的性能。
齿轮的设计计算
Z1,Z2互为质数
载荷系数 =1.3
小齿轮传递的转矩
选齿宽系数 ＝1
ZE=189.8
应力循环次数
N1=
N2=
接触疲劳寿命系数
接触疲劳许用应力
圆周速度
V=1.503 m/s
计算齿宽
b=88.79mm
齿宽与齿高之比
载荷系数
分度圆直径
计算模数m=3.89mm
弯曲疲劳强度极限：
弯曲疲劳寿命系数
6〕计算应力循环次数
设每年工作300天
7〕确定接触疲劳寿命系数
由《机械设计》教材P207图10-19查得
8>计算接触疲劳许用应力
取失效概率为 %,安全系数为S=1,
〔2〕计算
1〕试算小齿轮分度圆直径d1t,带入 中较小的值.
2〕计算圆周速度v
h
模数
齿高h=2.25mt=2.25x3.700=8.325mm
两者材料的硬度差为46HBS.
4）选小齿轮的齿数为Z1=24,大齿轮的齿数Z2=4.01×24=96.24
取Z2=97
2按照齿面接触强度初步设计齿轮主要尺寸
由设计计算公式进行试算,即
〔1〕确定公式内的各计算数值
1〕试选载荷系数 =1.3
2>计算小齿轮传递的转矩
3〕选择齿宽系数
根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置.查
齿轮的设计计算
计算和说明
结果
1选定齿轮类型,精度等级,材料与齿数
1〕按方案a,选用直齿圆柱齿轮传动.
2〕输送机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度〔GB 10095-88〕
3〕材料选择.由《机械设计》P191表10-1：
小齿轮选用45钢,调质处理,硬度为236HBS
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齿轮结构设计
齿轮结构设计主要确定齿轮的轮缘、轮毂及腹板（轮辐）的结构形式和尺寸大小。
结构设计通常要考虑齿轮的几何尺寸、材料、使用要求、工艺性及经济性等因素，确定适合的结构型式，再按设计手册荐用的经验数据确定结构尺寸。
齿轮结构形式有以下四种：
1.齿轮轴
当齿轮的齿根圆到键槽底面的距离e很小，如圆柱齿轮e≤2.5mn(下图一a)，圆锥齿轮的小端e≤1.6m(下图一b)，为了保证轮毂键槽足够的强度，应将齿轮与轴作成一体，形成齿轮轴，如下图二所示。
齿轮轴
2. 实心齿轮
当齿顶圆直径da≤200mm或高速传动且要求低噪声时，可采用上图一的实心结构。
实心齿轮和齿轮轴可以用热轧型材或锻造毛坯加工。
3. 辐板式齿轮
对于齿顶圆直径da≤500mm时，可采用辐板式结构，以减轻重量、节约材料。
通常多选用锻造毛坯，也可用铸造毛坯及焊接结构。
有时为了节省材料或解决工艺问题等，而采用组合装配式结构，如过盈组合和螺栓联结组合。
腹板式齿轮（锻造）
腹板式锥齿轮
双腹板焊接齿轮
过盈、螺栓联接组合
4. 轮辐式齿轮
对于齿轮直径时，采用轮辐式结构。
受锻造设备的限制，轮辐式齿轮多为铸造齿轮。
轮辐剖面形状可以采用椭圆形（轻载）、十字形（中载）、及工字形（重载）等。
轮辐式齿轮（锻造）轮结构设计主要确定齿轮的轮缘、轮毂及腹板（轮辐）的结构形式和尺寸大小。
结构设计通常要考虑齿轮的几何尺寸、材料、使用要求、工艺性及经济性等因素，确定适合的结构型式，再按设计手册荐用的经验数据确定结构尺寸。
齿轮结构形式有以下四种：
1. 齿轮轴
当齿轮的齿根圆到键槽底面的距离e很小，如圆柱齿轮e≤2.5mn(下图一a)，圆锥齿轮的小端e≤1.6m(下图一b)，为了保证轮毂键槽足够的强度，应将齿轮与轴作成一体，形成齿轮轴，如下图二所示。
齿轮轴
2. 实心齿轮
当齿顶圆直径da≤200mm或高速传动且要求低噪声时，可采用上图一的实心结构。
实心齿轮和齿轮轴可以用热轧型材或锻造毛坯加工。
3. 辐板式齿轮
对于齿顶圆直径da≤500mm时，可采用辐板式结构，以减轻重量、节约材料。
通常多选用锻造毛坯，也可用铸造毛坯及焊接结构。
有时为了节省材料或解决工艺问题等，而采用组合装配式结构，如过盈组合和螺栓联结组合。
腹板式齿轮（锻造）
腹板式锥齿轮
双腹板焊接齿轮
过盈、螺栓联接组合
4. 轮辐式齿轮
对于齿轮直径时，采用轮辐式结构。
受锻造设备的限制，轮辐式齿轮多为铸造齿轮。
轮辐剖面形状可以采用椭圆形（轻载）、十字形（中载）、及工字形（重载）等。
轮辐式齿轮（锻造）。