齿轮的分类及应用(专业知识)
齿轮机构的类型及应用
2、相交轴齿轮机构
圆锥齿轮机构
直齿圆锥齿轮机构 3、交错轴齿轮机构
斜齿圆锥齿轮机构
曲线圆锥齿轮机构
交错轴斜齿轮机构
蜗杆蜗轮机构
准双曲线齿轮传动
实现变传动比运动的非圆齿轮机构
§5-2 瞬时传动比与齿廓曲线
一、齿廓啮合基本定律
任意齿廓在K点
vc1 如图所示， vc2
Vc
1
V K2 V K1
o1
啮合的情况。
O1c 1 O2c 2
c点即为两齿 OC
1
n
K(K1,K2 )
C
廓啮合的瞬心。 OC
2 1
i12
2
n
o2
2
齿廓啮合基本定律： 互相啮合传动的一对齿轮在 任一位置时的传动比，都与其连 心线O1O2被其啮合齿廓在接触点 处的公法线所分成的两线段成反 比。
中心距可分性 指渐开线齿轮传动中心距变化不影响其 传动比的特性
齿廓上力的方向不变
§5-2 瞬时传动比与齿廓曲线
一、齿廓啮合基本定律
k1 1 O1k
k2 2 O2 k
为保证两齿廓既不分离又不互相嵌入的连续 传动， Vk1与 Vk2在nn上的分量应相等，即
3.渐开线极坐标方程 （1）渐开线压力角αk=∠BOKαk=arccos (rb/rk)
（a）
结论 渐开线上的压力角是变化的，随增大而增大。
（2）渐开线函数
（
F
tan αk= BK/rb= AB/rb = rb (αk +θk) / rb= αk + θk 故 inv αk = θk= tan αk－ αk （b） inv αk称为渐开线函数 是压力角αk的函数。 （3）渐开线的极坐标方程式 θk = inv αk = tan αk－ αk rk = rb / cos αk
机械学概论齿轮机构的应用及分类
§5-3 渐开线标准齿轮各部分名称及尺寸
(Names and dimensions of involute
一、外齿轮 standard gear) 1、名称及符号:
pk
sk
ek
rk
ra
ha hf
r
齿数Z
齿顶圆da(ra)
齿 齿槽 厚宽 sK eK
齿根圆df(rf )齿 距 (周 节)pK
基圆db(rb)pKsKeK
一、齿廓啮合基本定律
∵点v啮P任1 合意vP。2齿廓在K OP1P点为1两O齿2P2
廓i啮12 合的12瞬心OO。12PP
o 1
n VK2K1VK2
P VP
VK1
1
K(K1,K2 )
n
o2
2
齿廓啮合基本定律：
互相啮合传动的一对齿轮在 任一位置时的传动比，与其连心 线O1O2被其啮合齿廓在接触点处 的公法线所分成的两线段成反比。
传动
（二） 空间齿轮机构
传递两相交.交错轴之间的运动。
1.锥齿轮传动：传递任意两相交轴间运动。 轮齿分布
形式有：
1）直齿 2）斜齿 3）曲齿
2.交错轴斜齿轮传动 (螺旋齿轮传动)： 传递空间任意交
错两轴间的运动。
3.蜗轮蜗杆传动： 传递空间交错
两轴间的运动。
§ 5-2 齿轮的齿廓曲线
（Tooth profiles of gear)
机械学概论齿轮机构的应用及分类
齿轮变速箱
同向外啮合传动
非圆形齿轮啮合
一.应用: 齿轮机构用于传递两轴间的运动
和动力。
二.特点： 功率大,效率高,传动比准确,使
用寿命长,工作安全可靠。
三.分类 (按 传 动 比 i1 2 1 2是 否 : 为 恒 定 值 分 )
《机械设计原理》齿轮机构的应用及分类
分度圆 r，d
齿顶，齿顶高 ha
齿根，齿根高 hf
齿全高 h = ha +hf
基圆
rb， db
基圆齿距
Pb、Pn
o
标准直齿圆柱外齿轮
2．齿轮的基本参数 ① 齿数 z
标准齿轮的基本参数和几何尺寸(2/3)
② 模数 由m，于其齿单轮位的为分m度m圆，直且径已d标可准由化其了周（长表z1p0-确1,定标，准即模数
齿轮的齿廓曲线(2/2)
1）实现定传动比传动时两轮齿廓应满足的条件 无论两轮齿廓在何位置接触， 过接触点所作的两齿轮廓公法 线必须与其连心线相交于一定点。 故必为圆形齿轮传动。 2）实现变传动比传动时对两齿轮齿廓曲线的要求 要求两齿廓的节点按其传动比的变化规律在其连心线上移动。 故必为非圆齿轮传动。
（1）渐开线压力角αk=∠BOK
渐开线齿廓的啮合特点(2/3)
αk= arccos (rb/rk)
（a）
结论 渐开线上的压力角是变化的， 随rk增大而增大。
（2）渐开线函数
（ （
tan αk= BK/rb= AB/rb
= rb (αk +θk) / rb= αk + θk
故 inv αk = θk= tan αk－ αk
§6-3 渐开线齿廓
1．渐开线的形成及其特点 （1）渐开线的形成 （2）渐开线的特性
1）发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长； 2）渐开线上任意点的法线恒切于基圆； 3）渐开线愈靠近基圆的部分，曲率半径愈小； 4）渐开线的形状取决于基圆的大小； 5）基圆内无渐开线。
2．渐开线的函数及渐开线方程式 在研究渐开线齿轮传动时，常常需要用到渐开线的函数及渐 开线数学方程式。
齿轮的分类及应用
航空航天：齿 轮用于飞机和 火箭的发动机、 控制系统和传
动系统
工业机器人： 齿轮用于工业 机器人的关节 和传动机构， 实现精确的运
动控制
工程机械：齿 轮用于挖掘机、 起重机、压路 机等工程机械
的传动系统
汽车领域中的应用
发动机系统：齿轮用于传递动力， 确保发动机正常运转
悬挂系统：齿轮用于传递车轮与 车身之间的动力，实现车辆行驶
毛坯准备：选择合适的 材料，进行铸造或锻造
齿坯加工：对齿坯进行 粗加工，包括车削、铣
削等
齿形加工：采用滚齿、 插齿等工艺进行齿形加
工
热处理：对齿轮进行淬 火、回火等处理，提高
其硬度和耐磨性
表面处理：对齿轮表面 进行喷丸、渗碳淬火等 处理，提高其抗磨损性
能
检验与校正：对齿轮进 行检验和校正，确保其
精度和质量
注意事项：在 使用蜗杆蜗轮 时，需要注意 选择合适的材 料和精度等级， 以确保其正常 运转和延长使
用寿命。
非圆齿轮及其应用
非圆齿轮定义：非圆齿轮是一种特殊类型的齿轮，其齿廓形状不是圆形，而是其他曲线形 状，如椭圆、矩形、梯形等。
非圆齿轮的应用：非圆齿轮在许多领域都有广泛的应用，如机器人、航空航天、医疗器械 等。它们可以用于实现精确的传动和运动控制，提高设备的性能和精度。
齿轮的分类及应用
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目录
添加目录项标题 常见齿轮类型及应用 齿轮的制造与维护
齿轮的基本概念与分类
齿轮的应用领域 齿轮技术的发展趋势与挑 战
01
添加章节标题
02
齿轮的基本概念与 分类
齿轮的定义与工作原理
齿轮的定义：齿轮是一种用于传递动力的机械元件，通常由两个或多个轮 齿组成，通过轮齿之间的啮合来传递动力和运动。
齿轮基础必学知识点
齿轮基础必学知识点
以下是齿轮基础必学的知识点：
1. 齿轮的定义：齿轮是一种用于传递转动的机械元件，它由一组齿数相等、剖面相同的齿排列在轮轴上。
2. 齿轮的作用：齿轮主要用于传递转矩和旋转速度，通过齿轮传动可以改变输入轴和输出轴的转速和转矩。
3. 齿轮的分类：齿轮可以根据齿轮的齿数和齿形来分类，常见的分类包括直齿轮、斜齿轮、蜗杆齿轮等。
4. 齿轮的主要参数：齿轮的主要参数包括模数、齿数、齿宽、压力角等。
这些参数对齿轮的传动效果和强度有重要影响。
5. 齿轮的传动比：齿轮传动比是指输入轴和输出轴的转速比，可以通过齿轮的齿数比来计算。
6. 齿轮的啮合问题：齿轮的啮合是指两个齿轮齿面相互接触和传递转动的过程，啮合过程中需要考虑啮合角和啮合系数等问题。
7. 齿轮的设计原则：齿轮的设计需要考虑传动效率、噪音、强度等因素，通常需要满足一定的设计原则和标准。
8. 齿轮的制造工艺：齿轮的制造工艺包括锻造、车削、滚齿等，不同的工艺对齿轮的精度和强度有不同的要求。
9. 齿轮的润滑和维护：齿轮在运动过程中需要适当的润滑和维护，以
保持正常运转和延长使用寿命。
10. 齿轮的应用：齿轮广泛应用于机械传动领域，如汽车、工程机械、船舶等，也用于其他领域如机械工具、钟表等。
机械原理作业 齿轮
机械原理作业齿轮1. 齿轮的基本原理齿轮是一种常用的机械传动装置，通过不同大小的齿轮间的啮合来实现动力的传递和转换。
齿轮传动具有传递能量高效、传递力矩稳定等优点，广泛应用于机械设备、车辆和工业生产中。
2. 齿轮的分类根据直径方向上的相对位置，齿轮可以分为平行轴齿轮和交叉轴齿轮。
平行轴齿轮是指两个齿轮的轴线平行，常用于平行轴传动；而交叉轴齿轮是指两个齿轮的轴线相交，常用于垂直轴传动。
3. 齿轮的主要参数齿轮的主要参数包括模数、齿数、齿宽和齿廓等。
模数决定了齿轮的尺寸和齿数，齿宽则决定了齿轮的强度和传动能力。
齿廓则根据不同的齿轮传动要求选择不同的曲线。
4. 齿轮的工作原理在齿轮传动中，驱动轮的转动将通过齿轮啮合将动力传递到被驱动轮上。
由于齿轮齿面的接触，驱动轮的转动会引起被驱动轮的转动，从而实现动力的传递。
这种传递过程中，驱动轮和被驱动轮的转速和转矩之间存在特定的关系，可以通过齿轮的齿数比来计算。
5. 齿轮的应用齿轮传动广泛应用于各种机械设备中，如汽车、机床、船舶、工程机械等。
它可以实现不同转速和转矩的转换，提高机械设备的工作效率和性能。
6. 齿轮传动的优缺点齿轮传动具有传动效率高、传动特性稳定、传动精度高等优点。
同时，齿轮传动也存在噪音大、啮合间隙、需润滑等缺点。
因此，在实际应用中需要根据需求综合考虑其优缺点。
7. 齿轮的维护保养为了保证齿轮传动的正常工作，需要进行定期的检查和保养。
主要包括清洁齿轮表面、检查齿轮齿面是否磨损、检查齿轮的润滑情况等。
定期的维护保养可以延长齿轮的使用寿命并保证其传动效果。
8. 齿轮传动的改进为了进一步提高齿轮传动的性能，研究人员在齿轮设计和制造方面进行了许多改进。
如采用先进的材料、精密制造工艺和优化的齿轮结构等，以提高齿轮传动的效率和可靠性。
9. 高精度齿轮的应用高精度齿轮具有传动精度高、传动效率高等优点，被广泛应用于精密机床、航天器械等领域。
高精度齿轮的制造要求更高，需要采用先进的加工技术和测量手段来确保其质量。
齿轮基础知识
参数，其中 m、a、ha*、c* 均为标准值。
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二、渐开线齿轮
4、渐开线齿轮的啮合原理
1）渐开线齿廓啮合的基本定律： 根据渐开线的特性，一对渐开线齿廓不论何 处啮合，两齿轮的传动比恒定不变。
即：i12 =ω1/ω2 =O2P/O1P=r2/r1
ha ha*m
hf ha* c* m
齿顶高系数，国标规定，正常齿制 ha* 1 ,短齿制 ha* 0.8 ；
顶隙系数，国标规定，正常齿制 c* 0.25,短齿制 c* 0.3。
——短齿制齿轮主要用于汽车、坦克、拖拉机、电力机车等。 （4）齿数:z 最小齿数： Zmin = 2h*a / sin2α ,避免跟切现象。
英制齿轮型号 欧美等国主要采用的英制齿轮（径节齿轮），是指每一英寸分度圆直径
上的齿数，该值越大齿越小。径节 DP=z/D (z —齿数，D—分度圆直径，英 寸)，以径节DP单位为 (1/in)。它与公制的换算关系为 m=25.4/DP。
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一、齿轮概述
5、齿轮的优缺点
1）优点： – 效率高，是机械传动最高的一种，效率 可达99% – 结构紧凑 – 工作可靠，使用寿命长 – 传动比恒定
精度标注示例：
8－8－7－FL
ⅠⅡⅢ
若3项精度相同，则记为： 8－FL
齿厚下偏差代号 齿厚上偏差代号
精品PPT
三、齿轮精度与测量
2、常见机械中齿轮精度
机械名称 汽轮机 金属切削机床 轻型汽车 载重汽车 拖拉机
精度等级 3～6 3～8 5～8 7～9 6～8
机械名称 通用减震器 锻压机床
起重机 矿山卷扬机 农业机械
齿轮基础知识资料
1
n
点p是两齿轮廓在点K接触时的相 对速度瞬心，
故有 Vp=1o1p=2o2p
k
(P12) p k1
i12
1 2
O2P O1P
n
2
由此可见，两轮的瞬时传动比与瞬时接触
点的公法线把连心线分成的两段线段成反比。 o2
ω2 P23
齿廓啮合基本定律
要使两齿轮的瞬时传动比为一
常数，则不论两齿廓在任何位置接
齿根圆— df、rf
pk sk ek
rb
rf ra
齿厚— sk 任意圆上的弧长
齿槽宽— ek 弧长
O
齿距(周节— pk= sk +ek 同侧齿廓弧长
4-3 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸
p
法向齿距(周节) — pn= pb
se ha h hf
分度圆
—人为规定的计算基准圆
表示符号： d、r、s、e，p= s+e
设一齿轮的齿数为 z，其任一圆的直径为di ，该圆
上的齿距为pi，则
di
pi
z
• 模数—— 人为地把 pi / 规定为一些简单的有理数，
m=4 z=16 m=2 z=16
模 数 的 单 位 ： mm ， 它是决定齿轮尺寸 的一个基本参数。 齿数相同的齿轮， 模数大，尺寸也大。
作者：潘存云教授
m=1 z=16
2.基本参数
尺寸相同的齿轮，模数大，齿数少。模数小，
齿数多。
为了便于制造、检验和互换使用，国标GB1357-87 规定了标准模数系列。
标准模数系列表（GB1357－87）
0.1 0.12 0.15 0.2 0.25 0.5 0.4 0.5 0.6 0.8 第一系列 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8
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16
蜗轮蜗杆减速器
两轮啮合齿面间为 线接触，其承载能 力大大高于交错轴 斜齿轮机构 ，蜗杆 传动相当于螺旋传 动，为多齿啮合传 动，故传动平稳、 噪音很小。
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17
谢谢观看
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18
交错轴斜齿轮传动不适合于高速大功率传动， 通常仅用于仪表或载荷不大的辅助传动中。
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蜗轮蜗杆 主要用于 两垂直交 叉轴之间 的传动且 传动比大、 传动功率 不大或者 间歇工作 的场合。
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蜗轮蜗杆的特点
1）传动比大，结构紧凑；
优点
2）具有自锁性； 3）传动平稳，无噪声。 4）机械效率低； 5）齿间相对滑动速度大，磨损较严重； 缺点 6）蜗杆轴向力较大，轴承磨损大。
主要分为直齿、 斜齿和人字齿， 用于两平行轴 之间的传动。
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3
圆柱齿轮
内啮合齿轮传动 外 啮 合 齿 轮 传 动
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4
圆柱齿轮
斜
齿
人
圆
字
柱
齿
齿
轮
轮
传
传
动
动
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5齿轮齿条齿Fra bibliotek齿条啮合稻谷书屋
6
机械表和直齿轮减速器
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7
复读机的内部和直流齿轮锁
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8
斜齿轮减速机
优点：啮合性 好，传动平稳、 噪声小，大承 载能力，提高 寿命和平稳性。
齿轮的分类及应用
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1
两轴平行齿轮机构 （平面齿轮机构）
圆柱齿轮机构
直齿 斜齿
外啮合 内啮合 齿轮齿条啮合
外啮合 内啮合 齿轮齿条啮合
齿
人字齿
轮
机
构
两轴相交齿轮机构 直齿
两轴不平行齿轮机
（圆锥齿轮机构）
斜齿 曲齿
构（空间齿轮机构）
蜗轮蜗杆
两轴交错齿轮机构
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交错轴齿轮（螺旋齿轮）
2
圆柱齿轮
3 弧齿锥齿轮的弯曲 强度比直齿高，它 还可用于高速传动。
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12
交错轴斜齿轮（螺旋齿轮）
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13
交错轴斜齿轮（螺旋齿轮传动）
交错轴斜齿圆柱齿轮机构传动的优缺点
1）轮齿之间相对滑动严重，轮齿易磨损，传动效率较低。
2）两轮相啮合的齿面间为点接触，接触应力大，齿面易被 压溃，促使轮齿磨损加剧。
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9
圆锥齿轮
圆锥齿轮： 用于两轴相 交的运动， 传动时产生 轴向力，轮 齿分布在圆 锥体上，齿 形从大端到 小端逐渐减 小。
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10
圆锥齿轮传动的分类
直齿
斜齿
曲齿
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圆锥齿轮换向器
1 使用寿命长、输 入功率与换向器重 量之比大。
2 运转平稳，噪音 低，传动效率高 （达95%～98%）。