齿轮传动的特点和分类
齿轮传动的特点和类型
第一节齿轮传动的特点和类型一、齿轮传动的特点齿轮传动是应用最为广泛的一种传动形式，与其它传动相比，具有传递的功率大、速度范围广、效率高、工作可靠、寿命长、结构紧凑、能保证恒定传动比；缺点是制造及安装精度要求高，成本高，不适于两轴中心距过大的传动。
二、齿轮传动分类1、按轴线相互位置：平面齿轮传动和空间齿轮传动。
平面齿轮传动：按轮齿方向：直齿轮传动，斜齿轮传动和人字齿轮传动；按啮合方式：外啮合、内啮合和齿轮齿条传动；空间齿轮传动：锥齿轮传动、交错轴斜齿轮传动和蜗杆蜗轮传动。
2、按齿轮是否圭寸闭：开式和闭式齿轮传动三、齿轮传动的基本要求1、传动准确平稳；齿廓啮合基本定律：为保证齿轮传动的瞬时传动比保持不变，则两轮不论在何处接触，过接触点所作两轮的公法线必须与两轮的连心线交于一定点。
定点C称为节点，分别以01、02为圆心，过节点C所作的两个相切的圆称为节圆。
根据齿廓曲线满足齿廓啮合基本定律制出的齿轮有渐开线齿轮、摆线齿轮和圆弧线齿轮。
我们主要介绍渐开线齿轮。
渐开线的有关概念：1、发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上相应被滚过的弧长；2、发生线即渐开线的法线，它始终与基圆相切，故也是基圆的切线；3、同一基圆上生成的任意两条反向渐开线间的公法线长度处处相等，任意两条同向渐开线间的法向距离处处相等；4、渐开线的形状取决于基圆的大小。
基圆越小，渐开线越弯曲；基圆越大，渐开线越平直；5、基圆内无渐开线。
2、承载能力高和较长的使用寿命。
第二节渐开线齿轮的基本参数及几何尺寸计算一、各部分名称端平面：垂直于齿轮轴线的平面；齿槽：相邻两轮之间的空间；齿顶圆（da）、齿根圆（df）、齿槽宽（ek）、齿厚（sk）、齿顶高（ha ）、齿根高（hf）、齿宽（p）、全齿高（h）二、基本参数1、模数m: ;2、压力角：规定分度圆上的压力角为标准压力角；3、齿顶高系数：；4、顶隙系数：；5、齿数z:。
当m、a不变时，z越大，db越大, 渐开线越平直，若当z—x时，db—%，渐开线变成直线，齿轮变成齿条。
齿轮分类传动特点介绍
谢谢
场合
齿轮结构
直齿圆柱齿轮：结构简单，制造 方便，但传动平稳性较差
斜齿圆柱齿轮：传动平稳性好， 但制造难度较大
锥齿轮：适用于交错轴传动，传 动平稳性好，但制造难度较大
蜗杆蜗轮：适用于大传动比传动， 传动பைடு நூலகம்稳性好，但制造难度较大
齿轮材料
01
钢：强度高，耐 磨损，适用于高 速、重载的齿轮
传动
02
铸铁：成本低， 易加工，适用于 低速、轻载的齿
03
齿轮传动可以实现各种运动 形式的转换，如直线运动、 旋转运动等。
02
齿轮传动具有较高的传动效 率和承载能力，适用于各种 机械传动系统。
04
齿轮传动具有较高的精度和 稳定性，适用于各种高精度 机械设备。
汽车工业
变速箱：齿轮在汽车变速箱中用 于改变速度和扭矩
差速器：齿轮在汽车差速器中用 于分配动力和调整车轮转速
轮传动
03
铜合金：耐磨损， 耐腐蚀，适用于 高速、轻载的齿
轮传动
04
工程塑料：重量 轻，噪音低，适 用于低速、轻载
的齿轮传动
05
粉末冶金：耐磨 损，耐高温，适 用于高速、重载
的齿轮传动
06
陶瓷：耐磨损， 耐高温，适用于 高速、重载的齿
轮传动
齿轮传动特点
传动效率
01
齿轮传动效率高， 可达95%以上
齿轮分类传动特点介绍
演讲人
01
齿轮分类
目录
02
齿轮传动特点
03
齿轮应用领域
齿轮分类
齿轮类型
01
直齿圆柱齿轮： 结构简单，制造 方便，应用广泛
02
斜齿圆柱齿轮： 啮合性能好，承 载能力高，适用 于高速重载场合
齿轮传动设计
从动轮2：vs背离节线，Ff指向节线，塑 变后在齿面节线处形成凸脊。 改善措施：1）↑齿面硬度； 2）采用η↑的润滑油。
二、齿轮传动的设计准则 失效形式→相应的设计准则 1、闭式齿轮传动 主要失效为：点蚀、轮齿折断、胶合 软齿面：主要是点蚀、其次是折断，按齿面接触疲劳强度设 计计算、校核齿根的弯曲疲劳强度。 硬齿面：主要是折断、其次是点蚀，按齿根的弯曲疲劳强度 设计计算、校核齿面的接触疲劳强度。 高速重载还要进行抗胶合计算 2、开式齿轮传动 主要失效为：齿面磨损、轮齿折断，按齿根弯曲疲劳强度设 计，但适当降低（20%）许用应力以考虑磨损 的影响。 3、短期过载传动 过载折断 齿面塑变 静强度计算
4.齿面胶合——严重的粘着磨损 现象：齿面沿滑动方向粘焊、撕脱，形成沟痕。 原因：高速重载——v↑，Δt ↑，油η↓，油膜破坏，表 面金属直接接触，融焊→相对运 动→撕裂、沟痕。 低速重载——P↑、v ↓，不易形成油膜→冷胶合。
后果：引起强烈的磨损和发热，传动不平稳，导致齿 轮报废。
改善措施：
1）↓m→↓齿高h→↓齿面vs（必须满足σF）； 2）采用抗胶合性能好的齿轮材料对； 3）降低齿面压力，采用良好的润滑方式及润滑剂； 4）提高接触精度，采用角变位齿轮，↓啮合开始和
现象：节线靠近齿根部位出现麻点状小坑。
原因：σH＞σHP 脉动循环应力 1）齿面受多次交变应力作用，产生接触疲劳裂纹；
2）节线处常为单齿啮合，接触应力大； 3）节线处为纯滚动，靠近节线附近滑动速度小，油膜不易形 成，摩擦力大，易产生裂纹；
4）润滑油进入裂缝，形成封闭高压油腔，楔挤作用使裂纹扩 展。（油粘度越小，裂纹扩展越快）
FP
Flim YST
SFmin
YN
式中： бFlim——试验齿轮齿根的弯曲疲劳极限，查图11-12；
齿轮传动的类型、特点及应用
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齿轮传动的特点、类型及应用
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图10-1 齿轮传动类型
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1.2 齿轮传动的类型
齿轮传动的类型很多，按照一对齿轮传动时的相对运动为平面运 动或空间运动，可将其分为平面齿轮传动和空间齿轮传动两大类。
1．平面齿轮传动 平面齿轮传动是用于两平行轴之间的传动。 （1）直齿圆柱齿轮传动 直齿圆柱齿轮简称直齿轮，其轮齿与轴线平行。直齿轮圆柱齿轮 传动又可分为外啮合齿轮传动、内啮合齿轮传动和齿轮齿条传动，如 图10-1a、b、c。
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齿轮传动的特点、类型及应用
1.1 齿轮传动的特点
齿轮传动的主要优点是：传动效率高、传递的速度和功率范围 大、传动比准确、使用寿命长、工作可靠、结构紧凑。齿轮传动的主 要缺点是：制造和安装精度要求高、精度低时振动和噪声大、不宜用 于轴间距离较远的传动、成本较高
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齿轮传动的特点、类型及应用
（2）斜齿圆柱齿轮传动 斜齿圆柱齿轮简称斜齿轮。斜齿轮的轮齿与轴线成一定角度，如 图10-1d。斜齿轮传动也可分为外啮合、内啮合和齿轮齿条传动。 （3）人字齿轮传动 人字齿轮的轮齿成人字形，如图10-1e。 2．空间齿轮传动 空间齿轮传动用于相交轴和交错轴之间的传动。 （1）圆锥齿轮传动 圆锥齿轮传动用于相交轴之间的传动，如图10-1f。 （2）蜗轮蜗杆传动 蜗轮蜗杆传动用于垂直交错轴之间的传动。 按照齿轮齿廓表面硬度，齿轮传动可分为软齿面齿轮（硬度 ≤350HBS）和硬齿面齿轮（硬度＞350HBS）。 按照齿轮工作条件的不同，齿轮传动又可分为开式齿轮传动、半 开式齿轮传动和闭式齿轮传动。
齿轮传动的特点
展成法加工齿轮齿形
四、齿轮齿形加工
2. 插齿：8-6级，Ra=1.6um。
（1）插齿原理：无啮合间隙齿轮相互滚动过程
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展成法加工齿轮齿形
四、齿轮齿形加工
2.插齿
（2）插齿运动
① 主运动－插刀上下往复直线运动 ② 分齿运动－保证插齿刀与齿坯间啮合传动比
nwn0z0 zw
③ 圆周进给运动－控制插齿刀转速 ④ 径向进给运动－切出全齿深 ⑤ 让刀运动－插齿刀返回时让位
齿轮；分度机构的齿轮传动。
8级
≤5
≤ 10
机械制造中对精度无特殊要求 ≤ 3 的齿轮。
9级
≤ 3 ≤ 3.5 ≤ 2.5 低速及对精度要求低的齿轮
展成法加工齿轮齿形
四、齿轮齿形加工
1. 铣齿:1Biblioteka -9级，Ra=6.3-3.2um。
盘状模数铣刀卧铣－模数m＜8 指状模数铣刀立铣－模数m≥8
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展成法加工齿轮齿形
四、齿轮齿形加工
3. 滚齿
（2）滚齿运动
① 主运动－滚刀旋转运动 ② 分齿运动－保证滚齿刀与齿坯间啮合传动比
nwn0z0 zw
③ 垂直进给运动－保证滚切出全齿宽 ④ 径向切深运动－切出全齿深
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展成法加工齿轮齿形
加工方案
成形法铣齿
展 成
滚齿
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特点：精度高，是齿轮加工主要方法
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3、齿轮传动的精度等级
误差的影响：
制造和安装齿轮传动装置时，不可避免会产生齿形误差、齿距 误差、齿向误差、两轴线不平行误差等。
《机械设计基础》第六章 齿轮传动
由渐开线特性可知，线段B2K等于基圆齿距pb，比值B1B2/pb称为重合度，用 ε表示。于是连续传动条件是：ε≥1 ε越大，表示同时啮合的轮齿对数越多，齿轮传动越平稳。
§6-6 齿轮的材料与制造
一、齿轮材料及热处理
齿轮材料的基本要求：齿面硬度高、齿芯韧性好。 常用的齿轮材料是各种牌号的优质碳素钢、合金结构钢、铸钢和铸铁等。 一般采用锻件和轧制钢材。当齿轮较大（直径大于400～600mm）而轮坯不易 锻造时，可采用铸钢；低速传动可采用灰铸铁；球墨铸铁有时可代替铸钢，非 金属材料的弹性模量小，且能减轻动载和降低噪声，适用于高速轻载、精度要 求不高的场合，常用的有夹木胶布、尼龙、工程塑料等。见表6－3。 齿轮常用的热处理方法有：表面淬火、渗碳淬火、调质、正火、渗氮。 调质和正火处理后的齿面硬度较低（HB ≤350），为软齿面；其他三种 （HB>350）为硬齿面。 软齿面的工艺过程较简单，适用于一般传动。当大小齿轮都是软齿面时， 考虑到小齿轮齿根较薄，受载次数较多，故选择材料和热处理时，一般使小 齿轮齿面硬度比大齿轮高20～50HB。硬齿面齿轮的承载能力较高，但生产 成本高。当大小齿轮都是硬齿面，小齿轮的硬度可与大齿轮相等。
上式表明：一对传动齿轮的瞬时角速度与其连心 线O1O2被啮合齿廓接触点公法线所分割的两线段成 反比。这一定律为齿廓啮合的基本定律。
欲使两齿轮瞬时角速度比恒定不变，必须使C点 为连心线上的固定点。 凡能满足上述要求的一对齿廓称为共轭齿廓。 机械中常用的齿廓曲线有渐开线、圆弧和摆线等， 过节点C所作的两个相切的圆称为节圆。一对齿轮的啮合传动可以看作 其中应用最广泛的是渐开线齿廓。 一对节圆作纯滚动。一对外啮合齿轮的中心距等于其节圆半径之和。
n1 1 r2 rb 2 i12 n2 2 r1 rb1
齿轮传动
齿轮传动科技名词定义中文名称：齿轮传动英文名称：gear drive 定义：利用齿轮传递运动和动力的传动方式。
应用学科：机械工程（一级学科）；传动（二级学科）；齿轮传动（三级学科）以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布求助编辑百科名片齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。
具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。
（一）特点齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。
按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。
具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。
齿轮传动是指用主、从动轮轮齿直接、传递运动和动力的装置。
在所有的机械传动中，齿轮传动应用最广，可用来传递相对位置不齿轮传动远的两轴之间的运动和动力。
齿轮传动的特点是：齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。
例如传递功率可以从很小至几十万千瓦；速度最高可达300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十多米。
但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。
（二）类型（1）根据两轴的相对位置和轮齿的方向，可分为以下类型：<1>直齿圆柱齿轮传动；<2> 斜齿圆柱齿轮传动<3>人字齿轮传动；<4>锥齿轮传动；<5>交错轴斜齿轮传动。
（2）根据齿轮的工作条件，可分为：<1>开式齿轮传动式齿轮传动，齿轮暴露在外，不能保证良好的润滑。
<2>半开式齿轮传动，齿轮浸入油池，有护罩，但不封闭。
<3>闭式齿轮传动，齿轮、轴和轴承等都装在封闭箱体内，润滑条件良好，灰沙不易进入，安装精确，轮传动有良好的工作条件，是应用最广泛的齿轮传动。
齿轮传动可按其轴线的相对位置分类。
齿轮传动按齿轮的外形可分为圆柱齿轮传动、锥齿轮传动、非圆齿轮传动、齿条传动和蜗杆传动。
按轮齿的齿廓曲线可分为渐开线齿轮传动、摆线齿轮传动和圆弧齿轮传动等。
《汽车机械基础》第三章 齿轮传动
外啮合齿轮传动：
mn1 mn2 mn
an1 an2 an
1 2
内啮合齿轮传动：
2．正确啮合的条件
一对直齿圆锥齿轮的正确啮合条件为：两轮大端模数压 力角分别相等，即
m1 m2 m
1
2
三、蜗轮蜗杆传动
1．蜗杆传动的特点
蜗杆传动主要由蜗杆和蜗轮组成，主要用于传递空间交错的 两轴之间的运动和动力，通常两轴交错角为90°。一般蜗杆为 主动件。 蜗杆传动工作平稳，噪声低，结构紧凑、传动比大（单级蜗
zmin 17
对于齿数少于zmin的齿轮，还可以通过改变刀具与齿坯相 对位置的切齿方法（变位）来防止根切。
第六节 齿轮失效形式及齿轮材料的选择
一、齿轮传动的主要失效形式 二、齿轮材料
一、齿轮传动的主要失效形式
1、轮齿折断
轮齿折断形式有两种：一种是在交变载荷作用下，齿根弯曲 应力超过允许限度时，齿根处产生微小裂纹，随后裂纹不继扩 展，最终导致轮齿疲劳折断；另外一种是短时过载或受冲击载 荷发生突然折断。
1 2
n1 n2
O2C O1C
r2' r1'
rb2 rb1
C
上式表明两轮的传动比与两 轮的基圆半径成反比，且为一 定值。这就保证了齿轮传动的 平稳性。
2、中心距可分性：
齿轮制成以后，基圆半径便已确定。因此，传动比也就定 了。所以，安装时若中心距略有变化不会改变传动比大小，此 特性称为中心距可分性。
4.轮辐式齿轮
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蜗轮蜗杆传动
2、按齿轮啮合方式
直 齿 外啮合齿轮传动 圆 柱
内啮合齿轮传动
齿 轮 传 动 齿轮齿条啮合
外齿轮 内齿轮 齿条
3、按齿轮传动工作条件 ◆ 闭式齿轮传动
◆ 开式齿轮传动
4、按齿轮圆周速度高低
◆ 极低速齿轮传动 小于0.5m/s ◆ 低速齿轮传动 0.5~3 m/s ◆ 中速齿轮传动 3~15 m/s ◆ 高速齿轮传动 大于15m/s
5、按齿轮齿廓曲线的形状 ◆ 渐开线齿轮传动 ◆ 摆线齿轮传动 ◆ 圆弧齿轮传动
课堂练习
1、下图中属于平行轴齿轮传动的是？
A
B
C
D
2、下图中属于相交轴齿轮传动的是？
A
B
C
D
课堂练习
3、下图中属于交错轴齿轮传动的是？ABCD
4、下图中属于蜗轮蜗杆传动的是？
A
B
C
D
抢答：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1、图中属于平行轴齿轮传动的是：
齿轮传动的特点和分类
一、齿轮传动的特点
◆ 优点：
（1）适用范围广； （2）瞬时传动比恒定； （3）效率高； 寿命长；结构紧凑。
CA6140型普通车床
◆ 缺点 ：
（1）制造、安装精度要求较高，成本较高； （2）不适于远距离两轴之间的传动； （3）振动、冲击、噪声较大。
二、齿轮传动的分类：
1、按两齿轮轴线的相对位置及轮齿的形状 2、按齿轮啮合方式 3、按齿轮传动工作条件 4、按齿轮圆周速度高低 5、按齿轮齿廓曲线的形状
外啮合 直齿圆柱齿轮传动 内啮合
齿轮齿条啮合
斜齿圆柱齿轮传动 人字齿圆柱齿轮传动 直齿圆锥齿轮传动
斜齿圆锥齿轮传动 曲齿圆锥齿轮传动
交错轴齿轮传动 交错轴斜齿圆柱齿轮传动 蜗轮蜗杆传动
课后作业
搜集齿轮传动在生产生活中应 用实例，并辨别它们所属类型。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2、图中属于圆锥齿轮传动的是：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
3、图中属于交错轴齿轮传动的是：
1
2
3
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7
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9
10
4、图中属于直齿齿轮传动的是：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
课堂小结
一、齿轮传动的特点。
二、齿轮传动的分类
1、按两齿轮轴线 的相对位置及 轮齿的形状
2、啮合方式
平行轴齿轮传动 相交轴齿轮传动
1
2
3
1、按两齿轮轴线的相对位置及轮齿的形状
（1）平行轴齿轮传动 （2）相交轴齿轮传动 （3）交错轴齿轮传动
（1）平行轴齿轮传动
直齿圆柱齿轮传动
斜齿圆柱齿轮传动
人字齿圆柱齿轮传动
（2）相交轴齿轮传动
直齿圆锥齿轮传动 斜齿圆锥齿轮传动
曲齿 圆锥齿轮传动
（3）交错轴齿轮传动
交错轴斜齿圆柱齿轮传动