23传动的齿轮
常见的传动机构
提高效率：通过合理的传动机构设计，提高传动效率，减少能量损失
按照传动方式分类：机械传动、液压传动、气压传动、电力传动 按照传动轴数目分类：单轴传动、双轴传动、多轴传动 按照传动件是否封闭分类：开式传动、闭式传动 按照齿轮传动类型分类：圆柱齿轮传动、锥齿轮传动、蜗杆蜗轮传动、行星齿轮传动
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01.
02.
03.
04.
0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.
06.
传动机构是机 械设备中的重
要组成部分
传动机构的主 要作用是传递
动力和运动
传动机构可以 改变机械设备 的运动方向和
速度
传动机构通常 由齿轮、皮带、 链条等部件组
成
传递动力：将发动机的动力传递到车轮或其他需要动力的部件 变速变矩：通过改变传动比或传动方向，实现变速或变矩的功能
齿轮传动的定义和原理 齿轮传动的类型和特点 齿轮传动的应用范围和实例 齿轮传动的优缺点和未来发展趋势
定义：带传动是 一种挠性传动， 利用带与带轮之 间的摩擦力进行
传动。
类型：常见的带 传动有平带传动、 V带传动和圆带
传动等。
工作原理：带传 动工作时，主动 轮通过摩擦力带 动带运动，带再 带动从动轮转动， 从而完成传动的
传动机构磨损： 定期检查，及时 更换磨损部件
传动机构松动： 调整螺栓或更换 松动部件
传动机构卡滞： 清理异物或调整 传动机构
传动机构异响：检 查轴承或齿轮是否 损坏，更换损坏部 件
选择合适的润滑油：根据传动机构的类型和工作环境选择合适的润滑油，并定期 更换
定期检查：定期检查传动机构的润滑情况，确保各部件正常运转
第10章_齿轮传动
2KT YFaYsa 1 m≥ 3 ⋅ 设计公式： 设计公式： 2 φdz1 [σF ]
三、齿面接触疲劳强度计算 基本公式──赫兹应力计算公式， 基本公式 赫兹应力计算公式，即: 赫兹应力计算公式
F ×( ± ) ca 小齿轮单对齿啮合的 ρ1 ρ2 σH = 最低点综合曲率最大。 最低点综合曲率最大。 2 1− µ2 1− µ1 2 π( + )L E E 1 1 为方便计算， 为方便计算， 1 1 1 以节点为接触应力计算点。 以节点为接触应力计算点。 为综合曲率 令 = ± 1 1
二、齿轮的设计准则 轮齿折断 齿面点蚀 齿面磨损 齿面胶合 塑性变形 设计准则： 设计准则： 保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断。 保证足够的齿根弯曲疲劳强度，以免发生齿根折断。 保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀。 保证足够的齿面接触疲劳强度，以免发生齿面点蚀。 闭式软齿面齿轮传动， 闭式软齿面齿轮传动，以保证齿面接触疲劳强度为主 闭式硬齿面或开式传动，以保证齿根弯曲疲劳强度为主。 闭式硬齿面或开式传动，以保证齿根弯曲疲劳强度为主。
再去查图（ 再去查图（KFN， KHN ）
—— σlim为齿轮的疲劳极限
弯曲强度计算时： 弯曲强度计算时： σlim＝σFE 接触强度计算时： 接触强度计算时： σlim＝σHlim
—— S为安全系数 为安全系数
弯曲强度计算时： 弯曲强度计算时： S= S F=1.25~1.50 接触强度计算时： 接触强度计算时： S= S H=1.0
三、齿轮材料选用的基本原则 齿轮材料必须满足工作条件的要求，如强度、 齿轮材料必须满足工作条件的要求，如强度、 寿命、可靠性、经济性等； 寿命、可靠性、经济性等； 应考虑齿轮尺寸大小，毛坯成型方法及热处理 应考虑齿轮尺寸大小， 和制造工艺； 和制造工艺； 钢制软齿面齿轮， 钢制软齿面齿轮，其配对两轮齿面的硬度差应 保持在30~50HBS或更多。 或更多。 保持在 或更多
齿轮各部分名称及标准齿轮的基本尺寸
r
ra
齿根高：hf=(ha* +c*)m 顶隙系数: c* 正常齿： c*＝0.25 短齿制： c*＝0.3 全齿高：h= ha+hf =(2ha* +c*)m 齿顶圆直径： da=d+2ha =(z+2ha*)m 齿根圆直径： df=d-2hf =(z-2ha*-2c*)m
5
p
rb1 r1 ω1
N1
B1
B2
P r2
rb2
ω2 O2
9
二、标准中心距a
为了便于润滑、制造和装配误差，以及受力受热变形膨胀 所引起的挤压现象，实际上侧隙不为零，由公差保证。
对标准齿轮，确定中心距a时，应满足两个要求： O1
1)理论上齿侧间隙为零
s‘1-e’2=0
2)顶隙c为标准值。 储油用
ra1
rb1 ω r1 1 N1 P
一对齿轮传动时，所有啮合点都在啮合线N1N2上。
pb1 rb1 r1
B1
O1
ω1
N1
pb1
rb1 r1 B1
O1 ω1
N1
pb1
rb1
O1
ω1
r1
N1
B2
N2
N2
P r2
P
B2
N2
B2
B1 P r2
外观齿1 比齿2大
rb2
r2
rb2
rb2 ω2
从外观看齿 1比齿2小
pb1<pb2 m1<m2
ω2 O2
6
三、内齿轮
结构特点：轮齿分布在空心圆柱体内表面上。 不同点： 1)轮齿与齿槽正好与外齿轮相反。 2) df>d>da ，da＝d-2ha ,df＝d+2hf 3) 为保证齿廓全部为渐开线， 要求da>db。
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。
齿轮的参数、代号、图解、计算方法
齿轮几何要素的名称、代号齿顶圆：通过圆柱齿轮轮齿顶部的圆称为齿顶圆，其直径用 d a 表示。
齿根圆：通过圆柱齿轮齿根部的圆称为齿根圆，直径用 d f 表示。
齿顶高：齿顶圆 d a 与分度圆d 之间的径向距离称为齿顶高，用 h a 来表示。
齿根高：齿根圆 d f 与分度圆 d 之间的径向距离称为齿根高，用 h f 表示。
齿顶高与齿根高之和称为齿高，以h 表示，即齿顶圆与齿根圆之间的径向距离。
以上所述的几何要素均与模数 m 、齿数z 有关。
齿形角：两齿轮圆心连线的节点Ｐ处，齿廓曲线的公法线（齿廓的受力方向）与两节圆的内公切线（节点P处的瞬时运动方向）所夹的锐角，称为分度圆齿形角，以α表示，我国采用的齿形角一般为20°。
传动比：符号i ，传动比i 为主动齿轮的转速n 1（r/min ）与从动齿轮的转速n 2（r/min ）之比，或从动齿轮的齿数与主动齿轮的齿数之比。
即i= n 1/n 2 = z 2/z 1中心距：符号a ，指两圆柱齿轮轴线之间的最短距离，即：a=(d 1+d 2)/2=m(z 1+z 2)/2齿轮几何参数计算压痕法是在被测齿轮的齿顶涂色后，使其在一张纸上滚动，这张纸上就留下了齿顶滚过的痕迹，根据压痕作出齿顶线的延长线及辅助线，然后用量角器测量出齿向角度，该角即为齿轮齿顶处的螺旋角β，然后再根据齿轮其它几何参数，计算出齿轮分度圆处的螺旋角β。
1) 什么是「模数」？模数表示轮齿的大小。
R模数是分度圆齿距与圆周率（π）之比,单位为毫米(mm)。
除模数外,表示轮齿大小的还有ＣＰ（周节：Circular pitch）与ＤＰ（径节：Diametral pitch）。
【参考】齿距是相邻两齿上相当点间的分度圆弧长。
2) 什么是「分度圆直径」？分度圆直径是齿轮的基准直径。
决定齿轮大小的两大要素是模数和齿数、分度圆直径等于齿数与模数(端面)的乘积。
过去,分度圆直径被称为基准节径。
最近,按ISO标准,统一称为分度圆直径。
2024版《机械设计基础》第六章齿轮传动
安全系数
在强度计算中引入安全系数，以保证齿轮 在极端工况下仍能安全可靠地工作。
齿轮疲劳寿命预测方法
疲劳寿命概念
齿轮在循环载荷作用下，经过一定次 数的应力循环后发生疲劳破坏的寿命。
影响因素
齿轮的疲劳寿命受多种因素影响，如 材料性能、制造工艺、润滑条件和使 用环境等。
预测方法
基于疲劳累积损伤理论，结合齿轮的 受力分析和材料特性，采用试验或数 值模拟等方法预测齿轮的疲劳寿命。
确定合理的齿轮参数
包括模数、齿数、压力角、螺旋角等， 以满足传动比、承载能力和传动平稳 性等要求。
保证齿轮的精度和强度
通过合理的制造工艺和材料选择，确 保齿轮具有足够的精度和强度，以承 受传动过程中的载荷和冲击。
考虑润滑和冷却
为齿轮传动装置提供适当的润滑和冷 却，以减少磨损、降低温度和防止腐 蚀。
典型齿轮传动装置实例分析
齿轮热处理工艺选择及优化
退火
消除齿轮内部应力，降低硬度，便 于加工。
正火
提高齿轮硬度和强度，改善切削性 能。
淬火
使齿轮获得高硬度和高耐磨性，提 高齿轮使用寿命。
回火
消除淬火产生的内应力，稳定齿轮 尺寸，提高韧性。
齿轮制造工艺流程简介
01
02
齿轮毛坯加工
包括锻造、铸造、焊接等工艺， 获得齿轮的基本形状。
齿轮传动具有传动比准确、效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等 优点。同时，齿轮传动也具有制造和安装精度要求高、成本较高等缺 点。
齿轮传动分类及应用
分类
根据齿轮的轴线相对位置，齿轮传动可分为平行轴齿轮传动、 相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动。根据齿轮的齿形，齿轮传 动又可分为直齿、斜齿、人字齿、圆弧齿等。
小学科学323《传动的齿轮》(教案)
小学科学323《传动的齿轮》（教案）导语：本教案围绕小学科学课程中的《传动的齿轮》进行设计，旨在帮助学生理解齿轮的工作原理及其应用。
通过实践活动和互动讨论，引导学生在探究中掌握知识，培养问题解决能力和创新思维。
一、教学目标1. 知识目标：学生能够认识齿轮的作用、结构和种类，理解传动的原理。
2. 能力目标：培养学生观察、实验设计和问题解决的能力，培养学生的创新思维。
3. 情感目标：培养学生的合作意识和创造力，激发学生对科学的兴趣和热爱。
二、教学重难点1. 教学重点：让学生了解齿轮的结构和作用，掌握传动的原理。
2. 教学难点：培养学生的观察、实验设计和问题解决能力，引导学生进行探究性学习。
三、教学准备1. 实验器材：齿轮、扭力器材、实验平台、尺子、手电筒等。
2. 实验材料：相关绘图、图片、视频等。
四、教学过程步骤一：导入（5分钟）1. 引入问题：大家知道什么是齿轮吗？齿轮有什么作用？2. 引导学生讨论，激发学生的思考和兴趣。
步骤二：观察实验（20分钟）1. 提供实验材料：齿轮、扭力器材等。
2. 学生分组，每组观察不同种类的齿轮，并讨论齿轮的作用和结构特点。
3. 引导学生进行实际操作，观察齿轮间的传动关系，记录观察结果。
步骤三：实践探究（30分钟）1. 提出问题：用不同数量的齿轮组合，能否改变传动速度？为什么？2. 学生分组进行实验，设计不同组合的齿轮传动实验，观察实验结果，并记录实验数据。
3. 引导学生讨论实验结果，总结传动速度与齿轮组合的关系，理解传动的原理。
步骤四：知识总结（15分钟）1. 引导学生总结齿轮的作用、结构和种类。
2. 学生根据自己的理解，绘制齿轮的示意图，并标注重要部位。
3. 学生交流和展示自己的绘图，共同讨论改进方案。
步骤五：拓展应用（15分钟）1. 展示一些齿轮在实际生活中的应用，如自行车、手表等。
2. 引导学生思考：齿轮在这些装置中的作用是什么？他们有什么共同点？3. 学生小组讨论，并汇报自己的思考结果。
行星齿轮传动的配齿方法及常用齿数组合表
NGW型传动的配齿方法及齿数组合表
对于一般动力传动用行星传动，不要求十分精确的传动比，在已知要求的传动比的情况下，可按以下步骤选配齿数
①根据，按表行星轮数目与传动比范围中表选取行星轮数目C s，通常选C s＝3~4
②根据齿轮强度及传动平稳性等要求确定太阳轮齿数z A
③根据下列条件试凑Y值：
(a) Y＝z A——传动比条件；
(b) Y/C s＝整数——装配条件；
(c) Y应为偶数——同心条件。
但当采用不等啮合角的角变位传动时，Y值也可以是奇数
④计算内齿圈及行星轮齿数z B和z C
z B＝Y-z A
对非角变位传动
对角变位齿轮传动
式中，Δz C为行星轮齿数减少值，由角变位要求确定，可为整数，也可以为非整数，Δz C＝0.5~2 下表为NGW型行星齿轮传动的常用传动比，常用行星轮数对应的齿轮齿数组合表
NGW型行星齿轮传动的齿数组合
i＝2.8
i＝3.15
i＝3.55
i＝4.0
注：1．表中齿数满足装配条件、同心条件(带“”者除外)和邻接条件，且无公因数(带“*”者除外)，以提高传动平稳性。
2．本表除带“”者外，可直接用于非变位、高变位和等角变位传动(α'tAC＝α'tCB)。
表中各齿数组合当采用不等角角变位(α'tAC＞α'tCB)时，应将表中z C 值适当减少1~2齿，以适应变位需要。
3．带“”者必须进行不等角角变位，以满足同心条件。
4．当齿数少于17且不允许根切时，应进行变位。
5．表中i为名义传动比，其所对应的不同齿数组合应根据齿轮强度条件选择；为实际传动比。
齿轮的原理和应用有哪些
齿轮的原理和应用有哪些齿轮的原理齿轮是一种常用的机械传动装置，它由多个齿轮组成，通过齿与齿的啮合传递动力和转动运动。
齿轮的原理主要包括以下几个方面：1.基本原理：齿轮是通过齿与齿的啮合来传递动力的机械装置。
当两个齿轮啮合时，大齿轮驱动小齿轮转动，同时也改变了扭矩和转速的大小。
2.力学原理：齿轮的原理基于力学原理，主要包括力的平衡和力矩的平衡。
在齿轮传动中，齿轮间的力和力矩要保持平衡，以确保传递的动力正常、高效。
3.啮合原理：齿轮的啮合是指两个齿轮齿齿之间的接触和运动。
啮合的原理取决于齿轮的齿数、模数和压力角等参数，以确保齿轮的正常运转和传递力的平稳。
4.齿轮传动的原理：齿轮传动是指利用齿轮的啮合来传递动力和转动运动的机构。
通过合理选择齿轮的参数和组合方式，可以实现不同的传动比、转速和扭矩。
齿轮的应用齿轮作为一种重要的机械传动装置，在各个领域有着广泛的应用。
下面列举一些齿轮的应用：1.车辆传动系统：齿轮广泛应用于汽车和其他车辆的传动系统中，如发动机传动、变速箱传动等。
通过合理选择齿轮的参数和组合方式，实现不同速度和扭矩的转换。
2.工业生产设备：齿轮在各类工业生产设备中扮演着重要角色，如机械加工设备、输送设备、包装设备等。
通过齿轮的传动，实现设备的稳定运转和高效工作。
3.机器人和自动化设备：在机器人和自动化设备中，齿轮被广泛应用于伺服驱动、精密定位和位置控制等方面。
齿轮传动能够提供精准的运动控制和力矩传递。
4.风力发电设备：齿轮在风力发电设备中被用于传递风能驱动发电机转动。
通过齿轮传动转换风轮的转速和扭矩，实现高效的能量转换。
5.高速列车和飞机：在高速列车和飞机中，齿轮常用于传动系统和起落架等。
通过齿轮的传动，实现高速运动和复杂机构的运行稳定。
6.数控机床：数控机床中的运动传动多采用齿轮传动。
齿轮传动能够提供高精度的转速和位置控制，保证加工质量。
总结：齿轮作为一种重要的机械传动装置，其原理基于力学和啮合原理，通过合理的设计和选择应用于各个领域。
机械设计基础第4版答案
机械设计基础第4版答案1螺纹联接的紧联接与松联接有什么不同答案紧联接是对于重要的螺纹联接要严格控制拧紧力的大小;松螺纹联接则不需要加预紧力就可以承载使用。
2为什么螺纹联接要采用防松措施答案螺纹联接在冲击、振动、变载和温度变化大的情况，螺纹摩擦力不稳定甚至会失去自锁能力，联接就可能松动，联接失效，为此应添加防松措施，保证机械正常运行。
3螺纹联接靠摩擦力防松的措施有哪些答案对顶螺母、弹簧垫圈、双头螺柱等防松措施。
4螺纹联接用机械元件防松的措施有哪些答案开口销穿入槽形螺母和螺杆组成的防松措施，还采用止动垫片、钢丝穿入螺母孔中组成的防松装置等。
5螺栓按所承受的载荷可分为哪几种联接答案只承受预紧力的螺栓联接，受横向工作载荷的螺栓联接，受轴向工作载荷的螺栓联接。
6承受横向工作载荷的螺栓联接在强度计算时是如何考虑的答案分为普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接。
前者靠预紧力产生的摩擦力来承受横向载荷,工作时被联接件间不得有相对滑动;后者考虑螺杆不被横向载荷剪断及螺杆与孔之间不被压溃，它只需较小的预紧力，保证联接的紧密性。
7为什么受轴向工作载荷的螺栓联接要进行补充拧紧答案螺栓受到预紧力而伸长,被联接件被压缩,当加上工作载荷后,螺栓再伸长,被联接件反弹,被联接件间压力减少,若为紧密容器将产生漏逸，这时需补充拧紧.8按工作方式将螺旋传动分为哪几类答案分为传力螺旋、传导螺旋、调整螺旋。
9传力螺旋的主要失效形式是什么答案螺纹副的磨损，若螺杆较长,工作受压时可丧失稳定性。
10确定螺旋传动的螺杆直径主要考虑哪些因素答案压强影响螺纹牙的磨损，另外还应考虑螺杆受力和转矩的切应力,校核稳定性及自锁条件.11螺旋传动的自锁条件与哪些参数有关答案自锁条件与如下有关：升角、线数、螺距、中径、当量摩擦系数.12焊接的特点及方法有哪些答案焊接的特点是强度高、紧密性好、重量轻、工艺简单。
焊接方法有电弧焊、气焊、电渣焊。
电弧焊应用最广.13粘接有哪些特点答案粘接是用粘接剂将非金属与金属的材料联接在一起。
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主要结构：齿轮、链条。
齿轮
各种各样的齿轮
这些齿轮有什么共同特点吗？ 圆形 边缘有齿
中间有轴 可以转动
标准齿轮的要求： 做齿轮材料要有一定的硬度
齿轮必须是圆形的
组合在一起的齿轮齿的大小要一致 齿轮的固定轴必须在中心
探究齿轮的作用
• 相邻的齿轮转动的方向相反
2、打递动力 改变转速 改变转动方向
思考：
你还见过哪些运用齿轮 的机械呢？
链条传动和齿轮传动相比的缺点： 链条的磨损变形速度更快，使用噪音更高， 传动功率和传动速度较低。
齿轮传动和链条传动在生活中 分别适用于什么地方？
学以致用：
闹钟的时针、分针、秒针在同一 根轴上，都是顺时针方向转动， 需要用几个齿轮，怎么组合就能 做到？ 1、小组内先猜一猜。