第四章齿轮传动
齿轮传动课件课件完整版
齿轮传动课件课件完整版一、教学内容本节课的教学内容来自于小学科学教材第四章“齿轮传动”。
本章主要介绍齿轮的基本概念、齿轮的传动原理以及齿轮的应用。
具体内容包括：齿轮的定义、齿轮的种类、齿轮的啮合、齿轮传动的原理、齿轮的应用等。
二、教学目标1. 让学生了解齿轮的基本概念和种类，理解齿轮传动的原理。
2. 培养学生动手操作和观察能力，提高学生的科学思维能力。
3. 培养学生合作学习的习惯，提高学生的团队协作能力。
三、教学难点与重点重点：齿轮的基本概念、齿轮的种类、齿轮的啮合、齿轮传动的原理。
难点：齿轮传动原理的理解和应用。
四、教具与学具准备教具：齿轮模型、齿轮传动装置、PPT课件。
学具：齿轮模型、齿轮传动装置、笔记本。
五、教学过程1. 情景引入：通过齿轮模型和齿轮传动装置，引导学生观察和思考齿轮的作用和传动原理。
2. 知识讲解：利用PPT课件，详细讲解齿轮的基本概念、齿轮的种类、齿轮的啮合、齿轮传动的原理。
3. 动手操作：让学生分组操作齿轮模型和齿轮传动装置，观察和记录齿轮的啮合和传动过程。
4. 例题讲解：通过实例，讲解齿轮传动的应用，如自行车、汽车等的齿轮传动。
5. 随堂练习：让学生运用所学知识，设计简单的齿轮传动装置，并演示其传动过程。
六、板书设计齿轮的基本概念、齿轮的种类、齿轮的啮合、齿轮传动的原理。
七、作业设计1. 绘制齿轮的示意图，标注出齿轮的各个部分。
2. 描述齿轮传动的原理，并用文字和图形表示齿轮传动的过程。
3. 列举生活中常见的齿轮传动实例，并解释其工作原理。
八、课后反思及拓展延伸本节课通过观察和操作，让学生了解了齿轮的基本概念和种类，理解了齿轮传动的原理。
在教学过程中，学生积极参与，动手操作能力强，对齿轮传动的理解较为深刻。
但在教学过程中，对于齿轮传动原理的应用方面，学生理解仍有难度，需要在今后的教学中加强引导和讲解。
拓展延伸：让学生进一步了解齿轮传动在现代工业中的应用，如汽车、自行车、机械设备等，并尝试创新设计齿轮传动装置，提高学生的创新能力和实践能力。
第4章齿轮传动机构-PPT课件
4.啮合线与两节圆公切线之间所夹锐角，称为啮合角。啮合角恒
等于节圆压力角。
5.中心距与啮合角余弦的乘积恒等于两基圆半径之和，
a r1' r2'(rb 1 rb2)/co' s
a co a s co r s b 1 r b 2
ad1d2 m(z1z2)
2
2
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
2.正确啮合条件
避免传动中发生干涉。
Pn1 Pn2
Pn1 Pn2
Pn1 Pn2
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
保证加工与互换性
m11
m2 m(标准值 )
2 (标准值 )
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
产生轴向力
Fx Fsin
β 角↑→轴向力↑，对轴承不利； β 角太小，斜齿轮的优点不易发挥。
导程相同，不同圆柱面的直径不 同，故各圆柱面的螺旋角不同。
tan btancots
已知cos t
db d
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
（2）齿距与模数
Pn Pt cos
m n m t cos
mt
mn cos
法面参数是标准值；端面参数不是标准值！！！
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
（3）压力角
斜齿条
tg n
B1D A1B1
tg t
BD AB
tg n B 1 D cos tg t BD
tanntantcos 法面参数是标准值
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
第四章 齿轮机构
第四章齿轮机构学时8知识要点：本章重点讲解，内容较多，包含齿轮传动类型、渐开线性质、直齿参数计算、根切现象、变位齿轮、轮系计算，了解斜齿轮、蜗杆传动§1概述齿轮传动是精密机械中应用最广泛的传动机构。
主要用途是：1）传递任意两轴间的运动和转矩。
2）变换运动的方式：转动与移动相互转换。
3）变速——实现低速的相互转换。
在机器中通常是用来实现减速，而在仪器仪表中，还常用于增速，以实现传动放大作用。
优点：传动比恒定，精度小；尺寸小，结构紧凑；效率高，寿命长。
缺点：制造和安装的精度要求高，费用比较昂贵。
§2齿廓啮合的基本定律齿轮传动是主动轮轮齿的齿廓，依次推动从动轮轮齿的齿廓实现的。
其基本要求是瞬时传动比应保持恒定。
否则，当主动轮以等角速转动时，从动轮的角速度将发生变化，产生惯性力，从而影响齿轮的强度；同时还引起振动，影响齿轮的传动精度。
如图8-2的一对相互啮合的齿轮，主动轮1以角速度ω1顺时针转动，从动轮2以角速度ω2逆时针回转。
齿廓C1、C2在任意点K接触，在此点的线速度分别为υK1、υK2。
υK2K1为两齿廓接触点间的相对速度。
过K点作两齿廓C1、C2的公法线NN，两齿廓连续接触传动，则υK1、υK2在NN上分速度相等，否则两齿廓将会压坏或分离，即1122111222K K K KKKCOS COSO KO Kυαυαυωυω==•=•所以12212211KKO KCOSiO KCOSωαωα==过O1、O2分别作公法线NN的垂线，得交点图8-1齿廓啮合基本定理N 1、N 2，则2222K O KCOS O N α=，O1K 1111K O KCOS O N α=。
而△O 1PN 1∽△O 2PN 2，最后可得 1222122111O N O Pi O N O Pωω===要使i 12为定值，则O 2P/O 1P 为常数。
而O 1O 2为定长，故P 点应为定点，即节点P 。
齿轮啮合基本定律：不论两齿轮在任何位置接触，过接触点（啮合点）的公法线必须与两齿轮的连心线交于一定点P 。
机械知识习题册答案4-4
第四章齿轮传动§4-4 齿轮的加工和失效形式一、填空题1.4.5.6.二、判断题（X）1.用展成法加工齿轮，精度低，生产效率低，一般用于单件、小批量生产。
（仿形法（又叫成形法））（X）2.用仿形法加工街轮的生产效率高，所以在成批、大量生产中广泛采用。
（展成法）（X）3.齿面磨损多发生在闭式齿轮传动中。
（开式）（ ）4.严重的齿面点蚀会造成齿轮传动不平稳，产生噪声，从而使齿轮失去工作能力。
（X）5.齿面点蚀多发生在开式齿轮传动中。
（闭式）三、选择题1.为防止轮齿折断，应采用的方法是( C )。
A.加润滑剂B.改善工作环境C. 避免过载冲击2.齿面胶合常发生在( A ) 中。
A.高速重载的闭式齿轮传动B.高速重载的开式齿轮传动C.低速轻载的开式齿轮传动3.齿轮传动时，由于接触表面裂纹扩展，使表层上小块金属脱落，形成麻点和斑坑，这种现象称为( A )；较软轮齿的金属被熔焊在另一轮齿的齿面上，形成沟痕，这种现称为( D )。
A.齿面点蚀 B.齿面磨损 C.轮齿折断 D.齿面胶合4.开式齿轮传动-般不会发生的失效形式为(A ) A.齿面点蚀 B.齿面磨损 C.轮齿折断5.以下齿轮加工方法中，不属于展成法的是（ B ）。
A.滚齿 B.铣齿 C.磨齿四、问答题1. 齿轮轮齿的加工方法有哪两类？各适用于什么场合?答：切削加工就齿形形成的原理，可分为仿形法和展成法两种。
仿形法适用于单件、小批量生产。
展成法适用于成批、大量生产。
2. 齿轮传动中的齿面点蚀是怎样发生的?怎样避免产生点蚀现象?答：齿轮工作时，轮齿工作表面反复受到接触挤压作用，当齿面接触应力的大小和循环次数超过一定限度时，齿面会产生细微的疲劳裂纹，在相啮合轮齿的挤压下，渗入裂缝的润滑油被封闭并且油压急剧升高，促使裂纹沿表层不断扩展，最终导致齿面表层小片金属的剥落，形成斑坑，这种现象称为齿面点蚀（简称点蚀）。
提高齿面硬度和减小齿面粗糙度、选用黏度高的润滑油都有利于防止点蚀的发生。
《汽车机械基础(机工版)》教学课件—04 齿轮传动
第四章 齿轮传动
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第四节 齿轮的失效形式
1.掌握齿轮的失效形式。 2.了解防止齿轮失效的方法。 一、 齿面磨损 二、齿面点蚀 三、 齿面胶合 四、 轮齿折断 五、齿面塑性变形
第四章 齿轮传动
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一、 齿面磨损
第四章 齿轮传动
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二、齿面点蚀
第四章 齿轮传动
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三、 齿面胶合
第四章 齿轮传动
第四章 齿轮传动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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二、齿轮传动的传动比及应用特点 1.传动比
第四章 齿轮传动
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2.应用特点 1)瞬时传动比恒定，平稳性较高，传递运动准确可靠。 2)适用范围广，可实现平行轴、相交轴、交错轴之间的传动，传递的功率和速度范围较大。 3)结构紧凑，工作可靠，可实现较大的传动比。 4)传动效率高，使用寿命长。 5)齿轮的制造、安装要求较高。 6)不适宜远距离两轴之间的传动。
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四、 轮齿折断 (1) 疲劳折断和过载折断 轮齿折断是开式齿轮传动和硬齿面闭式齿轮传动中轮齿失效的主要形 式之一，如图4-16所示。
第四章 齿轮传动
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(2)预防措施 选择适当的模数和齿宽，采用合适的材料及热处理方法，减小齿根应力集中，齿 根圆角不宜过小，轮齿应有一定要求的表面粗糙度，使齿根危险截面处弯曲应力最大值不超过 许用应力值。
第四章 齿轮传动
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一、斜齿圆柱齿轮及其传动 1.斜齿圆柱齿轮
第四章 齿轮传动
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2.斜齿圆柱齿轮传动的特点 1)传动平稳，承载能力高。 2)传动时产生轴向力。 3)不能用作变速滑移齿轮。 3.标准斜齿圆柱齿轮几何尺寸的计算 4.斜齿圆柱齿轮用于平行轴传动时的正确啮合条件 1)两齿轮法向模数相等。 2)两齿轮法向压力角相等。 3)两齿轮螺旋角相等，旋向相反。
第4章齿轮机构updated
说明：动画中的标示错误, rb2圆弧，pb1、pb2应在两个基圆上
条件：
大、小齿轮的法向齿距K1K2相等
pn1 = pn2 即：pb1 = pb2
pb1= pb2
将pb= p.cosα=πmcosα代入得： m1cosα1=m2cosα2
因m和α都取标准值，使上式成立的条件为：
称 m、z、α为渐开线齿轮的三个基本参数
齿轮各部分尺寸的计算公式：
分度圆直径： d=mz
齿顶高：ha=ha*m 齿顶高系数:ha*
ha h hf
正常齿： ha*＝1 短齿制： ha*＝0.8
齿根高：hf=(ha* +c*)m
顶隙系数: c*
设计：潘存云
rf r ra
正常齿： c*＝0.25
短齿制： c*＝0.3
m1=m2 ， α1=α2 结论： 一对渐开线齿轮的正确啮合条件是它们模数和压力角 分别相等 传动比：i12 = -ωω-12 = -dd-’’21 = -dd-bb21 = -dd-21 = -ZZ-21
二、标准中心距a [无侧隙啮合] 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。
2. 运动可分性 △ O1N1P≌△O2N2P 故传动比又可写成：
i12=ω1/ω2= O2P/ O1P = rb2 /rb1 N2
O1 ω1 rb1
设计：潘存云
N1
K P C2 C1
－－基圆半径反比。基圆半径是定值
rb2 ω2
实际安装中心距略有变化时，不影响i12，
O2
该特性称为运动可分性，对加工和装配很
有利; 据此可设计变位齿轮。
机械设计基础 李良军版 部分答案
第四章齿轮传动4-2解：选择齿轮材料及热处理方法时应考虑：①轮齿表面要有足够的硬度以提高齿面抗点蚀和抗磨损的能力；②轮齿芯部要有足够的强度和韧性，以保证有足够的抗冲击能力和抗折断能力；③对软齿面，大小轮面要有一定的硬度差HBS1=HBS2+（20~50），以提高其抗胶合能力。
同时还应考虑材料加工的工艺性和经济性等。
常用材料：45钢，40Cr等各种钢材，其次是铸铁和铸钢，塑料齿轮的采用也增多。
热处理方式：以调质，正火、表面淬火及低碳合金钢的渗碳淬火最常见。
软硬齿面是以齿面硬度来分，当HBS≤350时为软齿面传动，当HBS>350时为硬齿面传动。
4-3解：设计齿轮时，齿数z，齿宽b应圆整为整数；中心距a应通过调整齿数，使其为整数（斜齿传动中要求为0或5的整数）；模数应取标准值（直齿中端面模数为标准模数，斜齿中法面模数为标准模数），d，d a，d f为啮合尺寸应精确到小数点后二位；β，δ1，δ2须精确到“秒”。
4-9解：在齿轮强度计算中，齿数z1（小齿轮齿数）应大于最小齿数，以免发生根切现象；一般闭式软齿面z1取得多一些（z1=25~40），闭式硬齿面少一些（z1=20~25），开式传动更少（z1=17~20）。
因为d1=mz1，当d1不变时，z1↑，m↓，弯曲强度↓，但重合度↑，传动平稳性↑，同时由于齿高降低，齿顶圆直径减小，滑动速度减小，有利于减小轮齿磨损，提高抗胶合能力，同时使加工工时减少，加工精度提高，故在满足弯曲强度的条件下，取较多的齿数和较小的模数为好。
闭式软齿面传动按接触强度设计，其弯曲强度很富裕，故可取较多的齿数；闭式硬齿面及开式传动，应保证足够的弯曲强度，模数m是主要因素，故z1取得少一些，m取得大一些。
齿宽系数φd=b/d1，φd↑（假设d1不变）则b↑，轮齿承载能力↑，但载荷沿齿宽分布的不均匀性↑，故φd应按表9-10推荐的值选取。
螺旋角=8°~25°，螺旋角取得过小（<8°）不能发挥斜齿轮传动平稳、承载能力高的优越性。
机械基础第四版第四章PPT课件
齿条的主要特点：
• 齿廓上各点的法线相互平行。传动时，齿条作直 线运动，且速度大小和方向均一致。
• 齿条齿廓上各点的齿形角均相等，且等于齿廓直
线的倾斜角，标准值α为20º
• 不论在分度线上、齿顶线上，还是在与分度线平 行的其他直线上，齿距均相等，模数为同一标准 值。
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三、渐开线齿廓啮合特性
能保持瞬时传动比的恒定 具有传动的可分离性
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§4－3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计 算
一、渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称 二、渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数 三、外啮合标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 四、直齿圆柱内齿轮简介
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*五、渐开线直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条 件和连续传动条件
1．正确啮合条件
pb1=pb2
模数相等 分度圆上的齿形角相等
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2．连续传动条件 前一对轮齿尚未结束
啮合，后继的一对轮齿已 进入啮合状态。
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§4－4 其他齿轮传动简介
一、斜齿圆柱齿轮传动 二、直齿圆锥齿轮传动 三、齿轮齿条传动
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4．齿顶高系数ha*
对于标准齿轮，规定ha= ha*m。ha*称为齿顶高系数。我国标准规定：正 常齿ha*＝1。
5．顶隙系数c*
当一对齿轮啮合时，为使一个齿轮的齿顶面不与另一个齿轮的齿槽底面相 抵触，轮齿的齿根高应大于齿顶高，即应留有一定的径向间隙，称为顶隙，用c 表示。
对于标准齿轮，规定c＝c*m。c*称为顶隙 系数。我国标准规定：正常齿c*＝0.25。
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第四章 齿轮传动设计
过节点C所作的两个 相切的圆称为节圆。
o1
ω1
n k
i 1 / 2 O2C / O1C r2 / r1
一对外啮合齿轮的 中心距恒等于其节圆 半径之和。
节圆 节点
n
C
r1'
E1 E2
a
中心距
节圆
r2'
o2 ω2
17
§4-3 渐开线及渐开线齿廓
一、渐开线的形成和特性 二、渐开线齿廓满足定角速比要求
为使前后两轮齿能同时 在啮合线上接触，必须使法 向齿距K1K'1 ＝ K2K'2，否 则
若K1K'1 > K2K'2 ，传动中断。
若K1K'1 < K2K'2 ，两轮可能卡住。
39
pb
d b
z
d d b
z d
p cos m cos
pb 2 m2 cos 2
第四章
齿轮传动设计
本章内容
§4—1
§4—2 §4—3
§4—4
齿轮机构的特点和类型
齿廓实现定角速比传动的条件 渐开线齿廓
标准直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸计算
1
§4—5 §4—6 §4—7
渐开线标准齿轮的啮合传动 渐开线齿轮的切齿原理 根切、最少齿数及变位齿轮
§4—8
§4—9
平行轴齿轮
圆锥齿轮机构
齿距 PK=eK+SK
分度圆d 齿顶高ha 齿根高hf
分度圆
齿根圆
全齿高h
基圆db：渐开线圆柱齿轮上的假想圆
27
.
对于内齿轮的参数：
28
第四章 齿轮机构
pk
sk ek
rk
ra
rf
齿厚s K 齿顶圆da ( ra ) 齿槽宽e K 齿根圆d f ( rf ) 齿距( 周节) pK 基 圆 d b ( rb ) pK sK e K
rb
任意圆dK (rK )
外齿轮
• • • • • • • 分度圆 齿顶高 齿根高 齿全高 齿槽宽 齿 厚 齿 宽
§4-4 齿轮各部分名称及标准直齿轮的几 何尺寸计算 一.各部分名称及符号:
齿距：在任意直径d k的圆周上， 齿槽宽：在任意直径d的圆周上， 齿厚：在任意直径dkk的圆周上， 轮齿：齿轮圆周上每个用于啮合的凸起部分 齿顶圆：轮齿顶部所确定的圆，daf、ra 齿根圆：齿槽底部所确定的圆，d 、rf 齿槽：相邻两轮齿之间的空间部分 齿槽两侧齿廓间的弧长，ekk 轮齿两侧齿廓间的弧长，s 相邻两齿同侧齿廓间的弧长，pk=sk+ek
§4-6渐开线齿轮加工原理
• 加工方法： 铸造法、热轧法、冲压法、模锻法、粉末冶金法、 切削法、电加工法等； • 按照齿轮轮廓形成原理不同，切削法分为： 仿形法（成型法） 用与齿形相同的刀具切削去 切削法 范成法
齿槽部分
利用一对齿轮相啮合时，其 共轭齿廓互为包络线的原理
1.成形法
1)成形铣刀铣制
b
r
ha hf h
e s
b
二.直齿圆柱齿轮的基本参数
1.齿数：一个齿轮的轮齿总数。用z表示 2.模数： 分度圆周长：
p
d=p z
d
p
z
是一个无理数，不利于齿轮几何 尺寸的计算和测量，人为规定： = p m（模数）
有关模数的说明:
• 模数m是齿轮几何尺寸计算的一个基本 参数，同时也是衡量齿轮承载能力的一 个重要标志。 • 当齿数z一定时，m越大，齿距p越大， 轮齿也越厚，相应的抗弯能力也越高。 • 为了便于设计和制造，m已经标准化。