齒輪機構嚙合傳動課程概述課程目標學習齒輪傳動的基本知識和應用課程內容齒輪機構、齒輪類型、傳動原理、計算方法、設計流程、實例分析齒輪機構概念齒輪機構是由相互嚙合的齒輪組成的傳動機構。它通過齒輪之間的嚙合，將一個旋轉運動傳遞到另一個旋轉運動，并改變轉速和扭矩。齒輪機構的特點是傳動效率高，結構緊湊，使用壽命長，應用廣泛。它在機械傳動中占有重要地位，廣泛應用于汽車、飛機、船舶、機床、電力設備等各種機械設備中。齒輪分類圓柱齒輪圓柱齒輪是最常見的齒輪類型，廣泛應用于各種機械傳動系統中。錐齒輪錐齒輪用于連接兩個軸線相交的軸，在汽車變速箱中很常見。蝸桿蝸輪蝸桿蝸輪用于實現大傳動比，常用于減速器，具有自鎖功能。行星齒輪行星齒輪傳動系統可以實現高功率密度，廣泛應用于汽車和航空領域。圓柱齒輪的幾何參數圓柱齒輪嚙合原理1齒廓線接觸兩個齒輪的齒廓線相互接觸，形成嚙合點。2接觸點運動嚙合點沿著齒廓線移動，形成接觸線。3力傳遞通過接觸線傳遞扭矩和載荷，實現動力傳遞。力的傳遞齒輪之間的力傳遞通過齒廓的嚙合實現。驅動力作用于主動輪，經由齒廓間的摩擦力傳遞至從動輪。力的傳遞方向取決于齒輪的安裝方式和旋轉方向。牙齒接觸應力分析1赫茲接觸應力齒輪接觸點產生的壓力，影響齒輪壽命2接觸疲勞反復接觸應力導致齒面損傷3疲勞強度齒輪材料抗疲勞的能力齒輪傳動的幾何誤差齒形誤差齒輪的齒形輪廓與理論輪廓之間的偏差，影響嚙合過程的平穩性和接觸質量。齒向誤差齒輪軸線與理論軸線之間的偏差，導致齒輪嚙合時產生軸向力，影響傳動效率和壽命。齒距誤差齒輪齒距與理論齒距之間的偏差，導致齒輪嚙合時產生沖擊，影響傳動平穩性。齒輪副間隙間隙的作用減少齒輪嚙合時的沖擊和磨損，延長使用壽命。過大會造成齒輪跳動、噪音大，甚至發生卡死。過小會導致齒輪快速磨損、傳動效率降低。齒輪傳動的噪音與振動1嚙合沖擊齒輪嚙合時產生的沖擊2齒輪誤差齒輪加工精度和裝配精度影響3潤滑不良潤滑劑不足或質量問題4運轉速度高速運轉時噪聲更大5結構設計齒輪材料和結構對振動影響齒輪材料及熱處理齒輪材料通常為鋼材，如碳鋼、合金鋼等，其強度、硬度和耐磨性對于齒輪的正常工作至關重要。熱處理能夠改變齒輪的性能，如淬火提高硬度，回火改善韌性，表面處理提高耐磨性。合適的材料和熱處理工藝能夠提高齒輪的壽命，降低磨損，提高傳動效率，并減少噪音。齒輪表面強度設計接觸強度齒輪表面承受的壓力彎曲強度齒根承受的彎曲應力疲勞強度齒輪表面長時間承受載荷時的強度齒輪轉速及功率傳遞1轉速關系齒輪傳動中，齒輪的轉速與齒數成反比。2功率傳遞齒輪傳動可以傳遞功率，功率的大小取決于齒輪的轉速和扭矩。3效率影響齒輪傳動的效率受摩擦、齒形誤差等因素影響。齒輪轉速和功率傳遞是齒輪傳動系統的重要參數，需要根據實際應用場景進行設計和計算。齒輪傳動效率90效率齒輪傳動效率通常在90%左右。5損失效率損失主要來自摩擦。2影響因素齒輪材料、潤滑油和負載等因素影響效率。行星齒輪傳動結構由太陽輪、行星輪、行星架和齒圈組成，行星輪繞太陽輪旋轉，行星架繞中心軸旋轉。特點體積小、承載能力大、傳動效率高，廣泛應用于汽車變速箱、風力發電機等。蝸桿蝸輪傳動傳動比大蝸桿蝸輪傳動可以實現較大的傳動比，通常可以達到100甚至更高。結構緊湊與其他類型的傳動相比，蝸桿蝸輪傳動的結構更緊湊，占地面積小。運行平穩蝸桿蝸輪傳動運行平穩，噪音低，適合需要低噪音運行的場合。斜齒輪傳動齒面傾斜斜齒輪的齒面與齒輪軸線成一定角度，可有效降低噪音和振動，提高傳動效率。應用范圍廣斜齒輪傳動廣泛應用于各種機械設備，例如汽車變速箱、機床主軸等。優勢明顯相比于直齒輪，斜齒輪具有承載能力強、傳動平穩、壽命長等優點。蝸桿傳動傳動比大蝸桿傳動可以實現很大的傳動比，通常可達100甚至更高。結構緊湊蝸桿傳動體積小、重量輕，特別適用于空間有限的場合。承載能力強蝸桿傳動可以承受較大的載荷，特別適用于重載工況。運行平穩蝸桿傳動運行平穩、噪音低，適用于對噪音要求較高的場合。錐齒輪傳動1軸線相交錐齒輪的軸線相交于一點，用于改變轉動方向。2空間結構齒面為錐面，適合用于空間傳動，應用廣泛。3齒輪種類可分為直齒錐齒輪、斜齒錐齒輪和螺旋錐齒輪等。無級變速傳動無級變速傳動能夠實現平滑的輸出速度變化，廣泛應用于汽車、機床等領域。與傳統的齒輪傳動相比，無級變速傳動效率更高，可有效減少能量損失。無級變速傳動可根據負載和工況的需要，調節輸出轉速，優化工作效率。減速機的選型齒輪減速機結構簡單，效率高，應用廣泛，成本低蝸輪蝸桿減速機傳動比大，體積小，可實現大減速比行星減速機體積小，功率密度高，傳動效率高齒輪傳動裝置齒輪傳動裝置是機械傳動中應用最廣泛的類型之一。它可以實現速度和扭矩的轉換，并能夠承載較大的負荷。齒輪傳動裝置通常由多個齒輪組成，通過相互嚙合實現動力傳遞。常見類型包括：簡單齒輪傳動、行星齒輪傳動、蝸桿蝸輪傳動等。中間軸承的設計承載能力中間軸承需要承受來自齒輪的徑向載荷和軸向載荷，因此需要選擇合適的軸承類型和尺寸來確保其承載能力。潤滑中間軸承需要定期潤滑，以減少摩擦和磨損，延長軸承的使用壽命。選擇合適的潤滑油和潤滑方式，確保軸承的有效潤滑。密封中間軸承需要進行密封，以防止灰塵、水和其他污染物的侵入，從而確保軸承的正常運行。安裝精度中間軸承的安裝精度會直接影響齒輪傳動的精度和壽命，因此需要嚴格控制安裝精度，確保軸承的正確安裝。齒輪加工工藝銑削銑削是一種常用的齒輪加工方法，可用于加工各種形狀和尺寸的齒輪。磨削磨削可用于加工高精度齒輪，提高齒輪的表面質量和耐用性。滾齒滾齒是一種高效的齒輪加工方法，適用于批量生產。珩磨珩磨可用于加工高精度齒輪，提高齒輪的精度和表面光潔度。齒輪的檢測與測量齒形檢測檢查齒輪的齒形是否符合設計要求，包括齒廓、齒厚、齒頂高、齒根高等。齒距檢測測量齒輪的齒距，即相鄰兩個齒的中心距，確保齒輪的嚙合精度。齒輪直徑檢測測量齒輪的外徑和內徑，確保齒輪的尺寸符合設計要求。齒輪故障診斷1齒輪磨損過度磨損會導致齒輪間隙增加，影響傳動精度和效率。2齒輪斷裂齒輪斷裂通常由過載、材料缺陷或加工質量問題引起。3齒輪噪音齒輪噪音可能是由齒輪磨損、間隙、齒輪材料不匹配或安裝誤差引起的。齒輪傳動的維護與保養潤滑定期更換潤滑油，確保齒輪箱內部潤滑良好。清潔定期清潔齒輪箱外部，防止灰塵和雜物進入。檢查定期檢查齒輪箱內部零件磨損情況，及時更換磨損零件。實例分析與討論通過實際應用案例，分析齒輪機構在不同場景下的應用特點，并探討常見問題及解決方法。例如，分析汽車變速箱中齒輪的傳動比、承載能力、噪音控制等問題，以及如何進行優化設計。本課程小結