機械原理齒輪機構及其設計演講人：日期:CATALOGUE目錄02齒輪類型與結構01齒輪機構概述03齒輪嚙合原理04齒輪設計基礎05齒輪失效分析與改進06工程應用實例齒輪機構概述01齒輪定義與基本功能01齒輪定義齒輪是輪緣上有齒，能連續嚙合傳遞運動和動力的機械元件。02基本功能傳遞運動、改變速度、改變動力方向、改變運動形式（直線運動變為旋轉運動）等。齒輪傳動特點與分類傳動比準確、效率高、結構緊湊、工作可靠、壽命長等。傳動特點按齒形分，有漸開線齒輪、弧齒錐齒輪、擺線齒輪等；按齒輪軸線相對位置分，有平行軸齒輪、相交軸齒輪和交錯軸齒輪；按輪齒或齒廓形狀分，有直齒、斜齒、人字齒、曲線齒等。齒輪分類0102起源于公元前，中國古代有指南車中使用齒輪的記錄，古希臘時期也有關于齒輪的發明和應用。齒輪機構發展簡史古代齒輪隨著工業革命的興起，齒輪技術得到了快速發展，成為機械傳動中最重要的部件之一。工業革命時期現代齒輪技術不斷發展，齒輪的精度、承載能力、噪音等方面都有了很大的提升，應用領域也不斷擴大。現代化齒輪齒輪類型與結構02漸開線齒輪與擺線齒輪漸開線齒輪齒廓為漸開線，傳動平穩，承載能力高，常用于高速重載場合。擺線齒輪漸開線齒輪與擺線齒輪的比較齒廓為擺線，傳動比恒定，適用于精密傳動和微型機構。漸開線齒輪更適用于重載和高速場合，而擺線齒輪更適用于精密和低噪音的場合。123平行軸/相交軸/交錯軸齒輪平行軸齒輪兩齒輪軸線平行，傳動平穩，結構簡單，應用廣泛。相交軸齒輪兩齒輪軸線相交，傳動角度為90度，常用于垂直傳動。交錯軸齒輪兩齒輪軸線交錯，傳動角度為任意角度，適用于特殊傳動場合。平行軸/相交軸/交錯軸齒輪的比較平行軸齒輪最為常見，相交軸齒輪適用于垂直傳動，交錯軸齒輪適用于特殊角度傳動。標準齒輪與變位齒輪標準齒輪與變位齒輪的比較標準齒輪通用性強，但傳動精度和強度較低；變位齒輪傳動精度高，但制造和安裝要求較高。03通過改變齒輪的分度圓齒厚，實現齒輪的無側隙傳動，提高齒輪傳動的精度和強度。02變位齒輪標準齒輪按標準尺寸和參數制造的齒輪，互換性好，通用性強。01齒輪嚙合原理03共軛齒廓形成條件共軛齒廓在任一點上的接觸點，兩齒廓在該點處的公法線必須通過節點。嚙合定律兩個共軛齒廓在嚙合過程中，接觸點的軌跡稱為嚙合線。嚙合線嚙合線與分度線之間的夾角稱為嚙合角。嚙合角傳動比與中心距關系傳動比定義齒輪傳動比是指從動齒輪轉速與主動齒輪轉速之比。01中心距公式中心距等于兩齒輪分度圓半徑之和，計算公式為中心距=模數×(齒數1+齒數2)。02傳動比與中心距關系在模數一定的情況下，傳動比與中心距成正比，即傳動比越大，中心距也越大。03連續傳動重合度要求重合度是指齒輪副在嚙合過程中，實際嚙合線段與齒輪基圓齒距之比。重合度定義重合度計算連續傳動條件重合度等于實際嚙合線段長度與基圓齒距的比值。為了保證齒輪副連續傳動，重合度必須大于1，且越大越好。齒輪設計基礎04模數與壓力角標準化模數與壓力角的關系模數和壓力角是相互關聯的，模數變大時，分度圓直徑變大，壓力角也隨之增大。03壓力角是齒輪分度圓上的齒形角，影響齒輪的嚙合效率和強度，標準壓力角通常為20°。02壓力角選擇模數選擇模數影響齒輪的齒厚、齒間距和齒輪大小，模數越大，齒輪的承載能力越強。01材料選擇熱處理可以提高齒輪的硬度、耐磨性和強度，常用的熱處理方法有淬火、回火、表面淬火等。熱處理工藝材料與熱處理匹配不同的材料需要采用不同的熱處理工藝，以達到最佳的齒輪性能和使用壽命。齒輪材料需具有良好的機械性能、耐磨性和韌性，常用的有鑄鋼、鍛鋼、合金鋼等。材料選擇與熱處理工藝齒面接觸強度計算接觸應力計算根據齒輪的嚙合情況，計算齒面接觸應力，以確保齒輪在傳動過程中不會發生齒面疲勞和點蝕。01強度校核根據計算得到的接觸應力，校核齒輪的接觸強度，確保齒輪具有足夠的承載能力。02影響因素影響齒面接觸強度的因素包括齒輪的模數、壓力角、材料、熱處理工藝等，需要綜合考慮。03齒輪失效分析與改進05選用耐磨材料選擇高強度、高硬度的材料，如合金鋼、滲碳淬火鋼等，提高齒輪表面硬度。齒輪表面強化處理采用滲碳、滲氮、高頻感應加熱淬火等工藝，提高齒輪表面強度和耐磨性。合理選用潤滑油選用粘度適當、抗磨性能好的潤滑油，減少齒輪表面磨損。改進齒輪參數優化齒輪模數、螺旋角、齒寬等參數，減小齒輪接觸應力。齒面磨損與膠合預防齒根彎曲疲勞斷裂控制增大齒根圓角半徑優化齒輪結構噴丸強化處理控制制造精度適當增大齒根圓角半徑，減小應力集中系數，提高齒根強度。對齒根進行噴丸強化處理，產生殘余壓應力，提高齒根抗疲勞能力。采用合理的齒形和齒數，避免載荷過于集中，降低齒根應力。提高齒輪制造精度，減小齒形誤差和基節偏差，降低齒輪嚙合時的沖擊載荷。振動噪聲優化策略齒輪參數優化齒輪結構設計精確制造與裝配隔振與吸音措施通過優化齒輪的模數、齒數、螺旋角等參數，減小齒輪嚙合時的沖擊和振動。采用阻尼減振結構，如齒輪腹板開孔、箱體加筋等措施，吸收和降低振動能量。提高齒輪制造和裝配精度，減小齒輪間隙和嚙合誤差，降低噪聲。在齒輪箱周圍設置隔振器、吸音材料等，減少振動和噪聲的傳遞。工程應用實例06汽車變速箱齒輪系統變速器齒輪的選擇根據發動機的輸出轉速和扭矩，選擇合適的變速比和齒輪類型。01齒輪的強度和耐久性采用高強度、耐磨損的齒輪材料，以及優化的齒輪幾何參數，保證齒輪在長期使用中的可靠性。02齒輪的潤滑和冷卻采用有效的潤滑和冷卻系統，減少齒輪的摩擦和磨損，提高齒輪的傳動效率和使用壽命。03工業機器人減速機構減速機構類型常用的減速機構包括行星齒輪減速機構、擺線針輪減速機構等，根據機器人的負載、速度和精度要求選擇合適的減速機構。減速機構的設計減速機構的效率和穩定性通過優化齒輪的參數和結構，提高減速機構的傳動精度和承載能力，同時減小體積和重量。采用高精度的加工和裝配技術，保證減速機構的回程間隙和效率，提高機器人的運動穩定性和精度。123航空航天精密傳動裝置采用高精度、高剛性的傳動組件，如諧波減速器、精密滾珠絲杠等，保證傳動