机械设计基础齿轮结构.pptx

机械设计基础齿轮结构

汇报人：XXX

2024-01-17

目录

contents

齿轮基本概念与分类

齿轮参数与几何尺寸计算

渐开线标准直齿圆柱齿轮设计

其他类型齿轮简介

齿轮材料、热处理及精度等级选择

齿轮传动效率与润滑方式探讨

总结回顾与拓展延伸

01

齿轮基本概念与分类

齿轮是一种具有相互啮合齿形的机械传动元件，用于传递动力和扭矩。

齿轮定义

实现机械传动中的变速、变向、分度等功能，广泛应用于各种机械设备中。

齿轮作用

齿轮定义及作用

圆柱齿轮

圆锥齿轮

蜗杆蜗轮

非圆齿轮

分为直齿、斜齿和人字齿等类型，具有结构紧凑、传动效率高、噪音小等特点。

由蜗杆和与之啮合的蜗轮组成，适用于大传动比、垂直交错轴之间的传动。

分为直齿锥齿轮和弧齿锥齿轮等类型，适用于相交轴或交错轴之间的传动。

齿形为非圆形的齿轮，可实现特定的运动轨迹和速度变化。

模数

压力角

齿数

变位系数

术语解析

01

02

03

04

表示齿轮尺寸大小的一个基本参数，与齿轮的承载能力有关。

齿形上某点法线方向与齿廓切线方向之间的夹角，影响齿轮传动的平稳性和效率。

齿轮上齿的数量，与齿轮的模数和直径有关。

用于改变齿轮齿形的参数，可调整齿轮的中心距和传动性能。

02

齿轮参数与几何尺寸计算

齿轮的一个重要参数，用m表示，它决定了齿轮的齿形大小和齿轮的承载能力。模数越大，齿轮的齿形越大，承载能力越强。

齿轮齿形的一个关键参数，用α表示。它决定了齿轮传动的效率和齿轮的强度。常见的压力角有20°和15°等。

模数、压力角等关键参数

压力角

模数

齿数

齿轮上的齿的数量，用z表示。齿数越多，齿轮的传动比越精确，但齿轮的尺寸和重量也会相应增加。

齿宽

齿轮齿面的宽度，用b表示。齿宽越大，齿轮的承载能力越强，但也会增加齿轮的尺寸和重量。

齿数、齿宽等结构参数

齿顶圆直径计算

齿顶圆直径是齿轮齿顶所在的圆的直径，用da表示。它可以通过模数、齿数和变位系数计算得出。

齿轮宽度计算

齿轮宽度是齿轮的一个重要尺寸，它可以通过模数和齿宽系数计算得出。

齿根圆直径计算

齿根圆直径是齿轮齿根所在的圆的直径，用df表示。它也可以通过模数、齿数和变位系数计算得出。

分度圆直径计算

分度圆直径是齿轮的一个重要尺寸，用d表示。它可以通过模数和齿数计算得出，公式为d=mz。

几何尺寸计算方法

03

渐开线标准直齿圆柱齿轮设计

当一直线在圆上作纯滚动时，直线上任一点的轨迹称为该圆的渐开线。

渐开线形成原理

方向始终与基圆相切；形状取决于基圆大小；基圆内无渐开线。

渐开线特点

渐开线形成原理及特点

齿轮轮齿部分

包括齿根圆、齿顶圆、分度圆、齿厚、齿槽宽等。

齿轮轮体部分

包括轮毂、轮辐、轮缘等，用于安装和传递扭矩。

标准直齿圆柱齿轮结构

设计步骤与注意事项

设计步骤

确定齿轮模数、齿数、压力角等基本参数；计算齿轮主要尺寸；校核齿轮强度；确定齿轮精度等级；绘制齿轮工作图。

注意事项

正确选择齿轮材料和热处理方式；合理确定齿轮精度等级；保证齿轮传动的平稳性和可靠性；考虑齿轮的制造工艺性和经济性。

04

其他类型齿轮简介

啮合特点

斜齿圆柱齿轮在啮合时，齿面上的接触线是倾斜的，因此其啮合性能比直齿圆柱齿轮好，承载能力高，运转平稳，噪声小。

应用范围

斜齿圆柱齿轮广泛应用于高速、重载的传动装置中。

齿线方向

斜齿圆柱齿轮的齿线是斜的，与轴线不平行。

斜齿圆柱齿轮

锥齿轮的齿形是锥形的，即其齿面是一个圆锥面。

齿形特点

啮合方式

应用范围

锥齿轮的啮合方式是线接触，因此其承载能力比点接触的齿轮高。

锥齿轮主要用于相交轴之间的传动，如汽车后桥差速器中的行星轮和半轴齿轮等。

03

02

01

锥齿轮

蜗杆和蜗轮是配合使用的，蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。

蜗杆蜗轮传动具有较大的传动比，通常为i=5~80，结构紧凑，传动平稳，噪声小。同时，蜗杆蜗轮传动还具有自锁性，即当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性，可实现反向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。

蜗杆蜗轮传动广泛应用于机床、汽车、仪器等机械设备中，实现减速和增大扭矩的功能。

配合关系

传动特点

应用范围

蜗杆蜗轮

05

齿轮材料、热处理及精度等级选择

调质钢

经过调质处理，具有较高的强度和韧性，适用于中等载荷的齿轮。

渗碳淬火钢

具有良好的综合力学性能，常用于承受重载和冲击载荷的齿轮。

铸钢

铸造性能好，可铸成复杂形状，但力学性能相对较低，常用于低速重载齿轮。

非金属材料

如塑料、尼龙等，具有重量轻、噪音低、耐腐蚀等优点，但承载能力和耐热性较差，适用于轻载、低速、无润滑的场合。

铸铁

成本低廉，铸造性能好，但力学性能较差，适用于轻载低速齿轮。

常用材料及性能特点

提高齿轮表面的硬度和耐磨性，同时保持心部的韧性。

渗碳淬火

使齿轮