2024年度《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》第5章輪系1

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》第5章輪系112024/3/23輪系概述齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)輪系的效率與潤(rùn)滑輪系的安裝與調(diào)試輪系的應(yīng)用實(shí)例與拓展知識(shí)22024/3/2301輪系概述32024/3/23輪系是由一系列齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)，用于傳遞動(dòng)力和扭矩。根據(jù)輪系中齒輪的軸線位置關(guān)系，輪系可分為平行軸輪系、相交軸輪系和交錯(cuò)軸輪系三類。定義與分類分類定義42024/3/23功能實(shí)現(xiàn)變速、變向、分路傳動(dòng)以及合成或分解運(yùn)動(dòng)等。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備中，如汽車、機(jī)床、航空航天器等，是實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)的重要部件。輪系的功能與應(yīng)用52024/3/23基本術(shù)語(yǔ)包括齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、壓力角、齒頂高、齒根高等。參數(shù)輪系的主要參數(shù)有傳動(dòng)比、中心距、齒輪精度等，這些參數(shù)對(duì)輪系的傳動(dòng)性能和使用壽命有重要影響。輪系的基本術(shù)語(yǔ)和參數(shù)62024/3/2302齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)72024/3/23根據(jù)齒輪的嚙合方式，齒輪傳動(dòng)可分為平行軸齒輪傳動(dòng)、相交軸齒輪傳動(dòng)和交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)三種類型。齒輪傳動(dòng)的類型齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。同時(shí)，其制造和安裝精度要求較高，且會(huì)產(chǎn)生噪音。齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)齒輪傳動(dòng)的類型與特點(diǎn)82024/3/23作用在齒輪分度圓上的切向力，其方向與分度圓的切線方向一致。圓周力徑向力軸向力作用在齒輪分度圓上的徑向力，其方向垂直于分度圓的切線方向。對(duì)于斜齒輪等具有螺旋角的齒輪，還會(huì)產(chǎn)生軸向力，其方向平行于齒輪的軸線。030201齒輪傳動(dòng)的受力分析92024/3/23彎曲強(qiáng)度計(jì)算01根據(jù)齒輪的受力情況，計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力，并進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核。接觸強(qiáng)度計(jì)算02計(jì)算齒面接觸應(yīng)力，并進(jìn)行接觸強(qiáng)度校核。對(duì)于高速重載齒輪傳動(dòng)，還需考慮齒面膠合和磨損等問(wèn)題。振動(dòng)和噪音控制03為了提高齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性和降低噪音，需對(duì)齒輪的振動(dòng)和噪音進(jìn)行控制。這包括選擇合適的齒輪參數(shù)、提高制造和安裝精度、采用減振降噪措施等。齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算102024/3/2303蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)112024/3/23蝸桿傳動(dòng)的類型與特點(diǎn)類型圓柱蝸桿傳動(dòng)、環(huán)面蝸桿傳動(dòng)和錐蝸桿傳動(dòng)。特點(diǎn)傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小，但效率低，易發(fā)熱。122024/3/23VS承受轉(zhuǎn)矩和軸向力，轉(zhuǎn)矩使蝸桿產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，軸向力使蝸桿產(chǎn)生軸向位移。蝸輪受力承受轉(zhuǎn)矩和徑向力，轉(zhuǎn)矩使蝸輪產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，徑向力使蝸輪產(chǎn)生徑向位移。蝸桿受力蝸桿傳動(dòng)的受力分析132024/3/23根據(jù)蝸桿的材料、截面尺寸和許用應(yīng)力，計(jì)算蝸桿的彎曲應(yīng)力和軸向位移是否滿足要求。蝸桿強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)蝸輪的材料、截面尺寸和許用應(yīng)力，計(jì)算蝸輪的彎曲應(yīng)力和徑向位移是否滿足要求。蝸輪強(qiáng)度計(jì)算考慮嚙合摩擦、軸承摩擦和油膜剪切等因素，計(jì)算傳動(dòng)效率是否滿足要求。傳動(dòng)效率計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算142024/3/2304輪系的效率與潤(rùn)滑152024/3/23輪系效率是指輪系輸出功率與輸入功率之比，通常以百分比表示。定義輪系效率輪系效率=(輸出功率/輸入功率)×100%。效率計(jì)算公式包括齒輪精度、齒面粗糙度、潤(rùn)滑條件、軸承摩擦等。影響效率的因素輪系的效率計(jì)算162024/3/23主要有油潤(rùn)滑和脂潤(rùn)滑兩種方式。油潤(rùn)滑適用于高速、重載、高溫等惡劣工況，而脂潤(rùn)滑適用于低速、輕載、低溫等一般工況。潤(rùn)滑方式根據(jù)齒輪的工作條件（如速度、載荷、溫度等）選擇適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油，主要考慮油的粘度、極壓性、抗磨性、抗氧化安定性等性能指標(biāo)。潤(rùn)滑油的選擇選擇適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑脂，主要考慮脂的滴點(diǎn)、針入度、極壓性、抗磨性等性能指標(biāo)。潤(rùn)滑脂的選擇輪系的潤(rùn)滑方式與選擇172024/3/23提高齒輪精度優(yōu)化齒輪參數(shù)采用高效軸承加強(qiáng)潤(rùn)滑管理提高輪系效率的措施采用高精度齒輪，減小齒輪傳動(dòng)誤差，提高傳動(dòng)效率。選用高效軸承，減小軸承摩擦損失，提高輪系效率。通過(guò)優(yōu)化齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、壓力角等參數(shù)，降低齒輪傳動(dòng)的滑動(dòng)摩擦損失，提高傳動(dòng)效率。定期檢查潤(rùn)滑油或脂的質(zhì)量和數(shù)量，及時(shí)更換和補(bǔ)充，保證良好的潤(rùn)滑條件，降低摩擦損失。182024/3/2305輪系的安裝與調(diào)試192024/3/23安裝要求確保輪系各部件清潔，無(wú)雜質(zhì)和油污。檢查輪系各部件的完整性和配合精度，確保符合設(shè)計(jì)要求。輪系的安裝要求與方法202024/3/23準(zhǔn)備好所需的安裝工具和測(cè)量設(shè)備。安裝方法將輪系的主軸安裝在機(jī)床主軸箱內(nèi)，并調(diào)整主軸的軸向和徑向間隙。輪系的安裝要求與方法212024/3/23安裝齒輪、軸承等傳動(dòng)部件，注意調(diào)整齒輪的嚙合間隙和軸承的游隙。安裝輪系的輔助部件，如密封件、潤(rùn)滑裝置等。調(diào)整輪系的傳動(dòng)精度和穩(wěn)定性，確保滿足設(shè)計(jì)要求。輪系的安裝要求與方法222024/3/23啟動(dòng)機(jī)床，使輪系空載運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察輪系的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，檢查是否有異常聲響和振動(dòng)。在空載試車的基礎(chǔ)上，逐漸增加負(fù)載，觀察輪系的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，檢查是否有過(guò)載、過(guò)熱等現(xiàn)象?？蛰d試車負(fù)載試車輪系的調(diào)試步驟與注意事項(xiàng)232024/3/23精度檢測(cè)：使用測(cè)量設(shè)備對(duì)輪系的傳動(dòng)精度進(jìn)行檢測(cè)，包括傳動(dòng)比、回差、徑向跳動(dòng)等指標(biāo)。輪系的調(diào)試步驟與注意事項(xiàng)242024/3/23注意事項(xiàng)在調(diào)試過(guò)程中，要嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，確保人身和設(shè)備安全。調(diào)試過(guò)程中要及時(shí)記錄各項(xiàng)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，以便后續(xù)分析和處理。若發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)立即停機(jī)檢查，排除故障后方可繼續(xù)調(diào)試。01020304輪系的調(diào)試步驟與注意事項(xiàng)252024/3/23由于長(zhǎng)期使用或潤(rùn)滑不良等原因?qū)е慢X輪磨損嚴(yán)重，影響傳動(dòng)精度和穩(wěn)定性。齒輪磨損軸承損壞可能導(dǎo)致輪系運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)、產(chǎn)生異響等問(wèn)題。軸承損壞常見(jiàn)故障分析與排除方法262024/3/23密封失效：密封件老化或損壞可能導(dǎo)致潤(rùn)滑油泄漏、灰塵進(jìn)入等問(wèn)題。常見(jiàn)故障分析與排除方法272024/3/23排除方法更換損壞的軸承，并重新調(diào)整軸承游隙和預(yù)緊力。更換磨損嚴(yán)重的齒輪，并對(duì)新齒輪進(jìn)行磨合和調(diào)整。更換老化或損壞的密封件，并加強(qiáng)密封件的維護(hù)和保養(yǎng)。常見(jiàn)故障分析與排除方法282024/3/2306輪系的應(yīng)用實(shí)例與拓展知識(shí)292024/3/23

汽車變速器中的輪系應(yīng)用變速傳動(dòng)汽車變速器中采用不同大小和齒數(shù)的齒輪組成輪系，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和轉(zhuǎn)速的變換，從而滿足汽車在不同行駛條件下的動(dòng)力需求。倒檔實(shí)現(xiàn)通過(guò)特定的齒輪組合，使汽車實(shí)現(xiàn)倒檔功能，方便駕駛員進(jìn)行倒車操作。同步器為確保齒輪換擋的平順性和減少噪音，變速器中常采用同步器結(jié)構(gòu)，使待嚙合的齒輪達(dá)到相同的轉(zhuǎn)速后順利嚙合。302024/3/23123工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)部分通常采用輪系傳動(dòng)，以減小電機(jī)尺寸和重量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的精確控制和運(yùn)動(dòng)。關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪系也應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人的末端執(zhí)行器，如夾持器、旋轉(zhuǎn)器等，實(shí)現(xiàn)物體的抓取、搬運(yùn)和加工等操作。末端執(zhí)行器工業(yè)機(jī)器人對(duì)精度要求較高，輪系的合理設(shè)計(jì)和選用有助于保持機(jī)器人的重復(fù)定位精度和軌跡精度。精度保持工業(yè)機(jī)器人中的輪系應(yīng)用312024/3/2303紡織機(jī)械紡織機(jī)械中的紡紗、織布等工序需要用