《齒輪傳動(dòng)gea》課件

《齒輪傳動(dòng)GEA》課件概覽本課件將深入探討齒輪傳動(dòng)GEA的原理、應(yīng)用、設(shè)計(jì)與制造，涵蓋其基本概念、工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)、常見(jiàn)類型、設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及制造工藝等內(nèi)容。課程概述齒輪傳動(dòng)機(jī)械工程中重要的傳動(dòng)形式，用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。機(jī)械傳動(dòng)將一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換成另一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式。廣泛應(yīng)用汽車(chē)、飛機(jī)、機(jī)器人、工業(yè)設(shè)備等多種機(jī)械。齒輪傳動(dòng)的重要性效率提升齒輪傳動(dòng)可實(shí)現(xiàn)高效能量傳遞，降低能量損失，提高機(jī)械效率。功率放大通過(guò)齒輪傳動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)功率的放大和傳遞，滿足不同機(jī)械部件的功率需求。精度控制齒輪傳動(dòng)可實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)控制，確保機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。齒輪傳動(dòng)的基本原理1力矩傳遞齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)力矩傳遞。2速度變化齒輪的齒數(shù)比，改變轉(zhuǎn)速。3運(yùn)動(dòng)方向改變齒輪方向相反，改變運(yùn)動(dòng)方向。齒輪傳動(dòng)通過(guò)齒輪嚙合，將動(dòng)力傳遞到另一個(gè)軸上，同時(shí)改變轉(zhuǎn)速和運(yùn)動(dòng)方向。齒輪傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備中，例如汽車(chē)、飛機(jī)、船舶等。齒輪的分類11.按齒輪軸線相對(duì)位置平行軸齒輪：圓柱齒輪、螺旋齒輪。22.按齒輪形狀圓柱齒輪、錐齒輪、蝸桿齒輪。33.按齒形直齒輪、斜齒輪、人字齒輪。44.按齒輪材料鋼制齒輪、鑄鐵齒輪、塑料齒輪。平面齒輪平面齒輪是指齒輪的齒面為平面的齒輪。它是最簡(jiǎn)單的齒輪類型之一，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中。平面齒輪的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，但其承載能力有限，且易于磨損。平面齒輪通常用于低速、輕負(fù)荷的傳動(dòng)系統(tǒng)，例如手表、儀器、輕型機(jī)械等。在使用平面齒輪時(shí)，需要注意其潤(rùn)滑和磨損問(wèn)題，以確保傳動(dòng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。圓柱齒輪圓柱齒輪是最常見(jiàn)的齒輪類型之一，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備中。它們由兩個(gè)平行軸上的圓柱形齒輪構(gòu)成，齒輪的齒形呈螺旋狀或直線狀，用于傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和扭矩。圓柱齒輪的優(yōu)點(diǎn)包括：傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本低廉。錐齒輪錐齒輪，又稱斜齒輪，用于連接兩軸不平行但相交的軸。錐齒輪的齒面為圓錐面，且齒形為直線或曲線，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)變速箱、機(jī)床主軸等領(lǐng)域。錐齒輪的應(yīng)用范圍很廣，可用于各種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，如汽車(chē)變速箱、機(jī)床主軸、減速器等。蝸桿傳動(dòng)蝸桿和蝸輪蝸桿傳動(dòng)由蝸桿和蝸輪組成。蝸桿是一個(gè)螺旋形的螺桿，而蝸輪是一個(gè)齒輪，其齒形與蝸桿螺旋線相匹配。應(yīng)用廣泛蝸桿傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于減速器、升降機(jī)、起重機(jī)等機(jī)械設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)較大傳動(dòng)比和高效率。傳動(dòng)特點(diǎn)蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，承載能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、安靜的傳動(dòng)，適用于高速、重載的傳動(dòng)場(chǎng)合。齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)精確性齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的傳動(dòng)比，在機(jī)械設(shè)備中具有廣泛應(yīng)用。效率高齒輪傳動(dòng)具有較高的機(jī)械效率，能夠?qū)?dòng)力有效地傳遞，減少能量損耗。承載能力強(qiáng)齒輪傳動(dòng)能夠承受較大的載荷，適用于高強(qiáng)度、高速運(yùn)行的機(jī)械設(shè)備。結(jié)構(gòu)復(fù)雜齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，加工制造和安裝調(diào)試需要精密的設(shè)備和技術(shù)。齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)效率高齒輪傳動(dòng)效率高，因?yàn)辇X輪之間有良好的接觸，能量損失小。結(jié)構(gòu)緊湊齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，節(jié)省空間。承載能力強(qiáng)齒輪傳動(dòng)可以承受較大的載荷，適用于高負(fù)荷工況。傳動(dòng)比準(zhǔn)確齒輪傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)精確的傳動(dòng)比，適合需要精確傳動(dòng)的場(chǎng)合。齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)機(jī)械齒輪傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)機(jī)械，如機(jī)床、起重機(jī)、挖掘機(jī)等。汽車(chē)制造齒輪傳動(dòng)在汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞和速度調(diào)節(jié)。航空航天航空航天領(lǐng)域?qū)X輪傳動(dòng)精度和可靠性要求極高，應(yīng)用于飛機(jī)、火箭等。電力設(shè)備齒輪傳動(dòng)廣泛用于發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等電力設(shè)備，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和傳遞。齒輪材料的選擇材料特性強(qiáng)度高，硬度高，耐磨性好，韌性好，耐疲勞性好，耐腐蝕性好，熱處理性能好。常見(jiàn)材料碳素鋼合金鋼鑄鐵塑料選擇因素工作條件，傳動(dòng)功率，轉(zhuǎn)速，工作環(huán)境，成本因素，加工難度，材料的可用性。齒輪的熱處理1淬火將齒輪加熱到臨界溫度，然后迅速冷卻至室溫，從而提高齒輪的硬度和耐磨性。2回火將淬火后的齒輪重新加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)間，然后緩慢冷卻，以降低齒輪的硬度和脆性，提高其韌性。3表面淬火僅對(duì)齒輪表面進(jìn)行淬火，以提高其表面硬度和耐磨性，而內(nèi)部保持一定的韌性。齒輪的表面處理表面處理目的提高齒輪的耐磨性、抗疲勞性、抗腐蝕性和抗氧化性，延長(zhǎng)齒輪的使用壽命，提高齒輪的傳動(dòng)效率。表面處理方法熱處理表面強(qiáng)化處理鍍層處理噴涂處理熱處理常用的熱處理方法包括淬火、回火、滲碳、氮化等，可以提高齒輪的硬度、強(qiáng)度和耐磨性。表面強(qiáng)化處理例如噴丸強(qiáng)化、滾壓強(qiáng)化等，可以提高齒輪的表面硬度和抗疲勞性，延長(zhǎng)使用壽命。鍍層處理例如鍍鉻、鍍鎳、鍍鋅等，可以提高齒輪的耐腐蝕性和抗氧化性，延長(zhǎng)使用壽命。噴涂處理例如噴漆、噴塑等，可以提高齒輪的外觀，防止腐蝕和氧化，延長(zhǎng)使用壽命。齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑1降低磨損潤(rùn)滑油可以減少齒輪之間的摩擦，降低磨損，延長(zhǎng)齒輪的使用壽命。2降低噪音潤(rùn)滑油可以吸收沖擊力和振動(dòng)，降低齒輪傳動(dòng)過(guò)程中的噪音。3散熱潤(rùn)滑油可以帶走齒輪傳動(dòng)過(guò)程中的熱量，防止齒輪過(guò)熱。4提高效率潤(rùn)滑油可以降低摩擦系數(shù)，提高齒輪傳動(dòng)效率。齒輪的制造工藝齒輪的制造工藝是復(fù)雜且精密的過(guò)程，涉及多種技術(shù)和設(shè)備。從原材料的加工到最終產(chǎn)品的裝配，每個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)齒輪的性能和壽命至關(guān)重要。1原材料選擇根據(jù)齒輪的應(yīng)用場(chǎng)景，選擇合適的材料。2毛坯加工通過(guò)切削、鑄造或鍛造等方法制作齒輪毛坯。3齒形加工使用齒輪銑床、磨床或滾齒機(jī)等設(shè)備加工齒輪的齒形。4熱處理對(duì)齒輪進(jìn)行熱處理，提高其硬度和耐磨性。5表面處理對(duì)齒輪表面進(jìn)行表面處理，提高其耐磨性、抗腐蝕性和美觀性。齒輪的裝配與調(diào)試1清潔齒輪和軸承清潔干凈，去除油污和灰塵2定位確保齒輪正確安裝在軸上，并與其他齒輪嚙合3緊固使用扭矩扳手緊固螺栓，保證連接牢固4調(diào)整調(diào)整齒輪間隙和嚙合深度5測(cè)試空載運(yùn)行測(cè)試，檢查齒輪的噪音、振動(dòng)和溫度齒輪裝配需按照順序進(jìn)行，確保齒輪精度和安裝精度齒輪調(diào)試的關(guān)鍵在于確保齒輪的嚙合狀態(tài)，避免過(guò)緊或過(guò)松齒輪傳動(dòng)計(jì)算的基本原理1確定傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)比是輸入軸轉(zhuǎn)速與輸出軸轉(zhuǎn)速之比。2確定齒輪參數(shù)包括齒數(shù)、模數(shù)、壓力角等參數(shù)，這些參數(shù)影響著齒輪的強(qiáng)度、尺寸和性能。3計(jì)算齒輪尺寸根據(jù)齒輪參數(shù)和傳動(dòng)比，可以計(jì)算出齒輪的中心距、齒輪直徑、齒輪寬度等尺寸。4計(jì)算齒輪載荷齒輪載荷是指齒輪傳動(dòng)過(guò)程中齒輪所承受的力，包括軸向力、徑向力和扭矩等。齒輪傳動(dòng)計(jì)算是齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一步，需要考慮各種因素，例如齒輪強(qiáng)度、齒輪尺寸、齒輪載荷等。接觸應(yīng)力計(jì)算接觸應(yīng)力是指齒輪嚙合時(shí)，齒面之間產(chǎn)生的壓力，它與齒輪的材料強(qiáng)度、齒輪的幾何形狀、工作載荷等因素有關(guān)。接觸應(yīng)力過(guò)高會(huì)導(dǎo)致齒面磨損、疲勞斷裂等故障，因此，在齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，必須對(duì)接觸應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算和控制。彎曲應(yīng)力計(jì)算1齒根彎曲應(yīng)力的最大值發(fā)生在齒根處。2齒寬應(yīng)力與齒輪的寬度成反比。3齒形應(yīng)力分布與齒形相關(guān)。4材料應(yīng)力與材料的強(qiáng)度相關(guān)。安全因數(shù)的確定安全系數(shù)定義意義安全系數(shù)齒輪強(qiáng)度與實(shí)際工作應(yīng)力的比值保證齒輪在工作過(guò)程中不會(huì)因過(guò)載而發(fā)生斷裂或失效安全系數(shù)選擇根據(jù)齒輪材料、工作環(huán)境、負(fù)載類型等因素確定確保齒輪的安全性和可靠性齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)的基本步驟1確定傳動(dòng)要求確定傳動(dòng)比、功率、速度等參數(shù)，并考慮應(yīng)用場(chǎng)景。2選擇齒輪類型根據(jù)傳動(dòng)要求選擇合適的齒輪類型，例如圓柱齒輪、錐齒輪或蝸輪蝸桿。3計(jì)算齒輪參數(shù)根據(jù)傳動(dòng)要求和齒輪類型計(jì)算齒輪尺寸、模數(shù)、齒數(shù)等參數(shù)。4齒輪強(qiáng)度校核根據(jù)計(jì)算的齒輪參數(shù)，進(jìn)行齒輪強(qiáng)度校核，確保齒輪能夠承受工作載荷。5齒輪加工設(shè)計(jì)根據(jù)計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)齒輪加工圖紙，并選擇合適的加工工藝。6裝配與調(diào)試根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，進(jìn)行齒輪的裝配與調(diào)試，確保傳動(dòng)正常工作。案例分析一齒輪尺寸模數(shù)m=4mm，齒數(shù)z=20，齒寬b=25mm。電機(jī)功率電機(jī)功率P=10kW，轉(zhuǎn)速n=1440rpm。負(fù)載負(fù)載為一臺(tái)大型鼓風(fēng)機(jī)，其工作條件要求齒輪傳動(dòng)能夠承受較大的沖擊載荷。傳動(dòng)比傳動(dòng)比i=1.5，需要設(shè)計(jì)一對(duì)齒輪，將電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低至960rpm。案例分析二11.齒輪箱設(shè)計(jì)齒輪箱用于汽車(chē)變速器，減速器等。分析齒輪箱的承載能力，材料選擇，熱處理工藝。22.齒輪失效分析分析齒輪的疲勞斷裂，磨損，塑性變形等失效模式，找出失效原因。33.改進(jìn)方案提出改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，優(yōu)化齒輪材料，熱處理工藝，提高齒輪的可靠性和使用壽命。案例分析三應(yīng)用場(chǎng)景齒輪傳動(dòng)在汽車(chē)變速箱中的應(yīng)用。分析內(nèi)容分析變速箱中齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、材料選擇、熱處理工藝等。分析目標(biāo)分析變速箱齒輪傳動(dòng)的性能、可靠性和效率。總結(jié)與討論齒輪傳動(dòng)應(yīng)用廣泛齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中的重要組成部分，應(yīng)用于各種機(jī)器和設(shè)備中。設(shè)計(jì)軟件輔助設(shè)計(jì)現(xiàn)代齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)