齿轮传动复习资料课件

齿轮传动复习资料课件

齿轮传动是机械工程领域中一种重要的动力传递方式，广泛应用于各种机械设备中。本文将从齿轮传动的概述、几何参数、制造与选材、效率与润滑、失效形式与预防措施，以及应用与发展趋势等多个方面，全面介绍齿轮传动的相关知识。

齿轮传动概述

齿轮传动是一种通过两个或多个齿轮之间的相互作用，实现动力和运动传递的机械传动方式。利用齿轮之间的齿廓啮合，实现动力的传递和变速。当主动齿轮旋转时，通过齿廓的啮合作用，带动从动齿轮旋转，从而实现动力的传递。

齿轮传动的定义与原理：

• 原理：齿轮传动利用齿轮的齿廓进行啮合，实现动力的传递和变速。
• 定义：齿轮传动是通过两个或多个齿轮之间的相互作用，实现动力和运动传递的机械传动方式。

齿轮传动的分类：

• 按传动轴的数目：分为单轴和多轴齿轮传动。
• 按齿廓形状：分为渐开线齿轮、圆弧齿轮、锥齿轮等。
• 按工作条件：分为开式和闭式齿轮传动。

齿轮传动的特点

• 高效稳定：齿轮传动效率高，稳定可靠，能够实现精确的传动比和变速。
• 适用范围广：齿轮传动适用于各种类型的机械传动系统，如汽车、飞机、船舶等。
• 维护简便：齿轮传动的结构简单，维护方便，寿命长。
• 制造成本高：对于大型或高精度齿轮，制造成本较高，需要精密加工和热处理。

齿轮的几何参数

• 齿数：齿轮的基本参数，表示一个齿轮上的牙齿数量。齿数是齿轮设计和制造中的关键参数，它决定了齿轮的传动比和传动能力。对于标准齿轮，齿数通常在10-800之间。
• 模数：表示齿轮尺寸的参数，它与齿数、齿距和直径之间存在关系。模数是齿轮设计和制造中的重要参数，它决定了齿轮的尺寸和承载能力。模数的大小与齿距和齿数有关，通常取值范围为1-20。
• 压力角：表示齿轮传动力的参数，它的大小决定了齿轮的传动效率和承载能力。压力角的大小与齿轮的形状和尺寸有关，对于标准齿轮，常见的压力角有14.5°、20°和25°等。
• 齿顶高与齿根高：齿顶高是指齿轮齿顶到基圆平面的距离，齿根高是指齿轮齿根到基圆平面的距离。齿顶高和齿根高的大小与齿轮的尺寸和结构有关，它们对齿轮的传动平稳性和接触强度有一定影响。在标准齿轮中，齿顶高与齿根高之和等于齿距。
• 齿距与齿厚：齿距是指相邻两个牙齿之间的距离，齿厚是指一个牙齿的厚度。齿距和齿厚的大小与齿轮的尺寸和结构有关，它们对齿轮的传动平稳性和接触强度有一定影响。在标准齿轮中，齿距等于3.14159乘以模数，而齿厚可以通过模数和齿数计算得出。

齿轮的制造与选材

齿轮的制造工艺：

• 铸造法：通过将熔融的金属倒入模具中，冷却凝固后形成齿轮。铸造法适用于生产大型齿轮和小批量生产。
• 锻造法：将金属坯料加热至高温后进行锻打，形成齿轮的形状。锻造法适用于生产中小型齿轮和中等批量生产。
• 切削加工：通过切削机床对金属材料进行切削，加工出齿轮的齿形。切削加工适用于生产各种大小和形状的齿轮，且精度较高。
• 磨削加工：通过磨削机床对齿轮进行磨削，以达到高精度和表面光洁度。磨削加工适用于生产高精度和高质量要求的齿轮。

齿轮材料的选择：

• 碳钢：常用的齿轮材料，具有较好的强度和韧性，适用于中等载荷和转速的齿轮。
• 合金钢：经过合金元素添加的钢材，具有更高的强度和耐磨性，适用于高载荷和高速运转的齿轮。
• 不锈钢：具有较好的耐腐蚀性，适用于在腐蚀环境下工作的齿轮。
• 铸铁：具有较好的耐磨性和耐冲击性，适用于低速、重载和冲击性较大的齿轮。

齿轮的热处理：

• 淬火：将齿轮加热至高温后迅速冷却，提高其硬度和耐磨性。
• 回火：淬火后加热至较低温度回热，以稳定组织、消除内应力并提高韧性。
• 表面处理：通过喷涂、电镀等手段在齿轮表面形成保护层，提高其耐腐蚀性和耐磨性。

齿轮传动的效率与润滑

齿轮传动的效率：

• 影响因素：齿轮的制造精度、齿面粗糙度、润滑方式以及工况条件（如温度、载荷）等因素都会影响齿轮传动的效率。
• 效率范围：齿轮传动的效率取决于齿轮的类型、制造精度、润滑方式以及工况条件。通常，圆柱齿轮传动的效率范围在97%~99%，锥齿轮传动和蜗杆传动略低。
• 效率损失原因：齿轮传动效率损失的主要原因包括摩擦损失、齿面磨损、塑性变形和轮齿啮合误差等。

齿轮传动的润滑方式：

• 浸油润滑：将齿轮浸入油池中，通过甩油和飞溅润滑齿轮和轴承。适用于低速重载或中载齿轮箱。
• 喷油润滑：用油泵将润滑油喷向齿轮表面，适用于高速重载齿轮箱。
• 油环润滑：利用油环将润滑油带到啮合的齿面，适用于高速轻载齿轮箱。
• 油雾润滑：利用压缩空气将润滑油雾化后喷向齿轮表面，适用于低速重载或中载齿轮箱。

润滑剂的选择：

• 根据工况条件选择润滑剂：根据齿轮的工作温度、转速、载荷和环境条件选择合适的润滑剂，如润滑油或润滑脂。
• 考虑粘度与极压性：选择具有合适粘度和良好极压性的润滑剂，以确保良好的润滑效果和承载能力。
• 考虑添加剂与抗磨性能：选择含有适当添加剂的润滑剂，以提高抗磨性能和抗氧化性能。

齿轮的失效形式与预防措施

齿轮的失效形式：

• 齿面磨损：由于润滑不良或异物进入啮合区域，导致齿面逐渐磨损，降低齿轮精度和传动效率。
• 齿面胶合：在高负荷、高转速或低粘度润滑剂的情况下，齿面材料可能发生胶合，导致齿面损伤。
• 疲劳断裂：在交变载荷的作用下，齿轮的轮齿发生疲劳断裂，通常是由于应力集中、热处理不当或材料缺陷引起的。
• 塑性变形：在高温或大应力作用下，齿轮的齿面可能会发生塑性流动，导致齿形失真，影响传动精度。

齿轮失效的预防措施：

• 选用优质材料：采用高强度、耐磨性好的材料制造齿轮，提高齿轮的承载能力和耐久性。
• 优化设计：根据实际工况对齿轮进行优化设计，减小应力集中，改善润滑条件。
• 合理选择润滑剂：根据齿轮的工作条件选择合适的润滑剂，保证良好的润滑效果。
• 加强维护保养：
• 定期检查：定期检查齿轮，包括齿面磨损、齿隙变化和异常声响等。
• 清洗与润滑：定期清洗齿轮，保持清洁，并根据需要添加适量的润滑剂。
• 预防性维修：根据齿轮的使用情况制定预防性维修计划，及时修复或更换损坏的零件。
• 安全操作：遵守安全操作规程，避免超载、超速或使用不合适的润滑剂等违规操作。

齿轮传动的应用与发展趋势

齿轮传动广泛应用于各种工业生产设备中，如轧机、鼓风机、压缩机等，作为传递动力的关键部件。在一些医疗器械中，如X光机、CT机等，齿轮传动用于精确控制机械运动，保证设备的正常运行。在汽车变速器、传动轴等部件中，齿轮传动发挥着至关重要的作用，确保汽车行驶的稳定性和动力性。在飞机和火箭等航空航天器中，精密的齿轮传动系统用于控制仪器和发动机的运转，确保飞行的安全和稳定。

齿轮传动的发展趋势与未来展望：

• 高效能与智能化：随着科技的发展，齿轮传动将进一步追求高效能和智能化。通过优化设计、采用新材料和先进的制造技术，提高齿轮传动的效率和使用寿命。同时，结合智能技术，实现齿轮传动的远程监控和智能控制。
• 环保与可持续发展：随着环保意识的提高，齿轮传动将更加注重环保和可持续发展。采用低噪声、低能耗、低摩擦的设计，减少对环境的影响。同时，开发可再生资源和新型材料，促进齿轮传动的可持续发展。
• 精密与超精密制造：随着机械工业的不断发展，齿轮传动将向精密和超精密制造方向发展。通过采用先进的制造工艺和精密测量技术，提高齿轮的制造精度和表面质量，满足高精度传动的需求。