機(jī)械原理齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

機(jī)械原理齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)演講人：日期:CATALOGUE目錄02齒輪類型與結(jié)構(gòu)01齒輪機(jī)構(gòu)概述03齒輪嚙合原理04齒輪設(shè)計(jì)基礎(chǔ)05齒輪失效分析與改進(jìn)06工程應(yīng)用實(shí)例齒輪機(jī)構(gòu)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(xù)嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的機(jī)械元件。02基本功能傳遞運(yùn)動(dòng)、改變速度、改變動(dòng)力方向、改變運(yùn)動(dòng)形式（直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）等。齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)與分類傳動(dòng)比準(zhǔn)確、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長(zhǎng)等。傳動(dòng)特點(diǎn)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(duì)位置分，有平行軸齒輪、相交軸齒輪和交錯(cuò)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(guó)古代有指南車中使用齒輪的記錄，古希臘時(shí)期也有關(guān)于齒輪的發(fā)明和應(yīng)用。齒輪機(jī)構(gòu)發(fā)展簡(jiǎn)史古代齒輪隨著工業(yè)革命的興起，齒輪技術(shù)得到了快速發(fā)展，成為機(jī)械傳動(dòng)中最重要的部件之一。工業(yè)革命時(shí)期現(xiàn)代齒輪技術(shù)不斷發(fā)展，齒輪的精度、承載能力、噪音等方面都有了很大的提升，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大?，F(xiàn)代化齒輪齒輪類型與結(jié)構(gòu)02漸開線齒輪與擺線齒輪漸開線齒輪齒廓為漸開線，傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力高，常用于高速重載場(chǎng)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(dòng)比恒定，適用于精密傳動(dòng)和微型機(jī)構(gòu)。漸開線齒輪更適用于重載和高速場(chǎng)合，而擺線齒輪更適用于精密和低噪音的場(chǎng)合。123平行軸/相交軸/交錯(cuò)軸齒輪平行軸齒輪兩齒輪軸線平行，傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。相交軸齒輪兩齒輪軸線相交，傳動(dòng)角度為90度，常用于垂直傳動(dòng)。交錯(cuò)軸齒輪兩齒輪軸線交錯(cuò)，傳動(dòng)角度為任意角度，適用于特殊傳動(dòng)場(chǎng)合。平行軸/相交軸/交錯(cuò)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(dòng)，交錯(cuò)軸齒輪適用于特殊角度傳動(dòng)。標(biāo)準(zhǔn)齒輪與變位齒輪標(biāo)準(zhǔn)齒輪與變位齒輪的比較標(biāo)準(zhǔn)齒輪通用性強(qiáng)，但傳動(dòng)精度和強(qiáng)度較低；變位齒輪傳動(dòng)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(shí)現(xiàn)齒輪的無側(cè)隙傳動(dòng)，提高齒輪傳動(dòng)的精度和強(qiáng)度。02變位齒輪標(biāo)準(zhǔn)齒輪按標(biāo)準(zhǔn)尺寸和參數(shù)制造的齒輪，互換性好，通用性強(qiáng)。01齒輪嚙合原理03共軛齒廓形成條件共軛齒廓在任一點(diǎn)上的接觸點(diǎn)，兩齒廓在該點(diǎn)處的公法線必須通過節(jié)點(diǎn)。嚙合定律兩個(gè)共軛齒廓在嚙合過程中，接觸點(diǎn)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(dòng)比與中心距關(guān)系傳動(dòng)比定義齒輪傳動(dòng)比是指從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速與主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)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(jì)算公式為中心距=模數(shù)×(齒數(shù)1+齒數(shù)2)。02傳動(dòng)比與中心距關(guān)系在模數(shù)一定的情況下，傳動(dòng)比與中心距成正比，即傳動(dòng)比越大，中心距也越大。03連續(xù)傳動(dòng)重合度要求重合度是指齒輪副在嚙合過程中，實(shí)際嚙合線段與齒輪基圓齒距之比。重合度定義重合度計(jì)算連續(xù)傳動(dòng)條件重合度等于實(shí)際嚙合線段長(zhǎng)度與基圓齒距的比值。為了保證齒輪副連續(xù)傳動(dòng)，重合度必須大于1，且越大越好。齒輪設(shè)計(jì)基礎(chǔ)04模數(shù)與壓力角標(biāo)準(zhǔn)化模數(shù)與壓力角的關(guān)系模數(shù)和壓力角是相互關(guān)聯(lián)的，模數(shù)變大時(shí)，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(qiáng)度，標(biāo)準(zhǔn)壓力角通常為20°。02壓力角選擇模數(shù)選擇模數(shù)影響齒輪的齒厚、齒間距和齒輪大小，模數(shù)越大，齒輪的承載能力越強(qiáng)。01材料選擇熱處理可以提高齒輪的硬度、耐磨性和強(qiáng)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(dá)到最佳的齒輪性能和使用壽命。齒輪材料需具有良好的機(jī)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(qiáng)度計(jì)算接觸應(yīng)力計(jì)算根據(jù)齒輪的嚙合情況，計(jì)算齒面接觸應(yīng)力，以確保齒輪在傳動(dòng)過程中不會(huì)發(fā)生齒面疲勞和點(diǎn)蝕。01強(qiáng)度校核根據(jù)計(jì)算得到的接觸應(yīng)力，校核齒輪的接觸強(qiáng)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(qiáng)度的因素包括齒輪的模數(shù)、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(jìn)05選用耐磨材料選擇高強(qiáng)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(qiáng)化處理采用滲碳、滲氮、高頻感應(yīng)加熱淬火等工藝，提高齒輪表面強(qiáng)度和耐磨性。合理選用潤(rùn)滑油選用粘度適當(dāng)、抗磨性能好的潤(rùn)滑油，減少齒輪表面磨損。改進(jìn)齒輪參數(shù)優(yōu)化齒輪模數(shù)、螺旋角、齒寬等參數(shù)，減小齒輪接觸應(yīng)力。齒面磨損與膠合預(yù)防齒根彎曲疲勞斷裂控制增大齒根圓角半徑優(yōu)化齒輪結(jié)構(gòu)噴丸強(qiáng)化處理控制制造精度適當(dāng)增大齒根圓角半徑，減小應(yīng)力集中系數(shù)，提高齒根強(qiáng)度。對(duì)齒根進(jìn)行噴丸強(qiáng)化處理，產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，提高齒根抗疲勞能力。采用合理的齒形和齒數(shù)，避免載荷過于集中，降低齒根應(yīng)力。提高齒輪制造精度，減小齒形誤差和基節(jié)偏差，降低齒輪嚙合時(shí)的沖擊載荷。振動(dòng)噪聲優(yōu)化策略齒輪參數(shù)優(yōu)化齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精確制造與裝配隔振與吸音措施通過優(yōu)化齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、螺旋角等參數(shù)，減小齒輪嚙合時(shí)的沖擊和振動(dòng)。采用阻尼減振結(jié)構(gòu)，如齒輪腹板開孔、箱體加筋等措施，吸收和降低振動(dòng)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(shè)置隔振器、吸音材料等，減少振動(dòng)和噪聲的傳遞。工程應(yīng)用實(shí)例06汽車變速箱齒輪系統(tǒng)變速器齒輪的選擇根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速和扭矩，選擇合適的變速比和齒輪類型。01齒輪的強(qiáng)度和耐久性采用高強(qiáng)度、耐磨損的齒輪材料，以及優(yōu)化的齒輪幾何參數(shù)，保證齒輪在長(zhǎng)期使用中的可靠性。02齒輪的潤(rùn)滑和冷卻采用有效的潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng)，減少齒輪的摩擦和磨損，提高齒輪的傳動(dòng)效率和使用壽命。03工業(yè)機(jī)器人減速機(jī)構(gòu)減速機(jī)構(gòu)類型常用的減速機(jī)構(gòu)包括行星齒輪減速機(jī)構(gòu)、擺線針輪減速機(jī)構(gòu)等，根據(jù)機(jī)器人的負(fù)載、速度和精度要求選擇合適的減速機(jī)構(gòu)。減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)減速機(jī)構(gòu)的效率和穩(wěn)定性通過優(yōu)化齒輪的參數(shù)和結(jié)構(gòu)，提高減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)精度和承載能力，同時(shí)減小體積和重量。采用高精度的加工和裝配技術(shù)，保證減速機(jī)構(gòu)的回程間隙和效率，提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和精度。123航空航天精密傳動(dòng)裝置采用高精度、高剛性的傳動(dòng)組件，如諧波減速器、精密滾珠絲杠等，保證傳動(dòng)