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机械设计基础第十一章齿轮传动齿轮传动基本概念与分类渐开线标准直齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮传动直齿锥齿轮和准双曲面齿轮传动蜗杆传动齿轮系及其设计总结与展望CATALOGUE目录01齿轮传动基本概念与分类齿轮传动定义及作用齿轮传动定义齿轮传动是指通过两个或多个齿轮的啮合来传递动力和运动的机械传动方式。齿轮传动作用齿轮传动在机械传动中具有广泛的应用，其主要作用包括传递动力、改变转速和旋转方向。齿轮类型与特点圆柱齿轮01圆柱齿轮的齿形为直线形，按照齿的方向可分为直齿、斜齿和人字齿。圆柱齿轮具有结构简单、制造方便、成本低廉等特点，广泛应用于各种机械设备中。圆锥齿轮02圆锥齿轮的齿形为锥形，按照齿的方向可分为直齿、斜齿和曲线齿。圆锥齿轮具有重合度高、传动平稳、噪音小等特点，常用于相交轴之间的传动。蜗杆蜗轮03蜗杆蜗轮是由蜗杆和与之啮合的蜗轮组成的传动机构。蜗杆蜗轮传动具有结构紧凑、传动比大、噪音小等特点，但效率相对较低，常用于垂直交叉轴之间的传动。应用领域及发展趋势应用领域齿轮传动广泛应用于各种机械设备中，如汽车、机床、航空航天器、风力发电机等。在这些设备中，齿轮传动发挥着传递动力、改变转速和旋转方向的重要作用。发展趋势随着科技的不断进步和制造业的快速发展，齿轮传动技术也在不断发展和创新。未来，齿轮传动将更加注重高效、高精度、高可靠性和环保等方面的发展，同时还将积极探索新的材料和制造技术，以适应不断变化的市场需求和环保要求。02渐开线标准直齿圆柱齿轮渐开线形成原理及性质渐开线形成原理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。渐开线性质发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长；渐开线上任一点的法线必与基圆相切；渐开线上愈接近基圆的点曲率半径愈小，反之则大，渐开线愈平直；同一基圆上的两条渐开线的法线方向的夹角等于两条渐开线对应的两个端点之间的弧长。标准直齿圆柱齿轮参数压力角α渐开线齿廓上某点的法线方向与该点的速度方向之间的夹角，以度计。模数m齿顶高ha和齿根高hf齿距与圆周率π的比值，以毫米计。齿顶到分度圆的距离和齿根到分度圆的距离，以毫米计。齿数z齿宽b一个齿轮的轮齿总数。齿轮有齿部分沿分度圆柱面的直母线方向量得的宽度，以毫米计。几何尺寸计算与强度校核几何尺寸计算根据齿轮的模数、齿数、压力角等参数，可以计算出齿轮的齿顶圆直径、齿根圆直径、分度圆直径、齿厚、槽宽等几何尺寸。强度校核根据齿轮的受力情况，进行弯曲强度校核和接触强度校核。弯曲强度校核是校核轮齿抵抗弯曲变形的能力，接触强度校核是校核轮齿抵抗点蚀的能力。通过强度校核，可以确定齿轮是否满足使用要求。03斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮结构特点齿轮轴线不平行重合度大斜齿圆柱齿轮的轴线之间呈一定角度，这使得齿轮在传动过程中能够产生轴向力。由于斜齿圆柱齿轮的螺旋角使得齿轮在啮合过程中的接触线长度增加，从而提高了重合度，使得传动更加平稳。齿面为螺旋面斜齿圆柱齿轮的齿面为螺旋面，这使得齿轮在啮合过程中能够逐渐进入和退出啮合，降低了啮合冲击和噪声。啮合条件与重合度分析啮合条件斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两齿轮的法面模数相等、法面压力角相等且螺旋角大小相等、方向相反。重合度分析重合度是表示同时参与啮合的轮齿对数的平均值。对于斜齿圆柱齿轮传动，重合度的大小与螺旋角、齿数、模数等因素有关。重合度越大，传动的平稳性越好。强度校核及优化设计方法强度校核在进行斜齿圆柱齿轮传动设计时，需要进行强度校核以确保齿轮传动的可靠性。强度校核主要包括弯曲强度校核和接触强度校核。优化设计方法为了提高斜齿圆柱齿轮传动的性能，可以采用优化设计方法。优化设计方法主要包括遗传算法、粒子群算法等，通过优化齿轮的几何参数和结构参数，使得齿轮传动在满足强度要求的同时，具有更好的动态性能和更低的噪声。04直齿锥齿轮和准双曲面齿轮传动直齿锥齿轮结构特点及啮合原理结构特点直齿锥齿轮的轮齿沿圆锥母线方向分布，其大端和小端的模数和压力角均相等，但齿厚和齿槽宽则不相等。啮合原理直齿锥齿轮传动时，两轮的轮齿在一点接触，传动比等于两轮齿数之比。由于轮齿沿圆锥母线方向分布，因此啮合时两轮的轴线必须相交于一点，且该点必须是两轮的公共锥顶。准双曲面齿轮结构特点及啮合原理结构特点啮合原理准双曲面齿轮的轮齿沿一个假想的圆锥母线方向分布，其大端和小端的模数和压力角均不相等，但齿厚和齿槽宽则相等。准双曲面齿轮传动时，两轮的轮齿在一点接触，传动比等于两轮齿数之比。由于轮齿沿一个假想的圆锥母线方向分布，因此啮合时两轮的轴线必须相交于一点，且该点必须是两轮的公共锥顶。与直齿锥齿轮不同的是，准双曲面齿轮的轴线夹角可以调整，以适应不同的安装误差和载荷变化。VS强度校核、安装和调整方法强度校核安装和调整方法直齿锥齿轮和准双曲面齿轮的强度校核主要包括轮齿弯曲强度