機械設計齒輪結構演講人：日期：目錄02齒輪分類體系01齒輪基礎認知03參數設計規范04材料與制造工藝05失效模式分析06工程應用案例01齒輪基礎認知齒輪定義齒輪是機械傳動中的關鍵部件，通過齒的嚙合來傳遞力和運動。核心功能傳遞扭矩，改變轉速和轉向，具有高效、精確、可靠等特點。齒輪定義與核心功能齒輪基本結構組成齒形包括漸開線齒形、圓弧齒形等，不同齒形具有不同的嚙合特性。齒數齒輪上的齒數，影響齒輪的傳動比和齒輪的大小。齒距相鄰兩齒之間的距離，決定了齒輪的精度和強度。齒輪材料通常采用高強度、耐磨、抗沖擊的金屬材料，如合金鋼、鑄鋼等。齒輪傳動基本原理嚙合原理齒輪的嚙合是通過輪齒的相互嵌合來實現的，分為內嚙合和外嚙合兩種。02040301轉向原理齒輪的轉向由主動輪和從動輪的相對位置決定，可實現平行軸、相交軸或交錯軸之間的傳動。傳動比齒輪的傳動比等于主動輪與從動輪齒數的比值，傳動比越大，輸出轉速越低。傳動效率齒輪傳動的效率較高，但由于齒輪的摩擦和嚙合損失，仍存在一定的能量損失。02齒輪分類體系按齒形分類（漸開線/擺線/圓弧）漸開線齒輪齒廓為漸開線，具有傳動平穩、承載能力強、易于制造等特點，廣泛應用于各類機械傳動中。擺線齒輪圓弧齒輪齒廓為擺線，具有傳動比大、接觸應力小、磨損均勻等優點，常用于鐘表、儀表等精密機械中。齒廓為圓弧，具有傳動效率高、噪音低、承載能力大等特點，多用于重載、低速傳動。123平行軸齒輪齒輪的軸線相交于一點，包括直齒錐齒輪、斜齒錐齒輪等，適用于相交軸間的傳動。相交軸齒輪交錯軸齒輪齒輪的軸線既不平行也不相交，包括蝸輪蝸桿、準雙曲面齒輪等，適用于交錯軸間的傳動。齒輪的軸線相互平行，包括直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪等，適用于平行軸間的傳動。按軸線布置形式分類按應用場景分類工業齒輪主要用于工業機械傳動，包括減速器、變速器等，要求承載能力大、傳動效率高。精密齒輪主要用于精密機械和儀器，如鐘表、儀表等，要求精度高、噪音低。特種齒輪適用于特殊工作環境或特定用途，如高溫、低溫、耐腐蝕、耐磨等環境下的齒輪。03參數設計規范模數選擇根據齒輪的承載能力和轉速，選擇合適的模數。齒數確定根據傳動比和模數，計算齒輪的齒數，確保齒輪的合理性和可制造性。模數與齒數計算標準壓力角選擇根據齒輪傳動的性能和效率，選擇合適的壓力角。螺旋角設計針對斜齒輪，設計合理的螺旋角，以減小齒輪的軸向力和提高傳動的平穩性。壓力角與螺旋角設定根據齒輪的受力情況和材料性能，計算齒面的接觸應力。接觸應力計算比較計算得到的接觸應力與齒輪材料的許用接觸應力，確保齒輪的齒面接觸強度滿足要求。強度校核齒面接觸強度校核04材料與制造工藝常用材料類型選擇鋼鐵材料鋼鐵是齒輪最常見的材料之一，具有高強度、耐磨、耐沖擊等特點。鑄鐵材料非金屬材料鑄鐵齒輪具有良好的鑄造性能和減振性能，常用于制造大型重載齒輪。包括塑料、陶瓷等，具有重量輕、噪音低、耐磨性好等優點，但承載能力和熱穩定性較差。123熱處理工藝要求淬火提高齒輪的硬度和耐磨性，通常用于中碳鋼和高碳鋼。回火消除淬火應力，提高齒輪的韌性和耐沖擊能力。表面淬火僅對齒輪表面進行淬火處理，提高表面硬度和耐磨性，而不影響內部組織。潤滑油選擇合適的潤滑油可以減小齒輪之間的摩擦和磨損，提高齒輪的傳動效率和使用壽命。潤滑與耐磨處理潤滑脂潤滑脂具有良好的附著性和密封性，常用于封閉或半封閉的齒輪傳動系統。固體潤滑通過涂層或鑲嵌等方式將固體潤滑劑應用于齒輪表面，以減少摩擦和磨損。05失效模式分析常見失效形式（斷齒/點蝕/膠合）斷齒齒輪輪齒在載荷作用下突然斷裂。030201點蝕齒輪表面出現點狀剝落，多發生在輪齒的節線附近。膠合齒輪嚙合時，由于摩擦產生的高溫導致齒面粘著磨損。失效原因診斷方法目測檢查觀察齒輪的失效部位和形貌，初步判斷失效原因。化學成分分析分析齒輪材料和潤滑劑中的化學成分，判斷是否存在腐蝕或變質。硬度測試檢測齒輪的硬度，判斷材料是否達到設計要求。金相分析通過顯微鏡觀察齒輪的微觀組織，分析材料的機械性能。選用高強度材料選擇高強度、高韌性的齒輪材料，提高齒輪的承載能力。優化齒輪參數合理設計齒輪的模數、齒數、螺旋角等參數，減少齒輪的嚙合沖擊和滑動。提高制造精度加強齒輪的制造精度和表面粗糙度，減小齒輪的摩擦和磨損。加強潤滑選用合適的潤滑劑，保證齒輪在嚙合過程中有良好的潤滑和散熱條件。預防改進措施06工程應用案例工業機械傳動系統減速裝置齒輪作為減速裝置的核心部件，廣泛應用于各種工業機械傳動系統中，如減速機、升降機等。傳動比準確承受重載通過齒輪的精確設計，可以實現準確的傳動比，確保機械傳動的穩定性和精度。齒輪具有強大的承載能力，能夠承受重載和沖擊，保證工業機械的正常運行。123變速換擋齒輪傳動的效率高，能夠減少能量損失，提高汽車的燃油經濟性。傳動效率高平穩性在汽車變速箱中，齒輪的嚙合平穩性對車輛的振動和噪音有重要影響，需要特別關注。汽車變速箱通過齒輪的組合與切換，實現不同的變速比，以適應不同的行駛速度和路況。汽車變速箱結構航空航天精密齒輪高精度航空航天領域的齒輪要求極高的制造精度和配合精度，以確保傳動