齿轮传动
- 齿轮传动是指由齿轮副传递运动和动力的装置，它是现代各种设备中应用最广泛的一种机械传动方式。它的传动比较准确，效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长。
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齿轮传动的类型很多，按照不同的分类方法可分为不同的类型。
1．按传动比
根据一对齿轮传动的传动比是否恒定来分，可分为定传动比和变传动比齿轮传动。变传动比齿轮传动机构中齿轮一般是非圆形的，所以又称为非圆齿轮传动，它主要用于一些具有特殊要求的机械中。而定传动比齿轮传动机构中的齿轮都是圆形的，所以又称为圆形齿轮传动。
定传动比齿轮传动的类型很多，根据其主、从动轮回转轴线是否平行，又可将它分为两类，即平面齿轮传动和空间齿轮传动。
2．按齿廓形状
按齿廓曲线的形状不同，可分为渐开线齿轮传动、摆线齿轮传动、圆弧齿轮传动和抛物线齿轮传动等。其中渐开线齿轮传动应用最为广泛。
3．按工作条件
按齿轮传动的工作条件不同，可分为闭式齿轮传动、开式齿轮传动和半开式齿轮传动。开式齿轮传动中轮齿外露，灰尘易于落在齿面；闭式齿轮传动中轮齿封闭在箱体内，可保证良好的工作条件，应用广泛；半开式齿轮传动比开式齿轮传动工作条件要好，大齿轮部分浸入油池内并有简单的防护罩，但仍有外物侵入。
4．按齿面硬度
根据齿面硬度不同分为软齿面齿轮传动和硬齿面齿轮传动。当两轮（或其中有一轮）齿面硬度≤350HBW时，称为软齿面传动；当两轮的齿面硬度均>350HBW时，称为硬齿面传动。软齿面齿轮传动常用于对精度要求不太高的一般中、低速齿轮传动，硬齿面齿轮传动常用于要求承载能力强、结构紧凑的齿轮传动。
齿轮传动的类型虽然很多，但渐开线直齿圆柱齿轮传动是其中最简单、最基本的类型。
齿轮传动是靠齿与齿的啮合进行工作的，轮齿是齿轮直接参与工作的部分，所以齿轮的失效主要发生在轮齿上。主要的失效形式有轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合以及塑性变形等。
1．轮齿折断
轮齿折断通常有两种情况：一种是由于多次重复的弯曲应力和应力集中造成的疲劳折断；另一种是由于突然产生严重过载或冲击载荷作用引起的过载折断。尤其是脆性材料（铸铁、淬火钢等）制成的齿轮更容易发生轮齿折断。两种折断均起始于轮齿受拉应力的一侧。增大齿根过渡圆角半径、改善材料的力学性能、降低表面粗糙度以减小应力集中，以及对齿根处进行强化处理（如喷丸、滚挤压）等，均可提高轮齿的抗折断能力。
2．齿面点蚀
轮齿工作时，前面啮合处在交变接触应力的多次反复作用下，在靠近节线的齿面上会产生若干小裂纹。随着裂纹的扩展，将导致小块金属剥落，这种现象称为齿面点蚀。齿面点蚀的继续扩展会影响传动的平稳性，并产生振动和噪声，导致齿轮不能正常工作。点蚀是润滑良好的闭式齿轮传动常见的失效形式。提高齿面硬度和降低表面粗糙度值，均可提高齿面的抗点蚀能力、开式齿轮传动，由于齿面磨损较快，不出现点蚀。
3．齿面磨损
轮齿啮合时，由于相对滑动，特别是外界硬质微粒进入啮合工作面之间时，会导致轮齿表面磨损。齿面逐渐磨损后，齿面将失去正确的齿形，严重时导致轮齿过薄而折断，齿面磨损是开式齿轮传动的主要失效形式。为了减少磨损，重要的齿轮传动应采用闭式传动，并注意润滑。
4．齿面胶合
在高速重载的齿轮传动中，齿面间的压力大、温升高、润滑效果差，当瞬时温度过高时，将使两齿面局部熔融、金属相互粘连，当两齿面做相对运动时，粘住的地方被撕破，从而在齿面上沿着滑动方向形成带状或大面积的伤痕，低速重载的传动不易形成油膜，摩擦发热虽不大，但也可能因重载而出现冷胶合。采用黏度较大或抗胶合性能好的润滑油，降低表面粗糙度以形成良好的润滑条件；提高齿面硬度等均可增强齿面的抗胶合能力。
5．齿面塑性变形
硬度较低的软齿面齿轮，在低速重载时，由于齿面压力过大，在摩擦力作用下，齿面金属产生塑性流动而失去原来的齿形。提高齿面硬度和采用黏度较高的润滑油，均有助于防止或减轻齿面塑性变形。
齿轮传动的不同失效形式在一对齿轮上面不大可能同时发生，但却是互相影响的。例如齿面的点蚀会加剧齿面的磨损，而严重的磨损又会导致轮齿折断。在一定条件下，由于轮齿折断、齿面点蚀失效形式是主要的。因此，设计齿轮传动时，应根据实际工作条件分析其可能发生的主要失效形式，以确定相应的设计准则。
对于闭式软齿面（硬度≤350HBW）齿轮传动．润滑条件良好，齿面点蚀将是主要的失效形式，在设计时通常按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。
对于闭式硬齿面（硬度>350HBW）齿轮传动，抗点蚀能力较强，轮齿折断的可能性大，在设计计算时．通常按齿根弯曲疲劳强度设计，再按齿面接触疲劳强度校核。
开式齿轮传动，主要失效形式是齿面磨损。但由于磨损的机理比较复杂，尚无成熟的设计计算方法，故只能按齿根弯曲疲劳强度计算，用增大模数10%～20%的办法加大齿厚，使它有较长的使用寿命，以此来考虑磨损的影响。
般都采用同步皮带传递，齿轮传动一般用于低速、大扭矩的；像哈斯的在1200转以内自动换到齿轮传动，超过1200则换到同步皮带传动的高速档
齿轮传动分为以下几种类型：圆柱齿轮传动用于平行轴间的传动，一般传动比单级可到8，最大20，两级可到45，最大60，三级可到200，最大300。传递功率可到10万千瓦，转速可到10万转/分，圆周速度可到...
1.平行轴之齿轮(圆柱齿轮) (1)正齿轮(直齿轮)(Spur gear)：齿筋平行于轴心之直线圆筒齿轮。(2)齿条( Rack )：与正齿轮咬合之直线条状齿轮，可以说是齿轮之节距在大小变成无限大时之...
在各种传动形式中，齿轮传动在现代机械中应用最为广泛。这是因为齿轮传动有如下特点：
1)传动精度高。前面讲过，带传动不能保证准确的传动比，链传动也不能实现恒定的瞬时传动比，但现代常用的渐开线齿轮的传动比，在理论上是准确、恒定不变的。这不但对精密机械与仪器是关键要求，也是高速重载下减轻动载荷、实现平稳传动的重要条件。
2)适用范围宽。齿轮传动传递的功率范围极宽，可以从0.001W到60000kW；圆周速度可以很低，也可高达150m/s，带传动、链传动均难以比拟。
3)可以实现平行轴、相交轴、交错轴等空间任意两轴间的传动，这也是带传动、链传动做不到的。
4)工作可靠，使用寿命长。
5)传动效率较高，一般为0.94～0.99。
6)制造和安装要求较高，因而成本也较高。
7)对环境条件要求较严，除少数低速、低精度的情况以外，一般需要安置在箱罩中防尘防垢，还需要重视润滑。
8)不适用于相距较远的两轴间的传动。
9)减振性和抗冲击性不如带传动等柔性传动好。
齿轮传动的润滑方式，主要取决于齿轮圆周速度的大小。
1)对于开式齿轮及低速（v<0.8～2m/s）、轻载、不是很重要的闭式齿轮传动，可定期人工加润滑油或润滑脂。
2)对于v=2～12m/s的闭式齿轮传动，采用浸油润滑。大齿轮浸入油池，借助齿轮传动将油带入啮合表面。对于圆柱齿轮，浸油深度以1～2个齿高为宜，最大浸油深度不超过大齿轮分度圆半径的1/3。油池中的油量与传递功率大小有关，单级传动为0.35~0.7L/kW，多级传动按级数成倍增加。当多级传动中低速级齿轮浸油深度合适，而高速级大齿轮未能浸入油中时，可采用带油轮给高速级大齿轮供油。油池深度一般不应小于30～50mm，以防止齿轮转动时将油池底部的杂质搅起，造成润滑油不洁，加剧齿面磨损。油池中应有充足的油量，以保证散热。
3)对于v>12m/s的闭式齿轮传动，宜采用喷油润滑，将一定压力的润滑油喷射到轮齿啮合面。当w≤25m/s时，喷嘴位于轮齿啮入或啮出边均可；当v≥25m/s时，喷嘴应位于啮出一边，及时冷却刚啮合后的轮齿，并进行润滑。喷油润滑供油充分、连续，宜用于高速、重载的重要齿轮传动。
为了避免减速机不能通过出厂测试，原因之一是减速机存在间歇性高噪声;用ND6型精密声级计测试，低噪声减速机为72.3Db(A)，达到了出厂要求;而高噪声减速机为82.5dB(A)，达不到出厂要求。经过反复测试、分析和改进试验，得出的结论是必须对生产的各个环节进行综合治理，才能有效降低齿轮传动的噪声。
1.控制齿轮的精度:齿轮精度的基本要求:经实践验证，齿轮精度必须控制在GB10995-887~8级，线速度高于20m/s齿轮，齿距极限偏差、齿圈径向跳动公差、齿向公差一定要稳定达到7级精度。在达到7级精度齿轮的情况下，齿部要倒棱，要严防齿根凸台。
2.控制原材料的质量:高质量原材料是生产高质量产品的前提条件，该公司用量最大的材料40Cr和45钢制造齿轮。无论通过何种途径，原材料到厂后都要经过严格的化学成分检验、晶粒度测定、纯洁度评定。其目的是及时调整热处理变形，提高齿形加工中的质量。
3.防止热处理变形:齿坯在粗加工后成精锻件，进行正火或调质处理，以达到:
⑴软化钢件以便进行切削加工;
⑵消除残余应力;
3)细化晶粒，改善组织以提高钢的机械性能;
⑷为最终能处理作好组织上的准备。应注意的是，在正火或调质处理中，一定要保持炉膛温度均匀，以及采用工位器具，使工件均匀地加热及冷却，严禁堆放在一起。需钻孔减轻重量的齿轮，应将钻孔序安排在热处理后进行。齿轮的最终热处理采用使零件变形较小的齿面高频淬火;高频淬火后得到的齿面具有高的强度、硬度、耐磨性和疲劳极限，而心部仍保持足够的塑性和韧性。为减少变形。齿面高频淬火应采用较低的淬火温度和较短的加热时间、均匀加热、缓慢冷却。
4.保证齿坯的精度:齿轮孔的尺寸的精度要求在孔的偏差值的中间差左右分布，定在±0.003~±0.005mm;如果超差而又在孔的设计要求范围内，必须分类，分别转入切齿工序。齿坯的端面跳动及径向跳动为6级，定在0.01~0.02mm范围内。
5.切齿加工措施:对外购的齿轮刀具必须进行检验，必须达到AA级要求。齿轮刀具刃磨后必须对刀具前刃面径向性、容屑槽的相邻周节差、容屑槽周节的最大累积误差、刀齿前面与内孔轴线平行度进行检验。在不影响齿轮强度的前提下，提高齿顶高系数，增加0.05~0.1m，，改善刀具齿顶高系数，避免齿轮传动齿根干涉。M=1~2的齿轮采用齿顶修圆滚刀，修圆量R=0.1~0.15m。消除齿顶毛刺，改善齿轮传动时齿顶干涉。切齿设备每年要进行一次精度检查，达不到要求的必须进行维修。操作者亦要经常进行自检，特别是在机床主轴径向间隙控制在0.01mm以下，刀轴径跳0.005mm以下，刀轴窜动0.008mm以下。刀具的安装精度:刀具径向跳动控制在0.003mm以下，端面跳动0.004mm以下。切齿工装精度，心轴外径与工件孔的间隙，保证在0.001~0.004mm以内。心轴上的螺纹必须在丙顶类定位下，由螺纹床进行磨削:垂直度≦0.003mm，径跳≦0.005mm。螺母必须保证内螺纹与基准面一次装夹车成，垫圈的平行度≦0.003mm。
6.文明生产:齿轮传动噪声有30%以上的原因来自毛刺、磕碰伤。有的工厂在齿轮箱装配前，去除毛刺及磕碰伤，是一种被动的做法。⑴齿轮轴类零件，滚齿后齿部立即套上专用的塑料保护套后转入下道工序，并带着专用的塑料保护套入库和发货。⑵进行珩齿工艺，降低齿面粗糙度，去除毛刺，并防止磕碰伤，能有效地降低齿轮传动噪声。
7.采取其它材料及热处理、表面处理方式:⑴ 可利用粉末冶金成型技术，齿轮成型后齿部高频淬火。⑵ 采用墨铸铁，齿轮切削加工后，再进行软氮化处理。⑶ 采用40Cr材料，齿轮切削功工后，采用软氮化处理或齿部镀铜处理。 综合所述，要根治齿轮传动噪声，齿轮材料及热处理是要本，齿坯精度是保证，齿轮精度是关键，文明生产是基础。
1.磨齿:IT6~IT4→IT3， Ra:0.8~0.2μm 原理:成形法和展成法。
⑴成形法磨齿 IT6~IT5， Ra:0.8~0.4 μm，用成形砂轮磨削，生 产率较高，加工精度较低，应用较少。
⑵展成法磨齿
锥面砂轮磨齿:砂轮截面齿形为假想齿条的齿形，工件向右滚动，利用砂轮右侧面磨削第1齿槽的右侧面，从根部 磨至顶部;然后工件向左滚动，以砂轮左侧面磨削第l齿槽的左侧面，也从根部磨至 顶部，当第l齿槽两侧面全部磨削完毕时，砂轮自动退离工件，工件作分度转动，然后再向右滚动，磨削第2齿槽，这样反复循环，直至磨完全部轮齿。
2.研齿:
IT7~IT6， Ra:1.6~0.2μm 设备:研齿机。研具:精密的铸铁齿轮。研磨剂:磨粒:220#~240#，活性润滑油特点:与珩齿相同，只能降低表面粗糙度，不能提高齿形精度。
平行轴线研磨法:
1.过程:研磨轮与被研齿轮的轴线平行，研磨时被研齿轮带动研磨轮作无侧隙的自由啮合运动，被研齿轮还作轴向往复运动，研磨轮被轻微制动。经一段时间后，研磨轮 和被研磨轮作反向旋转，使齿的两个侧面被均匀研磨。
2.特点:由于齿面的滑动速度不均匀，研磨量也不均匀，在齿顶及齿根部分的滑动速度大，研磨量也大。
1.齿轮的检测有三方面要求:传递运动的精确性、平稳性、载荷分布的均匀性。; |# ]* O" k8 W& w; F!B
2.这三个公差组各有数个检测项目，按国标要求每个公差组只检一项或两项(当然不是随意选)一般情况下设计者会给出每个公差组的精度等级和需检测的项目。4 B) R: _. S) }6 G$ `- k* B9 L)N
3.但有时图纸上会给出数个项目或只给精度等级和标准，这种情况下个人认为最好和设计沟通一下，看对方有什么要求，否则你费了半天劲可能人家一句话你就得从头再来。若设计没什么要求那你可以按标准要求每个公差组检一项或两项就可以了，记住是按照标准要求，不是自己随意挑的。$ @5 r: c* N7 r0 N6 }
4.个人感觉一般情况下是这样的，每一公差组检Fp(齿距累积总偏差)或公法线变动和Fr(径跳)，第二公差组检Fα(齿廓总偏差)和Fpt(单个齿距偏差)，第三公差组检Fβ(齿向总偏差)。
0 m2 k# L! Y# W1 P. `5、除了这三方面的要求外，还有齿厚要求，当然这个是好检的，可测公法线或跨棒距。
6.侧隙的要求。
齿轮传动的蝶阀模型
齿轮传动的蝶阀模型
齿轮传动的蝶阀模型 过控 07-1班 20070328 邹志威 齿轮传动的蝶阀模型 蝶阀的工作原理： 蝶阀是用圆形蝶板作启闭件并随阀杆转动来开启、 关闭和 调节流体通道的一种阀门。 蝶阀的蝶板安装于管道的直径方向。 在蝶阀阀体圆柱 形通道内，圆盘形蝶板绕着轴线旋转，旋转角度为 0°~90°之间，旋转到 90°时， 阀门则牌全开状态。 蝶阀按阀门驱动方式课分为电力驱动阀门、 气动和液动阀门、 手动阀门。其 中手动阀门是最基本的驱动方式的阀门。 它包括用手轮、手柄或板手直接驱动和 通过传动机构进行驱动两种。 当阀门的启力矩较大时， 可通过齿轮或蜗轮传动进 行驱动，以达到省略的目的。 齿轮传动分直齿圆柱齿轮传动和锥齿传动。 齿轮传 动减速比小，适用于闸阀和截止阀。 30 年代，美国发明了蝶阀， 50 年代传入日本，到 60 年代才在日本普遍 采用，而在我国推广则是 70年代后的事了。目前世界上
哈工大机械设计大作业4齿轮传动
哈工大机械设计大作业4齿轮传动
Har bin I nstituteof Technology 机械设计大作业说明书 课程名称： 机械设计 设计题目： 齿轮传动设计 院 系： 机电工程学院 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 宋宝玉 设计时间： 2012 年 11 月 目录 设计任务书⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 一 、选择齿轮材料，热处理工艺及精度等级⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 2 二 、初步计算传动的主要尺寸⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 2 三 、计算传动尺寸⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 5 四 、齿面接触疲劳强度的校核⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 6 五 、大齿轮结构的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 7 六 、参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 8 设计任务书 工作情况：及其工作平稳， 单向回转，成批生产。采用开式传动。 原始数据如下： 方案 电 动 机 工
齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。
齿轮传动是指用主、从动轮轮齿直接、传递运动和动力的装置。
在所有的机械传动中，齿轮传动应用最广，可用来传递任意两轴之间的运动和动力。
齿轮传动的特点是:齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。例如传递功率可以从很小至几十万千瓦;速度最高可达300m/s;齿轮直径可以从几毫米至二十多米。但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。
齿轮传动的类型很多。
(1)根据两轴的相对位置和轮齿的方向，可分为以下类型:
<1>圆柱<3>;
<2>锥齿轮传动;
<3>交错轴斜齿轮传动。
(2)根据齿轮的工作条件，可分为:
<1>开式齿轮传动式齿轮传动，齿轮暴露在外，不能保证良好的润滑。
<2>半开式齿轮传动，齿轮浸入油池，有护罩，但不封闭。
<3>闭式齿轮传动，齿轮、轴和轴承等都装在封闭箱体内，润滑条件良好，灰沙不易进入，安装精确，
齿轮传动有良好的工作条件，是应用最广泛的齿轮传动。
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齿轮传动的设计准则
针对齿轮五种失效形式，应分别确立相应的设计准则。但是对于齿面磨损、塑性变形等，由于尚未建立起广为工程实际使用而且行之有效的计算方法及设计数据，所以目前设计齿轮传动时，通常只按保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算。对于高速大功率的齿轮传动(如航空发动机主传动、汽轮发电机组传动等)，还要按保证齿面抗胶合能力的准则进行计算(参阅GB6413-1986)。至于抵抗其它失效能力，目前虽然一般不进行计算，但应采取的措施，以增强轮齿抵抗这些失效的能力。
1、闭式齿轮传动
由实践得知，在闭式齿轮传动中，通常以保证齿面接触疲劳强度为主。但对于齿面硬度很高、齿芯强度又低的齿轮(如用20、20Cr钢经渗碳后淬火的齿轮)或材质较脆的齿轮，通常则以保证齿根弯曲疲劳强度为主。如果两齿轮均为硬齿面且齿面硬度一样高时，则视具体情况而定。
功率较大的传动，例如输入功率超过75kW的闭式齿轮传动，发热量大，易于导致润滑不良及轮齿胶合损伤等，为了控制温升，还应作散热能力计算。
2、开式齿轮传动
开式(半开式)齿轮传动，按理应根据保证齿面抗磨损及齿根抗折断能力两准则进行计算，但如前所述，对齿面抗磨损能力的计算方法迄今尚不够完善，故对开式(半开式)齿轮传动，目前仅以保证齿根弯曲疲劳强度作为设计准则。为了延长开式(半开式)齿轮传动的寿命，可视具体需要而将所求得的模数适当增大。
径向变位齿轮传动可分为高变位齿轮传动和角变位齿轮传动。
高变位齿轮传动又称变位零传动，其特点是两轮的变位系数x1 x2=0。因此，高变位齿轮传动的啮合角α′等于标准齿轮压力角α，即α′=α；节圆与分度圆重合，即r′=r；中心距a′等于标准齿轮传动的中心距a，即a′=a。但由于变位齿轮齿顶高和齿根高发生了变化，高变位齿轮传动可用于中心距等于标准中心距，而又需要提高小齿轮齿根弯曲强度和减小磨损的场合。
角变位齿轮传动的特点是x1 x2≠0，故α′≠α，r′≠r，a′≠a。 与标准齿轮传动相比，其啮合角发生了变化。当x1 x2>0 时，称为正传动，此时α′>α，r′>r,a′>a。采用正传动可以提高轮齿的接触强度和弯曲强度，改善轮齿的磨损，凑配中心距，但重合度有所减小。当x1 x2<0 时，称为负传动，此时α′<α，r′<r，a′<a。采用负传动除重合度有所增大外，轮齿弯曲强度降低，磨损加剧。因此，除凑配中心距外，尽量不采用负传动。
齿轮传动分为三种，即开式，半开式和闭式。汽车、机床、航空发动机等所用的齿轮传动，都是装在经过精确加工而且封闭严密的箱体（机匣）内，这称为闭式齿轮传动（齿轮箱）。它与开式或半开式的相比，润滑及防护等条件最好，多用于重要的场合。
机械齿轮传动六齿轮传动