齿轮在机械方面的应用

时间:2020-05-29

  学号: 题 学 专 年 姓 目:齿轮在机械方面的应用 院:机械工程学院 业:机械设计制造及其自动化 级: 名: 指导教师: 完成日期: 齿轮在机械方面的应用 摘 要:齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力、能互相啮合的有齿的机械零 件。 齿轮在现代工业发展中占有重要地位, 是不可或缺的零件。 齿轮是传动最重要零件之一。 关键词:齿轮;经济;效率;齿轮传动。 Application of gear in mechanical field Abstract: the gear is the mechanical parts for meshing gear to transfer movement and power, can be meshed with gear rim. Gear occupies an important position in the development of modern industry, is an integral part of the. Gear transmission is one of the most important parts. Key words: gear; economic efficiency; gear transmission. 目录 1 关于机械设计制造及其自动化的简介 .................................. 1 1.1 概念和背景 .................................................... 1 1.2 有关的就业 .................................................... 1 2 齿轮的简介及发展 .................................................. 1 3 齿轮在机械方面的作用及地位 ........................................ 2 3.1 齿轮的作用 .................................................... 2 3.2 齿轮的地位 .................................................... 2 4 齿轮传动 .......................................................... 2 4.1 齿轮传动的特点 ................................................ 2 4.2 齿轮传动类型 .................................................. 3 4.2.1 圆柱齿轮传动............................................... 3 4.2.2 锥齿轮传动................................................. 3 4.2.3 双曲面齿轮传动............................................. 4 4.2.4 螺旋齿轮传动............................................... 4 4.2.5 蜗杆传动................................................... 4 4.2.6 圆弧齿轮传动............................................... 4 4.2.7 摆线齿轮传动............................................... 4 4.2.8 行星齿轮传动............................................... 5 5 齿轮的材料 ........................................................ 5 6 齿轮的失效 ........................................................ 5 本科学年论文 齿轮在机械方面的应用 1 关于机械设计制造及其自动化的简介 1.1 概念和背景 机械设计制造及其自动化是研究各种工业机械装备及机电产品从设计、 制 造、运行控制到生产过程的企业管理的综合技术学科。随着高新科技与机械制 造技术的相互交叉、渗透、融合,使传统意义上的机械设计制造技术在原有基 础上得到了质的飞跃,形成了当代的先进设计制造技术,与传统的机械设计制 造技术相比既有继承,又有很大发展。如今,先进的设计制造技术正成为经济 发展和人民生活需要的主要技术支撑, 机械设计制造及其自动化学科在国民经 济中处于极其重要的地位,它对其他技术领域起着支撑性作用,成为国民经济 各行业的基础。机械制造技术的发展大大提高了劳动生产率,使大型工程的建 设成为了可能,许多技术的发展都依赖于机械设计制造的进步,所以机械设计 制造技术成为了经济发展、科技进步的支撑。 1.2 有关的就业 (1) 机械设计与制造加工工艺规程的编制与实施工作; (2) 机械、电气、液压、气压等控制设备的维护维修工作; (3) 工艺工装的设计、制造工作; (4) 数控机床、加工中心等高智能设备的编程及操作工作; (5) 机械 CAD/CAM 技术的应用工作; (6) 机械设计与制造的现场技术管理工作; (7) 机电产品的销售和服务工作。 (8) 高等学校、科研机构和国家机关从事教学、科研和行政管理工作 (9) 械模具设计生产及制造相关工作。 2 齿轮的简介及发展 齿轮是轮缘上有齿能啮合连续传递运动和动力的机械元件。 齿轮是能互相啮 合的有齿的机械零件。齿轮在传动中的应用很早就出现了。19 世纪末,展成切 1 本科学年论文 齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现,随着生产的发展, 齿轮运转的平稳性受到重视。 齿轮在我国的制造生产技术还需提高, 中低档的齿轮模具在国内大多都能生 产,高端的齿轮模具多依靠进口。国内专门做齿轮模具的工厂不多,大都由齿轮 厂自己做齿轮模具,齿轮厂往往设一个工段或一个车间来承担这项工作。这就致 使国内的齿轮模具产业发展难上加难。相关专家表示,要想促使我国齿轮模具产 业更好更快的发展,就必须从根本上解决依赖问题,努力提高专业技术,以便更 好的服务于国内齿轮模具产业,我国的齿轮制造生产技术有很大的发展潜能。 随着齿轮行业竞争的不断加剧, 大型齿轮企业间并购整合与资本运作日趋频 繁,国内优秀的齿轮生产企业愈来愈重视对行业市场的研究,特别是对企业发展 环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此,一大批国内优秀的齿轮品牌 迅速崛起,逐渐成为齿轮行业中的翘楚 ,如:南高齿、重齿、宁波东力、天减 等等。采取有效措施,用信息技术改造提升齿轮行业,改变我国齿轮产品档次低 和经济效益不高的状况。如使用自动化、智能化设备,降低成本和能源消耗;推 动计算机集成制造系统等在齿轮行业的应用,形成强大的先进装备制造体系,对 经济效益的提高具有巨大的效果。 3 齿轮在机械方面的作用及地位 3.1 齿轮的作用 齿轮是机械间传动的介质,齿轮机构用以传递空间两轴之间的运动和动 力。具有传递功率范围大,效率高,传动比准确,使用寿命长,工作安全可靠。 齿轮为不同方位动能的传递提供了可能。 3.2 齿轮的地位 在我们的生活中的大部位机器都用到了齿轮,比如,发动机、空压机、身 边打电脑等等都离不开齿轮。 特别是一些大型机器, 没有齿轮就无法运行工作。 现今,齿轮已经遍布了我们生变的每个角落,其用途十分广泛,因此优化开发 齿轮也是有非常大的市场的。 4 齿轮传动 4.1 齿轮传动的特点 2 本科学年论文 齿轮传动是机械传动中应用最广的一种传动形式。它的传动比较准确,效 率高,结构紧凑,工作可靠,寿命长。齿轮传动的瞬时传动比恒定;传动比范 围大,可用于减速或增速;速度(指节圆圆周速度)和传递功率的范围大;传 动效率高。一对高精度的渐开线%以上;结构紧凑,适 用于近距离传动;制造成本较高。某些具有特殊齿形或精度很高的齿轮,因需 要专用的或高精度的机床,刀具和量仪等,故制造工艺复杂,成本高;精度不 高的齿轮,传动时的噪声,振动和冲击大,污染环境;无过载保护作用。 4.2 齿轮传动类型 4.2.1 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 300 米/秒。单级效率为 0.96~0.99。直齿轮传动适用于中、 低速传动。斜齿轮传动运转平稳,适用于中、高速传动。人字齿轮传动适用于传 递大功率和大转矩的传动。圆柱齿轮传动的啮合形式有 3 种:外啮合齿轮传动, 由两个外齿轮相啮合,两轮的转向相反;内啮合齿轮传动,由一个内齿轮和一个 小的外齿轮相啮合,两轮的转向相同;齿轮齿条传动,可将齿轮的转动变为齿条 的直线 锥齿轮传动 用于相交轴间的传动。 单级传动比可到 6, 最大到 8, 传动效率一般为 0.94~ 0.98。直齿锥齿轮传动传递功率可到 370 千瓦,圆周速度 5 米/秒。斜齿锥齿轮 传动运转平稳,齿轮承载能力较高,但制造较难,应用较少。曲线 本科学年论文 运转平稳,传递功率可到 3700 千瓦,圆周速度可到 40 米/秒以上。 4.2.3 双曲面齿轮传动 用于交错轴间的传动。单级传动比可到 10,最大到 100,传递功率可到 750 千瓦, 传动效率一般为 0.9~0.98, 圆周速度可到 30 米/秒。 由于有轴线偏置距, 可以避免小齿轮悬臂安装。广泛应用于汽车和拖拉机的传动中。 4.2.4 螺旋齿轮传动 用于交错间的传动,传动比可到 5,承载能力较低,磨损严重,应用很少。 4.2.5 蜗杆传动 交错轴传动的主要形式,轴线°。蜗杆传动可获得很大的 传动比,通常单级为 8~80,用于传递运动时可达 1500;传递功率可达 4500 千 瓦;蜗杆的转速可到 3 万转/分;圆周速度可到 70 米/秒。蜗杆传动工作平稳, 传动比准确, 可以自锁, 但自锁时传动效率低于 0.5。 蜗杆传动齿面间滑动较大, 发热量较多,传动效率低,通常为 0.45~0.97。 4.2.6 圆弧齿轮传动 用凸凹圆弧做齿廓的齿轮传动。空载时两齿廓是点接触,啮合过程中接触点 沿轴线方向移动,靠纵向重合度大于 1 来获得连续传动。特点是接触强度和承载 能力高,易于形成油膜,无根切现象,齿面磨损较均匀,跑合性能好;但对中心 距、切齿深和螺旋角的误差敏感性很大,故对制造和安装精度要求高。 4.2.7 摆线齿轮传动 用摆线作齿廓的齿轮传动。这种传动齿面间接触应力较小,耐磨性好,无根 切现象,但制造精度要求高,对中心距误差十分敏感。仅用于钟表及仪表中。 4 本科学年论文 4.2.8 行星齿轮传动 具有动轴线的齿轮传动。 行星齿轮传动类型很多, 不同类型的性能相差很大, 根据工作条件合理地选择类型是非常重要的。常用的是由太阳轮、行星轮、内齿 轮和行星架组成的普通行星传动,少齿差行星齿轮传动,摆线针轮传动和谐波传 动等。 行星齿轮传动一般是由平行轴齿轮组合而成, 具有尺寸小、 重量轻的特点, 输入轴和输出轴可在同一直线上。其应用愈来愈广泛。 5 齿轮的材料 根据不同的需要, 齿轮制造所用的材料也不同。 制造齿轮常用的钢有调质钢、 淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。 铸钢的强度比锻钢稍低,常用于尺寸较大的齿轮;灰铸铁的机械性能较差, 可用于轻载的开式齿轮传动中;球墨铸铁可部分地代替钢制造齿轮 ;塑料齿轮 多用于轻载和要求噪声低的地方,与其配对的齿轮一般用导热性好的钢齿轮。 6 齿轮的失效 由于没有正确的使用或机器的老化等一些原因会导致齿轮失效, 为延长齿轮 的使用寿命,正确的使用机器是必要的。齿轮的失效形式包括以下几种: 1、齿面磨损 对于开式齿轮传动或含有不清洁的润滑油的闭式齿轮传动, 由于啮合齿面间 的相对滑动,使一些较硬的磨粒进入了摩擦表面,从而使齿廓改变,侧隙加大, 以至于齿轮过度减薄导致齿断。一般情况下,只有在润滑油中夹杂磨粒时,才会 在运行中引起齿面磨粒磨损。 2、齿面胶合 对于高速重载的齿轮传动中,因齿面间的摩擦力较大,相对速度大,致使啮 合区温度过高,一旦润滑条件不良,齿面间的油膜便会消失,使得两轮齿的金属 5 本科学年论文 表面直接接触,从而发生相互粘结。当两齿面继续相对运动时,较硬的齿面将较 软的齿面上的部分材料沿滑动方向撕下而形成沟纹。 3、疲劳点蚀 相互啮合的两轮齿接触时, 齿面间的作用力和反作用力使两工作表面上产生 接触应力,由于啮合点的位置是变化的,且齿轮做的是周期性的运动,所以接触 应力是按脉动循环变化的。齿面长时间在这种交变接触应力作用下,在齿面的刀 痕处会出现小的裂纹,随着时间的推移,这种裂纹逐渐在表层横向扩展,裂纹形 成环状后,使轮齿的表面产生微小面积的剥落而形成一些疲劳浅坑。 4、轮齿折断 在运行工程中承受载荷的齿轮,如同悬臂梁,其根部受到脉冲的周期性应力 超过齿轮材料的疲劳极限时,会在根部产生裂纹,并逐步扩展,当剩余部分无法 承受传动载荷时就会发生断齿现象。齿轮由于工作中严重的冲击、偏载以及材质 不均匀也可能引起断齿。 5、齿面塑性变形 在冲击载荷或重载下,齿面易产生局部的塑性变形,从而使渐开线齿廓的曲 面发生变形。 参考文献 [1] 张展《 . 齿轮设计与实用数据速查》 [M].北京: 机械工业出版社, 2009 年 07 月.P001 [2]百度文库工程科技[OL].百度文库机械资料大全 ,2015 年 4 月 20 日 致谢:在论文的完成过程中难免遇到各种障碍和困难,都是在同学和老师的帮助下度 过的。尤其指导老师对我耐性无私的指导,不厌其烦的帮我进行论文的修改,在此对您表示 衷心的感谢。 6