小學(xué)齒輪傳動(dòng)課件演講人：日期:目錄CATALOGUE02.齒輪基本組成04.工作原理解析05.實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景01.03.齒輪類型分類06.復(fù)習(xí)與互動(dòng)環(huán)節(jié)引言與基本概念引言與基本概念01PART齒輪的定義與作用機(jī)械傳動(dòng)的核心部件高效與穩(wěn)定性改變運(yùn)動(dòng)方向與速度齒輪是通過齒的嚙合傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的機(jī)械元件，廣泛應(yīng)用于鐘表、汽車、玩具等設(shè)備中，具有精確傳遞轉(zhuǎn)速和扭矩的特性。齒輪組合可實(shí)現(xiàn)平行軸、相交軸或交錯(cuò)軸間的動(dòng)力傳遞，通過不同齒數(shù)搭配可調(diào)整輸出轉(zhuǎn)速（如自行車變速系統(tǒng)）。相比皮帶或鏈條傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)效率高達(dá)95%以上，且不易打滑，適合需要精準(zhǔn)同步的場(chǎng)合（如打印機(jī)進(jìn)紙機(jī)構(gòu)）。最簡(jiǎn)單的齒輪類型，齒向平行于軸線，常用于玩具車、電風(fēng)扇等低負(fù)載場(chǎng)景，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但運(yùn)行噪音較大。齒輪齒呈螺旋狀，嚙合更平穩(wěn)且噪音小，適用于汽車變速箱等高精度設(shè)備，但會(huì)產(chǎn)生軸向力需額外軸承支撐。由蝸桿（螺旋狀）驅(qū)動(dòng)蝸輪，可實(shí)現(xiàn)大減速比和自鎖功能，常見于電梯升降系統(tǒng)或卷簾門裝置。由中心太陽(yáng)輪、外圍行星輪和齒圈組成，結(jié)構(gòu)緊湊且能分流動(dòng)力，用于自動(dòng)變速箱或機(jī)械臂關(guān)節(jié)。常見齒輪傳動(dòng)示例直齒輪傳動(dòng)斜齒輪傳動(dòng)蝸輪蝸桿傳動(dòng)行星齒輪傳動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)概述理解基本原理掌握齒輪傳動(dòng)的嚙合機(jī)制、傳動(dòng)比計(jì)算（主動(dòng)輪與從動(dòng)輪齒數(shù)比）及能量傳遞過程。識(shí)別常見類型通過實(shí)物或模型區(qū)分直齒輪、斜齒輪、錐齒輪等，分析其適用場(chǎng)景與優(yōu)缺點(diǎn)。實(shí)踐應(yīng)用能力完成簡(jiǎn)易齒輪箱組裝實(shí)驗(yàn)，觀察不同組合對(duì)轉(zhuǎn)速和扭矩的影響，培養(yǎng)動(dòng)手與問題解決能力。安全與維護(hù)意識(shí)學(xué)習(xí)齒輪潤(rùn)滑的重要性（如減少磨損），以及避免異物卡入齒間等安全操作規(guī)范。齒輪基本組成02PART齒輪齒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)常見壓力角為20°，影響齒輪傳力的方向，較大的壓力角可提高承載能力但會(huì)增加軸承負(fù)荷。壓力角的作用齒頂部分高于分度圓以保證嚙合深度，齒根部分低于分度圓以預(yù)留間隙，避免因熱膨脹或負(fù)載變形導(dǎo)致卡死。齒頂高與齒根高差異模數(shù)是齒輪齒大小的關(guān)鍵參數(shù)，直接影響齒距（相鄰兩齒間的距離），標(biāo)準(zhǔn)化模數(shù)便于齒輪互換性和批量生產(chǎn)。模數(shù)與齒距關(guān)系齒輪齒廓采用漸開線形狀，確保傳動(dòng)平穩(wěn)且減少摩擦磨損，這種設(shè)計(jì)能有效分散接觸應(yīng)力，延長(zhǎng)齒輪使用壽命。漸開線齒形設(shè)計(jì)動(dòng)力傳遞核心齒輪軸通過旋轉(zhuǎn)將輸入端的動(dòng)力傳遞至輸出端，同時(shí)承受扭轉(zhuǎn)和彎曲應(yīng)力，需具備足夠的剛度和強(qiáng)度。支撐與定位作用軸上的軸承位和軸肩結(jié)構(gòu)確保齒輪精確定位，避免軸向竄動(dòng)或徑向偏移導(dǎo)致的嚙合不良。潤(rùn)滑與散熱通道中空軸設(shè)計(jì)可內(nèi)置潤(rùn)滑油路，降低齒輪嚙合時(shí)的溫升，減少因過熱導(dǎo)致的材料疲勞失效。聯(lián)軸器連接接口軸端常設(shè)計(jì)鍵槽或花鍵，便于與其他傳動(dòng)部件（如電機(jī)、皮帶輪）連接，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力整合。齒輪軸的功能HT250或QT600-3成本低且減震性好，常用于低速重載場(chǎng)合，如礦山機(jī)械中的大尺寸齒輪。鑄鐵與球墨鑄鐵尼龍（PA66）或聚甲醛（POM）重量輕、自潤(rùn)滑，適合輕負(fù)載、低噪音環(huán)境，如家用電器傳動(dòng)齒輪。工程塑料0102030445#鋼或20CrMnTi等材料經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后硬度高、耐磨性強(qiáng)，適用于中高負(fù)載齒輪，如汽車變速箱齒輪。碳鋼與合金鋼錫青銅（ZCuSn10P1）耐腐蝕且摩擦系數(shù)低，多用于蝸輪蝸桿傳動(dòng)中的蝸輪部件，減少與鋼制蝸桿的磨損。銅基合金常用材料介紹齒輪類型分類03PART正齒輪的特征廣泛應(yīng)用于玩具、家用電器（如榨汁機(jī)）、自行車鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)等對(duì)成本敏感的中低速傳動(dòng)領(lǐng)域。典型應(yīng)用場(chǎng)景齒面嚙合時(shí)存在沖擊載荷，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)易產(chǎn)生明顯噪音，需配合減震設(shè)計(jì)或潤(rùn)滑系統(tǒng)使用。噪音與振動(dòng)問題由于齒廓采用漸開線設(shè)計(jì)，能保證瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，避免速度波動(dòng)，常用于鐘表、打印機(jī)等精密設(shè)備。精確的傳動(dòng)比正齒輪的齒面平行于軸線，齒形為直線，制造工藝成熟且傳動(dòng)效率高達(dá)98%以上，適合低扭矩高轉(zhuǎn)速場(chǎng)景。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且高效斜齒輪的應(yīng)用斜齒輪的螺旋齒結(jié)構(gòu)使嚙合過程呈漸進(jìn)式接觸，可同時(shí)有多對(duì)齒參與嚙合，大幅降低振動(dòng)和噪音（比正齒輪低15-20分貝）。平穩(wěn)傳動(dòng)優(yōu)勢(shì)螺旋角設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生軸向分力，需配套推力軸承使用，常見于汽車變速箱、工業(yè)減速機(jī)等中高負(fù)載場(chǎng)景。螺旋齒需要專用銑床或滾齒機(jī)加工，熱處理工藝復(fù)雜，成本比正齒輪高30%-50%。軸向力特性人字齒輪通過對(duì)稱螺旋角抵消軸向力，用于船舶推進(jìn)系統(tǒng)；雙斜齒輪則適用于重型機(jī)械的扭矩分流設(shè)計(jì)。特殊變種應(yīng)用01020403精密加工要求蝸輪蝸桿的運(yùn)作超大減速比特性01自鎖安全功能02傳動(dòng)效率局限03空間布局優(yōu)勢(shì)可實(shí)現(xiàn)90度交錯(cuò)軸傳動(dòng)，節(jié)省設(shè)備空間，廣泛應(yīng)用于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、機(jī)床分度裝置等交叉軸場(chǎng)合。04滑動(dòng)摩擦占主導(dǎo)導(dǎo)致效率通常僅60%-90%，需采用磷青銅蝸輪配合硬化鋼蝸桿以降低磨損。當(dāng)蝸桿導(dǎo)程角小于摩擦角時(shí)，系統(tǒng)具備反向自鎖性，可防止負(fù)載意外下滑，常見于電梯制動(dòng)系統(tǒng)。單級(jí)傳動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)10:1至100:1的減速比，遠(yuǎn)超其他齒輪類型，是起重機(jī)、升降機(jī)等重型設(shè)備的首選方案。工作原理解析04PART嚙合過程演示重合度對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)的影響重合度大于1表示多對(duì)齒同時(shí)嚙合，可分散載荷并減少單齒磨損，提升齒輪壽命和穩(wěn)定性。03兩齒輪基圓的內(nèi)公切線為理論嚙合線，實(shí)際嚙合過程中接觸點(diǎn)沿此線移動(dòng)，確保傳動(dòng)精度和效率。02嚙合線動(dòng)態(tài)分析齒廓接觸與動(dòng)力傳遞主動(dòng)齒輪的齒頂推動(dòng)從動(dòng)齒輪的齒根，通過漸開線齒廓的連續(xù)接觸實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)動(dòng)力傳遞，避免卡頓或打滑現(xiàn)象。01齒數(shù)比與轉(zhuǎn)速關(guān)系傳動(dòng)比等于從動(dòng)齒輪齒數(shù)除以主動(dòng)齒輪齒數(shù)，直接決定輸出轉(zhuǎn)速與輸入轉(zhuǎn)速的比例，例如齒數(shù)比為2:1時(shí)輸出轉(zhuǎn)速減半。傳動(dòng)比計(jì)算基礎(chǔ)模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化作用模數(shù)相同的齒輪才能正確嚙合，其數(shù)值反映齒輪尺寸大小，計(jì)算公式為模數(shù)=分度圓直徑/齒數(shù)，影響齒輪承載能力。中心距調(diào)整方法兩齒輪分度圓半徑之和等于理論中心距，安裝時(shí)需嚴(yán)格匹配以避免嚙合過緊或間隙過大導(dǎo)致的噪音或損壞。外嚙合反向旋轉(zhuǎn)內(nèi)齒輪與外齒輪嚙合時(shí)旋轉(zhuǎn)方向相同，適用于空間受限且需同向輸出的場(chǎng)景，如行星齒輪機(jī)構(gòu)。內(nèi)嚙合同向旋轉(zhuǎn)惰輪中介作用添加惰輪可改變從動(dòng)輪方向而不影響傳動(dòng)比，在復(fù)雜傳動(dòng)系統(tǒng)中用于調(diào)整布局或延長(zhǎng)軸距。兩外齒輪嚙合時(shí)旋轉(zhuǎn)方向相反，常用于需要改變運(yùn)動(dòng)方向的機(jī)械結(jié)構(gòu)，如鐘表指針聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)。方向變化機(jī)制實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景05PART自行車變速系統(tǒng)多級(jí)齒輪組合自行車變速系統(tǒng)通過前后齒輪組的不同搭配實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)，前齒輪（牙盤）與后齒輪（飛輪）的齒數(shù)比例決定了騎行時(shí)的省力或高速效果。鏈條傳動(dòng)原理鏈條將腳踏的動(dòng)力傳遞至后輪，齒輪的嚙合與鏈條的松緊度直接影響傳動(dòng)效率，需定期維護(hù)以保證順暢變速。變速器機(jī)械結(jié)構(gòu)手動(dòng)或電子變速器通過撥鏈器橫向移動(dòng)鏈條，使其在不同大小的齒輪間切換，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的速度控制。鐘表內(nèi)部結(jié)構(gòu)齒輪精密嚙合鐘表的走時(shí)系統(tǒng)依賴多個(gè)齒輪的精確傳動(dòng)，主發(fā)條釋放能量驅(qū)動(dòng)齒輪組，通過擒縱機(jī)構(gòu)控制節(jié)奏，確保秒針、分針、時(shí)針的同步運(yùn)轉(zhuǎn)。減速齒輪設(shè)計(jì)高級(jí)鐘表可能集成日歷、月相等功能，通過附加齒輪組與凸輪機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)，在特定時(shí)間觸發(fā)機(jī)械動(dòng)作。高速旋轉(zhuǎn)的發(fā)條動(dòng)力需經(jīng)多級(jí)減速齒輪降低轉(zhuǎn)速，例如中心輪、過輪和秒輪的分級(jí)傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)時(shí)間顯示的準(zhǔn)確性。復(fù)雜功能模塊玩具機(jī)械裝置動(dòng)力傳遞演示玩具車或發(fā)條玩具常采用齒輪組將電機(jī)或發(fā)條的動(dòng)力傳遞至車輪，齒輪大小比例影響玩具的運(yùn)動(dòng)速度和扭矩表現(xiàn)。安全性與耐用性玩具齒輪多采用塑料材質(zhì)，避免金屬銳邊，同時(shí)設(shè)計(jì)防卡死結(jié)構(gòu)，確保兒童操作時(shí)的安全與長(zhǎng)期使用可靠性。互動(dòng)式機(jī)械設(shè)計(jì)拼裝類玩具（如積木齒輪套裝）通過不同齒輪的組合，讓孩子直觀理解傳動(dòng)方向、速度變化及力的轉(zhuǎn)換原理。復(fù)習(xí)與互動(dòng)環(huán)節(jié)06PART知識(shí)點(diǎn)總結(jié)齒輪的基本結(jié)構(gòu)傳動(dòng)比的計(jì)算齒輪傳動(dòng)的類型齒輪由齒、齒槽、輪緣等部分組成，通過齒與齒的嚙合實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞，不同大小的齒輪組合可改變轉(zhuǎn)速和扭矩。包括平行軸齒輪傳動(dòng)（如直齒輪、斜齒輪）、相交軸齒輪傳動(dòng)（如錐齒輪）以及交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)（如蝸輪蝸桿），每種類型適用于不同的機(jī)械場(chǎng)景。傳動(dòng)比等于從動(dòng)齒輪齒數(shù)與主動(dòng)齒輪齒數(shù)的比值，通過調(diào)整齒輪齒數(shù)比例可實(shí)現(xiàn)加速或減速效果。趣味問答設(shè)計(jì)齒輪為什么能傳遞動(dòng)力通過嚙合齒的相互作用，主動(dòng)齒輪推動(dòng)從動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，引導(dǎo)學(xué)生思考齒輪嚙合時(shí)力的傳遞方向與效果。生活中的齒輪應(yīng)用列舉鐘表、自行車、玩具車等實(shí)例，讓學(xué)生分析其中齒輪的作用，并討論缺少齒輪可能造成的影響。齒輪大小與轉(zhuǎn)速的關(guān)系提出“大齒輪帶動(dòng)小齒輪時(shí)，小齒輪轉(zhuǎn)得更快還是更慢”等問題，結(jié)合實(shí)物模型或動(dòng)畫演示驗(yàn)證