项目十一 认识齿轮传动.doc

教师姓名授课形式讲授、参观、实训授课时数6授课日期年 月 日授课班级授课项目及任务名称项目1 认识齿轮传动教学目标知识目标1熟悉齿轮的用途，了解齿轮传动的类型。2了解渐开线标准直齿圆柱齿轮及齿轮传动各部分的名称；熟悉它的参数；掌握它的几何尺寸计算的应用。3. 掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的啮合特性；了解它的连续传动条件；认识它的正确啮合条件。4. 认识斜齿圆柱齿轮传动和直齿圆锥齿轮传动。5. 了解蜗杆传动及其参数、传动的特点和正确啮合条件。6. 了解齿轮材料选择的要求， 熟悉常用材料及热处理方法。技能目标1学会用游标卡尺、公法线千分尺和齿轮卡尺测量渐开线标准直齿圆柱齿轮几何参数。教学重点1.齿轮传动的类型。2.渐开线标准直齿圆柱齿轮及齿轮传动各部分的名称；齿轮参数及几何尺寸计算的应用。3.渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的啮合特性，连续传动条件，正确啮合条件。教学难点1.渐开线标准直齿圆柱齿轮及齿轮传动各部分的名称；齿轮参数及几何尺寸计算的应用。2.渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的啮合特性，连续传动条件，正确啮合条件。教学方法教学手段借助于多媒体课件，讲授齿轮的用途、齿轮传动的类型；讲授渐开线标准直齿圆柱齿轮及齿轮传动各部分的名称、参数、几何尺寸计算的应用；讲授渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的啮合特性，连续传动条件，正确啮合条件；讲授斜齿圆柱齿轮传动和直齿圆锥齿轮传动；讲授蜗杆传动及其参数、传动的特点和正确啮合条件；讲授齿轮材料选择的要求，常用材料及热处理方法。机械原理实验室参观齿轮传动，实训齿轮的测量。学时安排1齿轮的用途、齿轮传动的类型约15分钟；2渐开线标准直齿圆柱齿轮及齿轮传动各部分的名称、参数、几何尺寸计算的应用约40分钟；3渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的啮合特性，连续传动条件，正确啮合条件约35分钟；4. 斜齿圆柱齿轮传动和直齿圆锥齿轮传动约30分钟；5. 蜗杆传动及其参数、传动的特点和正确啮合条件约45分钟；6. 齿轮材料选择的要求和常用材料及热处理方约15分钟。7. 实验室参观齿轮传动约45分钟。8. 齿轮的测量45分钟。教学条件多媒体教室、机械原理实验室。课外作业利用测得齿轮数据，计算齿轮几何尺寸。检查方法实训报告教学后记授课主要内容任务引入通过齿轮实物介绍，引入新课任务。知识链接一、概述齿轮及齿轮传动简介齿轮：轮缘上有齿，能连续相互啮合，是传递运动和动力的机械元件。齿轮副：由两个相互啮合的齿轮组成的基本机构，两齿轮轴线相对位置不变，并各绕其自身的轴线转动。齿轮传动：利用齿轮副来传递运动和动力的一种机械传动。2. 齿轮的用途及特点优点：具有传递功率大、效率高、传动比准确、使用寿命长、工作安全可靠等特点。缺点：要求有较高的制造和安装精度，成本较高，且精度低时振动和噪声大，不宜在两轴中心距很大的场合使用。3. 齿轮传动的基本要求齿轮传动应满足以下两个基本要求：传动要平稳承载能力要强二、齿轮及齿轮传动的类型根据齿轮传动中两轴的相对位置不同，可分为平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动及交错轴齿轮传动三类（见教材表11-1-1）。三、渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称“四圆”：齿顶圆、齿根圆、分度圆和基圆。“四弧”：齿距、齿厚、齿槽宽和基圆齿距。“三高”：齿高、齿顶高和 齿根高。“齿宽” ：齿轮有齿部分沿分度圆柱面的直母线方向量度的宽度，以b表示。 四、渐开线标准直齿圆柱齿轮传动各部分的名称节点和节圆啮合点和啮合线理论啮合线和实际啮合线中心距啮合角工作高度运动方向线侧隙和顶隙五、渐开线标准直齿圆柱齿轮的参数齿数z： 齿轮轮齿的个数称为齿数。模数m：齿距p除以圆周率所得的商称为模数齿形角：齿轮齿廓上某点径向直线与齿廓在该点的切线所夹的锐角称为该点的齿形角。齿顶高系数ha*：齿顶高系数为齿轮齿顶高与模数的比值。顶隙系数c*：齿轮顶隙与模数的比值称为顶隙系数。六、渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算公式见表11-2-2七、渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的啮合特性具有恒定的瞬时传动比具有传动可分离性齿廓间具有相对滑动八、渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的连续传动条件一对啮合传动的齿轮，若能保证连续传动，则必须保证后一对轮齿进入啮合状态，前一对轮齿尚未脱离啮合态。九、直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件一对标准直齿圆柱齿轮能连续顺利地传动，需要各对齿轮依次正确啮合且互不干涉，必须保证两轮的基圆齿距相等，即pb1=pb2。由于模数和齿形角都已标准化，要想基圆齿距相等，则 须 ： m1=m2=m 1=2= 十、齿轮传动的失效形式齿轮传动失效形式主要有轮齿折断、齿面疲劳点蚀、齿面磨损、齿面胶合和齿面塑性变形等轮齿折断疲劳折断：受交变弯曲应力，产生疲劳裂纹引起的。过载折断：过载或冲击载荷的作用。2. 齿面疲劳点蚀循环变化的接触应力、齿面摩擦力及润滑剂的反复作用引起的。3. 齿面磨损由于粗糙齿面的摩擦或有砂粒、金属屑等磨料落入齿面之间，引起的齿面磨损。4. 齿面胶合齿面热胶合：高速重载，啮合处摩擦发热多，产生瞬间高温，油膜破裂，齿面金属直接接触相互黏着，齿面相对运动，将黏结金属撕落。齿面冷胶合：低速重载，啮合处局部压力很大，使油膜破裂而黏着。5. 齿面塑性变形在承受重载的传动中，由于摩擦力的作用，齿面表层材料沿摩擦力的方向发生塑性变形十一、齿轮传动的维护方法十二、斜齿圆柱齿轮传动1. 斜齿圆柱齿轮传动的分类斜齿圆柱齿轮传动：两轮的螺旋角大小相等，方向相反（相同），啮合时呈线接触，两轮的轴线平行。螺旋齿轮传动：两轮的螺旋角大小任意，啮合时呈点接触，两轮的轴线相错。2. 斜齿圆柱齿轮的旋向斜齿圆柱齿轮的旋向判别方法和螺纹旋向判别方法相同，伸出右手，掌心对着自己，四指指向与齿轮的轴线方向一致，则大拇指上升方向与螺旋线上升方向一致的为右旋，不一致则为左旋。3. 斜齿圆柱齿轮的参数端平面 法平面 端面模数mt 法面模数mn 端面齿形角t 法面齿形角n 螺旋角 端面模数与法面模数的关系mn = mtcos 端面齿形角与法向齿形角的关系tann = tantcos4. 斜齿圆柱齿轮传动的特点承载能力大，可用于大功率传动。传动平稳，连续性好，冲击、振动，可用于高速传动。使用寿命长，但不能当作滑移齿轮使用。斜齿轮由于轮齿倾斜，所以在传动中将产生轴力。 5. 一对平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮传动正确啮合条件两齿轮的法向模数相等且为标准值：mn1=mn2=m两齿轮的法向压力角相等：n1=n2=20两齿轮的螺旋角大小相等方向相反：1=-2十三、直齿圆锥齿轮传动齿线是分度圆锥面的直母线的锥齿轮称为直齿圆锥齿轮。直齿圆锥齿轮用来传递相交轴或交错轴之间的旋转运动。1. 直齿圆锥齿轮的参数 轴交角 分度圆锥面、齿顶圆锥面、齿根圆锥面、节圆锥面 大端模数 大端齿形角2. 直齿圆锥齿轮传动的特点及正确啮合条件直齿圆锥齿轮传动的特点一对圆锥齿轮传动，相当于一对作纯滚动的圆锥摩擦轮传动。一对圆锥齿轮传动，两轮分度圆锥面与节圆锥面重合。直齿圆锥齿轮传动的正确啮合条件两轮的大端端面模数相等且为标准值，即m1=m2=m；两轮的大端齿形角相等且为标准值，即1=2=20。十四、蜗杆传动的组成与类型蜗杆传动的组成蜗杆传动是由蜗杆、蜗轮、机架等构件组成2. 蜗杆传动的类型（见表11-5-1 ）十五、蜗杆传动的参数 蜗杆传动的传动比 主平面 模数 m 齿形角 导程角（ ）、螺旋角 蜗杆的直径系数（q）十六、蜗杆传动的三向判别蜗杆传动的三向即为蜗杆（蜗轮） 的旋向、蜗杆转向、蜗轮转向。在蜗杆传动中，蜗轮、蜗杆的旋向是一致的，即同为左旋或同为右旋。蜗轮的回转方向取决于蜗杆的旋向和蜗杆的回转方向，通常用左（右）手定则的方法来判定，具体判定方法见表11-5-2。十七、蜗杆传动的正确啮合条件蜗杆的轴向模数等于蜗轮的端面模数，即 mx=mt=m。蜗杆的轴向齿形角等于蜗轮的端面齿形角，即 x=t蜗杆的导程角等于蜗轮的螺旋角，且旋向相同，即 = 。十八、蜗杆传动的特点传动比大且准确。承载能力较大。传动平稳，无噪音。具有自锁性能。传动效率低。蜗轮材料昂贵。不能任意互换啮合。十九、齿轮材料选择的要求理想的齿轮材料应具备下列条件：齿轮的齿根应有较高的抗疲劳折断能力；轮齿的齿面应具有足够的硬度； 在交变载荷和冲击载荷下有足够的弯曲疲劳强度； 具有良好的加工和热处理工艺性能。在同等工作条件下，小齿轮比大齿轮失效快。因此，为了使大、小齿轮的使用寿命接近，设计时一般选取性能较好的材料和热处理工艺以提高小齿轮的齿面硬度。二十、常用齿轮材料及热处理 齿轮材料及其热处理是影响齿轮承载能力和使用寿命的关键因素。目前，最常用的齿轮材料及热处理方法见表11-6-1。任务实施1齿轮的测量及齿轮尺寸的计算。任务小结回顾本次任务所学知识，强调本节课的重点与难点，加深理解与记忆。学习评价让同学独立完成学后测评试题，检验同学掌握情况，并计入平时成绩。课后作业1. 根据轴的位置不同，齿轮传动可分为哪几类？2. 一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，大齿轮损坏，要求配制新齿轮，测定的结果是齿顶圆直径为da2 = 97.45 mm，齿数z2 =37，和它配对的小齿轮的齿数z1 =17，齿轮中心距 a = 54 mm，试定出大齿