教学设计(直齿圆柱齿轮)

教学案例设计 课课 题 直齿圆柱齿轮的基本参数和尺寸计算题 直齿圆柱齿轮的基本参数和尺寸计算 科科 目 机械基础目 机械基础 设计人 翁志国设计人 翁志国 高邮市菱塘民族中等专业学校 扬州市职业学校专业 技能课程 两课 评 比 1 课课 题题 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸的计算渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸的计算 教学目标教学目标 1 1 知识目标 知识目标 熟悉渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称 掌握直齿圆柱齿轮的基本 参数 掌握直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算 2 2 能力目标 能力目标 灵活运用计算公式 培养学生归纳总结能力 3 3 情感目标 情感目标 理论联系实际 逐步培养学生分析 解决实际问题的能力和抽象思 维能力 教学重点教学重点直齿圆柱齿轮的基本参数 几何尺寸的计算 教学难点教学难点齿形角的概念 齿根圆直径 齿根高 教学方法教学方法采用模型直观教学法 任务驱动法 讲授法 演绎推理 教学用具教学用具模型 多媒体 课件 课时安排课时安排2 课时 教学过程 教学过程 复习旧知复习旧知 1 渐开线的性质 2 渐开线齿廓啮合特性 能保持瞬时传动比的恒定 具有传动的可分离性 导入新课导入新课 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸的计算渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸的计算 教师用教具 演示 请同 学回答渐开 线的性质 7 任务一 认识渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称任务一 认识渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称 1 1 齿顶圆 齿顶圆 通过轮齿顶部的圆周 齿顶圆直径以da表示 2 2 齿根圆 齿根圆 通过轮齿根部的圆周 齿根圆直径以df表示 3 分度圆 分度圆 齿轮上具有标准模数和标准齿形角的圆 分度圆直径以d表示 4 齿厚 齿厚 在端平面上 一个齿的两侧端面齿廓之间的分度圆弧长 齿厚以s 表示 5 齿槽宽 齿槽宽 在端平面上 一个齿槽的两侧端面齿廓之间的分度圆弧长 齿槽 宽以e表示 6 齿距 齿距 两个相邻且同侧端面齿廓之间的分度圆弧长 齿距以p表示 7 齿宽 齿宽 齿轮的有齿部位沿分度圆柱面直母线方向量度的宽度 齿宽以b表 示 8 齿顶高 齿顶高 齿顶圆与分度圆之间的径向距离 齿顶高以ha表示 9 齿根高 齿根高 齿根圆与分度圆之间的径向距离 齿根高以hf表示 10 齿高 齿高 齿顶圆与齿根圆之间的径向距离 齿高以h表示 展示多媒体 图片 使学 生对渐开线 标准直齿圆 柱齿轮各部 分的名称认 识更直观 7 任务二 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数任务二 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数 直齿圆柱齿轮的基本参数共有 齿数 模数 齿形角 齿顶高系数和顶 隙系数五个 是齿轮各部分几何尺寸计算的依据 1 1 齿数 齿数z z 一个齿轮的轮齿总数 2 2 模数 模数m m 齿距与齿数的乘积等于分度圆的周长 即pz d 式中z是自然数 是无理数 为使d为有理数的条件是p 为有理数 称之为模数 即 m p 模数的大小反映了齿距的大小 也及时反映了齿轮的大小 已标准化 模数是齿轮几何尺寸计算时的一个基本参数 齿数相等的齿轮 模数越 大 齿轮尺寸就越大 齿轮就越大 承载能力越强 分度圆直径相等的齿轮 模数越大 承载能力越强 如图所示 3 3 齿形角 齿形角 在端平面上 通过端面齿廓上任意一点的径向直线与齿廓在该点的切线 所夹的锐角称为齿形角 用 表示 渐开线齿廓上各点的齿形角不相等 离 基圆越远 齿形角越大 基圆上的齿形角 0 对于渐开线齿轮 通常所 说的齿形角是指分度圆上的齿形角 国标 渐开线齿轮分度圆上的齿形角 20 渐开线圆柱齿轮分度圆上齿形角 的大小可用下式表示 cos rb r 出示教具并 提问 模数 与轮齿有什 么关系 展示多媒体 图片 观察 挂图中齿形 角与轮齿的 形状的关系 强调我国标 准渐开线圆 柱齿轮分度 圆上的齿形 角 20 7 分度圆上齿形角大小对齿轮形状有影响 如上图 当分度圆半径不变 时 齿形角减小 轮齿的齿顶变宽 齿根变窄 承载能力降低 齿形角增大 轮齿的齿顶变窄 齿根变宽 承载能力增大 但传动费力 综合考虑传动性 能和承载能力 我国标准规定渐开线圆柱齿轮分度圆上的齿形角 20 4 4 齿顶高系数 齿顶高系数h ha a 对于标准齿轮 ha ha m ha 1 5 5 顶隙系数 顶隙系数c c 当一对齿轮啮合时 为使一个齿轮的齿顶面不与另一个齿轮的齿槽底面 相接触 轮齿的齿根高应大于齿顶高 即应留有一定的径向间隙 称为顶隙 用c表示 如图 任务三 标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算任务三 标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算 标准直齿圆柱齿轮 采用标准模数m 齿形角 20 齿顶高系数 ha 1 顶隙系数c 0 25 端面齿厚s等于端面齿槽宽e的渐开线直齿圆柱 齿轮 称为标准直齿圆柱齿轮 简称标准直齿轮 1 1 模数 模数m m M p 2 2 分度圆直径 分度圆直径d d 齿轮的轮齿尺寸均以此圆为基准而加以确定 d mz 3 3 齿距 齿距p p M p 得p m 对标准齿轮规定 c c c c m m c c 0 25 0 25 7 4 4 齿厚 齿厚s s和槽宽和槽宽e e 标准齿轮分度圆上的齿厚和齿槽宽相等 即 s e p 2 5 5 齿顶高 齿顶高h ha a 齿顶圆与分度圆之间的径向距离 由 ha ha m 而ha 1 得ha m 6 6 齿根高 齿根高h hf f 齿根圆与分度圆之间的径向距离 因为c c m 而c 0 25 所以hf ha c ha c m 1 25m 7 7 齿高 齿高h h 齿顶圆与齿根圆之间的径向距离 h ha hf m 1 25m 2 25m 8 8 齿顶圆直径 齿顶圆直径d da a和齿根圆直径和齿根圆直径d df f 由齿顶高 齿根高计算公式推出齿顶圆直径和齿根圆直径的计算公式 da d 2ha df d 2hf mz 2m mz 2 1 25m m z 2 m z 2 5 9 9 基圆直径 基圆直径d db b 由 cos rb r 可以推出 db d cos 以上均为单个标准直径圆柱齿轮的计算公式 如果是一对外啮合直齿圆 柱齿相啮合 而应有中心距 1010 中心距 中心距a a 齿轮副的两轴线之间的垂直距离 a d1 2 d2 2 m z1 z2 2 7 即 外啮合标准直径圆柱齿轮的几何尺寸的计算公式即 外啮合标准直径圆柱齿轮的几何尺寸的计算公式 名名 称称代号代号计算公式计算公式 齿形角齿形角 标准齿轮为 20 模数模数mm p 齿厚齿厚ss p 2 齿槽宽齿槽宽ee p 2 齿距齿距pp m 基圆齿距基圆齿距pbpb p cos 齿顶高齿顶高haha ha m m 齿根高齿根高hfhf ha c m 1 25m 齿高齿高hh ha hf 2 25m 分度圆直径分度圆直径dd mz 齿顶圆直径齿顶圆直径dada m z 2 齿根圆直径齿根圆直径dfdf d 2hf m z 2 5 基圆直径基圆直径dbdb d cos 标准中心距标准中心距aa m z1 z2 2 课堂练习 课堂练习 例 1 已知一标准直齿圆柱齿轮 模数m 4mm 齿数z 40 试求各部分 尺寸 解 略 例 2 已知一标准直齿圆柱齿轮 齿数z 30 齿根圆直径df等于 192 5 试求齿距p 齿顶圆直径da 分度圆直径d和齿高h 解 略 由学生归纳 总结 外啮 合标准直径 圆柱齿轮的 几何尺寸的 计算公式 学生进行课 堂练习 教 师巡回指导 请一位同学 在黑板上演 算 最后教 师讲解 加 深学生对计 算公式的掌 握和灵活运 用 7 任务四 直齿圆柱齿轮内啮合齿轮简介任务四 直齿圆柱齿轮内啮合齿轮简介 如图所示 如图所示 它与外齿轮相比有以下不同点 内齿轮的齿顶圆小于分度圆 齿根圆大于分度圆 内齿轮的齿廓是内凹的 其齿厚和齿槽分别对应于外齿轮的齿槽宽和 齿厚 为使内齿轮齿顶的齿廓全部为渐开线 其齿顶圆必须大于基圆 当要求齿轮传动轴平行 回转方向一致 且传动结构紧凑时 可采用内 啮合齿轮传动 课间小结课间小结 1 1 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数 直齿圆柱齿轮的基本参数共有 齿数 模数 齿形角 齿顶