第三章 链传动和齿轮传动.doc

江苏省淮安市技工学校教 案 首 页授课日期班 级03机电2、3、4、5、6课题：第三章 链传动和齿轮传动3-1 链传动的类型和应用特点 3-2齿轮传动的类型及应用特点 教学目的： 使学生掌握链轮和齿轮传动的类型和应用特点。教学重点、难点：齿轮传动的类型和应用特点。授课方法：讲授与练习结合。教学参考及教具（含电教设备）：齿轮模型、挂图。授课执行情况及分析： 通过学习学生对链传动的类型和应用特点及齿轮传动的类型和应用特点有所掌握。第三章 链传动和齿轮传动3-1 链传动的类型和应用特点一、 传动及其传动比链传动是由链条和具有特殊齿形的链轮组成的传递运动和动力的传动。二、链传动的常用类型三、链传动的应用特点3-2 齿轮传动的类型和应用特点一、 齿轮传动的应用特点1齿轮、齿轮副与齿轮传动2传动比二、齿轮传动的基本要求1传动的平稳性在齿轮传动过程中，应保证瞬时传动比恒定不变，以保持传动的平稳性，避免或减小传动中的冲击、振动和噪声。2承载能力要大要求齿轮的结构尺寸要小、体积小、质量轻，而承受载荷的能力强，即强度高，耐磨性好，寿命长。三、齿轮传动的常用类型 板书设计或授课提纲教学环节教学内容教学方法组织教学：复习提问：讲授新课：检查学生出勤情况。1. 螺旋传动的形式?2. 螺旋传动的应用?第三章 链传动和齿轮传动3-1 链传动的类型和应用特点一、 链传动及其传动比链传动是由链条和具有特殊齿形的链轮组成的传递运动和动力的传动。二、链传动的常用类型（1）传动链 应用范围最广泛。主要用来在一般机械中传递运动和动力，也可用于输送等场合。（2）输送链 用于输送工件、材料和物品，可直接用于各种机械上，也可组成链式输送机作为一个单元出现。（3）曳引起重链 主要以传递力，起牵引、悬挂物品作用，兼作缓慢运动。三、链传动的应用特点与同属挠性类传动的带传动相比，链传动具有下列特点：1能保证准确的传动比。2传递功率大，且张紧力小。3传动效率高。4能在低速、重载和高温条件下，以及尘土飞扬、淋水、淋油等不良环境中工作。5能用一根链条同时带动几根彼此平行的轴转动。学生回答板书挂图板书挂图教学环节教学内容教学方法6安装和维护要求高。7链条的铰链磨损后，使链条的节距变大，传动中链条容易脱落。8无过载保护作用。3-2 齿轮传动的类型和应用特点一、 齿轮传动的应用特点1齿轮、齿轮副与齿轮传动齿轮任意一个有齿的机械元件,它能利用它的齿与另一个有齿元件连续啮合,从而将运动传递给后者，或者从后者接受运动。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。齿轮副是线接触是高副。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传动比齿轮传动的传动比主动轮与从动轮角速度的比值，也等于两轮齿数的反比，即i=式中 1 ，n1 主动齿轮的角速度、转速。2， n2 从动齿轮的角速度、转速。z1主动齿轮齿数。z2从动齿轮齿数。板书挂图教学环节教学内容教学方法3应用特点齿轮传动是现代机械中应用最广泛的一种机械传动形式。在工程机械、矿山机械、冶金机械、各种机床及仪器、仪表工业中被广泛地用来传递运动和动力。齿轮传动的主要优点：（1）能保证瞬时传动比的恒定、传动平稳性好，传递运动准确可靠。（2）传递的功率和速度范围大。（3）传动效率高。（4）结构紧凑，工作可靠，寿命长。齿轮也存在不足：（1） 制造和安装精度高，工作时有噪声。（2） 齿轮齿数为整数，能获得的传动比受到限制，不能实现无级变速。（3） 中心距过大时将导致齿轮传动机构庞大、笨重，因此，不适应中心距较大的场合。 二、齿轮传动的基本要求1传动的平稳性在齿轮传动过程中，应保证瞬时传动比恒定不变，以保持传动的平稳性，避免或减小传动中的冲击、振动和噪声。2承载能力要大要求齿轮的结构尺寸要小、体积小、质量轻，而承受载荷的能力强，即强度高，耐磨性好，寿命长。三、齿轮传动的常用类型1根据传动副两传动轴的相对位置不同，可分板书挂图教学环节教学内容教学方法巩固小结：布置作业：为平行轴齿轮传动，相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动三种。2根据齿轮分度曲面不同，可分为圆柱齿轮传动和锥齿轮传动。3根据齿形形状可分为直齿齿轮传动、斜齿轮传动和曲线齿轮传动。4根据齿轮的工作条件不同，可分为闭式齿轮传动和开式齿轮传动。5根据轮齿齿廓曲线不同，可分为渐开线齿轮传动、摆线齿轮传动和圆弧齿轮传动等，其中渐开线齿轮传动应用最广泛。1链传动的类型和应用特点2齿轮传动的类型和应用特点习题：3、5、6、8。江苏省淮安市技工学校教 案 首 页授课日期班 级03机电(2)（3）（4）（5）（6）课题：第三章 链传动和齿轮传动3-3渐开线齿形教学目的： 使学生掌握渐开线特点。教学重点、难点：渐开线齿型特点。授课方法：讲授与练习结合。教学参考及教具（含电教设备）：齿轮模型、挂图。授课执行情况及分析： 通过学习学生对渐开线应用特点有所掌握。3-3 渐开线齿廓一、水平线的形成二、渐开线的性质三、渐开线齿廓的啮合特性1能保持传动的恒定2.具有传动的可分离性3齿廓间具有相对滑动 板书设计或授课提纲教学环节教学内容教学方法组织教学复习提问讲授新课检查学生出勤情况。1齿轮传动的特点？2齿轮传动的运用？3-3 渐开线齿廓一、水平线的形成在平面上，一条动直线沿着一个固定的圆作纯滚动时，此动直线上一点的轨迹，称为圆的渐开线。二、渐开线的性质1发生线在基圆上滚过的线段长度，等于基圆上被滚的一段弧长。2渐开线上任意一点的法线必定与基圆相切。3渐开线上各点的曲率半径不相等。4渐开线的形状取决于基圆的大小。5基圆内无渐开线。6渐开线上各点齿形角不等。三、渐开线齿廓的啮合特性渐开线齿廓啮合时有下列特性：1能保持传动的恒定=2.具有传动的可分离性由于齿轮传动的传动角只与两轮基圆的半径有关，而与两轮的中心距无关，所以对于基圆半径已确定的齿轮副，其传动角大小不受两轮安装时的中心距误差影响，这一啮合特性渐开线齿轮传动的啮合特性。3齿廓间具有相对滑动学生回答板书挂图板书挂图教学环节教学内容教学方法巩固小结：布置作业：齿轮副啮合传动时，在节点处两轮的线速度相等，但在节点以外的其它任一啮合点啮合时，主动齿轮在K点的速度与从动齿轮在K点的速度大小与方向均相等。因此，传动中齿廓之间存在相对滑动，且啮合点离节点越远，齿廓间相对滑动速度越大。在传动力的作用下，这种滑动必然引起齿轮的磨损。1链传动的类型和应用特点。2齿轮传动的类型和应用特点。3齿轮传动的 啮合特性。 P71 1、2、3、4、5。学生练习江苏省淮安市技工学校教 案 首 页授课日期班 级03机电(2)（3）（4）（5）（6）课题：3-4 直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算教学目的：使学生理解齿轮正确啮合的条件、齿轮的重合度、及中心距的计算。教学重点、难点：正确啮合条件、重合度 授课方法：讲授法。教学参考及教具（含电教设备）：挂图，模型。授课执行情况及分析： 通过学习学生对齿轮正确啮合的条件、齿轮的重合度、及中心距的计算有所掌握。3-4 直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算一、渐开线标准直圆柱齿轮的几何尺寸计算二、直齿圆柱齿轮的基本参数 齿数z形状相同沿圆周方向均面的轮齿个数，称为齿数。 模数m 分度圆直径d与齿数z齿距p之间有如下关系d=pzd=mzdb=dcos=mzcos 齿形角三、标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算四、齿条五、公法线长度和分度圆弦齿厚六、齿轮副的正正确确啮合条件和连续传动的条件 1正确啮合条件一对齿轮能连续顺利地传动，需要各对轮齿依次正确啮合互不干涉。（1） 两齿轮的模数必须相等。（2） 两齿轮分度圆上的压力角必须相等。2连续传动的条件 板书设计或授课提纲教学环节教学内容教学方法组织教学：复习提问：讲授新课：检查学生出勤情况。1齿轮传动的类型和应用特点？2链轮传动的类型和应用特点？3-4 直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算一、渐开线标准直圆柱齿轮的几何尺寸计算齿轮各部分的名称与符号b齿宽ra齿顶圆半径rf齿根圆半径 pk任意圆齿齿距r分度圆半径ha齿顶高hf齿根高h全齿高rb基圆半径二、直齿圆柱齿轮的基本参数 齿数z形状相同沿圆周方向均面的轮齿个数，称为齿数。 模数m 分度圆直径d与齿数z齿距p之间有如下关系d=pzd=mzdb=dcos=mzcos学生回答板书挂图模型板书挂图模型教学环节教学内容教学方法 齿形角在不同直径的圆周上，渐开线齿廓的压力角是不同的。为了便于设计、制造和维修，我车规定分度圆上的压力角为=20。可见，分度圆是齿轮上具有标准模数m和标准压力 角的圆。任何齿轮的分度圆都是唯一的。 齿顶高系数ha*和顶隙系数c* ha=ha*m hf=ha*m+c*m=(ha*+c* )m h=ha+hf=(2ha*+c*)m ha*齿顶高系数c*顶隙系数三、标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算见表3-5示四、齿条 齿条的齿廓是直线,传动时作移动,所以齿条直线上各点压力角相同,都等于齿廓倾斜角,即等于标准压力角。与中线平行的任意直线上的齿距相等。五、公法线长度和分度圆弦齿厚齿轮在加工、检验时,常用测量公法线长度和分度圆弦齿厚的方法来保证齿轮的尺寸精度。 公法线长度基圆切线与齿某两条反向齿廓交点间的距离称为公法线长度，用W表示。 W=m2.9521(k-0.5)+0.014z板书挂图模型教学环节教学内容教学方法m模数z齿数k跨齿数，由下式计算k=z/9+.050.111z+0.5计算跨齿数时应四舍五入取整数，再代入计算值。分度圆弦齿厚测量分法线长度，对于斜齿圆柱齿轮将受到齿宽条件的限制；对于大模数齿轮，测量也有困难；此外，还不能用于检测锥齿轮和蜗轮。在之种情况下，通常改测齿轮的分度圆弦齿厚。分度圆上齿厚对应的弦长称为分度弦齿厚，用表示。为了测量位置，把齿顶到分度圆弦齿厚的径向距离称为分度圆弦齿高，用表示。 六、齿轮副的正正确确啮合条件和连续传动的条件 1正确啮合条件一对齿轮能连续顺利地传动，需要各对轮齿依次正确啮合互不干涉。（3） 两齿轮的模数必须相等。（4） 两齿轮分度圆上的压力角必须相等。2连续传动的条件为了齿轮副连续顺利地传动，还必须保证在前一对轮齿尚未结束啮合，后一对轮齿已进入啮合状态。重合度总作用角与齿距角的比值。理论上，当重合度为1时，齿轮副就能连续传动，也就是说，前一对轮齿终止的瞬间，后续一对轮齿正好教学环节教学内容教学方法巩固小结：布置作业：开始啮合，但由于制造、安装误差的影响，实际上必须使重合度大于1，才能可靠地保证传动的连续，重合度越大，传动越平稳。1齿轮的主参数。2齿轮尺寸的计算。P71 6、7、8、10。学生练习江苏省淮安市技工学校教 案 首 页授课日期班 级03机电(2)（3）（4）（5）（6）课题： 3-5其它常用的齿轮及其传动简介 3-6齿轮的根切现象、最少齿数和变位齿轮简介 3-7渐开线齿轮精度简介教学目的： 使学生了解其它常用的齿轮及其传动、齿轮的根切现象、最少齿数和变位齿轮和渐开线齿轮精度。教学重点、难点： 渐开线齿轮精度。授课方法：讲授法。讲授法。教学参考及教具（含电教设备）：挂图，模型。授课执行情况及分析： 通过学习学生对其它常用的齿轮及其传动、齿轮的根切现象、最少齿数和变位齿轮和渐开线齿轮精度有所了解和掌握。3-5 其它常用齿轮及其传动的齿轮一、斜齿圆柱齿轮及其传动1斜齿圆柱齿轮 2斜齿圆柱齿轮传动的特点（1） 传动平稳、承载能力高（2） 传动时产生轴向力。（3） 不能用作变速滑移齿轮3标准斜齿圆柱齿轮几何尺寸的计算 4斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件3直齿锥齿轮的正确啮合条件 直齿锥齿轮的正确啮合条件如下：（1） 两齿轮的大端模数相等。（2） 两齿轮的齿形角相等。三、齿轮齿条传动1.齿条3-6 齿轮的根切现象、最小齿数和变们齿轮简介一、齿轮轮齿的加工方法 1仿形法（又叫成形法） 2展成法二、齿轮的根切现象和最小齿数1根切现象 2最少齿数三、变位齿轮简介 板书设计或授课提纲教学环节教学内容教学方法组织教学：讲授新课：检查学生出勤情况。3-5 其它常用齿轮及其传动的齿轮一、斜齿圆柱齿轮及其传动1斜齿圆柱齿轮齿线为螺旋线的圆柱齿轮称为斜齿圆柱齿轮，简称斜齿轮。2斜齿圆柱齿轮传动的特点（4） 传动平稳、承载能力高（5） 传动时产生轴向力。（6） 不能用作变速滑移齿轮3标准斜齿圆柱齿轮几何尺寸的计算表3-7。4斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件（1） 斜齿圆柱齿轮的放射旋向 斜齿圆柱齿轮的旋向分为左旋和右旋。（2） 斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件 斜齿圆柱齿轮可用于平行轴齿轮传动和交错轴齿轮传动。斜齿圆柱齿轮用于平行轴传动时的正确啮合条件如下：1）两齿轮法向模数相等。2）两齿轮法向齿形角相等。3）两齿轮螺旋角相等，旋向相反。二、直齿锥齿轮及其传动1直齿锥齿轮分度曲面为圆锥的齿轮称为锥齿轮。2标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算板书挂图模型教学环节教学内容教学方法大端端面模数采用标准模数法向齿形角为20、齿顶高等于模数、齿高等于2.2m的直齿锥齿轮。表3-8。3直齿锥齿轮的正确啮合条件标准直齿圆锥齿轮副的轴交角=90。直齿锥齿轮的正确啮合条件如下：（3） 两齿轮的大端模数相等。（4） 两齿轮的齿形角相等。三、齿轮齿条传动1.齿条齿条可视为齿数为无穷大的圆柱齿轮.与齿轮相比较,齿条有如下两个特点:1)由于齿条的齿廓是直线，所以齿廓上各点的法线是平行的。传动时，齿条作直线运动，齿廓上各点的速度大小及方向均相同，齿廓上各点的齿形角均相等，且等于齿廓直线的倾斜齿圆柱齿轮角，均为标准值20。2）由于齿条上各齿的同侧齿廓是平行的，所以不论在分度线上，齿顶线上，还是在与分度线平行的其它直线上，齿距均相等。2齿轮齿条传动由直齿条与直齿圆柱齿轮组成的运动副称为齿条副。齿轮齿条传动的主要目的是将齿轮的回转运动变为齿条的往复直线运动，或将齿条的直线运动转变为齿轮的回转运动。板书挂图模型教学环节教学内容教学方法3-6 齿轮的根切现象、最小齿数和变们齿轮简介一、齿轮轮齿的加工方法齿轮轮齿的加工方法很多，除冲压、铸造、轧制、粉末冶金等方法外，常用的方法为切削加工。1仿形法（又叫成形法）仿形法是利用与齿廓曲线相同的成型刀具在机床上直接切除齿槽加工出齿形的加工方法。通常分为盘状铣刀和立式铣刀两种；加工方法。2展成法展成法是利用齿轮啮合的原理进行轮齿加工的方法。常用的加工方法有滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿等。二、齿轮的根切现象和最小齿数1根切现象用展成法切削加工渐开线齿轮时，如果被加工齿轮的齿数太少，会出现齿轮刀具的顶部切入轮齿的根部，使轮齿根部渐开线齿廓被多切去一部分，这种现象叫根切现象。2最少齿数用展成法加工齿轮时，轮齿产生根切的现象与齿数有关，用齿条形刀具切制标准直齿圆柱齿轮不产生根切的最少齿数是用下式求得：Zmin= 当=20，h=1时，Zmin =17。三、变位齿轮简介板书挂图模型板书挂图模型教学环节教学内容教学方法1标准齿轮的局限性标准齿轮由于尺寸计算简单，传动性能一般能得到保证而无须进行校核，因此得到广泛的应用。但标准齿轮在齿轮传动中的应用存在着局限性，主要表现在如下几个方面：（1） 齿轮齿数小于17时，用展成法加工的齿轮会产生根切现象；用仿形法加工的齿轮，在传动时存在齿根干涉现象。（2） 准齿轮传动中，小齿轮的基圆齿厚大于大齿轮的基圆齿厚，因此小齿轮齿根强度弱，同时小齿轮各轮齿参与啮合的频率高、次数多，因此小齿轮的寿命低。（3） 标准齿轮不适用于非标准中心距的场合。（4） 标准齿轮磨损后，不能再按标准齿轮的要求进行修复，经济性差。2齿轮变位的概念用展成法加工齿轮时，当齿条形刀具的基准平面与被加工齿轮的分度圆圆柱面相切时，加工出的齿轮为标准圆柱齿轮，其分度圆上的齿厚与齿槽宽相等。如果改变齿条形刀具与被加工齿轮之间的相对位置，使基准平面与分度圆柱面分离或相割，加工出来的齿轮，其分度圆粘的齿轮厚与齿槽宽不相等。这种改变齿条刀具与齿坯相对位置而展成加工出来的齿轮称为变位齿轮。变位齿轮是非标准齿轮。3变位齿轮的类型高度变位齿轮 名义中心距等于标准中心距的变位齿板书挂图模型教学环节教学内容教学方法轮副。（1）高度变位齿轮传动（2）角度变位齿轮 名义中心距不等于标准中心距的变位齿轮副。在角变位圆柱齿轮副中，两齿轮变位系数之和不等于零，两轮啮合时，中心距离发生变化，与末变位时中心距不等。3-7 渐开线圆柱齿轮精度简介一、齿轮精度要求理想的齿轮，其轮齿的齿廓应具有理想的形状和位置；齿轮副的安装应具有正确的位置；齿轮副的传动应具有确定的传动比。但是在齿轮加工和齿轮副安装过程中总存在误差，而影响齿轮传动的准确性、平稳性和载荷的均匀性。为了保证齿轮副的正常传动，必须根据齿轮和齿轮副的实际使用要求，选择齿轮的精度。根据齿轮的使用要求，齿轮的精度由下列四个方面组成。1运动精度2工作平稳性精度3接触精度4齿轮副侧隙二、渐开线圆柱齿轮的精度等级及选择原则GB10095-1998渐开线圆柱齿轮的精度对于平行轴传动、法向模数1mm的渐开线圆柱齿轮及其齿轮副的误差定义、代号、精度等级、齿坯要求、齿轮以及其齿轮副的检验与公差、侧隙和图样标注等作出了规定：板书挂图模型教学环节教学内容教学方法巩固小结：布置作业：1精度等级GB10095-1998对渐开线圆柱齿轮及其齿轮副规定了12个精度等级，第1级精度最高，第12级精度最低。高精度：3、 4、 5级中精度：6、 7、 8级低精度：9、 10、 11、 12级2精度等级的选择原则3齿轮副的侧隙要求三、齿轮精度的图样标注1齿轮的三个公差组精度等级相同2齿轮的三个公差组精度等级不同3齿厚极限偏差自行确定1渐开线齿轮精度2齿轮的根切3其它齿轮的传动。 P72 10、11、12、15、16。江苏省淮安市技工学校教 案 首 页授课日期班 级02机电2、3、4、5、6课题：3-8 齿轮轮齿的失效形式3-9 蜗杆传动教学目的：使学生掌握齿轮的失效形式，蜗杆的传动情况。教学重点、难点：蜗杆传动的传动比计算。授课方法：讲授法。教学参考及教具（含电教设备）：模型。授课执行情况及分析： 通过学习学生对齿轮的失效形式，蜗杆的传动情况有所掌握。3-8 齿轮轮齿的失效形式齿轮的失效形式一、齿面点蚀二、齿面磨损三、齿面胶合四、轮齿折断五、齿面塑性变形3-9 蜗杆传动 一、蜗杆、蜗轮及传动 蜗杆传动的类型 2蜗杆的分类3蜗杆传动回转方向的判定二、蜗杆传动的特点三、蜗杆传动的基本参数与几何尺寸 基本参数 几何尺寸计算 齿面滑动速度 失效形式 蜗杆、蜗轮常用材料蜗杆的传动精度等级四、蜗杆传动 的正确啮合条件如下：1在中间平面内，蜗杆的轴向模数和蜗轮的端面模数相等。2在中间平面内，蜗杆的轴向齿形角和蜗轮的端面齿形角相等，即为20。3蜗杆分度圆柱面导程角和蜗轮分度圆柱面螺旋角相等，且旋向一致。 板书设计或授课提纲教学环节教学内容教学方法组织教学：复习提问：讲授新课：检查学生出勤情况。 1根切？2变位齿轮？ 3-8 齿轮轮齿的失效形式 齿轮的失效形式一、齿面点蚀齿轮传动时，轮齿啮合表面在法向力作用下，产生按脉动循环变化的接触应力。当这种应力超过材料的接触疲劳强度极限时齿谆有层就会产生细小的疲劳裂纹，裂纹扩展使表层金属微粒脱落而形成不规则的小坑或麻点，这种现象称为齿面点蚀。二、齿面磨损两种情况：一是由于砂料、铁屑等落入啮合表面而引起磨料粒磨损。二是由于两齿面在相对滑动中互相摩擦所引起的跑合性磨损。 三、齿面胶合在高速重载的齿轮传动中，由于齿面压力很大，工作时产生大量的热，使啮合区温度升高，润滑油粘度迅速降低，引起润滑失效，从而使两齿面在局部接触区因发生高温软化或熔化而相互粘连，当两齿面继续滑动时较软齿面材料沿滑动方向盘被撕下形成胶合沟纹，这种现象称为胶合。四、轮齿折断齿轮在工作时轮齿受弯,轮齿根部弯曲应力最大,而且有应力集中,故轮齿折断常发生在齿根部分。轮齿折断有两种情况：一种是由于短时过载或受到冲击载荷而发生的突然断裂。另一种是由于轮齿反复弯曲，在根板书挂图模型教学环节教学内容教学方法部出现疲劳裂纹，裂纹逐渐扩大而发生怕疲劳折断。五、齿面塑性变形未经硬化处理的软齿面齿轮，常超因起动频繁或严重过载，造成齿面或整个轮齿过量的塑性变形，从而破坏了齿面的渐开线齿形，使传动失效。这种失效形式一般不会发生。3-9 蜗杆传动 一、蜗杆、蜗轮及传动 蜗杆传动的类型蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，用于传递空间两交错轴间的运动和动力。通常两交错轴间还将有角=90，一般蜗杆为主动件。根据蜗杆形状可分为圆柱蜗杆传动和圆环面蜗杆传动。圆柱蜗杆加工方便，圆环面蜗杆承载能力强。圆柱蜗杆又分为阿基米德蜗杆和渐开