汽车机械基础教案20章第1节

1、【课题】齿轮传动及其在汽车中【教材版本】崔振民 张让莘 . 教育部职业教育与成人教育司推荐教材汽车机械基础 北京：高等教育出版社， 2005【教学目标】1了解齿轮机构的类型和在汽车中的应用。 2掌握标准直齿圆柱齿轮传动的基本参数和几何尺寸的计算方法。 3掌握渐开线齿轮的啮合特点、正确啮合条件和正确安装中心矩。4熟悉标准直齿圆柱齿轮的强度计算方法。5了解标准斜齿圆柱齿轮的特点和应用， 并能计算标准斜齿圆柱齿轮的几何 尺寸。6了解标准直齿圆锥齿轮传动的特点及其几何尺寸的计算方法。 【教学重点、难点】教学重点：标准直齿圆柱齿轮传动。 教学难点：渐开线齿轮的啮合特点、正确啮合条件、强度计算。【教学媒体

2、及教学方法】 本课主要通过讲授与投影仪相结合的方法进行讲学。使用的图片及表格：齿轮传动平行*传动SWW柱齿轮传动斜齿，柱齿轮伶动枪件动相交输传动曲齿律ifi轮传动图20-2渐开线的形成交|植园齿轮传动图20丨齿轮机构的分类交矗号传动箏杆传衲准取曲面齿轮f Zmin , Z2=iz 1模数m根据强度或结构确定，选用标准值压力角a选用标准值，a =20分度圆直径dd=mz齿顶高h aha=ha*m,对正常齿取ha*=1齿根高h fhf=(ha*+c*)m，对正常齿取 c*=0.25齿高hh=ha+hf齿顶圆直径d ada=(z+2h a*)m齿根圆直径dfdf=(z 2ha* 2c*)m基圆直径d

3、 bdb=dcos a齿距Pp= n m齿厚sm s 2齿槽宽em e 2中心距离a11d1 d2-z1z2 m22顶隙cc=c*m表20-3常用的齿轮材料、轮齿硬度和应用举例材料牌号热处理方法硬度应用举例齿芯HB齿面HRC优质碳素钢35正火150180低速轻载的齿轮或中速中载的大齿轮451622175018022035调质180210中、低速、中载的齿轮。如通用减速器和机床中一般 传动的齿轮45217255合金钢35SiMn21726935SiMnMo21726940Cr241286优质碳素钢35表面淬火18021040 45高速中载、无剧烈冲击 的齿轮。如机床变速箱中的 齿轮4521725

4、540 50合金钢40Cr24128648 5520Cr渗碳淬火回火56 62高速中载、承受冲击载荷的齿轮。如汽车、拖拉机中的重要齿轮20CrMnMoHRC28- 3356 6220CrMnTi56 6238CrMoAIA氮化229大于65载荷平稳、润滑良好的齿轮铸钢ZG45正火163197重型机械中的低速齿轮ZG55179207ZG35SiMn163217ZG35SiMn调质197248标准系列减速器的大齿球墨铸铁QT500-5147241可用来代替铸钢QT600-2229302灰铸铁HT250170241低速中载、不受冲击的 齿轮。如机床操纵机构的齿 轮HT300187255注 v 40m

5、/s为高速表20-4 载荷系数原动机工作情况工作机械的载荷特性工作平稳中等冲击较大冲击工作平稳（如电动机、汽轮机和内燃机）1.0 1.21.2 1.61.6 1.8轻度冲击（如多缸内燃机）1.2 1.61.6 1.81.9 2.1中等冲击（如单缸内燃机）1.6 1.81.8 2.02.2 2.4注：1.斜齿圆柱齿轮、圆周速度较低、齿宽系数小时取小值；齿轮在两轴承中间，并对称于支座布置时取小值；齿轮在两轴承之间不对称于支座布置或悬臂布置时取大值。2. 常用 机械的载荷特性：工作平稳机械：发电机、带式输送机、板式输送机、螺旋输送机、轻型升降机、电葫芦、机床进给齿 轮、通风机、透平鼓风机、匀密材料搅

6、拌机等。中等冲击机械：机床主传动、重型升降机、起重机的回转机构、矿井通风机、给水泵、多缸复式压缩 机、球磨机、非匀密材料搅拌机等。较大冲击机械：剪切机、轧钢机、挖掘机、钻机、重型离心分离机、重型给水泵、矿石破碎机、压球 成型机、捣泥机、单缸往复式压缩机等。表20-5 齿宽系数书d齿轮相对于轴承的位置齿面硬度软齿面硬齿面大轮或大、小轮硬度w 350HBS大、小轮硬度350HBS对称布置0.8 1.40.4 0.9非对称布置0.6 1.20.3 0.6悬挂布置0.3 0.40.2 0.25注：直齿圆柱齿轮宜取较小值，斜齿可取较大值；载荷稳定，轴刚性大时取较大值；变载荷，轴刚性较小时，宜取较小值。表

7、20-6试验齿轮的接触疲劳极限应力bHlim和弯曲疲劳极限应力bFlim材料及热处理硬度b Hlimb Flim材料及热处理硬度b Hlimb Flim灰铸铁180HBS30040调质钢 经火焰或 感应淬火50 55HRC10001230齿根不淬火140200220HBS33055黑心可锻铸铁150HBS350130齿根淬火225370220HBS440155调质钢 和表面硬 化钢（经长 期气体氮 化）48 55HRC7801000300370球墨铸铁180HBS390470140190250HBS490570165220350HBS700520铸钢160HBS280110氮化钢（经长期 气体

8、氮化）60 63HRCm 16mm1000270420180HBS310120结构钢120HBS320125m 350HBS)重要传动、渗碳淬火齿轮或铸造齿轮SH1.0 1.11.1 1.21.3SF1.3 1.41.4 1.61.6 2.2表20-8齿形系数YFa及应力修正系数Ysaz(z v)17181920212223242526272829Ya2.972.912.852.802.762.722.692.652.622.602.572.552.53J1.521.531.541.551.561.571.5751.581.591.5951.601.611.62z(z v)3035404550

9、60708090100150200ooYa2.522.542.402.352.322.282.242.222.202.182.142.122.06Y1.6251.651.671.681.701.731.751.771.781.791.831.8651.97注：1.基准齿形参数为a =20、ha*=1、C*=0.25、P =0.38m（m为模数）2.内齿轮的齿形系数及应力集中修正系数可近似取z=g的齿形系数和应力集中修正系数表20-9标准斜齿轮几何尺寸计算公式基本参数名称符号计算公式法向模数按强度决定，选取标准值法向压力角a n选标准值a n=20齿数zZl A Zmin , Z2 = iz 1

10、齿顶高系数*han选标准值han =1顶隙系数*Cn选标准值Cn =0.25分度圆柱螺旋角3一般取 3 =8 20几何尺寸端面模数mmnmt cos分度圆直径d.mnZd mz cos齿顶高ha*ha= han m齿根高hfhf=( han +6)mn齿高hh=ha+hf=(2 han + Cn)mn齿顶圆直径dada=d+2ha齿根圆直径dfdf=d-2h f中心距ad 2Z Z2a 22cos表20-10 锥齿轮模数摘录11.1251.251.3751.51.7522.252.52.7533.253.53.7544.555.566.36.57891011121416182022252830

11、32364045注 1.本表摘自 GB12368- 90 o2. 表中模数是指锥齿轮大端面模数。3. 该标准适用于直齿、斜齿及曲线齿（齿线为圆弧线、长幅外摆线及准渐开线等）锥齿轮。表20-11直齿圆锥齿轮机构的参数和尺寸计算公式（工=90）名称符号小齿轮大齿轮齿数ZZ1Z 2传动比ii =z 2/ z 1=cot 5 1=tan 5 2分度圆锥角55 1=arc cot( z 2/ z 1)5 2=90- 5 1齿顶高hah a=h a*m=m齿根高hfh f=( h a*+c*)m=1.2m齿全高hh =h a+h f=2.2m分度圆直径dd i=mz id 2=nz 2齿顶圆直径dad a

12、i=di+2hacos 5 i=m(z i+2cos 5 i)d a2=d2+2h acos 5 2=m(z 2+2cos 5 2)齿根圆直径dfd fi =di-2hf cos 5 i=m(z i-2.4cos 5 i)d f2 =d2-2h fcos 5 2=m(z 2-2.4cos 5 2)锥距RR=0.5diJi2 i齿顶角9 a不等顶隙沿齿宽不等时9 a=arc tan上R等顶隙沿齿宽相等时9 a=arc tan _LfR齿根角9 f9 f=arc tan 匕R顶锥角5 a5 a1= 5 i+ 9 a5 a2= 5 2+ 9 a根锥角5 f5 fi= 5 i- 9 f5 f2 = 5

13、 2- 9 f齿宽b0.3R A bmaxW 10mBmin A 4m表20-12直齿圆锥齿轮机构的参数和尺寸计算公式（工工 90名称符号小齿轮大齿轮传动比iz2sin 2siniz-isin2sin i分度圆锥角5sini arc tan i cosisin2 arc tani icos锥距RDdid22sin i 2sin 2使用的动画:【课时安排】4课时【教学建议】授课过程中，结合多媒体及实物图片进行，理论性的内容不必过分要求。【教学过程】导入齿轮传动是机械传动中最为广泛的传动形式，各种机械中几乎都用到。本节 主要介绍渐开线齿轮传动。新授第二十章 齿轮传动和蜗杆传动第一节 齿轮传动及其在汽车中一、概述 1齿轮机构的特点和应用 2齿轮机构的分类 3汽车中常用齿轮机构二、渐开线直齿圆柱齿轮各部分的名称、主要参数和几何尺寸 1渐开线的形成及其性质2齿轮各部分的名称3齿轮的主要参数1）模数2）压力角4标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸三、渐开线齿轮的啮合特点、正确啮合条件和正确安装中心距 1渐开线齿轮的啮合特点2正确啮合条件3正确安装中心距四、齿轮传动的失效形式及常用材料1齿轮传动的失效形式1）齿根折断2）齿面点蚀3）齿面胶合4）齿面磨损5）齿面塑性变形2齿轮的常用材料五、标准直齿圆柱齿轮的强度计算 1齿面接触疲劳强度计算 2轮齿的弯曲疲劳强度计算六、标准斜齿圆柱齿轮传动和标准直齿