第八章齿轮传动2

16《机械设计基础》教案PAGEPAGE1镇江市高等专科学校教案授课班级：机制、机电、模具、机设、机器人专业授课教师：于明教学内容第8章齿轮传动授课时间2学时教学目的要求掌握斜齿轮、锥齿轮的受力分析及载荷计算；掌握斜齿轮传动的强度计算。了解锥齿轮传动的强度计算。内容重点1．斜齿轮的受力分析2．齿轮传动的强度计算内容难点斜齿轮的受力分析，齿轮传动的强度计算主要教学方法课堂讲授，实物教学，多媒体课件教学教学注意事项多提问多启发，理论联系实际使用教具及设备渐开线标准斜齿圆柱齿轮模型；多媒体设备过程及时间教学内容及学生活动教学方法开始部分（5分钟）复习回顾前一次课内容：1.齿轮常见的失效形式与设计准则?2.齿轮材料的基本要求?课堂讲授基本部分（80分钟）§8.5渐开线标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算§8.6渐开线标准锥齿圆柱齿轮传动的强度计算§8.7齿轮的结构设计§8.8齿轮传动的润滑和效率课堂讲授，实物教学，多媒体课件教学结束部分（5分钟）本讲内容小结及作业布置斜齿轮、锥齿轮强度设计步骤斜齿轮设计参数选择提问和讲评作业P20010、15课后小结使学生了解齿轮设计过程，符号含义、如何查表[教学内容]：§8-7斜齿圆柱齿轮传动一、轮齿的受力分析不考虑摩擦力的影响，轮齿所受的法向力Fn作用于垂直于轮齿齿向的法平面内，法平面与端面的夹角为β，Fn与水平面的夹角为=20°nα，如图11-10所示，其中tα为端面压力角，bβ为法面内的螺旋角，Fn可分解为三个互相垂直的分力1、力的大小Ft=2T1/d1Ft1=-Ft2Fr=Ftgαn=Fttgαn/cosβFr1=-Fr2Fa=FttgβFa1=-Fa2Fn=F'/cosαn=Ft/(cosαncosβ)=Ft/cosαtcosβbFn1=F'n22、力的方向Ft—“主反从同”，Fr—指向轴线—外齿；背向轴线—内齿Fa—主动轮的左右手螺旋定则。即根据主动轮轮齿的齿向伸左手或右手（左旋伸左手，右旋伸右手），握住轴线，四指代表主动轮的转向，大拇指所指即为主动轮所受的Fa1的方向，Fa2与Fa1方向相反。螺旋角β引起轴向力FFtgβat=β↑Fa↑对传动不利（太小斜齿轮的优点不明显）实际接触线全齿宽接触线长为b/cosβb，且啮合过程中是变化的，总的啮合线长度取bLbεβα=/cos—（实际L是变化的），β大（增加，有利）∵β既不能太大，也不能太小，∴β=8°~20°二、强度计算如图9-26所示，斜齿轮齿面接触线为一斜线，轮齿折断为局部折断，但如按局部折断建立弯曲疲劳强度条件，则分析计算过程比较复杂。为此考虑用直齿圆柱齿轮传动的强度条件∵Fn作用于法平面内，受载时轮齿的齿厚也是在法平面内的齿厚∴计算依据：按过节点处法面内当量直齿圆柱齿轮（齿形与斜齿轮法面齿形）进行计算，其模数为法面模数mn，其齿数为当量齿数ZV在直齿圆柱齿轮强度计算的基础上，计入螺旋角β的影响。一对钢制标准斜齿圆柱齿轮传动的接触应力及强度条件为式中：ZE—材料弹性系数，由表11-4查取；ZH—节点区域系数，标准齿轮的ZH=2.5；Z—螺旋角系数，§11-9直齿圆锥齿轮传动一、轮齿的受力分析如图11-12所示，沿齿宽的分布载荷看作集中载荷Fn假设作用于齿宽中点，不计摩擦力，垂直于轮齿齿向的法平面内与端内夹角为δ，Fn与水平内夹角为1α，Fn可分解为三个二、强度计算由于圆锥齿轮的强度计算是按（机械原理中当量齿轮是按大端背锥展开的，但强度计算时考虑载荷作用于中点）齿宽中点背锥展开的当量直齿圆柱齿轮进行的，所以要了解的参数包括当量齿轮的参数。齿数比μ，锥顶距R，大端分度圆直径d1，d2（平均分度圆直径dm1，dm2），齿数Z1、Z2，大端模数m，b—齿宽2、齿根弯曲疲劳强度计算按齿宽中点背锥展开的当量直齿圆柱齿轮进行弯曲强度计算，并考虑锥齿轮接触情况不好，不计垂合度系数(ε=1)εY，即直接由直齿轮弯曲强度计算公式得§8.9齿轮的结构设计一、齿轮的结构设计齿轮结构设计是合理选择齿轮的结构型式，确定齿轮的轮毂、轮辐、轮缘等各部分的尺寸及绘制齿轮的零件工作图。1)齿轮轴2)实体式齿轮

当齿轮的齿顶圆直径da≤200mm时，可采用实体式结构。这种结构型式的齿轮常用锻钢制造。实体式齿轮腹板式齿轮3)腹板式齿轮

当齿轮的齿顶圆直径da=200—500mm时，可采用腹板式结构。这种结构的齿轮多用锻钢制造。4)轮辐式齿轮

当齿轮的齿顶圆直径da>500mm时，可采用轮辐式结构。这种结构的齿轮常用铸钢或铸铁制造。§8.9齿轮传动的润滑和效率§11-11齿轮传动的润滑和效率目的：减少啮合齿面间的滑动摩擦，减轻磨损，提高效率、缓冲、防锈、散热一、润滑方式润滑剂：油—高速；脂—低速1、V<12m/s——浸油润滑，图11-19，图11-20—有带油轮2、V>12m/s——喷油润滑润滑剂的选择，表11-8，应按工作条件，使用场合及润滑剂的特性来选择合适的润滑剂二、齿轮传动的效率齿轮传动的功率损失主要包括:（1）啮合中的摩擦损失；（2）润滑油被搅动的油阻损失；（3）轴承中的摩擦损失；闭式齿轮传动的效率；η=η1η2η3(6.40)式中η1——考虑齿轮啮合损失时的效率；η2一一考虑油阻损失时的效率；η3一一轴承的效率。满载时，采用滚动轴承的齿轮传动，平均效率列于表11-9。润滑对