汽車機(jī)械基礎(chǔ)教案-20章第1節(jié)(1)

1、【課題】齒輪傳動(dòng)及其在汽車中【教材版本】崔振民 張讓莘.教育部職業(yè)教育與成人教育司推薦教材汽車機(jī)械基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2005【教學(xué)目標(biāo)】1了解齒輪機(jī)構(gòu)的類型和在汽車中的應(yīng)用。2掌握標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸的計(jì)算方法。3掌握漸開線齒輪的嚙合特點(diǎn)、正確嚙合條件和正確安裝中心矩。4熟悉標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算方法。5了解標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪的特點(diǎn)和應(yīng)用，并能計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸。6了解標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)及其幾何尺寸的計(jì)算方法?！窘虒W(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。教學(xué)難點(diǎn)：漸開線齒輪的嚙合特點(diǎn)、正確嚙合條件、強(qiáng)度計(jì)算。【教學(xué)媒體及教學(xué)方法】本課主

2、要通過(guò)講授與投影儀相結(jié)合的方法進(jìn)行講學(xué)。使用的圖片及表格： 表20-1 漸開線圓柱齒輪模數(shù)摘錄（GB 135787） mm第一系列11.251.522.5345681012162025324050第二系列(1.75)(2.25)(2.75)(3.25)(3.5)(3.75)(4.5)(5.5)(6.5)(7)(9)(11)(14)(18)(22)(28)(36)(45)注：1.對(duì)斜齒圓柱齒輪是指法向模數(shù)。 2.優(yōu)先采用第一系列，括號(hào)中的數(shù)值盡可能不用。 3.m=1 mm屬于小模數(shù)齒輪的模數(shù)。表 20-2 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算公式名 稱符 號(hào)公 式齒 數(shù)z選定z1zmin

3、，z2=iz1模 數(shù)m根據(jù)強(qiáng)度或結(jié)構(gòu)確定，選用標(biāo)準(zhǔn)值壓 力 角選用標(biāo)準(zhǔn)值，=20°分度圓直徑dd=mz齒 頂 高h(yuǎn)aha=ha*m，對(duì)正常齒取ha*=1齒 根 高h(yuǎn)fhf=(ha*+c*)m，對(duì)正常齒取c*=0.25齒 高h(yuǎn)h=ha+hf齒頂圓直徑dada=(z+2ha*)m齒根圓直徑dfdf=(z2ha*2c*)m基圓直徑dbdb=dcos齒 距pp=m齒 厚s齒 槽 寬e中心距離a頂 隙cc=c*m表 20-3 常用的齒輪材料、輪齒硬度和應(yīng)用舉例材料牌號(hào)熱處理方法硬度應(yīng)用舉例齒芯HB齒面HRC優(yōu)質(zhì)碳素鋼35正火150180低速輕載的齒輪或中速中載的大齒輪4516221750180

4、22035調(diào)質(zhì)180210中、低速、中載的齒輪。如通用減速器和機(jī)床中一般傳動(dòng)的齒輪45217255合金鋼35SiMn21726935SiMnMo21726940Cr241286優(yōu)質(zhì)碳素鋼35表面淬火1802104045高速中載、無(wú)劇烈沖擊的齒輪。如機(jī)床變速箱中的齒輪452172554050合金鋼40Cr241286485520Cr滲碳淬火回火5662高速中載、承受沖擊載荷的齒輪。如汽車、拖拉機(jī)中的重要齒輪20CrMnMoHRC2833566220CrMnTi566238CrMoAlA氮化229大于65載荷平穩(wěn)、潤(rùn)滑良好的齒輪鑄鋼ZG45正火163197重型機(jī)械中的低速齒輪ZG55179207Z

5、G35SiMn163217ZG35SiMn調(diào)質(zhì)197248標(biāo)準(zhǔn)系列減速器的大齒球墨鑄鐵QT500-5147241可用來(lái)代替鑄鋼QT600-2229302灰鑄鐵HT250170241低速中載、不受沖擊的齒輪。如機(jī)床操縱機(jī)構(gòu)的齒輪HT300187255注 v<25m/s為低速，v=2540m/s為中速，v>40m/s為高速。表 20-4 載荷系數(shù)原動(dòng)機(jī)工作情況工作機(jī)械的載荷特性工作平穩(wěn)中等沖擊較大沖擊工作平穩(wěn)（如電動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)）1.01.21.21.61.61.8輕度沖擊（如多缸內(nèi)燃機(jī)）1.21.61.61.81.92.1中等沖擊（如單缸內(nèi)燃機(jī)）1.61.81.82.02.22

6、.4注：斜齒圓柱齒輪、圓周速度較低、齒寬系數(shù)小時(shí)取小值；齒輪在兩軸承中間，并對(duì)稱于支座布置時(shí)取小值；齒輪在兩軸承之間不對(duì)稱于支座布置或懸臂布置時(shí)取大值。常用 機(jī)械的載荷特性：工作平穩(wěn)機(jī)械：發(fā)電機(jī)、帶式輸送機(jī)、板式輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)、輕型升降機(jī)、電葫蘆、機(jī)床進(jìn)給齒輪、通風(fēng)機(jī)、透平鼓風(fēng)機(jī)、勻密材料攪拌機(jī)等。中等沖擊機(jī)械：機(jī)床主傳動(dòng)、重型升降機(jī)、起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、礦井通風(fēng)機(jī)、給水泵、多缸復(fù)式壓縮機(jī)、球磨機(jī)、非勻密材料攪拌機(jī)等。較大沖擊機(jī)械：剪切機(jī)、軋鋼機(jī)、挖掘機(jī)、鉆機(jī)、重型離心分離機(jī)、重型給水泵、礦石破碎機(jī)、壓球成型機(jī)、搗泥機(jī)、單缸往復(fù)式壓縮機(jī)等。表20-5 齒寬系數(shù)d齒輪相對(duì)于軸承的位置齒面硬度軟

7、齒面硬齒面大輪或大、小輪硬度350HBS大、小輪硬度350HBS對(duì)稱布置0.81.40.40.9非對(duì)稱布置0.61.20.30.6懸掛布置0.30.40.20.25注：直齒圓柱齒輪宜取較小值，斜齒可取較大值；載荷穩(wěn)定，軸剛性大時(shí)取較大值；變載荷，軸剛性較小時(shí)，宜取較小值。表 20-6 試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力Hlim和彎曲疲勞極限應(yīng)力Flim材料及熱處理硬度HlimFlim材料及熱處理硬度HlimFlim灰鑄鐵180HBS30040調(diào)質(zhì)鋼經(jīng)火焰或感應(yīng)淬火5055HRC10001230齒根不淬火140200220HBS33055黑心可鍛鑄鐵150HBS350130齒根淬火225370220HB

8、S440155調(diào)質(zhì)鋼和表面硬化鋼（經(jīng)長(zhǎng)期氣體氮化）4855HRC7801000300370球墨鑄鐵180HBS390470140190250HBS490570165220350HBS700520鑄鋼160HBS280110氮化鋼（經(jīng)長(zhǎng)期氣體氮化）6063HRCm16mm，1000270420180HBS310120結(jié)構(gòu)鋼120HBS320125m10mm，1100160HBS360140調(diào)質(zhì)鋼和表面硬化鋼（經(jīng)快速氣體氮化、液體氮化或碳氮共滲）4245HRC650760220300190HBS380150調(diào)質(zhì)鋼（合金鑄鋼比右示值 Hlim降低40MPa，F(xiàn)lim降低40MPa使用）190HBS4

9、705301552004245HRC650800220320270HBS630710220290300HBS6807602253105560HRC12001350400450310HBS680770225315滲碳鋼（經(jīng)滲碳淬火）5862HRC13001500315500320HBS700780230320350HBS750830240325注：當(dāng)硬度為不同值時(shí)，可作線性插值。表 20-7 齒輪強(qiáng)度安全系數(shù)SH、SF安全系數(shù)軟齒面(350HBS)硬齒面(350HBS)重要傳動(dòng)、滲碳淬火齒輪或鑄造齒輪SHSF1.01.11.31.41.11.21.41.61.31.62.2表 20-8 齒形系數(shù)

10、YFa及應(yīng)力修正系數(shù)Ysaz(zv)17181920212223242526272829Yfa2.97 2.91 2.85 2.80 2.76 2.72 2.69 2.65 2.62 2.60 2.57 2.55 2.53 Ysa1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 1.5751.58 1.59 1.5951.60 1.61 1.62 z(zv)303540455060708090100150200Yfa2.52 2.54 2.40 2.35 2.32 2.28 2.24 2.22 2.20 2.18 2.14 2.12 2.06 Ysa1.6251.65 1.67 1.

11、68 1.70 1.73 1.75 1.77 1.78 1.79 1.83 1.8651.97 注：基準(zhǔn)齒形參數(shù)為=20°、ha*=1、C*=0.25、=0.38m(m為模數(shù))。 內(nèi)齒輪的齒形系數(shù)及應(yīng)力集中修正系數(shù)可近似取z=的齒形系數(shù)和應(yīng)力集中修正系數(shù)。表20-9 標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪幾何尺寸計(jì)算公式基本參數(shù)名稱符號(hào)計(jì)算公式法向模數(shù)mn按強(qiáng)度決定，選取標(biāo)準(zhǔn)值法向壓力角n選標(biāo)準(zhǔn)值n=20°齒數(shù)zz1zmin，z2=iz1齒頂高系數(shù)選標(biāo)準(zhǔn)值=1頂隙系數(shù)選標(biāo)準(zhǔn)值=0.25分度圓柱螺旋角一般取=8°20°幾何尺寸端面模數(shù)mt分度圓直徑d齒頂高h(yuǎn)aha=mn齒根高h(yuǎn)fhf

12、=(+)mn齒高h(yuǎn)h=ha+hf=(2+)mn齒頂圓直徑dada=d+2ha齒根圓直徑dfdf=d-2hf中心距a表 20-10 錐齒輪模數(shù)摘錄11.1251.251.3751.51.7522.252.52.7533.253.53.7544.555.566.36.5789101112141618202225283032364045 注 本表摘自GB1236890。 表中模數(shù)是指錐齒輪大端面模數(shù)。 該標(biāo)準(zhǔn)適用于直齒、斜齒及曲線齒（齒線為圓弧線、長(zhǎng)幅外擺線及準(zhǔn)漸開線等）錐齒輪。表20-11 直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)和尺寸計(jì)算公式（=90°）名稱符號(hào)小齒輪大齒輪齒數(shù)zz1z2傳動(dòng)比ii=z2

13、/z1=cot1=tan2分度圓錐角1=arc cot(z2/z1)2=90°-1齒頂高h(yuǎn)aha=ha*m=m齒根高h(yuǎn)fhf=(ha*+c*)m=1.2m齒全高h(yuǎn)h=ha+hf=2.2m分度圓直徑dd1=mz1d2=mz2齒頂圓直徑dada1=d1+2hacos1=m(z1+2cos1)da2=d2+2hacos2=m(z2+2cos2)齒根圓直徑dfdf1=d1-2hfcos1=m(z1-2.4cos1)df2=d2-2hfcos2=m(z2-2.4cos2)錐距RR=0.5d1齒頂角a不等頂隙沿齒寬不等時(shí) a=arc tan等頂隙沿齒寬相等時(shí) a=arc tan齒根角ff=arc

14、 tan頂錐角aa1=1+aa2=2+a根錐角ff1=1-ff2=2-f齒寬b0.3Rbmax10mBmin4m表20-12 直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)和尺寸計(jì)算公式（90°）名稱符號(hào)小齒輪大齒輪傳動(dòng)比i分度圓錐角錐距R使用的動(dòng)畫：【課時(shí)安排】4課時(shí)【教學(xué)建議】 授課過(guò)程中，結(jié)合多媒體及實(shí)物圖片進(jìn)行，理論性的內(nèi)容不必過(guò)分要求?！窘虒W(xué)過(guò)程】l 導(dǎo)入齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最為廣泛的傳動(dòng)形式，各種機(jī)械中幾乎都用到。本節(jié)主要介紹漸開線齒輪傳動(dòng)。l 新授第二十章 齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)第一節(jié) 齒輪傳動(dòng)及其在汽車中一、概述1齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用2齒輪機(jī)構(gòu)的分類3汽車中常用齒輪機(jī)構(gòu)二、漸開線直齒圓柱齒輪各部分的名稱、主要參數(shù)和幾何尺寸1漸開線的形成及其性質(zhì)2齒輪各部分的名稱3齒輪的主要參數(shù)1）模數(shù)2）壓力角4標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸三、漸開線齒輪的嚙合特點(diǎn)、正確嚙合條件和正確安裝中心距1漸開線齒輪的嚙合特點(diǎn)2正確嚙合條件3正確安裝中心距四、齒輪傳動(dòng)的失效形式及常用材料1齒輪傳動(dòng)的失效形式1）齒根折斷2）齒面點(diǎn)蝕3）齒面膠合4）齒面磨損5）齒面塑性變形2齒輪的常用材料五、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算1齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算2輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算六、標(biāo)準(zhǔn)