2022年《機械設計基礎》教案二十五

1、浙江工業(yè)職業(yè)技術學院 日期： 2022.11 NO 25 10.11 平行軸斜齒圓柱齒輪傳動的強度運算課 題1、把握斜齒圓柱齒輪的形成和嚙合特點；目的要求2、懂得斜齒圓柱齒輪參數(shù)和幾何尺寸運算；3、懂得斜齒圓柱齒輪的當量齒數(shù)和嚙合傳動；4、懂得斜齒圓柱齒輪傳動的受力分析和強度運算；斜齒圓柱齒輪的形成和嚙合特點、幾何尺寸運算、受力分析是重點、難 點本次課的重點,而齒輪的當量齒數(shù)的懂得、嚙合傳動條件和強度計算有肯定的難度；1、斜齒圓柱齒輪傳動有何特點？復習提問 要點：教具、實 驗及教學 手段2、斜齒圓柱齒輪的幾何參數(shù)有哪些？3、何謂當量齒數(shù)？4、斜齒輪的軸向力方向如何判定？教材、教案、教參等；老師

2、講解為主（舉例、介紹體會） ,舉一反三,課后小結,布置 作業(yè)；作業(yè)布置 教學反映補充題：與直齒圓柱齒輪傳動相比較,斜齒輪傳動有何特點？上課和作業(yè)情形反映良好；本次課內容較較多,重點在斜齒圓柱齒輪的形成和嚙合特點、課后分析幾何尺寸運算、受力分析等,通過本次課的學習,讓同學對斜齒輪 的傳動有更深化的明白；如傳動的優(yōu)點及帶來的不良影響；復習提問：1、齒輪的失效形式及設計準就 2、齒輪常用的材料及熱處理 3、齒輪材料的許用應力 新課導入：直齒圓柱齒輪的傳動過程中, 一對輪齒沿齒寬同時進入嚙合和脫離嚙合,致使輪 輪齒的變形也是突然產生和突然消逝的,從而 齒所受的力是突然加上或突然卸掉的,高速傳動中沖擊、

3、 振動和噪聲較大, 傳動不夠平穩(wěn)； 為了適應機器高速、 重載的需要,討論產生了斜齒圓柱齒輪； 10.11斜齒圓柱齒輪傳動一、斜齒圓柱齒輪的形成及嚙合特點1、 形成圖 25-1 斜齒圓柱齒輪的形成 2、特點保留了直齒圓柱齒輪傳動的嚙合特性；輪齒嚙合時齒面的接觸線是傾斜的,接觸線的長度是由短變長,再由長變短；即輪齒是逐步進入嚙合,再逐步退出嚙合的,參 與嚙合的輪齒對數(shù)比直齒輪的多,重合度大,傳動平穩(wěn),沖擊和噪聲小,適合于高速 和重載傳動,但傳動中有軸向力；二、斜圓柱齒輪的參數(shù) 1、螺旋角 斜圓柱齒輪的輪齒, 沿齒寬方向呈螺旋形； 規(guī)定分度圓上的螺旋角為斜圓柱齒輪 b表示；螺旋齒輪有左旋和右旋之分；

4、為了 的螺旋角,基圓珠筆柱上的螺旋角用 削減軸向力,一般取 =8 0- 20 0；當高速大功率的傳動時,可采納人字齒輪；2、法向模數(shù) mn 和法向模數(shù) mt 斜齒輪的齒面為一漸開螺旋面；垂直于螺旋線的截面（法向）上的 齒形與端面齒形不同；在斜齒輪的分度圓柱的綻開圖中,距 pn 和端面齒距 pt 的關系陰影部分代表輪齒, 空白部分為齒槽； 法向齒為：pt=pn/cos由于： pn= mnpt= mt就 mt=mn/cos圖 25-2 分度圓上的尺寸3、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)和變位系數(shù)ct由于在端面和法向上的齒頂高、頂隙和變位于量都相等,即h atm th anm n、m tcnm n和xtm tx

5、nm n；于是h ath ancosc tcncosx txncos4、壓力角左圖所示tanttann/cos圖 25-3 端面壓力角與法向壓力角由于加工斜齒輪時, 刀具是沿著螺旋線方向進給的,此時輪齒的法向參數(shù)和刀具的參數(shù)一樣,有意規(guī)定斜齒輪的法向參數(shù)為標準值,并與直齒的參數(shù)標準相同；三、斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸 斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸斜齒圓柱齒輪的端面上各部分尺寸關系與直齒輪各部 分尺寸關系完全相同,所以只要把端面參數(shù)代入直齒輪運算中心公式運算斜齒輪尺 寸；四、斜齒輪的當量齒數(shù)在斜齒輪的分度圓柱面上,過輪齒螺旋線上C 點,作此螺旋線的法向截面,此截面與分度圓柱的交線為一橢圓,橢圓上 C 點鄰

6、近的齒形可以近似地看作為斜齒輪的法向齒形；以 為分度圓半徑,以斜齒輪的法 向模數(shù) mn 為模數(shù),法向壓力角 n 為壓力角,作 一假想直齒輪,就該直齒輪的齒形與斜齒輪的法 向齒形特別接近；因此,稱這個假想的直齒輪為 該斜齒輪的當星齒輪,其齒數(shù)稱為當量齒數(shù),用 zv 表示：zv=z/3 cos在強度運算時,可按一對當量齒輪傳動運算 一對斜齒輪傳動；在運算斜齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)時,按zminvzmincos317cos3運算,由此可知,標準料齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)比圖 25-4 斜齒輪的當量齒輪標淮直齒輪少,故采納斜齒輪傳動可以得到更為緊湊的結構；五、斜齒圓柱齒的嚙合傳動1、正確嚙合條件 一對

7、斜齒輪嚙合傳動, 除了如直齒輪嚙合傳動一樣, 要求兩個齒輪的模數(shù)及壓力角分別相等外, 仍要求兩輪的螺旋角必需大小相等,嚙合 ；2、正確安裝條件旋向相反 外嚙合 或旋向相同 內aad12d22m nz 1z 2cos當齒數(shù)和模數(shù)不變時,可通過調整 3、重合度的大小配湊中心距；與直齒輪相比較, 其重合度由兩部分組成, 一部分是與直齒輪相同的部分 t,稱為端面重合度： 另一部分是由 產生的縱向重合度,= b sin / m n；隨齒寬b 和螺旋角 的增大而增大；一般 1；六、輪齒受力分析忽視嚙合齒面間的摩擦拭力,并將分度圓上垂直作用于齒面的法向力 Fn 集中作用于齒寬中點；法向力切向力Ft=2T1/

8、d1 n/cos徑向力Fr=Fttan軸向力Fx=FttanFn可以分解為三個相互垂直的分力；法向力Fn=Ft/cosncosn為法向壓力角,n=20 0；d1 為小齒輪分T1 為名義轉矩；為分度圓螺旋角；度圓直徑；圖 25-5 斜齒輪傳動受力分析 斜齒輪傳動的切向力 Ft 和徑向力 Fr 方向的確定與直齒輪傳動相同；主動輪軸向 力 Fx 的方向可用左、右手定就判定,右旋齒輪用右手,判定時用手握住齒輪的軸線,讓四指彎曲的方向與齒輪的轉向相同,就大拇指的指向即為齒輪軸向力的方向；而從動輪所受軸向力的方向與主動輪的相反；七、強度運算 斜齒輪嚙合傳動,載荷作用在法面上,而法面齒形近似于當量齒輪的齒形,因 此斜齒輪傳動的強度運算可轉換為當量齒輪的強度運算；斜齒輪傳動的齒面接觸疲憊強度：HZEZHZ2KT1uu1Hbd12按齒面接觸疲憊強度的設計公式：d132KT 1u1ZEZHZ2u式中 Z 為螺旋角系數(shù), Z=dHcos；齒根彎曲疲憊強度：F2KT 1 YY FS1F1bd 1mF2F1Y FS2F2Y FS1按齒根彎曲疲憊強度的設計公式：如m32KT1 Y2 cosY FS/120 0,式中為縱向重合度,dz 12FY FS為復合齒形系數(shù)； Y 為螺旋角系數(shù), Y =