2022年《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教案二十五

1、浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 日期： 2022.11 NO 25 10.11 平行軸斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度運(yùn)算課 題1、把握斜齒圓柱齒輪的形成和嚙合特點(diǎn)；目的要求2、懂得斜齒圓柱齒輪參數(shù)和幾何尺寸運(yùn)算；3、懂得斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù)和嚙合傳動(dòng)；4、懂得斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析和強(qiáng)度運(yùn)算；斜齒圓柱齒輪的形成和嚙合特點(diǎn)、幾何尺寸運(yùn)算、受力分析是重點(diǎn)、難 點(diǎn)本次課的重點(diǎn),而齒輪的當(dāng)量齒數(shù)的懂得、嚙合傳動(dòng)條件和強(qiáng)度計(jì)算有肯定的難度；1、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)有何特點(diǎn)？復(fù)習(xí)提問(wèn) 要點(diǎn)：教具、實(shí) 驗(yàn)及教學(xué) 手段2、斜齒圓柱齒輪的幾何參數(shù)有哪些？3、何謂當(dāng)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(huì)） ,舉一反三,課后小結(jié),布置 作業(yè)；作業(yè)布置 教學(xué)反映補(bǔ)充題：與直齒圓柱齒輪傳動(dòng)相比較,斜齒輪傳動(dòng)有何特點(diǎn)？上課和作業(yè)情形反映良好；本次課內(nèi)容較較多,重點(diǎn)在斜齒圓柱齒輪的形成和嚙合特點(diǎn)、課后分析幾何尺寸運(yùn)算、受力分析等,通過(guò)本次課的學(xué)習(xí),讓同學(xué)對(duì)斜齒輪 的傳動(dòng)有更深化的明白；如傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)及帶來(lái)的不良影響；復(fù)習(xí)提問(wèn)：1、齒輪的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)就 2、齒輪常用的材料及熱處理 3、齒輪材料的許用應(yīng)力 新課導(dǎo)入：直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)過(guò)程中, 一對(duì)輪齒沿齒寬同時(shí)進(jìn)入嚙合和脫離嚙合,致使輪 輪齒的變形也是突然產(chǎn)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(dòng)中沖擊、

3、 振動(dòng)和噪聲較大, 傳動(dòng)不夠平穩(wěn)； 為了適應(yīng)機(jī)器高速、 重載的需要,討論產(chǎn)生了斜齒圓柱齒輪； 10.11斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)一、斜齒圓柱齒輪的形成及嚙合特點(diǎn)1、 形成圖 25-1 斜齒圓柱齒輪的形成 2、特點(diǎn)保留了直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的嚙合特性；輪齒嚙合時(shí)齒面的接觸線(xiàn)是傾斜的,接觸線(xiàn)的長(zhǎng)度是由短變長(zhǎng),再由長(zhǎng)變短；即輪齒是逐步進(jìn)入嚙合,再逐步退出嚙合的,參 與嚙合的輪齒對(duì)數(shù)比直齒輪的多,重合度大,傳動(dòng)平穩(wěn),沖擊和噪聲小,適合于高速 和重載傳動(dòng),但傳動(dòng)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(dāng)高速大功率的傳動(dòng)時(shí),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(kāi)螺旋面；垂直于螺旋線(xiàn)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(kāi)圖中,距 pn 和端面齒距 pt 的關(guān)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(shí), 刀具是沿著螺旋線(xiàn)方向進(jìn)給的,此時(shí)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(biāo)準(zhǔn)值,并與直齒的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(guān)系與直齒輪各部 分尺寸關(guān)系完全相同,所以只要把端面參數(shù)代入直齒輪運(yùn)算中心公式運(yùn)算斜齒輪尺 寸；四、斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)在斜齒輪的分度圓柱面上,過(guò)輪齒螺旋線(xiàn)上C 點(diǎn),作此螺旋線(xiàn)的法向截面,此截面與分度圓柱的交線(xiàn)為一橢圓,橢圓上 C 點(diǎn)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(chēng)這個(gè)假想的直齒輪為 該斜齒輪的當(dāng)星齒輪,其齒數(shù)稱(chēng)為當(dāng)量齒數(shù),用 zv 表示：zv=z/3 cos在強(qiáng)度運(yùn)算時(shí),可按一對(duì)當(dāng)量齒輪傳動(dòng)運(yùn)算 一對(duì)斜齒輪傳動(dòng)；在運(yùn)算斜齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)時(shí),按zminvzmincos317cos3運(yùn)算,由此可知,標(biāo)準(zhǔn)料齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)比圖 25-4 斜齒輪的當(dāng)量齒輪標(biāo)淮直齒輪少,故采納斜齒輪傳動(dòng)可以得到更為緊湊的結(jié)構(gòu)；五、斜齒圓柱齒的嚙合傳動(dòng)1、正確嚙合條件 一對(duì)

7、斜齒輪嚙合傳動(dòng), 除了如直齒輪嚙合傳動(dòng)一樣, 要求兩個(gè)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(nèi)aad12d22m nz 1z 2cos當(dāng)齒數(shù)和模數(shù)不變時(shí),可通過(guò)調(diào)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(chēng)為端面重合度： 另一部分是由 產(chǎn)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(diǎn)；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(gè)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(zhuǎn)矩；為分度圓螺旋角；度圓直徑；圖 25-5 斜齒輪傳動(dòng)受力分析 斜齒輪傳動(dòng)的切向力 Ft 和徑向力 Fr 方向的確定與直齒輪傳動(dòng)相同；主動(dòng)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(shí)用手握住齒輪的軸線(xiàn),讓四指彎曲的方向與齒輪的轉(zhuǎn)向相同,就大拇指的指向即為齒輪軸向力的方向；而從動(dòng)輪所受軸向力的方向與主動(dòng)輪的相反；七、強(qiáng)度運(yùn)算 斜齒輪嚙合傳動(dòng),載荷作用在法面上,而法面齒形近似于當(dāng)量齒輪的齒形,因 此斜齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度運(yùn)算可轉(zhuǎn)換為當(dāng)量齒輪的強(qiáng)度運(yùn)算；斜齒輪傳動(dòng)的齒面接觸疲憊強(qiáng)度：HZEZHZ2KT1uu1Hbd12按齒面接觸疲憊強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式：d132KT 1u1ZEZHZ2u式中 Z 為螺旋角系數(shù), Z=dHcos；齒根彎曲疲憊強(qiáng)度：F2KT 1 YY FS1F1bd 1mF2F1Y FS2F2Y FS1按齒根彎曲疲憊強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式：如m32KT1 Y2 cosY FS/120 0,式中為縱向重合度,dz 12FY FS為復(fù)合齒形系數(shù)； Y 為螺旋角系數(shù), Y =