《機(jī)械基礎(chǔ)》電子課件 電子教案 2-2

職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師授課教案20 /20 學(xué)年 第 學(xué)期 課程機(jī)械基礎(chǔ)章節(jié)課題授課方法

項(xiàng)目二 機(jī)械傳動(dòng)任務(wù)2 設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)講授 所需教具 多媒體課件授課時(shí)間 月日節(jié) 月日節(jié) 月日節(jié) 月日授課班級(jí)

了解直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)、基本參數(shù)、幾何尺寸的計(jì)算。能按設(shè)計(jì)步驟正確設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。了解齒輪的失效形式、常用材料。帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及設(shè)計(jì)的步驟與應(yīng)用。鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用。重點(diǎn)難點(diǎn)按設(shè)計(jì)步驟正確設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。教學(xué)過程

舊知復(fù)習(xí) 10分鐘任務(wù)2設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng) 55分鐘課堂練習(xí) 15分鐘小結(jié) 10分鐘課后作業(yè)教學(xué)后記任課教師 教研室主任 年 月 日職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案附頁第2頁教學(xué)內(nèi)容舊知復(fù)習(xí)：1.帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及設(shè)計(jì)的步驟與應(yīng)用。2.鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用。講授新課： 項(xiàng)目二 機(jī)械傳動(dòng)任務(wù)2設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)一、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)與類型與其他傳動(dòng)相比較，齒輪傳動(dòng)具有以下特點(diǎn)：瞬時(shí)傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)平穩(wěn)。結(jié)構(gòu)緊湊，適用范圍廣。99%；工作可靠，壽命長?？蓪?shí)現(xiàn)兩軸平行、交叉、交錯(cuò)的傳動(dòng)。齒輪需要專用制造設(shè)備，成本較高。齒輪傳動(dòng)的類型用于兩平行軸之間的傳動(dòng) 如斜齒輪傳動(dòng)。用于兩相交軸之間的傳動(dòng) 如圓錐齒輪傳動(dòng)。用于兩相錯(cuò)軸之間的傳動(dòng) 如蝸桿傳動(dòng)。二、漸開線直齒圓柱齒輪輪齒的各部分名稱、基本參數(shù)和幾何尺寸漸開線的形成及性質(zhì)漸開線的形成K的運(yùn)動(dòng)軌跡，稱為該圓的漸開線，如圖2-24不動(dòng)的圓為基圓。任課教師 教研室主任 年 月 日職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案附頁第3頁（2）漸開線的性質(zhì)①發(fā)生線沿基圓邊緣滾過的長度，等于基圓上被滾過的圓弧長即。KBK曲率中心，線段KB是K點(diǎn)的曲率半徑。③漸開線的形狀取決于基圓的大小。④基圓內(nèi)無漸開線。漸開線直齒圓柱齒輪輪齒的各部分名稱齒頂圓 齒頂所在的圓稱為齒頂圓，齒頂圓直徑用d表示。a齒根圓 齒槽底部所在的圓稱為齒根圓，齒根圓直徑用df

表示。齒厚同一輪齒上左、右兩齒廓之間的某一圓周弧長稱為齒厚，分度圓上的齒厚用s表示。齒槽寬 相鄰兩齒之間的某一圓周弧長稱為齒槽寬，分度圓上齒槽寬用e表示。用p表示。分度圓 輪齒上齒厚等于齒槽寬所在的圓稱為分度圓，分度圓徑用d表示。齒頂高 分度圓到齒圓頂之間的徑向距離稱為齒頂高，用h表a示。齒根高 分度圓到齒根圓之間的徑向距離稱為齒根高，用h 表f示。齒全高 齒頂圓到齒根圓之間的徑向距離稱為齒全高用h表示。中心距 兩傳動(dòng)齒輪中心的距離稱為中心距，用a表示。漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)齒數(shù)z 齒輪圓周上輪齒的總數(shù)稱為齒數(shù)。模數(shù)m 齒輪幾何尺寸的重要參數(shù)。任課教師 教研室主任 年 月 日壓力角 壓力角指輪齒速度方向與受力方向所夾的銳角通常職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案附頁第4頁指分度圓上的壓力角20o。頂高系數(shù)ha

h＝1。a頂隙系數(shù)c 標(biāo)準(zhǔn)齒輪的頂隙系數(shù)c。漸開線直齒標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算漸開線直齒標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算公式見表2-9。2-1m=10mm，zz＝80，壓力角，試計(jì)算該直1 2齒圓柱齒輪的各部分尺寸。例2-2 mm，齒數(shù)為23，試計(jì)算該齒輪的齒頂圓直徑三、一對(duì)漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)一對(duì)漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的嚙合過程2-28任課教師 教研室主任 年 月 日職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案附頁第5頁傳動(dòng)比值恒定在兩輪節(jié)點(diǎn)CO1即有

的連線，2 =c

c=1 1

c2 2得 i= oc 11

=常數(shù)oc 2 oc 2 1 所以，漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)比值為恒定不變。3．中心距的可分性稱之為漸開線齒輪傳動(dòng)的中心距可分性。齒廓間的作用力方向不變漸開線齒輪的兩齒廓無論在何處嚙合，齒廓間作用的壓力方向始終在兩基圓的內(nèi)公切線上，即在接觸點(diǎn)的公法線上，也就是嚙合線方向上，嚙合線成為固定的直線。所以，齒廓間作用的壓力方向不變，傳動(dòng)平穩(wěn)。正確嚙合條件一對(duì)漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是：兩個(gè)齒輪的模數(shù)和任課教師 教研室主任 年 月 日任課教師教研室主任年月日任課教師教研室主任年月日壓力角分別相等，且等于標(biāo)準(zhǔn)值。職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案附頁第6頁m＝m=m1 2 = =1 2正確安裝中心距一對(duì)漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的中心距等于兩齒輪分度圓半徑之和，該中心距稱為標(biāo)準(zhǔn)中心距或正確安裝中心距。四、漸開線齒輪的加工及根切現(xiàn)象1．齒輪的加工仿形法加工仿形法加工是在普通銑床上，用軸向剖面形狀與被切齒輪輪的槽形狀完全相同的成形銑刀，銑削出齒輪的加工方法。仿形法加工齒輪的精度低，效率低，適用于單件生產(chǎn)。展成法加工展成運(yùn)動(dòng)，形成漸開線齒形。展成法加工齒輪的精度高，漸開線的形狀準(zhǔn)確，生產(chǎn)效率高。2．根切現(xiàn)象用展成法加工齒輪的時(shí)，如果齒輪的齒數(shù)太少，輪齒根部的漸開線齒廓會(huì)被部分切去，這種現(xiàn)象稱為根切。五、齒輪的精度齒輪的加工精度齒輪的加工精度影響到傳動(dòng)的精度。齒輪的傳動(dòng)精度齒輪在制造和安裝的過程中，不可避免會(huì)產(chǎn)生一定的精度誤差，影響齒輪的正常傳動(dòng)。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10095—2008規(guī)定，齒輪的傳動(dòng)精度分為12級(jí)，精度從1～12級(jí)依次降低。常用中級(jí)精度6、7、8級(jí)。（1）運(yùn)動(dòng)精度 指齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周的轉(zhuǎn)角最大誤差值不超過允許的范圍，表示傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性。職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案附頁第7頁工作平穩(wěn)性 指齒輪瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化限制在一定的范圍內(nèi)，示傳遞運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。接觸精度 指齒輪傳動(dòng)的輪齒接觸表面大又均勻，接觸斑點(diǎn)占個(gè)齒面的比例（如接觸斑點(diǎn)超過60%以上。齒輪副的側(cè)隙 指齒輪非工作面在齒廓法線方向上的間隙，隙用于儲(chǔ)存潤滑油和防止卡死。六、齒輪的失效形式1.輪齒折斷齒輪傳動(dòng)時(shí)，輪齒承受很大的載荷，根部產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，在長期循環(huán)載荷作用下，當(dāng)彎曲應(yīng)力超過材料允許的疲勞強(qiáng)度極限時(shí)，輪齒的根部將出現(xiàn)疲勞裂紋，隨著裂紋的擴(kuò)大，導(dǎo)致整個(gè)齒根折斷，這種折斷稱為疲勞折斷。過載折斷常出現(xiàn)在沒有良好潤滑條件的開式齒輪傳動(dòng)中。2．齒面疲勞點(diǎn)蝕在充分潤滑液的條件下，進(jìn)入裂紋的潤滑液受到密封高壓的作用，使齒面金屬剝落而形成麻點(diǎn)狀的凹坑，這種現(xiàn)象稱為疲勞點(diǎn)蝕。齒面疲勞點(diǎn)蝕常出現(xiàn)在閉式齒輪的傳動(dòng)中。齒面磨損輪齒嚙合表面落入金屬屑、粉塵等物質(zhì)，當(dāng)潤滑條件較差，齒面材料被磨損，失去了漸開線齒廓的形狀。齒面磨損常發(fā)生在潤滑條件較差的開式齒輪傳動(dòng)中。齒面膠合相互嚙合的金屬齒面，在高速重載下表面壓力和溫度過高容易造成粘著，隨著齒面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，較硬的齒面將較軟的齒面撕成溝紋的現(xiàn)象，稱為齒面膠合。齒面塑性變形職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案附頁8頁的表面將被擠壓出凸棱，破壞了正常的齒形，稱為齒面塑性變形。七、常用齒輪的材料和結(jié)構(gòu)常用齒輪的材料鍛鋼鍛造齒輪的組織均勻、力學(xué)性能好、強(qiáng)度高、承載能力大。常用中碳結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，如45、40Cr。由于鍛造設(shè)備限制，鍛造齒輪的直徑一般小于500mm。鑄鋼當(dāng)齒輪的直徑大于500mm不能選用鍛造時(shí)，只能選擇鑄鋼。鑄鐵當(dāng)?shù)退?、載荷不大時(shí)，可選用鑄鐵作為齒輪材料。非金屬材料在載荷較輕、轉(zhuǎn)速較高的低噪音場合，如家用電器、辦公機(jī)械，可選用尼龍、塑料等非金屬作為材料。常用齒輪的輪幅結(jié)構(gòu)常用圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)由輪緣、輪幅和輪轂三部分組成，輪幅的結(jié)構(gòu)根據(jù)齒頂圓的大小分為齒輪軸、實(shí)心齒輪、腹板式齒輪和輪幅式齒輪四種形式。2稱為齒輪軸。200mm200～500mm結(jié)構(gòu)。輪幅式齒輪 當(dāng)齒頂圓直徑大于500mm，選用腹板式結(jié)構(gòu)八、齒輪傳動(dòng)的潤滑與維護(hù)1．齒輪傳動(dòng)的潤滑定點(diǎn) 所有的運(yùn)動(dòng)副加油到位；定質(zhì) 油質(zhì)到位；定量 油量到位；職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案附頁第9頁定期 加油期限到位；定人 責(zé)任人到位2．齒輪傳動(dòng)的維護(hù)“看”和“聽”是維護(hù)齒輪傳動(dòng)的常用方法，直接檢查開式齒輪傳動(dòng)的齒面，或從窺視孔觀察閉式齒輪傳動(dòng)的齒面嚙合狀態(tài)；通過“客人”判斷齒輪傳動(dòng)的嚙合是否有異常的聲音，常見的異常：配合間隙過大、徑向跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)、連接松動(dòng)和潤滑劑牌號(hào)不符合要求。九、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度設(shè)計(jì)1.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算H即 ] （2-17）H H載荷系數(shù)K 主要考慮齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)的工作特性、載荷特性的影響而引入的修正系數(shù)。T1T=9550P N·m （2-20）1 n1P——傳遞的功率，kW；n——主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，r/min。1傳動(dòng)比u 單級(jí)齒輪的傳動(dòng)比/z小于以避免兩輪尺寸相2 1差懸殊。齒寬b 由齒輪結(jié)構(gòu)確定。小齒輪分度圓直徑d 由齒輪結(jié)構(gòu)確定。齒寬系 =b/d，齒寬系數(shù)越大，載荷分布越不均勻。d d 1許用接觸應(yīng)力

] 按下式計(jì)算：H]=Hlim （2-21）H SHlim

—試驗(yàn)齒輪的接觸

勞極限應(yīng)力；HS—齒輪接觸強(qiáng)度安全系數(shù)。H職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案附頁第10頁2.輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算選擇齒根處的最大彎曲疲勞應(yīng)力不得大于材料許用的彎曲疲勞強(qiáng)度值?！局R(shí)拓展】 變位齒輪與錐齒輪傳一、變位齒輪簡介17免出現(xiàn)根切現(xiàn)象，變位加工所得到的齒輪稱為變位齒輪。變位齒輪主要應(yīng)用于下面二種場合：兩軸之間有多組齒輪變速