機(jī)械基礎(chǔ)(機(jī)械工業(yè)版)授課教案：直齒圓錐齒輪傳動(dòng)

PAGEPAGE2機(jī)械基礎(chǔ)（機(jī)械工業(yè)版）授課教案章節(jié)名稱直齒圓錐齒輪傳動(dòng)授課形式講授課時(shí)2班級(jí)10綜（3）教學(xué)目的1.了解直齒圓錐齒輪的正確嚙合條件。2．會(huì)對(duì)直齒圓錐齒輪受力分析，判斷各力的方向。教學(xué)重點(diǎn)了解直齒圓錐齒輪的正確嚙合條件、受力分析、斷各力的方向教學(xué)難點(diǎn)受力分析，判斷各力的方向輔助手段模型課外作業(yè)課后體會(huì)一、齒圓錐齒輪直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)用于兩相交軸之間的傳動(dòng)，兩軸的夾角可由傳動(dòng)的要求確定，在一機(jī)構(gòu)中多采用=900的直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)。一對(duì)圓錐齒輪輪齒分布在兩個(gè)截錐體上，且錐頂交于一點(diǎn)，其輪齒尺寸由大端面錐方向的小端逐漸變小。顯然圓錐齒輪大端和小端的參數(shù)是不相同的。了便于測(cè)量和估算機(jī)構(gòu)的外形尺寸，規(guī)定以大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，大端壓力角=200。二、齒圓錐齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸三．當(dāng)量齒輪以圓錐齒輪大端模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，大端壓力角為標(biāo)準(zhǔn)壓力角，按照?qǐng)A柱齒輪作圖法畫(huà)出扇形齒輪的齒廓，其齒廓與直齒圓錐齒輪大端齒廓近似相同，兩扇形齒輪的齒數(shù)為兩圓錐齒輪的實(shí)際齒數(shù)。若將扇形齒輪補(bǔ)足為完整的圓柱齒輪，這兩個(gè)假想的圓柱齒輪就稱為兩錐齒輪的當(dāng)量齒輪，當(dāng)量齒輪的齒數(shù)稱為當(dāng)量齒數(shù)，用Zv表示。當(dāng)量齒輪的半徑：rv=r／cos當(dāng)量齒數(shù)：Zv=Z／cos式中――圓錐齒輪分度圓錐角當(dāng)量齒數(shù)Zv是圓錐齒輪的重要參數(shù)，其意義在于，就大端齒形和大端承載能力而言，圓錐齒輪與同模數(shù)、同壓力角、齒數(shù)為Zv的圓柱齒輪相當(dāng)。用仿形法加工圓錐齒輪，按Zv值選擇刀號(hào)。用范成法加工正常齒形的圓錐齒輪，不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)Zmin=Zvmincos=17cos。四、確嚙合條件一對(duì)直齒圓錐齒輪的正確嚙合的條件為大端模數(shù)和壓力角必須分別相等m1=m2=m1=2=五．直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的受力分析1.輪齒受力分析一對(duì)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，假設(shè)輪齒間的作用力近似地作用于齒寬節(jié)線的中點(diǎn)處，如不考慮摩擦力的影響，其方向垂直指向工作齒面。為主動(dòng)錐齒輪的受力情況，輪齒間的法向力，可分解為圓周力、軸向力和徑向力圓周力在Ft在主動(dòng)輪上與嚙合點(diǎn)圓周速度的方向相反；在從動(dòng)輪上則與嚙合點(diǎn)的圓周速度方向相同。徑向力的方向都垂直指向各自的齒輪軸線。軸向力Fx的方向則總是由錐頂指向齒輪的大端。章節(jié)名稱蝸桿傳動(dòng)授課形式講授課時(shí)2班級(jí)10綜（3）教學(xué)目的1、了解蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)，主要參數(shù)2、掌握蝸桿傳動(dòng)的受力分析，掌握蝸桿與蝸輪之間的轉(zhuǎn)向、受力方向教學(xué)重點(diǎn)1、了解蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)，主要參數(shù)2、掌握蝸桿傳動(dòng)的受力分析，掌握蝸桿與蝸輪之間的轉(zhuǎn)向、受力方向教學(xué)難點(diǎn)掌握蝸桿傳動(dòng)的受力分析，掌握蝸桿與蝸輪之間的轉(zhuǎn)向、受力方向輔助手段模型課外作業(yè)課后體會(huì)蝸桿傳動(dòng)由蝸桿和蝸輪組成，用于傳遞空間交錯(cuò)的兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，一般交錯(cuò)角為90，通常蝸桿為主動(dòng)件，蝸輪為從動(dòng)件一、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)1.傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊。用于傳遞動(dòng)力時(shí)，i=8～80,用于傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)，i可達(dá)1000。2.傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪聲。因?yàn)槲仐U與蝸輪齒的嚙合是連續(xù)的，同時(shí)嚙合的齒數(shù)較多所以平穩(wěn)性好。3.當(dāng)蝸桿的螺旋角小于輪齒間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸桿傳動(dòng)能自鎖，即只能由損桿帶動(dòng)蝸輪，而不能蝸輪帶動(dòng)蝸桿。4.傳動(dòng)效率低。因?yàn)樵趥鲃?dòng)中摩擦損失大，其效率一般為=0.7～0.8，具有自鎖性傳動(dòng)時(shí)效率=0.4～0.5。故不適用于傳遞大功率和長(zhǎng)期連續(xù)工作。5.為了減少摩擦，蝸輪常用貴重的減摩材料（如青銅）制造，成本高。二、蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算中，均以主平面（通過(guò)蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面）的參數(shù)和幾何關(guān)系為基準(zhǔn)。（一）主要參數(shù)1．模數(shù)、壓力角、螺旋升角λ與蝸輪的分度圓螺旋角 為了保證輪齒的正確嚙合，蝸桿的軸向模數(shù)mx1應(yīng)等于蝸輪的端面模數(shù)mt2，蝸桿的軸向壓力角x1應(yīng)等于蝸輪的端面壓力角t2，蝸桿分度圓上的螺旋線升角應(yīng)等于蝸輪分度圓上的螺旋角，且兩者螺旋方向相同。 蝸桿的軸向壓力角x（蝸輪的端面壓力角t）為標(biāo)準(zhǔn)壓力角200。 mx1=mt2=mx1=t2== 通常取蝸桿的頭數(shù)Z1=1～4。當(dāng)Z=1時(shí)，導(dǎo)程角小，效率低，一般用于分度傳動(dòng)或自鎖傳動(dòng)中，Z=2～4常用于動(dòng)力傳動(dòng)和有較高效率。若頭數(shù)多，導(dǎo)程角大，制造困難。蝸輪齒數(shù)根據(jù)傳動(dòng)比和蝸桿的頭數(shù)決定：Z2=iZ1,通常取Z2=20～28，Z2不應(yīng)少于28齒，以免根切和降低傳動(dòng)的平穩(wěn)性。三、蝸桿傳動(dòng)的受力分析1．蝸桿傳動(dòng)回轉(zhuǎn)方向的確定（1）螺旋方向的判定圖11蝸桿傳動(dòng)與斜齒輪傳動(dòng)一樣，也有左旋與右旋之分。蝸桿、蝸輪的螺旋方向可用右手法則判定：手心對(duì)著自己，四指順著蝸桿（蝸輪）的軸線方向擺肩。若嚙合與右手拇指指向一致，該蝸桿（蝸輪）為右旋，反之為左旋。圖11（2）蝸輪旋轉(zhuǎn)方向的判定圖11蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向不僅與蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)。蝸輪旋轉(zhuǎn)方向的判定方法如下：當(dāng)蝸桿是左旋（或右旋）時(shí)，伸出右手（或左手）半握拳，用四指順著蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向，大拇指指向的相反方向就是蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向，蝸輪旋轉(zhuǎn)方向判定。圖112．蝸桿傳動(dòng)的受力分析蝸桿傳動(dòng)的受力情況類似斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力情況。若不計(jì)摩擦力，齒面上的法向力Fn仍可分解為三個(gè)相互垂直的分力。圓周力Ft、軸向力Fx、徑向力Fr。圓周力Ft1的方向與節(jié)點(diǎn)P的速度方向相反。徑向力Fr1的方向總是指向蝸桿軸線。軸向力Fx1的方向和斜齒輪一樣，用主動(dòng)輪左右手法則判定：對(duì)主動(dòng)右旋蝸桿以右手四指彎曲方向表示轉(zhuǎn)動(dòng)方向，大拇指的指向即為軸向力Fx1的方向。由于蝸桿軸線與蝸輪軸線在空間交錯(cuò)成900，故蝸桿力Ft1等于蝸輪軸向力Fx2，蝸桿軸向力Fx1等于蝸軸圓周力Ft2，蝸桿徑向力Fr1等于蝸輪徑向力Fr2。即：Ft1=－Fx2Fx1=－Ft2Fr1=－Fr2四、蝸輪材料選擇蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式有膠合、點(diǎn)蝕和磨損等，因此，蝸桿蝸輪的材料不僅要有足夠的強(qiáng)度，而且還要有良好的減磨性，耐磨性和抗膠合的能力。蝸桿一般采用碳素鋼或合金鋼制造，要求齒面光潔并且有較高的硬度。對(duì)于高速重載傳動(dòng)，蝸桿常用15Cr、20Cr、20CrMnTi等，經(jīng)滲碳淬火，表面硬度HRC56～62，并經(jīng)磨削。對(duì)中速中載傳動(dòng)，蝸桿材料可用45、40Cr、35SiMn等，表面淬火，表面硬度HRC45～55，也需磨削。低速不重要的傳動(dòng)，蝸桿材料可采用45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度HB220～270。蝸輪材料可參考滑動(dòng)速度Vs來(lái)選擇，常采用青銅與鑄鐵，在Vs>5--25m/s的連續(xù)工作的重要傳動(dòng)中，蝸輪材料常用鑄錫磷青銅ZQSn10—1或鑄錫鋅鉛青銅ZQSn6—6—3等，這些材料的減摩性、耐磨性和抗膠合的性能及切削性能都較好，但強(qiáng)度低，價(jià)格高。在Vs＜5m/s