機(jī)械基礎(chǔ)電子教案15-斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)

章節(jié)名稱斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)授課形式講授課時(shí)2班級(jí)電氣、機(jī)電教學(xué)目的掌握斜齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)、幾何尺寸和正確嚙合條件。２．掌握斜齒輪傳動(dòng)的受力分析，會(huì)判斷各力的方向。教學(xué)重點(diǎn)斜齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)、正確嚙合條件、受力分析，會(huì)判斷各力的方向教學(xué)難點(diǎn)受力分析，會(huì)判斷各力的方向輔助手段齒輪模型課外作業(yè)教學(xué)進(jìn)程及說明★教具演示并導(dǎo)入新課：（講解相關(guān)理論知識(shí)）一、斜齒圓柱齒輪齒廓形成及嚙合特點(diǎn)

１．斜齒圓柱齒輪齒廓形成

漸開線斜齒圓柱齒輪齒廓曲面的形成與漸開線直齒圓柱齒輪相似。就齒輪端面而言，都是發(fā)生線繞基圓作純滾動(dòng)時(shí)，發(fā)生線上任一點(diǎn)K在平面上的軌跡。實(shí)質(zhì)上齒廓表面是一漸開線曲面。

所不同的是直齒圓柱齒輪的齒面是發(fā)生面上一條平行于基圓柱母線的直線在空間的軌跡面；而斜齒圓柱齒輪的齒面是發(fā)生面上一條與基圓柱母線夾角為βb的斜直線在空間的軌跡面。由于斜直線繞到基圓柱面上之后是一條螺旋線，由該斜直線在空間的軌跡面所形成的齒廓曲面稱為漸開螺旋面，其中βb稱為基圓螺旋角。２．嚙合特點(diǎn)： 直齒圓柱齒輪由齒廓曲面形成原理可知，直齒圓柱齒輪在嚙合過程中，接觸線平行于軸線，因而一對(duì)直齒齒廓是同時(shí)沿整個(gè)齒寬進(jìn)入嚙合脫離嚙合，即其上的載荷也是突然加上和突然卸下，易引起沖擊。傳動(dòng)平穩(wěn)性較差。斜齒圓柱齒輪而一對(duì)斜齒圓柱齒輪接觸線為斜直線，接觸線長度先由短到長，再由長到短，直至脫離嚙合，故傳動(dòng)平穩(wěn)性好，承載能力強(qiáng)，適用于高速重載傳動(dòng)。在傳動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生軸向力。二、斜齒圓柱齒輪的主要參數(shù)和幾何尺寸圖11由斜齒圓柱齒輪齒廓形成可知，它的齒面是一漸開線螺旋面，其端面（垂直于齒輪軸線的平面）和法面平面（垂直于齒的平面）的齒形不同，當(dāng)用成型銑刀加工時(shí)，刀具沿螺旋線方向進(jìn)刀，故輪齒的法面齒形與刀具的齒形一致，因此以輪齒的法面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)來選擇刀具。但在計(jì)算斜齒輪的幾何尺寸時(shí)，又要按端面參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，故必須建立法面參數(shù)與端面參數(shù)之間的換算關(guān)系。圖11１．螺旋角斜齒輪的螺旋線為斜直線，螺旋線與分度圓柱母線的夾角稱螺旋角，用β表示。斜齒輪輪齒的旋向分為左、右旋兩種。２．模數(shù)Pn表示法向齒距，Pt表示端面齒距，β為螺旋角，它們之間的關(guān)系為：Pn＝Pt·cosβ∵P＝π·m，∴mn＝mt·cosβmt——端面模數(shù)mn——法面模數(shù)一般取mn為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)３．壓力角斜齒輪在分度圓上的壓力角也有法向壓力角αn和端面壓力角αt之分，兩者之間的關(guān)系為：tgαn＝tgαt·cosβ一般規(guī)定法向壓力角取標(biāo)準(zhǔn)值，即αn＝20°４．齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)斜齒輪在端面和法面上的齒頂高和頂隙是相等的，即ha＝hat*·mt＝han*·mnC＝Ct*·mt＝Cn*·mn由此得hat*＝han*·cosβCt*＝Cn*·cosβ式中hat*和Ct*為端面齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)，han*和Cn*為法面齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)，均應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值。５．分度圓直徑與中心距斜齒輪直徑是從端面上度量的，故得d＝mt·Z＝mnz／cosβ。斜齒輪傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距為：a＝(d1＋d2)／2＝(Z1＋Z2)mt／2＝(Z1＋Z2)mn／2cosβ斜齒輪的幾何尺寸計(jì)算公式見表11－11。三、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)1.正確嚙合條件一對(duì)斜齒輪的正確嚙合條件是：兩輪的法面模數(shù)和法面壓力角相等，分度圓上的螺旋角相等，方向相反，即：mn1＝mn2αn1＝αn2β1＝-β2２．當(dāng)量齒輪和當(dāng)量齒數(shù)過斜齒輪分度圓螺旋線上的一點(diǎn)P，作垂直于輪齒的法向截面，該截面為橢圓，橢圓在p點(diǎn)的曲率半徑為ρ。若以ρ為分度圓半徑，以斜齒輪的mn、αn作一假想直齒圓柱齒輪，其齒形近似于斜齒輪的法向齒形。該假想直齒圓柱齒輪稱為該斜齒輪的當(dāng)量齒輪，其齒數(shù)稱為當(dāng)量齒數(shù)，用Zv表示。Zv＝Z／cos3β。式中Z為斜齒輪的齒數(shù)，β為螺旋角。選擇銑刀及輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算都用到當(dāng)量齒數(shù)Zv。此外確定斜齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)也以它為依據(jù)。因?yàn)楫?dāng)量直齒輪輪齒的最少齒數(shù)Zvmin＝17，則標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪不產(chǎn)生根工的最少齒數(shù)為Zmin＝Zvmin·cos3β可見，斜齒輪的最少齒數(shù)比直齒輪少。例如：αn＝20°，當(dāng)β＝15°時(shí)，斜齒輪的最少齒數(shù)：Zmin＝Zvmin·cos3β＝17·cos315°＝15四、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析１．受力分析一對(duì)斜齒輪受力情況，不計(jì)摩擦力，作用于主動(dòng)輪齒上的法向力Fn必沿接觸點(diǎn)的法線方向指向工作齒面。法向力又可分為：圓周力徑向力軸向力從動(dòng)輪上的圓周力、徑向力和軸向力與主動(dòng)輪上的大小相等，方向相反。圓周力的方向在主動(dòng)輪上與嚙合點(diǎn)的圓周速度方向相反，在從動(dòng)輪上則與嚙合點(diǎn)的圓周速度方向相同。徑向力的方向分別指向各自的輪心。軸向力方向可用主動(dòng)輪左右手法則來判定。即主動(dòng)輪是右旋時(shí)，握緊右手，四指表示主動(dòng)輪的回轉(zhuǎn)方向，拇指伸直的指向即為主動(dòng)輪上的軸向力五、本次課小結(jié)本次課重點(diǎn)掌握掌握斜齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)、幾何尺寸和正確嚙合條件。掌握斜齒輪傳動(dòng)的受力分析，會(huì)判斷各力的方向。六、布置作業(yè)練習(xí)冊對(duì)應(yīng)內(nèi)容七、[教學(xué)反思]標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算，有些內(nèi)容(當(dāng)量齒輪)比較抽象，學(xué)生難以理解。在講授時(shí)應(yīng)注意恰當(dāng)運(yùn)用各種教學(xué)手段，利用多媒體和模型，使抽象的概念形象化，幫助學(xué)生理解。注意以直齒輪傳動(dòng)為基礎(chǔ)，應(yīng)提示斜齒輪傳動(dòng)、直齒錐齒輪傳動(dòng)與直齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算基本原理是一樣的。教學(xué)應(yīng)掌握它們的不同點(diǎn)即可。斜齒輪傳動(dòng)注意環(huán)繞分度圓螺旋角β這個(gè)主