机械设计教案齿轮传动
机械设计教案
老师讲解
展示：齿根折断形成机理动画以及实例照片.
学生讨论老师引导学生总结①弯曲疲劳折断：工作中，轮齿多次受交变载荷作用。
②过载折断：工作中，轮齿受到短时过载、冲击载荷或
严重磨损而减薄，都会发生过载折断。
折断形式：①齿跟整体折断：齿宽较小的直齿；
②局部折断：斜齿和偏载时。
如何提高轮齿折断能力的措施？
增大齿根过度圆角、降低表面粗糙度、减小应力集中、表面强度处理（喷丸、滚压）、减轻加工损伤等。
为了避免在预期工作寿命内出现齿根弯曲疲劳折断，应该使轮齿满足齿根弯曲疲劳强度计算准则，即
全齿折断局部折断
]
[
F
F
σ
σ≤
直齿锥齿轮传动计算例题
例题10-3试设计一减速器中的直齿锥齿轮传动。已知输入功率P=10kw，小齿轮转速n1=960r/min，齿数比u=3.2，由电动机驱动，工作寿命15年（设每年工作300天），两班制，带式输送机工作平稳，转向不变。 [解]1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）选用标准直齿锥齿轮齿轮传动，压力角取为20°。 （2）齿轮精度和材料与例题10-1同。 （3）选小齿轮齿数z1=24，大齿轮齿数z2=uz1=3.224=76.8，取z2=77。 2.按齿面接触疲劳强度设计 （1）由式（10-29）试算小齿轮分度圆直径，即 1) =1.3 计算小齿轮传递的转矩。 9.948 选取齿宽系数=0.3。 查得区域系数 查得材料的弹性影响系数。 [] 由图 由式（ ， 由图10-23查取接触疲劳寿命系数 取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-14）得 取和中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即
2）试算小齿轮分度圆直径 (2) 1 3.630m/s ②当量齿轮的齿宽系数 0.342.832mm 2) ①由表查得使用系数 ②根据级精度（降低了一级精度） ④由表 由此，得到实际载荷系数 3)由式（10-12），可得按实际载荷系数算得的分度圆直径为 及相应的齿轮模数 3.按齿根弯曲疲劳强度设计 （1）由式（10-27）试算模数，即
1）确定公式中的各参数值。 ①试选 ②计算 由分锥角 由图 由图 由图查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为 由图取弯曲疲劳寿命系数 ，由式（10-14）得 因为大齿轮的大于小齿轮，所以取 2)试算模数。 =1.840mm
认识齿轮传动教学设计
认识齿轮传动教学设计
教学 过程 教学内容教师活动学生活动 情景导入一、复习导入： 情景：前不久，普车房内一台车床出现故障, 此设备运 行时会有噪声，陈师傅打开主轴箱发现一个齿轮磨损严 重，因此交给小王一个任务：带着一张写着模数、齿数 及相关参数到仓库去找一个齿轮进行更换。小王拿着师 傅写的条子奔到仓库，结果愣住了…… 导入新课 【设计意图】 通过一个生活情景，引发学生兴趣，又以此情景来为下 面三个任务做铺垫，由一个找齿轮的事件引到齿轮传动 的类型、齿轮参数及名称、齿轮计算公式。 二、任务驱动： 任务一、展示圆柱齿轮的图片，认识齿轮各部分的名 称，完成练习（附图）。 图1:外啮合直齿圆柱齿轮传动（两齿轮旋转方向相反， 工作时无轴向力） 图2 :内啮合直齿圆柱齿轮传动（两齿轮旋转方向相 同） 图三：齿轮齿条啮合（变旋转运动为直线运动）实物： 直齿圆锥齿轮传动（两齿轮轴线垂直） 以学生普车房的故 事引入，并为将学 知识做准备，设疑 激趣。 明确任务，提岀 要求 思考，回答 观看、倾听、思考 学生看着图片，能说 明齿轮传动的类型及 特点 任务 驱动 探究新知 【设计意图】 1、创设情景激发兴趣，体现所学内容的职业性、实际 性。 2、实物情景呈现，抓住学生眼球，专注课堂 3、设问引领学生进入问题 任务二、、展示圆柱齿轮的图片，认识齿轮各部分的名 称，完成练习（附图）。 齿庠 齿顶圆 分度園 齿顶r?j 齿檢肓 齿抿園 布置任务，提出 要求，明确任务 目标 巩固齿轮参数，完 成教师布置任务
明确任务，提岀要求以小组为单位，进行竞争，看哪组最先得岀所有参数？哪组的齿轮正式陈师傅需要的齿轮。
机械设计齿轮传动设计答案解析
题10-6 图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器, 第一级斜齿轮的螺旋角 1 β的旋 向已给出。 （1）为使Ⅱ轴轴承所受轴向力较小,试确定第二级斜齿轮螺旋角β的旋向, 并画出各轮轴向力、径向力及圆周力的方向。 （2）若已知第一级齿轮的参数为:Z 1 =19,Z 2 =85,m n =5mm,0 20 = n α,a=265mm, 轮1的传动功率P=,n 1 =275 r/min。试求轮1上所受各力的大小。 解答: 1．各力方向：见题解10-6图。 2．各力的大小：m N 045 . 217 m N 275 25 .6 9550 9550 1 1 1 ? = ? ? = ? =n P T 148 . 11 , 9811 .0 265 2 ) 85 19 ( 5 2 ) ( cos2 1 1= = ? + ? = + =β β a z z n m ； mm 83 . 96 cos 1 1 = =β z n m d； N 883 tan , N 1663 cos tan , N 4483 2000 1 1 1 1 1 1 1 1 1 = = = = = =β β α t a t r t F F n F F d T F ； 题10-7图示为直齿圆锥齿轮-斜齿圆柱齿轮减速器,为使Ⅱ轴上的轴向力 抵消一部分,试确定一对斜齿圆柱齿轮螺旋线的方向;并画出各齿轮轴向力、径向 力及圆周力的方向。 解答：齿轮3为右旋，齿轮4为左旋; 力的方向见题解10-7图。 题解 题
↓ 题10-9 设计一冶金机械上用的电动机驱动的闭式斜齿圆柱齿轮传动, 已知:P = 15 kW,n 1 =730 r/min,n 2 =130 r/min,齿轮按8级精度加工,载荷有严重冲击,工作时间t =10000h,齿轮相对于轴承为非对称布置,但轴的刚度较大,设备可靠度要求较高,体积要求较小。（建议两轮材料都选用硬齿面） 解题分析：选材料→确定许用应力→硬齿面，按轮齿的弯曲疲劳强度确定齿轮的模数→确定齿轮的参数和几何尺寸→校核齿轮的接触疲劳强度→校核齿轮的圆周速度 解答:根据题意,该对齿轮应该选用硬齿面,其失效形式以轮齿弯曲疲劳折断为主。 1. 选材料 大、小齿轮均选用20CrMnTi 钢渗碳淬火（[1]表11-2），硬度为56～62HRC ，由[1]图 11-12 和[1]图11-13查得：MPa 1500,MPa 430lim lim ==H F σσ 2.按轮齿弯曲疲劳强度进行设计 （1）确定FP σ 按[1]式（11-7 P227）计算，取6.1,2min ==F ST S Y ；齿轮的循环次数： 8111038.41000017306060?=???==at n N ,取11=N Y ,则: 538MPa MPa 16 .124301m in lim 1=??== N F ST F FP Y S Y σσ （2）计算小齿轮的名义转矩T 1
超详细机械制图教案模块10测绘装配体(教学资料)
模块十测绘装配体 项目一拆卸齿轮泵 课题任务1 分析齿轮泵的结构 教具投影仪、多媒体课件、齿轮泵授课时数 1 教学目标知识目标 （1）熟悉齿轮泵的结构、特点和工作原理； （2）掌握绘制装配示意草图的方法和步骤。能力目标培养学生绘制装配示意草图的能力。 情感目标培养学生对拆卸装配体的兴趣。 教学重点绘制装配示意草图。教学难点绘制装配示意草图。 教学建议 （1）要尽可能用各种手段让学生了解齿轮泵的结构和工作原理。 （2）教师要示范装配示意草图的画法，并重点讲解齿轮、螺纹连接件、轴承等标准件的画法。 （3）本任务要和下一个任务一起完成。 （4）指导学生采用小组合作学习。
教学内容教学方法 【任务引入】 分析齿轮泵的结构及特点，绘制装配示意草图。 【知识链接】 齿轮泵的工作原理：主、从动齿轮和泵体一起构成密封工作容积，齿向接触线将左、右两腔隔开，形成吸、压油腔。右侧吸油腔内的轮齿脱离啮合，密封工作腔容积不断增大，形成部分真空，油箱中的油液在外界大气压的作用下进入吸油腔，并被旋转的轮齿带入左侧的压油腔。左侧压油腔内的轮齿不断进入啮合，使密封工作腔容积减小，油液受到挤压被排往系统。 【任务实施】 〖STEP1〗概括了解 1．分析标牌 齿轮泵额定流量为25L/min；额定压力为2.5Mpa。2．分析形体 在输入轴端有4个安装螺纹孔，在另一端面各有一个进、出油管接口。 〖STEP2〗分析结构 采用分离三片式结构，主要由主、从动齿轮，驱动轴，泵体及左、右泵盖等主要零件构成。泵体内装有一对啮合齿轮，两齿轮分别用键固定在由滚针轴承支承的主动轴和从动轴上；在主动轴的输入端用骨架式Y型橡胶密封圈密封；左、右泵盖上装有3个闷盖将轴承孔封堵，以防止灰尘进入及泄漏。 教师：展示齿轮泵。 学生：分析齿轮泵的结构。 教师：结合多媒体演示，讲解齿轮泵的工作原理。 教师：讲解标牌的内容。 学生：分析标牌。 学生：分析齿轮泵的外形。 教师：讲解齿轮泵的结构。
机械设计习题 (1)齿轮
一、选择题 1、一般开式齿轮传动的主要失效形式是＿C＿。 A、齿面胶合 B、齿面疲劳点蚀 C、齿面磨损或轮齿疲劳折断 D、轮齿塑性变形 2、高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是＿A＿。 A、齿面胶合 B、齿面疲劳点蚀 C、齿面磨损 D、轮齿疲劳折断 3、45号钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为＿B＿。 A、HRC＝45~50 B、HBS=220~270 C、HBS=160~180 D、HBS=320~350 4、齿面硬度为56~62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为＿C＿。 A、齿坏加工、淬火、磨齿、滚齿 B、齿坏加工、淬火、滚齿、磨齿 C、齿坏加工、滚齿、渗碳淬火、磨齿 D、齿坏加工、滚齿、磨齿、淬火 5、齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是＿D＿。 A、45号钢 B、ZG340~640 C、20Cr D、20CrMnTi 6、齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在＿A＿。 A、跑合阶段 B、稳定性磨损阶段 C、剧烈磨损阶段 D、齿面磨料磨损阶段 7、对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般＿D＿。 A、按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度 B、按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度 C、只需按接触强度设计 D、只需按弯曲强度设计 8、一对标准直齿圆柱齿轮，已知z1=18，a2=72，则这对齿轮的弯曲应力＿A＿。 A、sF1>sF2 B、sF1 认识齿轮传动教学设计 授课班级09机械授课时间45分钟 授课教材《数控加工机械基础》 高教版 授课人汪民军 教学内容项目三课题一任务三、认识齿轮传动 设计理念 通过理实一体化的教学设计模式，老师做中教，学生做中学，把专业基础课与生产实践结合起来，突出应用性、实用性，做到学以致用，为专业实践课打好基础；通过情景化、职业化、体验化、项目化的学习过程，让学生体验职业情境，提升学生的职业能力和职业素养，为学生就业打好基础。 教材分析及处理 本课题为《数控加工机械基础》新教材项目三课题一任务三的内容。本课题内容属于机械传动（或项目三主轴零部件）的基础知识，是教材中的基本知识内容，它不仅与前面的机械传动部分有密切的联系，而且作为传动基础知识反映学生的职业素养。另外，需要补充有关齿轮各部分名称的知识。在这个课题的教学中，通过实物、图片展示等直观教学以及任务驱动下的小组合作讨论、分析等方式，让学生对齿轮传动的类型、应用特点等有清晰的认识。 学情分析 《数控加工机械基础》是数控类专业的的专业核心课程，其基本知识与技能是学生今后岗位实践的日后从事数控操作的理论和实践的基础，因此学生较为重视。同时在学习本课程之前，学生已有一定的机械制图知识和有关钳工和普车的基本操作技能，对机械零件有一定的感性认识和专业理论基础。但本课题零部件部分涉及的内容较为繁杂、抽象，学生往往会觉得枯燥乏味，缺乏学习的兴趣。 教学目标知识 与能 力 1．对照实物或图片说出齿轮的名称并能归类； 2．通过视频演示明确齿轮传动的应用特点； 3．能正确识读齿轮各部分的名称； 4．会对齿轮基本尺寸及传动的计算。 过程 与方 法 1.养成仔细观察、主动探究、积极回答的良好学习习惯； 2.善于与小组成员沟通、交流，善于分享其他同学的学习成果。情感 态度 价值 观 1.通过对情景的融入产生求知的欲望； 2.不断产生学习专业基础课知识的兴奋点。 3．按照7S要求进行实物的齿轮测量，养成按规操作的良好习惯。 教学重点齿轮各部分名称、基本尺寸及传动的计算教学难点齿轮传动的应用特点分析 授课类型新授课 教学方法直观演示法、任务驱动法、小组讨论法 齿轮传动 一、选择题 7-1．对于软齿面的闭式齿轮传动，其主要失效形式为________。 A ．轮齿疲劳折断 B ．齿面磨损 C ．齿面疲劳点蚀 D ．齿面胶合 7-2．一般开式齿轮传动的主要失效形式是________。 A ．轮齿疲劳折断 B ．齿面磨损 C ．齿面疲劳点蚀 D ．齿面胶合 7-3．高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式为________。 A ．轮齿疲劳折断 B ．齿面磨损 C ．齿面疲劳点蚀 D ．齿面胶合 7-4．齿轮的齿面疲劳点蚀经常发生在________。 A ．靠近齿顶处 B ．靠近齿根处 C ．节线附近的齿顶一侧 D ．节线附近的齿根一侧 7-5．一对45钢调质齿轮，过早的发生了齿面点蚀，更换时可用________的齿轮代替。 A ．40Cr 调质 B ．适当增大模数m C ．45钢齿面高频淬火 D ．铸钢ZG310-570 7-6．设计一对软齿面减速齿轮传动，从等强度要求出发，选择硬度时应使________。 A ．大、小齿轮的硬度相等 B ．小齿轮硬度高于大齿轮硬度 C ．大齿轮硬度高于小齿轮硬度 D ．小齿轮用硬齿面，大齿轮用软齿面 7-7．一对齿轮传动，小轮材为40Cr ；大轮材料为45钢，则它们的接触应力________。 A ．1H σ=2H σ B. 1H σ＜2H σ C ．1H σ＞2H σ D ．1H σ≤2H σ 7-8．其他条件不变，将齿轮传动的载荷增为原来的4倍，其齿面接触应力________。 A ．不变 B ．增为原应力的2倍 C ．增为原应力的4倍 D ．增为原应力的16倍 7-9．一对标准直齿圆柱齿轮，z l = 21，z 2 = 63，则这对齿轮的弯曲应力________。 A. 1F σ＞2F σ B. 1F σ＜2F σ C. 1F σ =2F σ D. 1F σ≤2F σ 7-10．对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般________。 A ．先按接触强度设计，再校核弯曲强度 B ．只需按接触强度设计 C ．先按弯曲强度设计，再校核接触强度 D ．只需按弯曲强度设计。 7-7．设计闭式软齿面直齿轮传动时，选择小齿轮齿数z 1的原则是________。 例1 设计用于带式输送机传动装置的闭式单级直齿圆柱齿轮传动。传递功率P=2.7kW ，小齿轮转速n 1=350r/min ，传动比i=3.57。输送机工作平稳，单向运转，两班工作制，齿轮对称布置，预期寿命10年，每年工作300天。 解：1. 选择齿轮精度等级、材料、齿数 1）带式输送机属于一般机械，且转速不高，故初选择8级精度。 2）因载荷平稳，传递功率较小，可采用软齿面齿轮。参考表5-6，小齿轮选用45钢调质处理，齿面硬度220~250HBS ，σHLim1=595MPa ， σFE1=230MPa ；大齿轮选用 45钢正火处理，齿面硬度170~200HBS ， σ HLim2=520MPa ，σFE2=200MPa 。 3）初选小齿轮齿数z 1=24，则z 2=iz 1=3.57×24=85.68，取z 2=87。故实际传动比i=z 2/z 1=87/24=3.62，与要求的传动比3.57的误差小于3%。 对于齿面硬度小于350 HBS 的闭式软齿面齿轮传动，应按齿面接触强度设计，再按齿根弯曲强度校核。 2. 按齿面接触强度设计 设计公式5-48 1d ≥1）查表5-8，原动机为电动机，工作机械是输送机，且工作平稳，取载荷系数K=1.2。 2）小齿轮传递的转矩 11 2.7 9550955073.671 350 P N m n T =?= ?= ? 3）查表5-13，齿轮为软齿面，对称布置，取齿宽系数φd =1。 4）查表5-10，两齿轮材料都是锻钢，故取弹性系数Z E =189.8 MPa 1/2。 5）两齿轮为标准齿轮，且正确安装，故节点区域系数Z H =2.5，取重合度系数Z ε=0.9。 6）计算许用接触应力 N W X HLim H H Z Z Z S σσ??=?? ①应力循环次数 小齿轮N 1=60n 1jL h =60×350×1×(2×8×300×10)=10.08×108 大齿轮N 2= N 1/i=10.08×108/3.62=2.78×108 ②据齿轮材料、热处理以及N 1、N 2，查接触疲劳寿命系数图表，不允许出现点蚀，得接触疲劳寿命系数Z N1=1，Z N2=1，两齿轮均为软齿面故ZW=1，ZX=1。 ③一般传动，取安全系数S H =1.1。 ④计算许用接触应力 11115951540.91.1N W X HLim H H MPa Z Z Z S σσ???===??2222 5201427.71.1N W X HLim H H MPa Z Z Z S σσ???===?? 取小值[σ H2]代入计算。 7）计算 1 81.56mm d 8）计算主要尺寸 ①模数m=d 1/z 1=81.56/24=3.4mm 查表5-2，取标准值m=4mm 。 ②分度圆直径d 1=mz 1=4×24=96mm 十八齿轮传动习题与参考答案 一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案） 1 一般开式齿轮传动的主要失效形式是 C 。 A. 齿面胶合 B. 齿面疲劳点蚀 C. 齿面磨损或轮齿疲劳折断 D. 轮齿塑性变形 2 高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是 A 。 A. 齿面胶合 B. 齿面疲劳点蚀 C. 齿面磨损 D. 轮齿疲劳折断 3 45钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为 B 。 A. 45～50 HRC B. 220～270 HBS C. 160～180 HBS D. 320～350 HBS 4 齿面硬度为56～62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为 C 。 A. 齿坯加工→淬火→磨齿→滚齿 B. 齿坯加工→淬火→滚齿→磨齿 C. 齿坯加工→滚齿→渗碳淬火→磨齿 D. 齿坯加工→滚齿→磨齿→淬火 5 齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是 D 。 A. 45钢 B. ZG340-640 C. 20Cr D. 20CrMnTi 6 齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在。 A. 跑合阶段 B. 稳定性磨损阶段 C. 剧烈磨损阶段 D. 齿面磨料磨损阶段 7 对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般。 A. 按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度 B. 按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度 C. 只需按接触强度设计 D. 只需按弯曲强度设计 8 一对标准直齿圆柱齿轮，若z1=18，z2=72，则这对齿轮的弯曲应力。 A. σF1＞σF2 B. σF1＜σF2 C. σF1=σF2 D. σF1≤σF2 9 对于齿面硬度≤350HBS的闭式钢制齿轮传动，其主要失效形式为。 A. 轮齿疲劳折断 B. 齿面磨损 C. 齿面疲劳点蚀 D. 齿面胶合 10 一减速齿轮传动，小齿轮1选用45钢调质；大齿轮选用45钢正火，它们的齿面接触应力。 A. σH1＞σH2 B. σH1＜σH2 C. σH1=σH2 D. σH1≤σH2 11 对于硬度≤350HBS的闭式齿轮传动，设计时一般。 A. 先按接触强度计算 B. 先按弯曲强度计算 齿轮传动设计计算的步骤 （1）根据题目提供的工作情况等条件，确定传动形式，选定合适的齿轮材料和热处理方法，查表确定相应的许用应力。 （2）分析失效形式，根据设计准则，设计m或d1； （3）选择齿轮的主要参数； （4）计算主要集合尺寸，公式见表9-2.表9-10或表9-11； （5）根据设计准则校核接触强度或弯曲强度； （6）校核齿轮的圆周速度，选择齿轮传动的静的等级和润滑方式等；（7）绘制齿轮零件工作图。 以下为设计齿轮传动的例题： 例题 试设计一单级直齿圆柱齿轮减速器中得齿轮传动。已知：用电动机驱动，传递功率P=10KW ，小齿轮转速n 1=950r/min ，传动比i=4，单向运转，载荷平稳。使用寿命10年，单班制工作。 解：（1）选择材料与精度等级 小轮选用45钢，调质，硬度为229~286HBS （表9-4）大轮选用45钢，正火，硬度为169~217HBS(表9-4)。因为是普通减速器，由表9-13选IT8级精度。因硬度小于350HBS ，属软齿面，按接触疲劳强度设计，再校核弯曲疲劳强度。 （2）按接触疲劳强度设计 ①计算小轮传递的转矩为 T 1 =9.55×106 n1 P =9.55×106×95510 =105N ·mm ②载荷系数K 查表9-5取 K=1.1 ③齿数Z 和齿宽系数ψ d 取z 1=25，则 100254iz1z2=?== 因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由表9-12选取ψ d =1。 ④许用接触应力【 σ H 】 由图9-19（c ）查得 MPa H 5701 lim =σ MPa H 5302lim =σ 由9-7表查得S H =1 9h 11101.19=）8×5×52×10（×955×60=j 60=L n ?N ()8 9 1 2 10 34 1019.1i =N N ?=?= 查图9-18得 11 =Z N ， 1.082=Z N 由式（9-13）可得 []MPa H S Z H H N 5701570 11 lim 1 1=?= ?= σσ []MPa H S Z H H N 4.5721 530 08.12 lim 2 2 =?= ?=σσ 查表9-6得 MPa Z E 8.189=,故由式（9-14）得 课题齿轮（一） 授课教师学科机械制图授课时数1课时授课地点教室授课班级授课时间 教学目标知识目标 1、明确直齿圆柱齿轮各部分的名称 2、熟记直齿圆柱齿轮各部分的计算公式 能力目标 1、能够熟练计算直齿圆柱齿轮各部分的尺寸 2、掌握单个圆柱齿轮的画法 情感目标 1、培养学生解决问题的能力和严谨的制图习惯 2、激发学生学习专业课的兴趣 教学重点单个圆柱齿轮的画法 教学难点直齿圆柱齿轮各部分的尺寸计算 授课方法讲授、演示、练习 教学环节教学内容设计意图 一、复习（3分钟）展示键连接相关图片并提出问题： 1、普通平键的有哪三种类型？ 2、已知轴径d=20mm，如何得到键槽t1、t2的数值？ 请个别学生回答问题，并由教师点评。 抽查学生对知 识的掌握情 况，复习巩固 上节内容。 二、导入 （4分钟） 演示齿轮动画，引入新课。 齿轮是机械传动中应用最广的一种传动件，它不仅可以用来传递动力，而且还能用来改变轴的转速和旋转方向。通过动画给予学生直观的感受，激发学生学习兴趣。 三、新授知识点一(10分钟) 展示直齿圆柱齿轮结构示意图 一、齿轮各部分名称及计算公式 （一）齿轮各部分名称 1、齿数z ——齿轮上轮齿的个数。 2、齿顶圆直径d a——通过齿顶的圆柱面直径。 3、齿根圆直径d f——通过齿根的圆柱面直径。 4、分度圆直径 d ——分度圆直径是齿轮设计和加工 时的重要参数。分度圆是一个假想的圆，在该圆上齿厚s 与槽宽 e 相等，它的直径称为分度圆直径。 5、齿高h ——齿顶圆和齿根圆之间的径向距离。 齿顶高h a——齿顶圆和分度圆之间的径向距离。 齿根高h f——分度圆与齿根圆之间的径向距离。 6、齿距p ——在分度圆上,相邻两齿对应齿廓之间的弧长，齿距=齿厚+齿槽宽。 7、模数m ——它是齿轮设计和制造的重要参数，单 位为mm。 （二）齿轮各部分的尺寸计算 基本参数：模数m 和齿数z 名称代号计算公式分度圆直径 d d = mz 齿顶圆直径d a d a = m(z+2) 齿根圆直径d f d f = m(z-2.5) 齿顶高h a h a= m 齿根高h f h f = 1.25m 齿高h h = h a + h f 结合示意图，通过教师的分析、讲解，降低学生的学习难度，加深理解，照顾后进生。 四、习题一（5分钟）教师带领学生对新知识进行运用。 已知直齿圆柱齿轮的齿数z=18，模数m=2，求分度圆直径、 齿顶圆直径、齿根圆直径、齿顶高、齿根高和齿高。 解：分度圆直径 d = mz =2x18 =36mm 齿顶圆直径d a = m(z+2) =2x(18+2) =40mm 齿根圆直径d f = m(z-2.5) =2x(18-2.5) =31mm 齿顶高h a = m =2mm 学生跟着教师 的思路一起思 考，及时巩固 和运用知识。 齿轮传动设计计算的步骤 （1） 根据题目提供的工作情况等条件，确定传动形式，选定合适的 齿轮材料和热处理方法，查表确定相应的许用应力。 （2） 分析失效形式，根据设计准则，设计m 或d1； （3） 选择齿轮的主要参数； （4） 计算主要集合尺寸，公式见表9-2.表9-10或表9-11； （5） 根据设计准则校核接触强度或弯曲强度； （6） 校核齿轮的圆周速度，选择齿轮传动的静的等级和润滑方式等； （7） 绘制齿轮零件工作图。 以下为设计齿轮传动的例题： 例题 试设计一单级直齿圆柱齿轮减速器中得齿轮传动。已知：用电动机驱动，传递功率P=10KW ，小齿轮转速n1=950r/min ，传动比i=4，单向运转，载荷平稳。使用寿命10年，单班制工作。 解：（1）选择材料与精度等级 小轮选用45钢，调质，硬度为229~286HBS （表9-4）大轮选用45钢，正火，硬度为169~217HBS(表9-4)。因为是普通减速器，由表9-13选IT8级精度。因硬度小于350HBS ，属软齿面，按接触疲劳强度设计，再校核弯曲疲劳强度。 （2）按接触疲劳强度设计 ①计算小轮传递的转矩为 T 1 =9.55×10 6n1 P =9.55×106×95010=105N ·mm ②载荷系数K 查表9-5取 K=1.1 ③齿数Z 和齿宽系数ψd 取z1=25，则 100254iz1z2=?== 因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由表9-12选取ψd =1。 ④许用接触应力【σH 】 由图9-19（c ）查得 MPa H 5701 lim =σ MPa H 5302lim =σ 由9-7表查得SH=1 9h 11101.19=）8×5×52×10（×955×60=j 60=L n ?N ()8 9 1 2 10 34 1019.1i =N N ?=?= 查图9-18得11=Z N ， 1.082=Z N 由式（9-13）可得 []MPa H S Z H H N 5701570 11 lim 1 1=?= ?= σσ []MPa H S Z H H N 4.5721 530 08.12 lim 2 2 =?= ?=σσ 查表9-6得MPa Z E 8.189=,故由式（9-14）得 [] mm H u u K Z T d E d 4.575708.18952.3415101.152.3)1(3253 2 111 =??? ???????=??? ? ??±≥σψ mm m z d 296.225 4 .571 1 == = 授课日期周星期年月日教案序号 课程名称机械制图与计算机绘图授课教师 课题9-4齿轮课程节数 教学目的：讲解直齿圆柱齿轮的的画法和啮合画法；各部分的名称与尺寸关系 教学重点：直齿圆柱齿轮的的画法、尺寸标注和啮合画法 教学难点：分度圆的概念；模数的概念 教学方法：讲授法 教学过程： 一、复习旧课 键连接的画法和规定标记；销连接的画法。 二、引入新课题 齿轮是机器设备中应用十分广泛的传动零件，用来传递运动和动力，改变轴的旋向和转速。常见的传动齿轮有三种：圆柱齿轮传动——用于两平行轴间的传动；圆锥齿轮传动——用于两相交轴间的传动；蜗杆蜗轮传动——用于两交错轴间的传动。如图7－26所示。 （a）圆柱齿轮（b）圆锥齿轮（c）蜗杆蜗轮 图9—26 齿轮传动形式 三、教学内容 （一）直齿圆柱齿轮各部分的名称及参数（如图9—27所示） 1、齿数z——齿轮上轮齿的个数。 2、齿顶圆直径d a ——通过齿顶的圆柱面直径。 3、齿根圆直径d f ——通过齿根的圆柱面直径。 4、分度圆直径d ——分度圆直径是齿轮设计和加工时的重要参数。分度圆是一个假想的圆，在该圆上齿厚s与槽宽e相等，它的直径称为分度圆直径。 5、齿高h ——齿顶圆和齿根圆之间的径向距离。 6、齿顶高h a ——齿顶圆和分度圆之间的径向距离。 7、齿根高h f ——分度圆与齿根圆之间的径向距离。 8、齿距p ——在分度圆上，相邻两齿对应齿廓之间的弧长。 9、齿厚s ——在分度圆上，一个齿的两侧对应齿廓之间的弧长。 10、槽宽e ——在分度圆上，一个齿槽的两侧相应齿廓之间的弧长。 11、模数m ——由于分度圆的周长πd = p ·z ，所以d = πp ·z ，π p 就称为齿轮的模数。模数以mm 为单位，它是齿轮设计和制造的重要参数。为便于齿轮的设计和制造，减少齿轮成形刀具的规格及数量，国家标准对模数规定了标准值。渐开线齿轮的模数见表9—4。 12、压力角α——相互啮合的一对齿轮，其受力方向（齿廓曲线的公法线方向）与运动方向之间所夹的锐角，称为压力角。同一齿廓的不同点上的压力角是不同的，在分度圆上的压力角，称为标准压力角。国家标准规定，标准压力角为20°。 13、中心距a ——两啮合齿轮轴线之间的距离。 图9—27 直齿圆柱齿轮各部分名称和代号 （二）直齿圆柱齿轮的尺寸计算 在已知模数m 和齿数z 时，齿轮轮齿的其他参数均可按表9—5里的公式计算出来。 表9—5 标准直齿圆柱齿轮各基本尺寸计算公式 基本参数：模数m 和齿数z 序号 名称 代号 计算公式 编号： 《机械基础》课程教学大纲 适用专业：中等职业机械设备装配与自动控制专业理论学时：88 一、课程的性质与任务 1、课程性质 《机械基础》是中等职业学校机械设备装配与自动控制专业的一门主干专业课程。它的任务是：培养学生具有一定的机械原理、机械零件、液压、机械传动等方面的知识，以扩大学生的视野，为今后的学习、工作打下基础。 2、课程任务 《机械基础》要求掌握机械原理的初步知识、机械传动、常用机构、零件、液压传动的工作原理；熟悉常用零件的性能、分类、应用和相关的国家标准，能对一般机械传动系统进行简单的分析和计算；了解常用液压元件的类型、用途，熟悉液压的基本回路，能对机床典型液压系统进行初步分析，为学生专业技术知识和今后进行技术革新打好基础。 二、本课与其他课程的关系 学习这门课程与《机械制图》、《机械制造工艺基础》等课程有着不可分割的联系，是培养机械专业中级人才的基础，为培养学生的实际工作能力提供了条件，从而提高学生的综合专业素质。 三、课程内容 绪论 教学要求： 1、了解我国机械发展历史 2、了解本课程的性质、任务和内容 3、理解机器和机构的定义、特征及组成，理解构件和零件的区别及运动副的定义和分类。 4、了解机械传动的分类 教学内容： 一、课程概述 二、机器、机构、机械、构件和零件 三、运动副的概念及应用特点 四、机械传动的分类 教学重点和建议 绪论概括介绍了教材的主旨和内容，建议力求通过生活和生产实践中的实例，让学生感到学习《机械基础》课程是为了更好地解决生活、生产中的实际问题，以激发学生学习的兴趣。只有真正确实“学以致用”的正确思想，才能学好《机械基础》 第一章带传动 教学要求： 1、了解带传动的组成、工作原理、特点和类型。 2、掌握V带的结构和类型、普通V带传动的主要参数、选用及使用中应该注意的问题。 3、掌握带传动的张紧原理和方法。了解同步带传动的特点及类型。 教学内容： §1-1 带传动的组成、原理和类型 一、带传动的组成与工作原理 二、带传动的类型 §1-2 V带传动 一、V带及带轮 二、V带传动的主要参数 三、普通V带的标记与应用特点 四、V带传动的安装维护级张紧装置 §1-3 同步带传动 一、同步带传动的组成与工作原理 二、同步带的类型 三、同步带的参数 四、同步带传动应用举例 齿轮传动 一 选择题 (1) 一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是 B 。 A. 齿面点蚀 B. 轮齿折断 C. 齿面磨损 D. 齿面胶合 (2) 在闭式齿轮传动中，高速重载齿轮传动的主要失效形式是 C 。 A. 轮齿疲劳折断 B. 齿面疲劳点蚀 C. 齿面胶合 D. 齿面磨粒磨损 E. 齿面塑性变形 (3) 对齿轮轮齿材料性能的基本要求是 A 。 A. 齿面要硬，齿心要韧 B. 齿面要硬，齿心要脆 C. 齿面要软，齿心要脆 D. 齿面要软，齿心要韧 (4) 已知一齿轮的制造工艺过程是：加工齿坯、滚齿、表面淬火和磨齿，则该齿轮的材料是 B 。 A. 20CrMnTi B. 40Cr C. Q235 D. ZCuSn5Pb5Zn5 (5) 对于一对材料相同的软齿面齿轮传动，常用的热处理方法是 D 。 A. 小齿轮淬火，大齿轮调质 B. 小齿轮淬火，大齿轮正火 C. 小齿轮正火，大齿轮调质 D. 小齿轮调质，大齿轮正火 (6) 对于齿面硬度大于350HBS 的钢制齿轮，其加工的工艺过程一般为 C 。 A. 加工齿坯——淬火——切齿——磨齿 B. 加工齿坯——切齿——磨齿——淬火 C. 加工齿坯——切齿——淬火——磨齿 D. 加工齿坯——淬火——磨齿——切齿 (7) 斜齿轮和锥齿轮强度计算中的齿形系数Fa Y 和应力校正系数Sa Y 应按 B 查图表。 A. 实际齿数 B. 当量齿数 C. 不发生根切的最少齿数 (8) 一减速齿轮传动，主动轮1用45钢调质，从动轮2用45钢正火，则它们齿面接触应力的关系是 B 。 A. 2H 1H σσ< B. 2H 1H σσ= C. 2H 1H σσ> D. 可能相等，也可能不等 (9) 一对标准圆柱齿轮传动，已知50,2021==z z ，它们的齿形系数是 C 。 A. 21Fa Fa Y Y < B. 21Fa Fa Y Y = C. 21Fa Fa Y Y > ****职业技术学院教案 （2）渐开线上任意一点的法线必切于基圆。 （3）渐开线上各点压力角不等，离圆心越远处的压力角越大。基圆上压力角为零。渐开线上任意点K处的压力角是力的作用方向（法线方向）与运动速度方向（垂直向径方向）的夹角αK（图10-1），由几何关系可推出 K b 1 K cos r r - = α（10-1）式中r b—基圆半径，r K—K点向径 （4）.渐开线的形状取决于基圆半径的大小。基圆半径越大，渐开线越趋平直（图10-2）。 （5）.基圆以内无渐开线。 图10-1 渐开线的形成及压力角10-2 渐开线形状与基圆大小的关系 10.2.3 渐开线齿廓的啮合特性 两相互啮合的齿廓E1和E2在K点接触（如图10-3），过K点作两齿廓的公法线nn，它与连心线O1O2的交点C称为节点。以O1、O2为圆心，以O1C（r1'）、O2C（r2'）为半径所作的圆称为节圆，因两齿轮的节圆在C点处作相对纯滚动，由此可推得 ' 1 ' 2 1 2 2 1 r r C O C O i= = = ω ω （10-2）一对传动齿轮的瞬时角速度与其连心线被齿廓接触点的公法线所分割的两线段长度成反比，这个定律称为齿廓啮合基本定律。由此推论，欲使两齿轮瞬时传动比恒定不变，过接触点所作的公法线都必须与连心线交于一定点。 10.2.3 渐开线齿廓的啮合特性 1. 渐开线齿廓能保证定传动比传动 一对齿轮传动，其渐开线齿廓在任意点K接触（图10-3），可证明其瞬时传动比恒定。过K点作两齿廓的公法线nn，它与连心线O1O2交于C点。由渐开线特性推知齿廓上各点法 线切于基圆，齿廓公法线必为两基圆的内公切线N1N2，N1N2与连心线O1O2交于定点C。 2. 中心距的可分性 由△N1O1C∽△N2O2C，可推得 1b 2 b 1 2 2 1 r r C O C O i= = = ω ω （10-3）渐开线齿轮制成后，基圆半径是定值。渐开线齿轮啮合时，即使两轮中心距稍有改变，过接触点 齿廓公法线仍与两轮连心线交于一定点，瞬时传动比保持恒定，这种性质称为渐开线齿轮传动的可分离性，这为其加工和安装带来方便。 图10-3 齿廓啮合基本定律图10-4 渐开线齿廓啮合 3. 齿廓间的正压力方向不变 齿轮无论在哪点接触，过接触点做公法线，公法线总是两圆的内公切线n1n2。 1．分度圆、模数和压力角（图10-5） 齿轮上作为齿轮尺寸基准的圆称为分度圆，分度圆以d表示。相邻两齿同侧齿廓间的分度圆弧长称为齿距，以p表示，p=πd/z，z为齿数。齿距p与π的比值p/π称为模数，以m表示。模数是齿轮的基本参数，有国家标准，见表4-1。由此可知： 齿距p= mπ （4-4）分度圆直径d= m z （4-5）渐开线齿廓上与分度圆交点处的压力角α称为分度圆压力角，简称压力角，国家规定标准压力角 第四章齿轮传动计算题专项训练（答案）；1、已知一标准直齿圆柱齿轮的齿数z=36，顶圆d；2、已知一标准直齿圆柱齿轮副，其传动比i=3，主；3、有一对标准直齿圆柱齿轮，m=2mm，α=20；4、某传动装置中有一对渐开线；5、已知一对正确安装的标准渐开线正常齿轮的ɑ=2；解:144=4/2(Z1+iZ1)Z1=18Z2；d 1=4*18=72d2=4*54=216 第四章齿轮传动计算题专项训练（答案） 1、已知一标准直齿圆柱齿轮的齿数z=36，顶圆da=304mm。试计算其分度圆直径d、根圆直径df、齿距p以及齿高h。 2、已知一标准直齿圆柱齿轮副，其传动比i=3，主动齿轮转速n1=750r/mi n，中心距a=240mm，模数m=5mm。试求从动轮转速n2，以及两齿轮齿数z1和z 2。 3、有一对标准直齿圆柱齿轮，m=2mm，α=200， Z1=25，Z2=50，求（1）如果n1=960r/min，n2=？（2）中心距a=？（3）齿距p=？答案： n2=480 a=7 5 p= 4、某传动装置中有一对渐开线。标准直齿圆柱齿轮（正常齿），大齿轮已损坏，小齿轮的齿数z1=24，齿顶圆直径da1=78mm, 中心距a=135mm, 试计算大齿轮的主要几何尺寸及这对齿轮的传动比。解： 78=m(24+2) m=3 a=m/2(z1 +z2) 135=3/2(24+z2) z2 =66 da2=3*66+2*3=204 df2=3*66-2**3= i=66/24= 5、已知一对正确安装的标准渐开线正常齿轮的ɑ=200，m=4mm，传动比i12 =3，中心距a=144mm。试求两齿轮的齿数、分度圆半径、齿顶圆半径、齿根圆半径。 9 零件图 1）教学目的掌握零件图的作用、内容、视图选择及尺寸注法。 2）教学重点零件图的视图选择及尺寸注法。 3）难点零件的视图选择和尺寸注法、零件的分类。 4）教学方法和教学手段讲解法，采用在黑板上作图，挂图及多媒体。 零件图表达了机器零件的详细结构形状、尺寸大小和技术要求，它是用于加工、检验和生产机器零件的重要依据。在设计一个零件时，应考虑到这个零件的功能、作用、技术要求、加工工艺和制造成本。零件图直接用于机器零件的加工和生产，学会画零件图和看零件图，是人们从事技术工作的基础。 9.2 零件图的作用和内容 教学时间15分 9.2.1 零件图的作用 一台机器是由若干个零件按一定的装配关系和技术要求装配而成，我们把构成机器的最小单元称为零件。表达零件的结构、形状、大小和技术要求的图样称为零件图，如图9.1所示。零件图是用于指导加工、检验和生产零件的依据，是设计和生产部门的重要技术文件。 9.2.2 零件图的内容 由图9.1的轴承零件图可见，一张零件图包括下列内容： 1）一组视图用恰当的视图、剖视图、断面图等，完整、清晰地表达零件各部分的结构形状。 2）完整的尺寸零件制造和检验所需的全部尺寸。所标尺寸必须正确、完整、清晰、合理。 3）技术要求零件制造和检验应达到的技术指标。除用文字在图纸空白处书写出技术要求外，还有用符号表示的技术要求，如表面粗糙度、尺寸公差、形位公差等。 4）标题栏图纸右下角的标题栏中填写零件的名称、材料、数量、比例、图号以及设计人员的签名等。 9.3 零件图的视图选择及尺寸注法 教学时间60分 9.3.1 零件图的视图选择 零件图的视图选择，要综合运用前面所学的知识。首先要了解零件的用途及主要 124 例题10-3 试设计一减速器中的直齿锥齿轮传动。已知输入功率P=10kw，小齿轮转速n1=960r/min，齿数比u=，由电动机驱动，工作寿命15年（设每年工作300天），两班制，带式输送机工作平稳，转向不变。 [解] 1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）选用标准直齿锥齿轮齿轮传动，压力角取为20°。 （2）齿轮精度和材料与例题10-1同。 （3）选小齿轮齿数z1=24，大齿轮齿数z2=uz1=×=，取z2=77。 2.按齿面接触疲劳强度设计 （1）由式（10-29）试算小齿轮分度圆直径，即 d1d≥√ 4d dd d1 d d(1?0.5d d)2d ?( d d d d [d d] )2 3 1)确定公式中的各参数值。 ①试选d dd=。 ②计算小齿轮传递的转矩。 d1=9.55×106× 10 960d ?dd=×104d?dd ③选取齿宽系数d d=。 ④由图10-20查得区域系数d d=2.5。 ⑤由表10-5查得材料的弹性影响系数d d=189.8MPa1/2。 ⑥计算接触疲劳许用应力[d d]。 由图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为d ddddd= 600ddd，d dddd2=550ddd。 由式（10-15）计算应力循环次数： d1=60d1dd d=60×960×1×(2×8×300×15)=4.147×109， N2=d1 d =4.147× 109 3.2 =1.296×109 由图10-23查取接触疲劳寿命系数d HN1=0.90，d dd2=0.95。取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-14）得 [d d]1=d dd1d dddd1 d = 0.90×600 1 ddd=540ddd [d d]2=d dd2d dddd2 = 0.95×550 ddd=523ddd 取[d d]1和[d d]2中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即 [d d]=[d d]2=523MPa 2）试算小齿轮分度圆直径 d1d≥√ 4d dd d1 d d(1?0.5d d)2d ?( d d d d [d d] )2 3认识齿轮传动 教学设计
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