第十章齿轮传动教案

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第十章齿轮传动授课时间:第8-9 周

第十章齿轮传动(7 学时)

一、教学目标及基本要求

1. 了解齿轮的特点、类型及主要参数、齿轮的失效形式、齿轮所用的材料及采用的热处理方法、齿轮传动中的计算载荷、齿轮传动的润滑和效率、齿轮传动的设计准则。

2. 掌握圆柱直齿、斜齿、锥齿轮传动的受力分析,各分力的方向判断。

3. 掌握直齿、斜齿圆柱齿轮传动的设计,齿轮的结构设计。

二、教学内容

§10-1 概述

§10-2 齿轮传动的失效形式及设计准则

§10-3 齿轮的材料及其选择原则

§10-4 齿轮传动的计算载荷

§10-5 标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算

§10-6 齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择

§10-7 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算

§10-8 标准锥齿轮传动的强度计算

§10-9 变位齿轮传动强度计算概述

§10-10 齿轮的结构设计

§10-11 齿轮传动的润滑

三、教学内容的重点和难点

重点:标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算

难点:针对不同的失效形式确定设计准则,不同的失效形式恰当地选用相应的设计数据。四、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题

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第十章齿轮传动授课时间:第8-9 周

充分利用多媒体教学手段,围绕教学基本要求进行教学。在教学过程中,注意突出重点,

多采用启发式教学以及教师和学生的互动。

五、详细教学内容

§10-1 概述

齿轮传动在机械领域中应用范围十分广泛。随着科技的进步,齿轮传动的精度和强度已经

大幅度地提高,据现有文献,齿轮传动的传递功率可达十万千瓦,圆周速度可达300m/s,直径可达152.3m。接下来,我们按照惯例,先来看一下齿轮传动的特点及类型。

一、齿轮传动的特点及类型

1. 齿轮传动的特点:

1)效率高:可高达99%,在常用的机械传动中,其效率最高;

2)结构紧凑:在相同条件下,齿轮传动所需的空间一般较小;

3)工作可靠,寿命长;

4)传动比恒定;

5)传递的功率和圆周速度的范围广。

缺点:1)制造及安装精度要求高、成本高;2)不适宜远距离两轴间的传动等。

2. 类型

按轴的布置:平行轴齿轮传动(圆柱齿轮)、相交轴齿轮传动(锥齿轮)、交错轴齿轮传动按齿向:直齿、斜齿、人字齿

按齿廓:渐开线、摆线、圆弧

按工作条件:闭式、开式、半开式

按齿面硬度:软齿面齿轮(齿面硬度≤350HBS)、硬齿面齿轮(齿面硬度>350HBS)

3. 基本问题:

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第十章齿轮传动授课时间:第8-9 周1)传动平稳:即要求瞬时传动比i 恒定。

2)足够的承载能力:即要求在预期的使用期限内不失效。

二、齿轮传动的主要参数

1)模数m

2)传动比i 和齿数比u。

n z d z

从=从

2

i 齿数比:u 1

n z d z

从主主 1

3)中心距 a

4)齿宽 b 和齿宽系数

齿宽系数:

b b

d 或 a

a ,齿宽:

b d d1 或b a a

d

1

大轮齿宽:b2 b (圆整),小轮齿宽:b1 b2 (5~10)mm 如图所示。

三、齿轮的精度等级

国标中对圆柱齿轮和锥齿轮都规定了十二个精度等级,常用5~9 级。根据传动的用途、使用条件和齿轮的圆周速度等选择精度等级。

齿轮精度分为:

第一公差组:--控制运动的准确性。

第二公差组:--控制传动的平稳性。

第三公差组:--控制载荷分布的均匀性。

§10-2 齿轮传动的失效形式及设计准则

一、失效形式

齿轮传动的失效主要是轮齿的失效,常见的失效形式有:

1. 轮齿折断:疲劳折断和过载折断(属于静强度破坏)

2.齿面磨损:使轮齿变薄,最后导致轮齿折断。

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第十章齿轮传动授课时间:第8-9 周

3. 齿面点蚀:多发生在轮齿的节线附近靠近齿根的一侧。

注:由于磨损的比点蚀的形成快,故开式传动中见不到点蚀现象。

4.齿面胶合:是在重载条件下产生的粘着磨损现象。分为冷胶和、热胶合

5.塑性变形:是重载软齿面,在摩擦力作用下引起的材料塑性流动。主动轮的轮齿上在节

线处被碾出沟槽,从动轮的轮齿上在节线处被挤出脊棱。

普通闭式传动的主要失效形式为:轮齿的疲劳折断和点蚀

普通开式传动的主要失效形式为:轮齿的疲劳折断和磨粒磨损

二、设计准则

为防止轮齿的疲劳折断,需计算齿根弯曲疲劳强度。为防止齿面点蚀,需计算齿面接触疲

劳强度。对一般工况下的普通齿轮传动,其设计准则为:

1. 闭式传动

软齿面:按齿面接触疲劳强度进行设计计算(确定齿轮的参数和尺寸),然后校核齿根弯曲疲劳强度。硬齿面:按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算(确定齿轮的参数和尺寸),然后校核齿面接触疲劳强度

2. 开式传动:只计算齿根弯曲疲劳强度,适当加大模数(预留磨损量)。

注:对高速重载传动,还应按齿面抗胶合能力进行计算。

§10-3 齿轮的材料及其选择

齿轮材料及其热处理方法的选择,应根据齿轮传动的载荷大小与性质、工作环境条件、结

构尺寸和经济性等多方面的要求来确定。基本的要求是使齿轮具有一定的抗点蚀、抗疲劳折断、抗磨损、抗胶合、抗塑性变形等能力。总之,齿轮材料性能的要求是:齿面硬、芯部韧。

一、常用的齿轮材料

最常用的材料是钢,其次是铸铁,还有非金属材料。

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