《机械设计基础》教案第__9_次课

《机械设计基础》教案第__9_次课授课内容齿轮传动的特点、分类方法；齿廓实现定传动比的条件目的要求了解齿轮传动的类型、特点；掌握齿轮啮合基本定律及关于齿轮的有关重要概念。重点难点重点：齿轮啮合基本定律。课型授课计划学时2课前准备§1齿轮传动概述一、齿轮传动的主要特点(5)：二、齿轮传动的分类(6)三、对齿轮机构（传动）的要求：§2齿廓实现定传动比条件(18)———齿廓啮合基本定律一、齿轮传动比：1、定义2、齿廓啮合基本定律：二、几个专用名词课堂小结总结本堂课内容；强调齿廓实现定传动比的条件(齿廓啮合基本定律)作业、思考课后小结《机械设计基础》教案第_10、11_次课授课内容渐开线的特性及渐开线齿廓啮合特性；齿轮各参数的意义、确定方法；标准直齿轮的尺寸计算。掌握标准直齿轮正确安装条件、连续传动条件。目的要求掌握渐开线的特性及渐开线齿廓啮合特性；掌握齿轮各参数的意义、确定方法。熟悉标准直齿轮的尺寸计算。掌握标准直齿轮正确安装条件、连续传动条件。重点难点重点：标准直齿轮的尺寸计算、标准直齿轮正确安装条件、连续传动条件的理解。课型授课计划学时4课前准备§3渐开线齿廓一、渐开线的形成（21）：二、渐开线极坐标方程（22）三、渐开线的特性（22）四、渐开线齿廓满足定传动比条件（齿廓啮合基本定律23）§4齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸一、齿轮个部分的名称和符号二、渐开线标准直齿圆柱齿轮尺寸计算（教材87页）§5渐开线标准直齿园柱齿轮的啮合一、啮合过程二、正确啮合条件（28）三、标准中心距（29）四、齿轮实现连续传动的条件（31）课堂小结总结本堂课内容；强调渐开线标准直齿圆柱齿轮尺寸计算及标准直齿轮正确安装条件、连续传动条件。作业、思考补充作业课后小结加强渐开线标准直齿圆柱齿轮尺寸计算的理解以及标准直齿轮正确安装条件、连续传动条件的理解。《机械设计基础》教案第_12_次课授课内容齿轮常用加工方法及特点，渐开线齿轮不产生根切的最少齿数，变位齿轮的概念。布置齿轮范成实验目的要求了解齿轮常用加工方法及特点，理解不根切的最少齿数，了解变为齿轮的概念。重点难点重点：齿轮常用加工方法及特点的理解；不产生根切的最少齿数的推导课型授课计划学时2课前准备§6渐开线齿轮的切齿原理、根切现象、最少齿数及变位齿轮的概念一、齿轮加工的切齿原理（33）二、根切现象（45）三、不发生根切的最少齿数（46）四、变位齿轮（简介）（布置齿轮范成实验）课堂小结总结本堂课内容；强调渐开线齿轮常用加工方法及特点、变位齿轮的概念作业、思考课后小结根切现象对齿轮加工的影响。《机械设计基础》教案第_13_次课授课内容齿轮范成实验与参术测量目的要求重点难点课型授课计划学时2课前准备（实验室指导教师布置）《机械设计基础》教案第_14、15_次课授课内容齿轮常见失效形式的分析、设计准则及齿轮设计常用的材料；许用应力的确定；简介齿轮传动精度，目的要求理解齿轮常见失效形式、设计准则及齿轮常用材料；掌握许用应力的确定重点难点重点：齿轮常见失效形式、设计准则的理解；齿轮常用材料的选择及许用应力的确定难点：齿轮常见失效形式的分析课型授课计划学时2课前准备§8齿轮传动的失效形式和设计准则（57）一、轮齿的工作情况分析（定性分析）二、轮齿的失效形式（57—65）三、设计准则（66）§9.齿轮的材料及其选择原则（67）一、齿轮的材料二、齿轮材料的选择原则§7齿轮传动的精度等级（68、69）一、齿轮传动的精度二、精度等级的内容三、图样标注四、精度等级的选择课堂小结总结本堂课内容；强调渐开线齿轮设计准则的重要性、材料选择及热处理方法和齿面硬度的关系作业、思考课后小结失效形式和设计准则的关系。《机械设计基础》教案第_16、17_次课授课内容齿轮受力分析方法；分析齿轮接触强度、齿轮弯曲强度计算方法；介绍齿轮设计中各参数的确定。目的要求了解齿轮传动精度，掌握齿轮受力分析方法；理解其接触强度、齿轮弯曲强度计算方法；掌握齿轮设计中各参数的确定。重点难点重点：接触强度、齿轮弯曲强度计算公式的理解难点：齿轮设计中各参数的确定课型授课计划学时4课前准备§10.直齿圆柱齿轮的强度计算一、受力分析和计算载荷（70—77）二、齿根弯曲疲劳强度计算（75—77）三、齿面接触强度(81—84)五、齿轮传动强度计算公式使用说明（85）§11.齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择（86—91）一、参数选择二、许用应力（86—91）三、精度选择四、齿轮传动的设计步骤（92）§12.斜齿圆柱齿轮机构一、齿面形成及传动特点二、基本参数及几何尺寸三、斜齿圆柱齿轮正确啮合条件四、重合度（99）五、当量齿数（100）六、轮齿的受力分析七、齿根弯曲疲劳强度计算(102)八、齿面接触强度计算（103）§13.圆锥齿轮机构一、传动特点及分类（104）二、参数及几何尺寸计算（105）三、背锥及当量齿轮（107）四、轮齿上的作用力五、齿面接触强度计算（109）六、齿根弯曲强度计算（110）§14.齿轮结构设计及零件图一、结构设计（111—114）二、齿轮零件图绘制（115—116）§15.齿轮传动的效率及润滑一、效率（117）二、润滑（118—120）课堂小结总结本堂课内容；强调齿轮传动强度计算公式的理解及应用；强调齿轮传动的设计参数、许用应力的确定；作业、思考6—4课后小结注意分析齿轮参数、硬度、材料对接触强度、弯曲强度的影响。第六章齿轮传动§1齿轮传动概述一、齿轮传动的主要特点(5)：优点：1、适用的范围广：V=0—300M/SP=几分之一瓦—10万千瓦2、传动效率高3、使用寿命长4、能保持恒定的传动比5、工作可靠性高6、可实现两平行轴、两相交轴、两交错轴之间运动传递缺点：1、成本高2、噪音、震动比较大3、不适宜远距离两轴之间的运动传递用途：距离较近的两轴之间的运动传递二、齿轮传动的分类(6)1、据两轮轴线的相对位置：两轴平行：直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、人字齿圆柱轮——圆柱齿轮两轴相交：直齿圆锥齿轮、斜齿圆锥齿轮、曲齿圆锥齿轮——圆锥齿轮两轴交错：螺旋齿轮、蜗轮蜗杆——————空间齿轮2、据齿轮啮合方式（指圆柱齿轮）：外啮合齿轮、内啮合齿轮、齿轮齿条啮合3、据齿廓曲线的形状：渐开线齿轮——用于一般机械摆线齿轮——用于高级仪表中的齿轮圆弧齿轮——用于高速重载机械中的齿轮《机械设计基础》教案4、据齿轮传动的工作条件：闭式传动；开式传动；半开式传动5、据齿轮齿廓曲面的硬度：软齿面齿轮传动：HB≤350硬齿面齿轮传动：HB＞350或HRC三、对齿轮机构（传动）的要求：1、传动平稳性2、寿命要求§2齿廓实现定传动比条件(18)———齿廓啮合基本定律一、齿轮传动比1、定义i=ω1/ω2=常数2、齿廓啮合基本定律：不论齿廓在哪一点啮合，过啮合点所做的齿廓公法线必定与两齿轮的连心线交于一定点。二、几个专用名词1、啮合：2、节点：C3、节圆：直径：dˊ;半径：rˊ4、中心距：aa=r’2±r’15、共轭齿廓：满足齿廓啮合基本定律的齿廓§3渐开线齿廓一、渐开线的形成（21）：基圆：直径—db；半径—rb。发生线；渐开线二、渐开线极坐标方程（22）三、渐开线的特性（22）1、线段BK=弧BA2、BK为渐开线上K点的曲率半径B点为渐开线上K点的曲率中心渐开线上任意一点的法线必与基圆相切3、渐开线上各点的压力角不相等Cosαk=rb/rk4、渐开线的形状决定与基圆的大小5、基圆以内无渐开线四、渐开线齿廓满足定传动比条件（齿廓啮合基本定律23）1、证明：（利用渐开线的性质叙述证明）2、渐开线齿轮的传动比3、渐开线齿廓的特性⑴可分性⑵齿廓间正压力方向不变N1N2线是渐开线齿廓接触点的轨迹——啮合线，啮合线与节点C的圆周速度方向所夹的锐角——啮合角，用a’表示。§4齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸一、齿轮个部分的名称和符号1、轮齿：齿数：Z2、齿槽：齿槽数（Z）3、齿顶园：直径：da半径：ra4、齿根圆：直径：df半径：rf5、齿厚：在直径为dk的圆上，某轮齿左右两齿廓之间的弧长。Sk6、齿间宽：在直径为dk的圆上，某齿槽左右两齿廓之间的弧长。Ek7、齿距：在直径dk为的圆上，相邻两轮齿同侧齿廓之间的弧长。Pk12'1'2122112bbrrrrCOCOipk=sk+ek又πdk=ZPk故8、pk/π=mk叫做在直径为dk的圆上的模数。在实际生产中，为便于设计、制造、互换，将某一园（基准圆）上的模数规定为标准值（小数点后面第二位为0或是5的小数）。这些特别规定的“齿距pk对π的比值”称为标准模数，简称模数。m模数的物理意义：①齿轮尺寸计算的基础②轮齿抗弯曲能力的标志。9、标准压力角：为便于设计、制造、互换，作为基准圆上的压力角也规定为标准值——标准压力角（压力角）。αGB规定：α=20010、分度圆：具有标准模数和标准压力角的圆。直径：d半径：r11、GB规定：分度圆上的参数都不带角标m；α；s；p；e；dp=s+e=pm12、齿顶：齿顶高：ha=ha*mha*—顶高系数：正常齿ha*=1；短齿ha*=0.813、齿根齿根高：hf=（ha*+c*）mC*—径向间隙系数：正常齿C*=0.25；短齿C*=0.314、径向间隙C=C*m15、全齿高hh=hf+ha=（2ha*+C*）m16、顶圆直径dada=d+2ha=m（z+2ha*）17、根圆直径dfdf=d-2hf=m（z-2ha*-2c*）18、标准齿轮：ZmZpdkkk具有标准模数、标准压力角、标准顶高系数、标准径向间隙系数且分度圆上的齿厚等于齿间宽（s=e）齿轮。p=s+es=e=p/2=πm/219、基圆直径dbcosak=rb/rkdb=dkcosakdb=dcosa=mzcosa20、齿宽b21、①公法线长度(27)公法线长度用于一般齿轮参数的标注和测量。②固定弦齿厚和固定弦齿高用于齿条、尺寸特大（齿数多）齿轮、齿轮厚度特小齿轮的参数标注和测量二、渐开线标准直齿圆柱齿轮尺寸计算（教材87页）§5渐开线标准直齿园柱齿轮的啮合一、啮合过程开始啮合点：从动齿轮的齿顶圆与啮合线的交点。A（B2）终止啮合点：主动齿轮的齿顶圆与啮合线的交点。E（B1）实际啮合线段：AE(B2B1)理论啮合线段：N1N2；二、正确啮合条件（28）B1B2=B1ˊB2ˊ（配对条件）B1ˊB2ˊ=N2B2ˊ-N2B1ˊ=Pb2同样：B1B2=Pb1所以：Pb1=Pb2由于模数和压力角均为标准值所以：m1=m2=m1=2=——渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件。这样齿轮传动的传动比可写为：i=ω1/ω2=02C/O1C=rb2/rb1=d2/d1=z2/z1即：传动比等于分度圆直径的反比；也等于齿数的反比三、标准中心距（29）1、齿侧间隙(侧隙):一对齿轮啮合时，一轮节圆上的齿槽宽与另一轮节圆上的齿厚之差。即：e′-s′在实际生产中，齿侧间隙是由公差来保证的。GB规定：齿侧间隙分四级①D级：零保证间隙—高级仪表②Db级：较小保证间隙—正反转③Dc级：标准保证间隙—一般机械④De级：较大保证间隙—高速重载2、标准中心距：对于标准齿轮，在安装时，让其分度圆与节圆重合，(即：d=d′),这种安装方法称为正确安装，其中心距称为正确安装的中心距；亦叫标准中心距。则：a=(d1′+d2′)/2=(d2+d1)/2这样对于标准齿轮：齿侧间隙为：e′-s′=e-s=0此时：两轮的节圆分别与其分度圆重合。啮合角等于分度圆压力角。注意：⑴单独一个齿轮有分度圆，无节圆；有压力角，无啮合角节圆和啮合角是传动参数⑵只有标准齿轮，才存在：a=a′；a=a′四、齿轮实现连续传动的条件（31）齿轮要配对啮合，必须满足正确啮合条件，这是齿轮实现连续传动的必要条件，但不充分。要保证齿轮啮合传动连续，还必须满足两轮实际啮合线段的长度AE大于或等于相临两轮齿的开始啮合点和终止啮合点之间的距离KK′。即AE≥KK′重合度——实际啮合线段与法向齿距的比值。用e表示。所以齿轮连续传动条件——满足正确啮合条件，且重合度大于或等于1。e≥1（重合度越大，