第八章 齿轮.docx
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第八章齿轮
第八章齿轮
(一)
教学目标
(一)能力目标
1.会选择齿轮的类型
2.能根据齿轮的参数计算其几何尺寸
(二)知识目标
1.了解齿轮传动的类型、特点及应用
2.理解渐开线的形成及特性
3.掌握渐开线齿轮的基本参数及几何尺寸的计算
教学内容
1.齿轮机构的特点及类型
2.渐开线齿轮的齿廓及传动比
3.渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸的计算
教学的重点与难点
重点:
渐开线齿轮的基本参数及几何尺寸的计算。
难点:
渐开线的形成及特性。
教学方法与手段
采用多媒体教学(加动画演示),结合教具,提高学生的学习兴趣。
一、齿轮传动的特点及基本类型
1、齿轮传动的特点
2、齿轮传动的类型
齿轮传动的类型很多,按照齿轮轴线间相互位置、齿向和啮合情况,齿轮传动可分为如下图。
齿轮传动最基本的要求是传动平稳、传动比保持恒定不变,同时要使传动负载能力大,重量轻,结构尺寸合理。
二、渐开线齿轮的齿廓及传动比
1、渐开线的形成
2、渐开线的性质
3、渐开线方程
4、渐开线齿廓的啮合特点
。
1、四线合一
啮合线、公法线、两基圆的内公切线、正压力的作用线——四线合一。
2、渐开线齿廓啮合具有可分性。
3、渐开线齿廓啮合的啮合角不变
4、齿面的滑动
三、渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸的计算
1、齿轮各部分的名称和符号
齿顶圆:
连接各轮齿齿顶的圆,其直径用da表示。
齿槽:
相邻两齿之间的空间。
齿根圆:
过齿槽底部连成的圆,其直径用df表示。
齿厚:
任意直径dk的圆周上,轮齿两侧齿廓之间的弧长,用sk表示;
齿槽宽:
齿槽两侧齿廓之间的弧长,用
表示;
齿距:
相邻两齿同侧齿廓之间的弧长,用pk表示。
显然,pk=sk+ek。
在直径为dk的圆周长为pkz,同时又等于πdk,即
或
=
m=
2、标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸的计算
齿顶高
齿根高
全齿高
式中
齿顶高系数。
正常齿,
;短齿,
;
顶隙系数。
正常齿,
;短齿
。
小结:
1、齿轮传动的类型、特点及应用。
2、渐开线的形成及特性。
3、渐开线齿轮的基本参数及几何尺寸的计算。
作业与思考:
1、渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有哪几个?
哪些是有标准的,其标准值为多少?
为什么这些参数为基本参数?
2、一个渐开线齿轮任意圆上的模数是否都一样?
通常我们说齿轮的模数指的是什么?
3、齿距、法向齿距和基圆齿距是怎样定义的?
它们之间有什么关系?
4、渐开线的形状取决于什么?
若两个渐开线齿轮的模数和齿数分别相等,但压力角不同,它们齿廓渐开线形状是否相同?
5、试准确叙述分度圆和标准齿轮的定义。
齿轮啮合
(二)
教学目标
(一)能力目标
1.能判断一对齿轮是否正确啮合及传动是否连续
2.熟悉渐开线齿轮的切齿方法
(二)知识目标
1.理解直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件及连续传动条件
2.掌握直齿轮不产生根切的最小齿数
教学内容
1.渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动
2.渐开线标准齿轮的切齿原理
3.渐开线齿廓的根切与标准外啮合齿轮的最小齿数
4.变位齿轮传动
教学的重点与难点
重点:
直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件及连续传动条件。
难点:
实际啮合线段、理论啮合线段的绘制。
教学方法与手段
采用多媒体教学(加动画演示),讲授时联系实际。
一、渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动
1、渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件
1)两齿轮的模数必须相等
2)两齿轮分度圆上的压力角必须相等
即,
根据正确啮合条件,传动比可改写成
2、渐开线齿轮传动的重合度
重合度:
B1B2与Pb的比值,用ε表示
ε=B1B2/Pb
故连续传动条件为
ε=B1B2/Pb≥1
3、渐开线齿轮的无侧隙啮合
1、外啮合传动
1)标准安装
(能实现无侧隙啮合)
标准中心距:
顶隙
→标准值
常数
2)非标准安装
2、齿轮齿条啮合
二、渐开线齿轮的加工方法
齿轮的切齿方法就其原理来说可概括为仿形法和展成法两种。
1、仿形法
2、展成法
(1)齿轮插刀 是一个齿廓为刀刃的外齿轮;
(2)齿条插刀 是一个齿廓为刀刃的齿条
(3)齿轮滚刀 像梯形螺纹的螺杆,轴向剖面齿廓为精确的直线齿廓,滚刀转动时相当于齿条在移动。
可以实现连续加工,生产率高。
三、渐开线齿廓的根切与标准外啮合齿轮的最小齿数
1、根切现象
2、最小齿数
四、变位齿轮传动
1、变位齿轮
变位齿轮:
在不改变被切齿轮齿数的情况下,改变刀具与轮呸的相对位置而达到不产生根切时切制的齿轮。
2、最小变位系数
当α=200,ha=1时,xmin=(17-z)/17
X-变位系数,x>0正变位;x<0负变位;x=0零变位。
3、变位齿轮的几何尺寸和传动的类型
1、变位齿轮的几何尺寸
变位齿轮的几何尺寸计算见表10.7。
2、变位齿轮传动的类型
(1)零传动
若一对齿轮的变位系数之和为零(x1+x2=0),称零传动。
(2)正传动
若一对齿轮的变位系数之和大于零(x1+x2>0),称正传动。
z1+z2<2zmin
适用于实际中心距大于标准中心距的情况,即a′>a。
(3)负传动
若一对齿轮的变位系数之和小于零(x1+x2<0=,称负传动。
z1+z2>2zmin
齿轮(三)
教学目标
(一)能力目标
1.能根据工作条件判断齿轮传动的失效形式及建立设计准则,并进行设计计算
2.会选择合适的齿轮材料
(二)知识目标
1.熟悉齿轮传动的失效形式及建立设计准则
2.掌握齿轮传动的受力分析及强度计算
教学内容
1.齿轮传动的失效形式及计算准则
2.齿轮材料及热处理
3.直齿圆柱齿轮传动的强度计算
4.渐开线标准斜齿圆柱齿轮传动
教学的重点与难点
重点:
齿轮传动的强度计算。
难点:
齿轮传动的受力分析。
教学方法与手段
采用多媒体教学,结合实际,提高学生的学习兴趣。
一、齿轮传动的失效形式和设计准则
齿轮传动:
开式传动、闭式传动、半开式传动
1、齿轮传动的失效形式
1、轮齿折断
1)疲劳折断轮齿是受一脉冲交变应力,在轮齿根部的过渡圆角处发生疲劳裂纹而发生折断。
2)过载折断短时过载或强烈冲击。
2、疲劳点蚀
3、胶合
避免措施:
采用有添加剂的抗胶合润滑油;提高齿面硬度和降低粗糙度;
4、齿面磨粒磨损
5、齿面塑性变形
2、计算准则
1.开式齿轮传动
主要失效形式齿面磨损,当磨损量过大,产生轮齿折断。
设计准则:
按齿根弯曲强度计算。
2.软齿面闭式齿轮传动
主要实效形式是齿面点蚀,点蚀又与齿面接触强度有关。
设计准则:
按齿面接触强度计算,并验算齿根弯曲强度。
3.硬齿面闭式齿轮或铸铁齿轮传动
主要失效形式是轮齿折断。
设计准则:
按齿根弯曲强度计算,并验算齿面接触强度。
二、齿轮的常用材料及许用应力
1、齿轮材料的基本要求
材料要求:
齿面硬,齿芯韧、良好的加工工艺性及热处理性能。
2、齿轮的常用材料及热处理
1、锻钢
是制造齿轮的主要材料,一般采用含碳量为0.1%—0.6%的碳素钢或合金钢。
按轮齿表面硬度要求又可分为:
HBS≤350和HBS>350两类。
2、铸钢
通常用于尺寸较大(一般d>400~600㎜)、轮坯不宜锻出的齿轮。
3、铸铁
一般用于尺寸较大而低速的齿轮,并多采用优质铸铁(如灰铁HT300、球铁QT450—5等)铸造。
4、非金属材料
常用的热处理工艺有:
调质、正火(软齿面);表面淬火、渗碳淬火、渗氮(硬齿面)
3、许用应力
许用接触力
H按下式计算
许用弯曲应力
可按下式计算
三、渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算
1、轮齿的受力分析
法向压力:
齿轮啮合传动时,若忽略轮齿间的摩擦,则轮齿间存在着沿着法线方向的作用力,称为法向压力,用Fn表示,又称名义载荷。
2、计算载荷
3、齿根弯曲疲劳强度计算
轮齿的弯曲强度校核公式为
将齿宽系数
代入上式,得弯曲强度的设计公式为
(
4、齿面接触疲劳强度计算
四、平行轴斜齿圆柱齿轮传动
1、齿廓曲面的形成及啮合特点
2、斜齿圆柱齿轮传动几何尺寸的计算
3、斜齿圆柱齿轮正确啮合条件和重合度
4、当量齿数
zv=z/cos3β
5、斜齿圆柱齿轮的强度计算
1、轮齿的受力分析
力的大小:
力的方向:
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- 第八章 齿轮 第八