齿轮传动受力分析课件

齿轮传动的受力分析教学案例设计者：朱根东高邮市菱塘民族中等专业学校1齿轮传动的受力分析设计者：朱根东1说课要领教学目标重点难点教材分析学情分析教学策略教学构思2说课要领教学目标重点难点教材分析学情分析教学策略教教材分析

本部分内容在历年的单招考试中都是必考内容：1、2003年斜齿轮与蜗杆传动综合分析10分；2、2004年锥齿轮传动分析6分；3、2005年斜齿轮与蜗杆传动综合分析14分；4、2006年计算题斜齿轮与蜗杆传动计算综合8分；5、2007年斜齿轮与锥齿轮综合分析12分；6、2008年齿轮传动和螺旋传动综合19分。

根据上述分析，结合考纲的要求，我们应该认为本部分内容是重点内容，是必考内容。考试主要以问答和综合题的形式出现，有的时候也以判断题、选择题和填空题的形式出现，但不管怎样变化，知识点是不变的。但尽管这样，在考试中往往得分率不高。3教材分析本部分内容在历年的单招考试中都是必考内容：学情分析

本节内容如果对初学者而言，不具备一定的力学基础的话，教学过程中肯定会出现较大的难度，因为这些齿轮传动的受力分析，除了直齿圆柱齿轮传动的受力分析是平面力系，分析起来较为简单，而斜齿圆柱齿轮传动、锥齿轮传动和蜗杆传动的受力分解则为空间力系，这需要较强的空间分析能力和抽象思维，所以教学前要有所准备。但是如果作为复习课来讲的话，学生在其他课程已经接触到力学基础，那么这个时候教学，学生应该能够很快接受，教学起来就会得心应手。4学情分析本节内容如果对初学者而言，不教学目标

知识目标：

1、理解齿轮传动方向；

2、掌握齿轮传动受力情况；

3、蜗杆传动分析。能力目标：

1、齿轮传动的方向判别；

2、齿轮传动的受力分析；

3、综合应用。情感目标：

1、认真学习的态度；

2、严谨负责的态度；

3、科学分析的态度。5教学目标知识目标：5重点难点1、教学重点：①齿轮传动受力分析的方法（如：右手定则判旋向，左右手定则判手里方向）；②齿轮传动受力分析的方向判定和计算。2、教学难点：①斜齿圆柱齿轮传动、蜗杆传动的受力方向的判定；②多级混合齿轮（斜—斜、斜—锥、斜—蜗、锥—蜗等）传动的综合受力分析。6重点难点1、教学重点：6教学策略1、教法设计：在教学过程中，充分运用任务驱动法、案例分析法、综合训练法等教学方法，经过“知识分析—知识归纳—知识运用—案例综析”，通过讲解练习，学生能正确掌握各种齿轮传动受力方向的判定方法，能够熟练地进行综合受力分析。2、学法指导：

本节课教师不仅要在新课教学中指导学生运用仔细观察、分析讨论的学习方法，还要在思考练习和拓展性训练中巡回指导，着重培养学生的动手实践能力，使学生的学习过程成为在教师指导下的“再创造”过程。7教学策略1、教法设计：7教学构思及过程整个教学过程着重以任务驱动的方式进行：任务一：各种齿轮传动受力分析（知识分析）任务二：各种齿轮传动受力分析比较（知识归纳）任务三：综合分析（知识应用）任务四：实例讲解（案例综析）8教学构思及过程整个教学过程着重以任务驱动的方式进任务一：各种齿轮传动受力分析（知识分析）

主动轮上的圆周力Ft与其速度方向相反；从动轮上的圆周力Ft与其速度方向相同，径向力指向各轮的轮心。n2n1主动从动Ft1Ft2Fr1Fr2Ft1Ft2n1n2从动主动Fr2Fr1O2O11、直齿圆柱齿轮传动任务一：各种齿轮传动受力分析（知识分析）主动轮上的111

说明：由于Fx∝tanb,为了不使轴承承受的轴向力过大,螺旋角b不宜选得过大，常在b=8º～20º之间选择。2、斜齿圆柱齿轮传动的受力分析圆周力径向力轴向力10111说明：由于Fx∝tanb,为了不使轴承承受的轴向力n1主动从动n2Ft1Ft2n1n2从动主动Fr2Fr1Fx1Fx2O2O1Fx1Fx2Ft1Ft2

Fr、Ft的判定与直齿轮相同;轴向力Fx1用左右判定法则判断,从动轮Fx2与其相反。n1主动从动n2Ft1Ft2n1n2从动主动Fr2Fr1Fx

轮齿受力分析模型如下图：Fn可分解为圆周力Ft1，径向力Fr1和轴向力Fx1三个分力。

各分力计算公式：

3、直齿锥齿轮传动12轮齿受力分析模型如下图：Fn可分解为圆周力Ft1，径向n1n2Fr1Fr2Fx1Fx2主动从动Ft1Ft2O

径向力、圆周力判定方法和直齿圆柱齿轮相同；轴向力Fx的方向总是由锥齿轮的小端指向大端。n1n2Fr1Fr2Fx1Fx2主动从动Ft1Ft2O4、蜗轮蜗杆传动

蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似，轮齿的法向力Fn分解出径向力Fr、周向力Ft、轴向力Fx。各力的计算如下：144、蜗轮蜗杆传动蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似，轮n1Fx1n2n1Fr1Fr1Ft2Ft1Fx2Fr1Fr1n21221

在分析蜗杆和蜗轮受力方向时，必须先指明主动轮和从动轮（一般蜗杆为主动轮）；蜗杆或蜗轮的螺旋方向：左旋或右旋；蜗杆的转向和位置。n1Fx1n2n1Fr1Fr1Ft2Ft1Fx2Fr1Fr1

蜗杆与蜗轮轮齿上各方向判断如下：

①圆周力的方向：主动轮圆周力与其节点速度方向相反，从动轮圆周力与其节点速度方向相同；

②径向力的方向：由啮合点分别指向各自轴心；

③轴向力的方向：蜗杆主动时，蜗杆轴向力的方向由“主动轮左、右手定则”判断，即右旋蜗杆用右手（左旋用左手），四指顺着蜗杆转动方向弯曲，大拇指指向即蜗杆轴向力的方向。蜗轮轴向力的方向与蜗杆圆周力方向相反。

16蜗杆与蜗轮轮齿上各方向判断如下：16任务二：各种齿轮传动受力分析比较（知识归纳）传动类型分力关系分力判定方法径向力（Fr）周向力（Ft）轴向力（Fa）直齿圆柱齿轮Ft1=-Ft2Fr1=-Fr2由接触点指向轮心

对主动轮来说是阻力，其方向与主动轮的运动方向相反；

对从动轮来说是动力，其方向与从动轮运动方向相同。无斜齿圆柱齿轮Ft1=-Ft2Fr1=-Fr2Fa1=-Fa2主动轮的左（右）手定则直齿圆锥齿轮Ft1=-Ft2Fr1=-Fa2Fa1=-Fr2由接触点指向大端或Fr1=-Fa2Fa1=-Fr2蜗

杆

蜗

轮Ft1=-Fa2Fr1=-Fr2Fa1=-Ft2Ft1=-Fa2Fa1=-Ft217任务二：各种齿轮传动受力分析比较（知识归纳）传动类型分力关系1、斜—斜齿轮传动的受力分析中间轴上两个齿轮的轴向力方向相反，减轻中间轴和轴承的受力。输入轴输出轴中间轴n1n2n3Fx1Fx21234Fx3n3任务三：综合分析（知识应用）1、斜—斜齿轮传动的受力分析中间轴上两个齿轮的轴向力方向相反2、锥—斜齿轮传动的受力分析中间轴上两个齿轮的轴向力方向相反，减轻中间轴和轴承的受力。n3输入轴n1Fx2234Fx3中间轴n212、锥—斜齿轮传动的受力分析中间轴上两个齿轮的轴向力方向相反任务四：实例讲解（案例综析）

2008单招理论第57题：题图所示为一机械传动方案，Ⅰ轴为输入轴，按图中箭头所示方向转动。已知：Z1=Z2=Z3=30，Z4=Z12=20，Z5=Z8=40，Z6=Z7=Z9=Z11=60，Z10=80，Z1、Z2和Z3为直齿圆锥齿轮，Z4、Z6为斜齿轮，Z12为标准直齿圆柱齿轮。分析该传动方案，回答下列问题：（第1~6小题每空1分，第7、8小题每空2分）。（1）图中Z1、Z2和Z3构成_________机构。Z2所受的周向力________（垂直纸面向里、垂直纸面向外）。（2）齿轮Z1和Z2的啮合条件为_________和_________。（3）如图所示状态下，螺母的移动方向为______，齿条的运动方向为______。（4）该传动系统中，齿条向左运动的速度有_____种。齿条快速运动时，该系统的传动比是______。20任务四：实例讲解（案例综析）2008（5）为了使Ⅱ轴上的轴向力尽可能小，齿轮Z6的旋向为

，Z6产生的轴向力方向为

。（6）若该传动系统在结构上要求Ⅲ轴和Ⅳ轴的中心距为102mm，齿轮Z5的模数为2mm。则Z5和Z7这对齿轮传动应为

（高度变位、正角度变位、负角度变位）齿轮传动。此时的啮合角

（大于、小于、等于）分度圆上齿形角，Z7的齿廓形状为

。（7）齿轮Z12的齿顶圆直径da12=

mm，齿根圆直径df12=

mm。（8）如图所示状态下，螺母移动1mm，齿条移动的距离为

mm。21（5）为了使Ⅱ轴上的轴向力尽可能小，齿轮Z6的旋向为2222谢谢指导！23谢谢指导！23齿轮传动的受力分析教学案例设计者：朱根东高邮市菱塘民族中等专业学校24齿轮传动的受力分析设计者：朱根东1说课要领教学目标重点难点教材分析学情分析教学策略教学构思25说课要领教学目标重点难点教材分析学情分析教学策略教教材分析

本部分内容在历年的单招考试中都是必考内容：1、2003年斜齿轮与蜗杆传动综合分析10分；2、2004年锥齿轮传动分析6分；3、2005年斜齿轮与蜗杆传动综合分析14分；4、2006年计算题斜齿轮与蜗杆传动计算综合8分；5、2007年斜齿轮与锥齿轮综合分析12分；6、2008年齿轮传动和螺旋传动综合19分。

根据上述分析，结合考纲的要求，我们应该认为本部分内容是重点内容，是必考内容。考试主要以问答和综合题的形式出现，有的时候也以判断题、选择题和填空题的形式出现，但不管怎样变化，知识点是不变的。但尽管这样，在考试中往往得分率不高。26教材分析本部分内容在历年的单招考试中都是必考内容：学情分析

本节内容如果对初学者而言，不具备一定的力学基础的话，教学过程中肯定会出现较大的难度，因为这些齿轮传动的受力分析，除了直齿圆柱齿轮传动的受力分析是平面力系，分析起来较为简单，而斜齿圆柱齿轮传动、锥齿轮传动和蜗杆传动的受力分解则为空间力系，这需要较强的空间分析能力和抽象思维，所以教学前要有所准备。但是如果作为复习课来讲的话，学生在其他课程已经接触到力学基础，那么这个时候教学，学生应该能够很快接受，教学起来就会得心应手。27学情分析本节内容如果对初学者而言，不教学目标

知识目标：

1、理解齿轮传动方向；

2、掌握齿轮传动受力情况；

3、蜗杆传动分析。能力目标：

1、齿轮传动的方向判别；

2、齿轮传动的受力分析；

3、综合应用。情感目标：

1、认真学习的态度；

2、严谨负责的态度；

3、科学分析的态度。28教学目标知识目标：5重点难点1、教学重点：①齿轮传动受力分析的方法（如：右手定则判旋向，左右手定则判手里方向）；②齿轮传动受力分析的方向判定和计算。2、教学难点：①斜齿圆柱齿轮传动、蜗杆传动的受力方向的判定；②多级混合齿轮（斜—斜、斜—锥、斜—蜗、锥—蜗等）传动的综合受力分析。29重点难点1、教学重点：6教学策略1、教法设计：在教学过程中，充分运用任务驱动法、案例分析法、综合训练法等教学方法，经过“知识分析—知识归纳—知识运用—案例综析”，通过讲解练习，学生能正确掌握各种齿轮传动受力方向的判定方法，能够熟练地进行综合受力分析。2、学法指导：

本节课教师不仅要在新课教学中指导学生运用仔细观察、分析讨论的学习方法，还要在思考练习和拓展性训练中巡回指导，着重培养学生的动手实践能力，使学生的学习过程成为在教师指导下的“再创造”过程。30教学策略1、教法设计：7教学构思及过程整个教学过程着重以任务驱动的方式进行：任务一：各种齿轮传动受力分析（知识分析）任务二：各种齿轮传动受力分析比较（知识归纳）任务三：综合分析（知识应用）任务四：实例讲解（案例综析）31教学构思及过程整个教学过程着重以任务驱动的方式进任务一：各种齿轮传动受力分析（知识分析）

主动轮上的圆周力Ft与其速度方向相反；从动轮上的圆周力Ft与其速度方向相同，径向力指向各轮的轮心。n2n1主动从动Ft1Ft2Fr1Fr2Ft1Ft2n1n2从动主动Fr2Fr1O2O11、直齿圆柱齿轮传动任务一：各种齿轮传动受力分析（知识分析）主动轮上的111

说明：由于Fx∝tanb,为了不使轴承承受的轴向力过大,螺旋角b不宜选得过大，常在b=8º～20º之间选择。2、斜齿圆柱齿轮传动的受力分析圆周力径向力轴向力33111说明：由于Fx∝tanb,为了不使轴承承受的轴向力n1主动从动n2Ft1Ft2n1n2从动主动Fr2Fr1Fx1Fx2O2O1Fx1Fx2Ft1Ft2

Fr、Ft的判定与直齿轮相同;轴向力Fx1用左右判定法则判断,从动轮Fx2与其相反。n1主动从动n2Ft1Ft2n1n2从动主动Fr2Fr1Fx

轮齿受力分析模型如下图：Fn可分解为圆周力Ft1，径向力Fr1和轴向力Fx1三个分力。

各分力计算公式：

3、直齿锥齿轮传动35轮齿受力分析模型如下图：Fn可分解为圆周力Ft1，径向n1n2Fr1Fr2Fx1Fx2主动从动Ft1Ft2O

径向力、圆周力判定方法和直齿圆柱齿轮相同；轴向力Fx的方向总是由锥齿轮的小端指向大端。n1n2Fr1Fr2Fx1Fx2主动从动Ft1Ft2O4、蜗轮蜗杆传动

蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似，轮齿的法向力Fn分解出径向力Fr、周向力Ft、轴向力Fx。各力的计算如下：374、蜗轮蜗杆传动蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似，轮n1Fx1n2n1Fr1Fr1Ft2Ft1Fx2Fr1Fr1n21221

在分析蜗杆和蜗轮受力方向时，必须先指明主动轮和从动轮（一般蜗杆为主动轮）；蜗杆或蜗轮的螺旋方向：左旋或右旋；蜗杆的转向和位置。n1Fx1n2n1Fr1Fr1Ft2Ft1Fx2Fr1Fr1

蜗杆与蜗轮轮齿上各方向判断如下：

①圆周力的方向：主动轮圆周力与其节点速度方向相反，从动轮圆周力与其节点速度方向相同；

②径向力的方向：由啮合点分别指向各自轴心；

③轴向力的方向：蜗杆主动时，蜗杆轴向力的方向由“主动轮左、右手定则”判断，即右旋蜗杆用右手（左旋用左手），四指顺着蜗杆转动方向弯曲，大拇指指向即蜗杆轴向力的方向。蜗轮轴向力的方向与蜗杆圆周力方向相反。

39蜗杆与蜗轮轮齿上各方向判断如下：16任务二：各种齿轮传动受力分析比较（知识归纳）传动类型分力关系分力判定方法径向力（Fr）周向力（Ft）轴向力（Fa）直齿圆柱齿轮Ft1=-Ft2Fr1=-Fr2由接触点指向轮心

对主动轮来说是阻力，其方向与主动轮的运动方向相反；

对从动轮来说是动力，其方向与从动轮运动方向相同。无斜齿圆柱齿轮Ft1=-Ft2Fr1=-Fr2Fa1=-Fa2主动轮的左（右）手定则直齿圆锥齿轮Ft1=-Ft2Fr1=-Fa2Fa1=-Fr2由接触点指向大端或Fr1=-Fa2Fa1=-Fr2蜗

杆

蜗

轮Ft1=-Fa2Fr1=-Fr2Fa1=-Ft2Ft1=-Fa2Fa1=-Ft240任务二：各种齿轮传动受力分析比较（知识归纳）传动类型分力关系1、斜—斜齿轮传动的受力分析中间轴上两个齿轮的轴向力方向相反，减轻中间轴和轴承的受力。输入轴输出轴中间轴n1n2n3Fx1Fx21234Fx3n3任务三：综合分析（知识应用）1、斜—斜齿轮传动的受力分析中间轴上两个齿轮的轴向力方向相反2、锥—斜齿轮传动的受力分析中间轴上两个齿轮的轴向力方向相反，减轻中间轴和轴承的受力。n3输入轴n1Fx2234Fx3中间轴n212、锥—斜齿轮传动的受力分析中间轴上两个齿轮的轴向力方向相反任务四：实例讲解（案例综析）

2008单招理论第57题