齿轮强度计算教案

宜賓職業技術學院教案YibinVocational&TechnicalCollege课程名称机械技术应用基础教学主题直齿圆柱齿轮传动的强度计算授课班级授课时间授课学时教学目标:理解掌握渐开线直齿圆柱齿轮传动的强度计算方法。职业技能教学点：应用齿面接触疲劳强度和轮齿弯曲强度及主要传动参数的选择与协调。教学设计:在讲此课题前提出有关思考题。复习提问，检查思考题的情况，以实例引入课题，新课讲解。课堂教学采用“讲解—提问—思考—抽查—评讲与小结”多种形式教学。教学手段:使用电教片、实物、挂图、黑板图作讲解。教学过程教学内容与板书备注复习与抽查：抽问/讲解。1、轮齿的失效形式及其原因；2、轮齿材料的选择。5分钟课题引入：在上一次课里面，我们学习了轮齿的失效形式、原因，以及轮齿材料的选择。在进行齿轮设计时，我们不仅要考虑齿轮的基本参数、轮齿的材料等因素，还需要考虑齿轮的受力情况。下面我们共同对齿轮传动的强度计算部分进行学习。5分钟宜賓職業技術學院教案YibinVocational&TechnicalCollege教学内容与板书备注前言强度计算的目的在于保证齿轮传动在工作载荷的作用下，在预定的工作条件下不发生各种失效。直齿圆柱齿轮的强度计算方法是其它各类齿轮传动计算方法的基础，斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮等强度计算，可以折合成当量直齿圆柱齿轮来进行计算。工作载荷是指作用在齿上的载荷大小及其在齿上的分布情况。失效形式主要是前面所述的断齿及齿面点蚀。5分钟一、齿轮的受力分析在进行齿轮强度计算前，首先应求出轮齿上受的力。圆周力Ft＝2T1/d1径向力Fr＝Fttan法向力Fn＝Ft/cos主动轮转矩主动轮上的圆周力是阻力，与转动方向相反；从动轮上的圆周力是驱动力，与转动方向相同。径向力分别指向各自的轮心。10分钟图10-17宜賓職業技術學院教案YibinVocational&TechnicalCollege教学内容与板书备注二、直齿圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度计算直齿圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度计算是针对防止齿根疲劳折断破坏而进行的计算方法，其依据是材料力学中的悬臂梁的应力分析。校核公式：设计公式：其中：K为载荷系数称为载荷作用于齿顶时的齿形系数，简称齿形系数。为载荷作用于齿顶的齿形系数，取决于轮齿的形状，与齿数、变位系数、压力角等有关，与模数无关，是无量纲的常量。应力修正系数可以理解为考虑齿根圆角处的应力集中，同时也考虑了齿根压应力和其余应力的影响后引入的计算参数。根据教材表10-6和表10-7可以选取相应的参数。注意：在实际传动中，为了安装时两轮不致沿端面错开，往往把小齿轮的齿宽长度在设计宽度b的基础上人为地加宽一些（2～3mm），但在计算时仍按设计齿宽计算。25分钟宜賓職業技術學院教案YibinVocational&TechnicalCollege教学内容与板书备注三、齿面接触疲劳强度计算直齿圆柱齿轮接触疲劳强度计算是防止齿面点蚀破坏的计算方法，其理论依据是两平行圆柱体的接触应力理论。齿面疲劳点蚀是闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式，而点蚀是由于传动过程中齿面受接触应力的反复作用所致，故与齿面接触应力大小有关。基本公式──赫兹应力计算公式，即:在节点啮合时，接触应力较大，故以节点为接触应力计算点。节点处的综合曲率半径为：节点处的综合曲率半径为：齿面接触疲劳强度的校核式：齿面接触疲劳强度的校核式：齿面接触疲劳强度的设计式：齿面接触疲劳强度的设计式：其中：u─齿数比，u=z2/z1；ZE─弹性影响系数；ZH─区域系数；30分钟宜賓職業技術學院教案YibinVocational&TechnicalCollege教学内容与板书备注校核计算公式：设计计算公式：强度条件式为：在传动中，大、小两齿轮齿面上的接触应力是相同的，而两轮的材料一般是大齿轮稍差，所以大轮的较低，故要按大齿轮材料的计算。一般中低硬度闭式齿轮传动，接触疲劳点蚀是主要的失效方式，计算时常常先按接触疲劳强度计算公式求出小齿轮直径d1和宽度b，再按弯曲疲劳强度计算公式校核。对于硬度很高得闭式齿轮传动，弯曲疲劳成为主要的失效形式，可以先按弯曲疲劳强度计算公式求出模数，经圆整后再按接触疲劳强度进行校核。开式齿轮传动只计算弯曲疲劳强度，为了补偿因齿面磨损减薄而造成强度削弱，通常将计算得到得模数加大10％～15％。为了防止轮齿太小引起意外断齿，传递动力的齿轮模数一般不小于1.5～2mm。四、载荷系数和许用应力1、载荷系数K2、许用应力（1）许用接触应力[σH]

[σH]＝0.9σHlim式中：σHlim是试验齿轮的接触疲劳极限(MPa)。（2）许用弯曲应力[σF]5分钟宜賓職業技術學院教案YibinVocational&TechnicalCollege教学内容与板书备注齿轮单向受力时

[σF]＝1.4σFlim齿轮双向受力或开式传动时

[σF]＝σFlim式中：σFlim是试验齿轮的接弯曲劳极限（Mpa）。归纳小结（板书用列表形式）1、齿轮传动的受力分析要点和计算载荷考虑的基本因素。2、齿轮传动强度设计的基础是受力分析，受力分析的结果将带入强度公式进行强度计算。3、直