课题三-齿轮传动和轮系教案

课题三齿轮传动和轮系一、齿轮传动概述1.齿轮传动的原理2.齿轮传动的特点1)齿轮传动依靠轮齿依次啮合传递运动和动力,不会发生弹性滑动和打滑,因此传动准确可靠。2)适用的速度和传递的功率及尺寸范围大,可用于高速(v>40m/s)、中速和低速(v<25m/s)的传动;齿轮直径有不到1mm的仪表齿轮到10m以上的中性齿轮。齿轮传动的效率高,可达95%~99%(带传动的效率为87%~96%),且工作寿命长,可达几年甚至几十年。3)齿轮传动结构紧凑,与其他传动相比,所占空间位置较小,寿命长。4)齿轮制造和安装精度较高、不适用于远距离两轴之间的传动。3.齿轮传动的分类1)按一对齿轮轴线的相对位置和轮齿的齿向分类2)根据齿轮的工作条件可分为以下种类①开式齿轮传动。齿轮暴露在外,工作条件恶劣,不能保证良好的润滑,但散热好。②半开式齿轮传动。齿轮浸入油池,有护罩,但不封闭。③闭式齿轮传动。齿轮、轴和轴承等都装在封闭箱体内,润滑条件良好,灰沙不易进入,安装精确,但是不易散热。3)按轮齿的齿廓曲线分渐开线齿轮传动圆弧齿轮传动摆线齿轮传动4)渐开线齿廓具有以下的传动特点。①能保证传动比为一常数。②齿廓间正压力的方向保持不变,有利于齿轮传动保持平稳。③齿轮的传动比取决于两齿轮基圆半径的大小,即使两轮中心距稍有变化,传动比仍保持不变。二、齿轮各部分的名称及参数1.齿轮各部分的名称2.齿轮主要参数(1)齿数(2)模数(3)压力角(4)齿顶高系数h_𝑎^"∗"ha=h_𝑎^"∗"m式中h_𝑎^"∗"——齿顶高系数,标准值h_𝑎^"∗"=1.0。(5)顶隙系数c*(6)标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算三、渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动1.正确啮合条件由于分度圆上的模数m和压力角α已标准化,故正确啮合条件为m2.无侧隙传动条件标准安装时的中心距称为标准中心距,为a=r'2±r'1=r2±r1=m3.连续传动条件齿轮的连续传动条件为ε=B1B2Pb四、标准斜齿圆柱齿轮传动简介1.斜齿圆柱齿轮的传动特点及应用2.斜齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸为了便于分析,假想将齿轮的分度圆柱面展开(1)螺旋角β(2)模数mn=mtcosβ式中mn——法向模数。一般规定mn按强度选取标准值。mt——端面模数。(3)压力角tanαn=tanαtcosβmn3.斜齿轮传动的正确啮合条件一对斜齿轮正确啮合时,除了两齿轮端面模数和端面压力角分别相等外,两齿轮的螺旋角也必须大小相等、方向相反,即其中一个齿轮为左旋,另一个齿轮为右旋。由于两齿轮的螺旋角相等,所以其法向模数和法向压力角也必然相等。因此,外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件为五、轮齿的失效形式1.轮齿折断2.齿面点蚀3.齿面胶合4.齿面塑性变形5.齿面磨损六、蜗杆传动的特点和类型1.蜗杆传动的特点1)传动比大,在传力机构中,通常传动比可在8~80范围内选取。在分度机构中,传动比可达1000。2)工作平稳,噪声低,结构紧凑,可以实现自锁。3)传动效率低,且蜗轮需要用贵重的非铁金属制造,成本高。阿基米德蜗杆传动2.蜗杆传动的类型根据蜗杆螺旋线的旋向不同,蜗杆可分为右旋蜗杆和左旋蜗杆两种,如图所示。确定蜗杆旋向方法:将蜗杆竖直面向观察者,如螺纹自左向右升高,为右旋;反之为左旋。3.蜗杆传动的主要参数(1)模数m和压力角αmn1=(2)传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2蜗杆传动中,通常蜗杆是主动件,假定其头数为z1,转速为n1,蜗轮的齿数为z2,转速为n2,则i=n1n蜗杆头数通常为z1=1~6,而z2较大,所以蜗杆传动的传动比大并且结构紧凑,在动力传动中,传动比一般为i=10~80。蜗轮的齿数由选定的蜗杆头数及传动比,根据z2=iz1来计算,一般z2必应小于26,但也不宜大于60~80。4.蜗杆传动的结构、材料和失效形式(1)蜗轮、蜗杆的结构1)蜗杆在绝大多数情况下是和轴做成一体的,称为蜗杆轴2)蜗轮常用的结构形式(2)蜗轮、蜗杆的材料蜗杆常用的材料是碳素钢和合金钢,要求齿面光洁且有较高的硬度。蜗杆在低、中速时多采用45钢,高速时采用40Cr、40MnB、40MnVB,调质后进行表面淬火,或采用20钢、20MnVB并进行渗碳淬火。(3)蜗杆传动的失效形式蜗杆传动的失效形式与齿轮传动类似,也有齿面点蚀、胶合、磨损和轮齿折断等形式,但由于蜗杆传动的齿面滑动速度较大、发热量大、磨损严重,因此一般开式传动的失效形式主要是因润滑不良及润滑油不洁造成的磨损;润滑良好的闭式传动的主要失效形式是胶合。七、轮系的概念、类型与应用1.一系列轮子组成的传动系统称为轮系定轴轮系(2)行星轮系2.轮系的应用轮系具有很多优点,应用十分广泛。(1)具有较大的传动比很多机械要求有大的传动比,若使用一对齿轮传动,传动比不能太大,而轮系则可以获得大的传动比,如航空发动机减速器。(2)轮系可做较远距离传动使用轮系可以使中心距较远的两轴结构紧凑,并实现远距离传动。(3)轮系可实现变速、换向要求采用轮系组成的各种机构,可以将运转速度分为若干等级进行变换,实现多级变速要求,并能变换运转方向。(4)可合成或分解运动采用行星轮系可将两个独立运动合成为一个运动,也可将一个独立运动分解成两个独立的运动,如汽车后桥的传动轴和差速器。3.轮系的传动比计算一对外啮合齿轮,两齿轮的转动方向相反,规定其传动比为负值i12=ω1ω2=一对锥齿轮传动,由于两齿轮轴线不平行,其转动方向的关系不能用传动比的正负表示,需要在图上用箭头的方向来确定。在图示的轮系中,各齿轮的轴线相互平行,为一定轴轮系。设ω1、ω2、ω2'、ω3、ω3'、ω4和ω5为各轮的角速度,根据一对平行轴间圆柱齿轮传动的传动比可推导得出i12=ω1ω2=-z2z1i2'3=ω2'ω3=z3z2'输入轴与输出轴之间的传动比的一般计算公式为i1k=ω1ωk=(教学设计教学环节（时间）教学内容及教学过程教学手段教师行为学生行为课前提问（5分钟）1．检查学生到课情况2．汽车曲轴的转动过程.1.提前5分钟到教室2.查阅教材，回答老师的问题讲授课前引入（5分钟）齿轮传动依靠轮齿依次啮合传递运动和动力,不会发生弹性滑动和打滑,因此传动准确可靠。适用的速度和传递的功率及尺寸范围大,可用于高速(v>40m/s)、中速和低速(v<25m/s)的传动;齿轮直径有不到1mm的仪表齿轮到10m以上的中性齿轮。齿轮传动的效率高,可达95%~99%(带传动的效率为87%~96%),且工作寿命长,可达几年甚至几十年。1.听课2.观看视频讲授+PPT课堂讲授（70分钟）单元四汽车常用机械传动课题三齿轮传动和轮系一、齿轮传动概述1.齿轮传动的原理；2.齿轮传动的特点3.齿轮传动的分类二、齿轮各部分的名称及参数1.齿轮各部分的名称；2.齿轮主要参数(1)齿数(2)模数(3)压力角(4)齿顶高系数(5)顶隙系数c*三、渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动1.正确啮合条件；2.无侧隙传动条件3.连续传动条件四、标准斜齿圆柱齿轮传动简介1.斜齿圆柱齿轮的传动特点及应用3.斜齿轮传动的正确啮合条件五、轮齿的失效形式六、蜗杆传动的特点和类型七、轮系的概念、类型与应用1.轮系的应用；2.轮系的传动比计算找到教材中相关内容回答问题：1.齿轮传动的原理？2.齿轮传动的特点?3.件有几种配合方式？PPT视频课堂小结（5分钟）1.齿轮传动的原理、特点和分类2.齿轮主要参数；3.轮系的应用4.点评课堂纪律1.课堂知识回顾2.在书中标注知识点PPT+讲授课后作业（5分钟）1.叙述齿轮传动的原理、特点和分类2.叙述轮系的应用？讲授+板书巩固与提高一、填空题1.带传动由

、

和紧套在两轮上的

组成,利用传动带与带轮之间的

来传递运动和动力。2.摩擦型带传动中,按照传动带截面形状不同,可分为

、

、

三种。3.带传动运转时,应使带的

边在上,

边在下。4.带传动的张紧方法通常有

和

两种。5.链传动由

、

和

组成,可传递运动和动力。6.按照链条用途的不同,链传动分为

、

和

三大类。7.链传动

边在上,

边在下,

边的垂度不宜过大,以防脱链。8.链传动的张紧方法有

和

两种。9.齿轮是轮缘上有齿且能

以传递

的机械元件。10.一对直齿圆柱齿轮由机架、

、

等组成。11.渐开线齿廓由

和

组合而成。12.渐开线的形状取决于

。13.标准齿轮分度圆上的

和

相等。14.齿轮的失效主要是轮齿的失效,轮齿失效的形式主要有五种:

、齿面磨损、齿面点蚀、

和齿面塑性变形。二、选择题1.带传动是依靠(

)来传递运动和功率的。A.带与带轮接触面之间的正压力B.带与带轮接触面之间的摩擦或啮合C.传动带的紧边拉力D.带的松边拉力2.带张紧的目的是(

)。A.减轻带的弹性滑动B.提高带的寿命C.改变带的运动方向D.使带具有一定的初拉力3.与链传动相比,带传动的优点是(

)。A.工作平稳,不需润滑B.承载能力大C.传动效率高D.使用寿命长4.安装带轮时,主动轮和从动轮必须(

)。A.在不同平面内B.错开C.轴线平行D.以上皆可5.下列选项中,(

)不是带传动的失效形式。A.带的寿命缩短B.带在带轮上打滑C.工作面受到磨损D.带产生脱层、撕裂和拉断三、判断题1.链传动的紧边和松边与带传动相同,松边在上,紧边在下。(

)2.链传动能保证准确的平均传动比,且传递功率大,传动效率高。(

)3.链传动不能在重载、高温和尘土飞扬、淋油等不良环境中工作。(

)4.链传动的失效主要表现为链轮的失效。(

)5.基圆不相同,渐