机械基础(机械工业版)授课教案：直齿圆锥齿轮传动

PAGEPAGE2机械基础（机械工业版）授课教案章节名称直齿圆锥齿轮传动授课形式讲授课时2班级10综（3）教学目的1.了解直齿圆锥齿轮的正确啮合条件。2．会对直齿圆锥齿轮受力分析，判断各力的方向。教学重点了解直齿圆锥齿轮的正确啮合条件、受力分析、断各力的方向教学难点受力分析，判断各力的方向辅助手段模型课外作业课后体会一、齿圆锥齿轮直齿圆锥齿轮机构用于两相交轴之间的传动，两轴的夹角可由传动的要求确定，在一机构中多采用=900的直齿圆锥齿轮机构。一对圆锥齿轮轮齿分布在两个截锥体上，且锥顶交于一点，其轮齿尺寸由大端面锥方向的小端逐渐变小。显然圆锥齿轮大端和小端的参数是不相同的。了便于测量和估算机构的外形尺寸，规定以大端参数为标准，大端压力角=200。二、齿圆锥齿轮传动的几何尺寸三．当量齿轮以圆锥齿轮大端模数为标准模数，大端压力角为标准压力角，按照圆柱齿轮作图法画出扇形齿轮的齿廓，其齿廓与直齿圆锥齿轮大端齿廓近似相同，两扇形齿轮的齿数为两圆锥齿轮的实际齿数。若将扇形齿轮补足为完整的圆柱齿轮，这两个假想的圆柱齿轮就称为两锥齿轮的当量齿轮，当量齿轮的齿数称为当量齿数，用Zv表示。当量齿轮的半径：rv=r／cos当量齿数：Zv=Z／cos式中――圆锥齿轮分度圆锥角当量齿数Zv是圆锥齿轮的重要参数，其意义在于，就大端齿形和大端承载能力而言，圆锥齿轮与同模数、同压力角、齿数为Zv的圆柱齿轮相当。用仿形法加工圆锥齿轮，按Zv值选择刀号。用范成法加工正常齿形的圆锥齿轮，不产生根切的最少齿数Zmin=Zvmincos=17cos。四、确啮合条件一对直齿圆锥齿轮的正确啮合的条件为大端模数和压力角必须分别相等m1=m2=m1=2=五．直齿圆锥齿轮传动的受力分析1.轮齿受力分析一对直齿圆锥齿轮传动，假设轮齿间的作用力近似地作用于齿宽节线的中点处，如不考虑摩擦力的影响，其方向垂直指向工作齿面。为主动锥齿轮的受力情况，轮齿间的法向力，可分解为圆周力、轴向力和径向力圆周力在Ft在主动轮上与啮合点圆周速度的方向相反；在从动轮上则与啮合点的圆周速度方向相同。径向力的方向都垂直指向各自的齿轮轴线。轴向力Fx的方向则总是由锥顶指向齿轮的大端。章节名称蜗杆传动授课形式讲授课时2班级10综（3）教学目的1、了解蜗杆传动的特点，主要参数2、掌握蜗杆传动的受力分析，掌握蜗杆与蜗轮之间的转向、受力方向教学重点1、了解蜗杆传动的特点，主要参数2、掌握蜗杆传动的受力分析，掌握蜗杆与蜗轮之间的转向、受力方向教学难点掌握蜗杆传动的受力分析，掌握蜗杆与蜗轮之间的转向、受力方向辅助手段模型课外作业课后体会蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，用于传递空间交错的两轴间的运动和动力，一般交错角为90，通常蜗杆为主动件，蜗轮为从动件一、蜗杆传动的特点1.传动比大，结构紧凑。用于传递动力时，i=8～80,用于传递运动时，i可达1000。2.传动平稳，无噪声。因为蜗杆与蜗轮齿的啮合是连续的，同时啮合的齿数较多所以平稳性好。3.当蜗杆的螺旋角小于轮齿间的当量摩擦角时，蜗杆传动能自锁，即只能由损杆带动蜗轮，而不能蜗轮带动蜗杆。4.传动效率低。因为在传动中摩擦损失大，其效率一般为=0.7～0.8，具有自锁性传动时效率=0.4～0.5。故不适用于传递大功率和长期连续工作。5.为了减少摩擦，蜗轮常用贵重的减摩材料（如青铜）制造，成本高。二、蜗杆传动的主要参数蜗杆传动的设计计算中，均以主平面（通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面）的参数和几何关系为基准。（一）主要参数1．模数、压力角、螺旋升角λ与蜗轮的分度圆螺旋角 为了保证轮齿的正确啮合，蜗杆的轴向模数mx1应等于蜗轮的端面模数mt2，蜗杆的轴向压力角x1应等于蜗轮的端面压力角t2，蜗杆分度圆上的螺旋线升角应等于蜗轮分度圆上的螺旋角，且两者螺旋方向相同。 蜗杆的轴向压力角x（蜗轮的端面压力角t）为标准压力角200。 mx1=mt2=mx1=t2== 通常取蜗杆的头数Z1=1～4。当Z=1时，导程角小，效率低，一般用于分度传动或自锁传动中，Z=2～4常用于动力传动和有较高效率。若头数多，导程角大，制造困难。蜗轮齿数根据传动比和蜗杆的头数决定：Z2=iZ1,通常取Z2=20～28，Z2不应少于28齿，以免根切和降低传动的平稳性。三、蜗杆传动的受力分析1．蜗杆传动回转方向的确定（1）螺旋方向的判定图11蜗杆传动与斜齿轮传动一样，也有左旋与右旋之分。蜗杆、蜗轮的螺旋方向可用右手法则判定：手心对着自己，四指顺着蜗杆（蜗轮）的轴线方向摆肩。若啮合与右手拇指指向一致，该蜗杆（蜗轮）为右旋，反之为左旋。图11（2）蜗轮旋转方向的判定图11蜗轮的旋转方向不仅与蜗杆的旋转方向有关。蜗轮旋转方向的判定方法如下：当蜗杆是左旋（或右旋）时，伸出右手（或左手）半握拳，用四指顺着蜗杆的旋转方向，大拇指指向的相反方向就是蜗轮的旋转方向，蜗轮旋转方向判定。图112．蜗杆传动的受力分析蜗杆传动的受力情况类似斜齿圆柱齿轮传动的受力情况。若不计摩擦力，齿面上的法向力Fn仍可分解为三个相互垂直的分力。圆周力Ft、轴向力Fx、径向力Fr。圆周力Ft1的方向与节点P的速度方向相反。径向力Fr1的方向总是指向蜗杆轴线。轴向力Fx1的方向和斜齿轮一样，用主动轮左右手法则判定：对主动右旋蜗杆以右手四指弯曲方向表示转动方向，大拇指的指向即为轴向力Fx1的方向。由于蜗杆轴线与蜗轮轴线在空间交错成900，故蜗杆力Ft1等于蜗轮轴向力Fx2，蜗杆轴向力Fx1等于蜗轴圆周力Ft2，蜗杆径向力Fr1等于蜗轮径向力Fr2。即：Ft1=－Fx2Fx1=－Ft2Fr1=－Fr2四、蜗轮材料选择蜗杆传动的主要失效形式有胶合、点蚀和磨损等，因此，蜗杆蜗轮的材料不仅要有足够的强度，而且还要有良好的减磨性，耐磨性和抗胶合的能力。蜗杆一般采用碳素钢或合金钢制造，要求齿面光洁并且有较高的硬度。对于高速重载传动，蜗杆常用15Cr、20Cr、20CrMnTi等，经渗碳淬火，表面硬度HRC56～62，并经磨削。对中速中载传动，蜗杆材料可用45、40Cr、35SiMn等，表面淬火，表面硬度HRC45～55，也需磨削。低速不重要的传动，蜗杆材料可采用45钢调质处理，硬度HB220～270。蜗轮材料可参考滑动速度Vs来选择，常采用青铜与铸铁，在Vs>5--25m/s的连续工作的重要传动中，蜗轮材料常用铸锡磷青铜ZQSn10—1或铸锡锌铅青铜ZQSn6—6—3等，这些材料的减摩性、耐磨性和抗胶合的性能及切削性能都较好，但强度低，价格高。在Vs＜5m/s