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機械設計基礎教案
棗莊科技職業學院教案 首頁 課 次 9 課 型 理論 章節 §6-1齒輪傳動的特點、應用與分類 §6-2漸開線的形成原理和基本性質 §6-3漸開線齒輪的參數及幾何尺寸 教 學 目 的 了解齒輪傳動的特點和基本類型，漸開線齒輪齒廓的形成及特點。 掌握漸開線標準直齒圓柱齒輪的主要參數及幾何尺寸計算。 教學 重 點 漸開線標準直齒圓柱齒輪的主要參數及幾何尺寸計算 教學 難 點 漸開線齒輪齒廓的形成及特點；漸開線標準直齒圓柱齒輪的主要參數及幾何尺寸計算。 教學 方 法 講授 教 具 掛 圖 多媒體、模型 授 課 班 級 授 課 日 期 相 關 素 材 1、胡家秀主編．機械設計基礎．北京：機械工業出版社，2001．5 2、陳立德主編．機械設計基礎．北京：高等教育出版社，2000．8 3、鄭文維．吳克堅主編(第七版)． 機械原理．高等教育出版社．1997 4、邱宣懷主編(第四版)． 機械設計．高等教育出版社．1997 教 學 后 記 棗莊科技職業學院教案 續頁 教 學 過 程 u 引言 齒輪傳動部分是本書的重點內容，在機械傳動中應用最為廣泛，那么齒輪傳動有哪些類型？傳動有什么特點？齒輪有哪些基本參數，其幾何尺寸如何計算？這些是我們這次課要解決的內容。 u 教學內容正文 第六章 圓柱齒輪傳動 第一節 齒輪傳動的特點、應用與分類 1、優點： （1）、使用的圓周速度，功率范圍廣（圓周速度能達到 300m/s，功率可達到105kW）； （2）、傳動比準確（單級傳動比能達到或更大）； （3）、機械效率高； （4）、工作可靠，壽命長； （5）、可實現空間任意兩軸間任意軸間的運動和動力傳遞； （6）、結構緊湊。 2、缺點： （1）、制造、安裝精度要求高，因而成本高； （2）、低精度齒輪傳動時噪聲和振動較大； （3）、不宜做遠距離傳動。 3、分類： 1、按軸線間的位置及齒向分： 齒輪傳動 兩軸線平行 兩軸線交叉 外嚙合直齒圓柱齒輪傳動 螺旋齒輪傳動 直齒圓錐齒輪傳動 人字齒圓柱齒輪運動 內嚙合直齒圓柱齒輪傳動 齒輪齒條傳動 斜齒圓柱齒輪傳動 蝸桿傳動 兩軸線相交 斜齒圓錐齒輪傳動 曲齒圓錐齒輪傳動 2、按齒線輪廓曲線分： 漸開線齒輪（應用最廣） 齒輪 擺線齒輪 圓弧齒輪 3、按工作條件分： 開式齒輪 齒輪 閉式齒輪 第二節 漸開線的形成原理和基本性質 一、漸開線的形成和基本性質 1、漸開線的形成： 如圖所示，當直線NK沿一圓作純滾動時，直線上任意一點K的軌跡稱為該圓的漸開線。該圓稱為漸開線的基圓，半徑用rb表示，直線NK稱為漸開線的發生線。 2、性質： （1）、發生線在基圓上滾過的長度等于基圓上被滾過的弧長， 即NK=NA； （2）、發生線NK是漸開線在任意點K的法線； （3）、漸開線齒廓上任意點的法線與該點的速度方向所夾的銳角αk稱為該點的壓力角，rk越大， αk越大。反之越小，基圓上的壓力角等于零。 （4）、漸開線的形狀取決于基圓的大小，基圓越小，漸開線越彎曲，基圓越大，漸開線越平直； （5）、基圓內無漸開線 二、漸開線的極坐標參數方程 稱為 的漸開線函數。 第三節 漸開線齒輪的參數及幾何尺寸 一、漸開線齒輪各部分名稱、參數及幾何尺寸計算 1、齒數：在齒輪整個圓周上輪齒的數目，用z表示。它將影響傳動比和齒輪尺寸。 圖 6-4 2、齒頂圓：包含齒輪所有齒頂端的圓。用 或 表示其直徑或半徑。 3、齒槽寬：齒輪相鄰兩齒之間的空間稱為齒槽；在任意圓周上所量得的齒槽的弧長稱為齒槽寬，用 表示。 4、齒厚：沿任意圓周于同一齒輪兩側齒廓上所量得的弧長稱為該圓周上的恥厚，以 表示。 5、齒根圓：包含齒輪所有齒槽底的圓。用 或 表示其直徑或半徑。 圖6-5 6、齒距：沿任意圓周上所量得相鄰兩齒間同側齒廓之間的弧長，用 表示。 7、分度圓和模數：為便于齒輪幾何尺寸的計算、測量所規定的一個基準圓，其直徑和半徑分別用符號 和 表示。在分度圓上的齒厚、齒槽寬和齒距，通稱為齒厚、齒槽寬和齒距，分別用s、e和p表示。且p=s+e。對于標準齒輪s=e。 模數是分度圓作為齒輪幾何尺寸計算依據的基準而引入的參數。 因為分度圓周長=，故 由于 是無理數，為了便于計算、制造和檢測，我們人為地規定比值 為一簡單的數值，并把這個比值稱作模數，用m表示。即： m= 所以得到： 圖6-5所示為齒數Z相同，模數m不同的三個齒輪。由圖可以看出：模數m是決定齒輪幾何尺寸的重要參數。模數的單位為mm。 齒輪的模數已經標準化，我國規定的標準模數有兩個系列，要求優先選用第一系列，括號內的最好不要使用，需要時可以查表。 由于任何一個齒輪的齒數Z和模數m是一定的，由 可知：任何齒輪都有而且只有一個分度圓。 8、壓力角 ：由式 可知，漸開線齒廓上任意一點K處的壓力角為 。對于同一漸開線齒廓， 不同， 也不同。十分顯然，基圓 上漸開線的壓力角等于零。我們通常所說的齒輪壓力角是指在分度圓上的壓力 角，用 表示。所以有： 由上式可知，模數、齒數不變的齒輪，若其壓力角不同，其基圓的大小也不同，因而其齒廓漸開線的形狀也不同。因此，壓力角是決定漸開線齒廓形狀的重要參數。 國家標準（GB1356-88）中規定分度圓壓力角為標準值，一般情況下為 ，個別情況也用 等。 9、齒頂高、齒根高和全齒高：分度圓和齒頂圓之間的部分稱為齒頂，其徑向高度稱為齒頂高，用ha表示。位于分度圓與齒根圓之間的部分稱為齒根，其徑向高度稱為齒根高，用hf表示。齒輪在齒頂圓與齒根圓之間的徑向高度稱為全齒高。用h表示。 齒頂高： 齒根高： 全齒高： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： ha*：齒頂高因數。c*：頂隙因數。 這兩個參數也已經標準化，其值分別為： 正常齒 短 齒 頂隙c=c*m：指一對齒輪嚙合時，一個齒輪的齒頂圓到另一個齒輪的齒根圓之間的徑向距離。頂隙可以儲存潤滑油，以利于齒輪傳動。 標準齒輪：支模數m，壓力角α、齒頂高因數ha*和頂隙因數c*均為標準值。且其齒厚等于齒槽寬，即s=e。 漸開線直齒圓柱齒輪的五個基本參數：齒數z、模數m、壓力角α，齒頂高因數ha*和頂隙因數c*。 二、內齒輪和齒條 1、內齒輪 特點：1）、其齒厚相當于外齒輪的齒槽寬，而齒槽寬相當于外齒輪的齒厚。內齒輪的齒廓是內凹的漸開線； 2）、內齒輪的齒頂圓在分度圓之內，而齒根圓在分度圓之外。其齒根圓比齒頂圓大； 3）、齒輪的齒廓均為漸開線時，其齒頂圓必須大于基圓。 2、齒條 特點： 1）、齒廓為直線，各點的壓力角相同，等于齒形角，數值為標準壓力角值。 2）、齒條可視為齒數無窮多的齒輪，分度圓無窮大，成為分度線。與分度線平行的直線上的齒距均相等，pk=πm。分度線上s=e,其他直線上sk≠ek。 三、常用測量項目 1、任意圓周上的弧齒厚： 2、分度圓弦齒厚s弦齒高h： 3、固定弦齒厚s弦齒高h： 當α=20°，ha*=1時， 4、公法線長度 在齒輪制造時，通過檢驗公法線長度來控制齒輪加工質量。 公法線長度：齒輪卡尺跨過k個齒所量得的齒廓間的法向距離。 跨齒數的確定 無論是公法線長度的計算還是測量，都涉及跨幾個齒的問題。 確定跨齒數的原則是： 使卡尺的卡爪與齒廓中部的漸開線接觸。 標準齒輪跨齒數： 在測量公法線長度時，應保證卡腳與齒廓漸開線部分相切。如果跨齒太多，卡尺的卡腳就會在齒廓頂部接觸；如果跨齒太少，就會在齒根部接觸。 u 總結與鞏固（小結、考核知識點、作業等） 小結：通過這次課的學習，同學們要達到如下要求： 1、了解齒輪傳動的特點和基本類型，漸開線齒輪齒廓的形成及特點。 2、掌握漸開線標準直齒圓柱齒輪的主要參數及幾何尺寸計算。 考核知識點：齒輪傳動的分類，漸開線標準直齒圓柱齒輪的主要參數及幾何尺寸計算。【機械設計基礎教案】相關文章：
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