《机械基础》第五六周教案.docx

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《机械基础》第五六周教案

机械传动

（总第25、26课时）

【授课章节】：

第四章齿轮传动4-2渐开线齿廓

备课日期：

20XX年9月日星期五

【教学目标】：

知道对齿轮传动的基本要求。

掌握渐开线的形成及性质。

【重点难点】

1.重点：

渐开线的形成。

渐开线的性质。

2.难点：

渐开线的性质。

【教学方法】

研究教学方法。

【学习方法】

研究、讨论法。

【教学过程】

『导入新课』：

教师提问：

怎样的齿轮传动较好？

传动平稳的齿轮还是不平稳的齿轮？

承载能力强的齿轮传动还是承载能力弱的齿轮？

引导学生对齿轮传动的要求进行探讨，从而自然导入渐开线的形成及性质。

『教学内容』：

一、齿轮传动对齿廓曲线的基本要求：

传动平稳、承载能力强

二、渐开线的形成及性质：

1、渐开线的形成：

当一条动直线（发生线），沿着一个固定的圆（基圆）作纯滚动时，动直线上任意一点K的轨迹称为该圆的渐开线。

2、渐开线的性质：

由渐开线的形成可知：

（1）发生线在基圆上滚过的线段KB，等于基圆上被滚过的圆弧长AB。

（2）渐开线上的任意一点K的法线必与基圆相切。

（3）渐开线上的各点的曲率半径不相等。

点离基圆越远，其曲率半径越大，渐开线越平直。

反之亦然。

（4）渐开线的形状决定与基圆的大小。

基圆相同，渐开线的形状完全相同。

基圆半径无穷大时，渐开线将变成直线，齿轮就变成齿条。

（5）基圆内无渐开线。

三、渐开线齿廓啮合特性：

齿轮传动要满足瞬时传动比保持不变，则两轮的齿廓不论在何处接触，过接触点的公法线必须与两轮的连心线交于固定的一点。

渐开线齿廓啮合时有一下特性：

1、传动比恒定

两齿轮的传动比为：

i＝ω1／ω2＝O2P／O1P＝rb2／rb1＝r2′／r1′＝常数

2、传动的可分性

当两轮的中心距稍有变化时，其瞬时传动比仍将保持不变，这个特点称为渐开线齿轮传动的可分性。

由于齿轮制造和安装误差等原因，常使渐开线齿轮的实际中心距与设计中心距之间产生一定误差，但因有可分性的特点，其传动比仍能保持不变。

3、啮合角为定值

cosα′＝rb1／r1′＝rb2／r2′＝常数

说明渐开线齿廓在啮合时啮合角α′为定值。

由于啮合角不变，则齿廓间的压力方向不会改变，这对齿轮传动的平稳性很有利。

『课堂练习』:

请同学们说出渐开线是怎样形成的？

它有何性质？

分析：

这是对所学知识的归纳和总结，学生要在理解和熟悉所学的知识的基础上用自己的语言经行归纳和总结。

答案参考：

1、渐开线的形成：

当一条动直线（发生线），沿着一个固定的圆（基圆）作纯滚动时，动直线上任意一点K的轨迹称为该圆的渐开线。

2、渐开线的性质：

由渐开线的形成可知：

（1）发生线在基圆上滚过的线段KB，等于基圆上被滚过的圆弧长AB。

（2）渐开线上的任意一点K的法线必与基圆相切。

（3）渐开线上的各点的曲率半径不相等。

点离基圆越远，其曲率半径越大，渐开线越平直。

反之亦然。

（4）渐开线的形状决定与基圆的大小。

基圆相同，渐开线的形状完全相同。

基圆半径无穷大时，渐开线将变成直线，齿轮就变成齿条。

（5）基圆内无渐开线。

『课堂小结』:

1、齿轮传动要平稳；承载能力要强。

2、渐开线的形成及性质。

『作业』:

练习册

【教学后记】

渐开线的性质是本节课的难点，要通过练习，强化学生对渐开线的性质的理解。

机械传动

（总第27、28课时）

【授课章节】：

第四章齿轮传动

4-3渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸

备课日期：

20XX年9月27日星期五

【教学目标】：

理解齿轮的基本参数。

掌握齿轮的几何尺寸计算。

【重点难点】

1.重点：

齿轮的基本参数。

掌握齿轮的几何尺寸计算。

2.难点：

齿轮的基本参数。

掌握齿轮的几何尺寸计算。

【教学方法】

研究教学方法。

【学习方法】

研究、讨论法。

【教学过程】

『导入新课』：

我们今天来认识一下齿轮的基本参数和齿轮各部分尺寸的计算。

『教学内容』：

一、齿轮的基本参数：

1．模数m

齿距p除以圆周率π所得的商，即m＝p/π。

模数已经标准化。

齿数相等的齿轮，模数越大，齿轮尺寸就越大，轮齿也越大，承载能力越大。

2．标准齿轮的齿形角α

齿形角——在端平面上，过端面齿廓上任意点K的径向直线与齿廓在该点处的切线所夹的锐角，用α表示。

K点的齿形角为αK。

渐开线齿廓上各点的齿形角不相等，K点离基圆越远，齿形角越大，基圆上的齿形角α=0°。

分度圆压力角——齿廓曲线在分度圆上的某点处的速度方向与曲线在该点处的法线方向（即力的作用线方向）之间所夹锐角，也用α表示。

3．齿数z

一个齿轮的轮齿总数。

二、齿轮各部分尺寸的计算：

　　齿顶高　ha=ha*m

　　齿根高　hf=（ha*+c*）m

　　齿全高　h=ha+hf=（zha*+c*）m

　　ha*=1c*=0.25

『课堂练习』:

请计算模数为2的齿轮的齿高h，齿顶高ha，齿跟高hf？

分析：

这是对所学知识和公式的一个熟悉和应用的过程。

参考答案：

齿轮计算公式:

　　分度圆直径d=mzm模数　z齿数

　　齿顶高　ha=ha*m

　　齿根高　hf=（ha*+c*）m

　　齿全高　h=ha+hf=（zha*+c*）m

　　ha*=1c*=0.25

学生计算顺利，教师继续布置练习：

请计算模数为3的齿轮的齿高h，齿顶高ha，齿跟高hf？

『课堂小结』:

1、齿轮传动要平稳；承载能力要强。

2、渐开线的形成及性质。

『作业』:

练习册

【教学后记】

模数对于学生识个新概念，要引导学生从根本上理解模数的概念。

“模数”是指相邻两轮齿同侧齿廓间的齿距t与圆周率π的比值（m＝t/π），以毫米为单位。

模数是模数制轮齿的一个最基本参数。

模数越大，轮齿越高也越厚，如果齿轮的齿数一定，则轮的径向尺寸也越大。

模数系列标准是根据设计、制造和检验等要求制订的。

对於具有非直齿的齿轮，模数有法向模数mn、端面模数ms与轴向模数mx的区别，它们都是以各自的齿距（法向齿距、端面齿距与轴向齿距）与圆周率的比值，也都以毫米为单位。

对於锥齿轮，模数有大端模数me、平均模数mm和小端模数m1之分。

对於刀具，则有相应的刀具模数mo等。

标准模数的应用很广。

在公制的齿轮传动、蜗杆传动、同步齿形带传动和棘轮、齿轮联轴器、花键等零件中，标准模数都是一项最基本的参数。

它对上述零件的设计、制造、维修等都起著基本参数的作用（见圆柱齿轮传动、蜗杆传动等）。

机械传动

（总第29、30课时）

【授课章节】：

第四章齿轮传动

4-3渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸

备课日期：

20XX年9月27日星期五

【教学目标】：

知道渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称。

掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数。

【重点难点】

1.重点：

渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称。

渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数。

2.难点：

渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数。

【教学方法】

研究教学方法。

【学习方法】

研究、讨论法。

【教学过程】

『导入新课』：

我们今天来认识一下渐开线齿轮及各个部分的名称、参数及计算。

『教学内容』：

一、渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称：

１．齿槽：

齿轮上相邻两轮齿之间的空间。

２．齿顶圆：

轮齿顶部所在的圆称为齿顶圆，其直径用da表示。

３．齿根圆：

齿槽底部所在的圆称为齿根圆，其直径用df表示。

４．齿厚：

一个齿的两侧端面齿廓之间的弧长称为齿厚，用s表示。

５．齿槽宽：

一个齿槽的两侧齿廓之间的弧长称为齿槽宽，用e表示。

６．分度圆：

齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆称为分度圆，其直径用d表示。

７．齿距：

两个相邻而同侧的端面齿廓之间的弧长称为齿距，用p表示。

即p＝s＋e

８．齿高：

齿顶圆与齿根圆之间的径向距离称为齿高，用h表示。

９．齿顶高：

齿顶圆与分度圆之间的径向距离称为齿顶高，用ha表示。

10．齿根高：

齿根圆与分度圆之间的径向距离称为齿根高，用hf表示。

11．齿宽：

沿齿轮轴线方向量得的齿轮宽度，用b表示。

二、渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数

1．标准齿轮的齿形角α

齿形角——在端平面上，过端面齿廓上任意点K的径向直线与齿廓在该点处的切线所夹的锐角，用α表示。

K点的齿形角为αK。

渐开线齿廓上各点的齿形角不相等，K点离基圆越远，齿形角越大，基圆上的齿形角α=0°。

分度圆压力角——齿廓曲线在分度圆上的某点处的速度方向与曲线在该点处的法线方向（即力的作用线方向）之间所夹锐角，也用α表示。

2．齿数z

一个齿轮的轮齿总数。

3．模数m

齿距p除以圆周率π所得的商，即m＝p/π。

模数已经标准化。

齿数相等的齿轮，模数越大，齿轮尺寸就越大，轮齿也越大，承载能力越大。

4．齿顶高系数ha*

对于标准齿轮，规定ha=ha*m。

ha*称为齿顶高系数。

我国标准规定：

正常齿ha*＝1。

5．顶隙系数c*

当一对齿轮啮合时，为使一个齿轮的齿顶面不与另一个齿轮的齿槽底面相抵触，轮齿的齿根高应大于齿顶高，即应留有一定的径向间隙，称为顶隙，用c表示。

『课堂练习』:

请同学们指出齿轮各部分的名称？

分析：

这是对所学知识和公式的一个熟悉和应用的过程。

参考答案：

『课堂小结』:

一、渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称：

二、渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数

『作业』:

练习册

【教学后记】

学生对于齿顶高系数、顶系系数的理解借助图形，较易掌握。

机械传动

（总第31、32课时）

【授课章节】：

第四章齿轮传动

4-3渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸

备课日期：

20XX年9月14日星期五

【教学目标】：

熟悉外啮合标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算。

了解直齿圆柱内啮合齿轮。

掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合条件和连续传动条件。

【重点难点】

1.重点：

外啮合标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算。

2.难点：

渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合条件和连续传动条件。

【教学方法】

研究教学方法。

【学习方法】

研究、讨论法。

【教学过程】

『导入新课』：

我们今天来认识一下齿轮的基本参数和齿轮各部分尺寸的计算。

『教学内容』：

三、外啮合标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算：

名称

代号

计算公式

齿形角

α

标准齿轮为20°

齿数

z

通过传动比计算确定

模数

m

通过计算或结构设计确定

齿厚

s

s=p/2=πm/2

齿槽宽

e

e=p/2=πm/2

齿距

p

p=πm

基圆齿距

pb

pb=pcosα=πmcosα

齿顶高

ha

ha=ha*m=m

名称

代号

计算公式

齿根高

hf

hf=（ha*+c*）m=1.25m

齿高

h

h=ha+hf=2.25m

分度圆直径

d

d=mz

齿顶圆直径

da

da=d+2ha=m（z+2）

齿根圆直径

df

df=d-hf=m（z-2.5）

基圆直径

db

db=dcosα

标准中心距

a

a=（d1+d2）/2=m（z1+z2）/2

四、直齿圆柱内齿轮简介：

1、轮的齿顶圆小于分度圆，齿根圆大于分度圆。

2、轮的齿廓是内凹的，其齿厚和齿槽宽分别对应于外齿轮的齿槽和齿厚。

3、使内齿轮齿顶的齿廓全部为渐开线，其齿顶圆必须大于基圆。

五、渐开线直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件和连续传动条件：

1．正确啮合条件：

pb1=pb2

模数相等

分度圆上的齿形角相等

2．连续传动条件：

前一对轮齿尚未结束啮合，后继的一对轮齿已进入啮合状态。

『课堂练习』:

已知一堆渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮机构，α=20°，ha※=1，

C※=0.25，M=4mm，Z1=18，Z2=41，试求两轮的几何尺寸d2、db2、da2、df2和标准中心距a。

分析：

这是对所学知识和公式的一个熟悉和应用的过程。

参考答案：

（按照小齿轮无变位进行计算）

小齿轮的分度圆直径=mz=23*4=92mm

小齿轮的齿顶圆直径=mz+2m=92+8=100mm

小齿轮的齿根圆直径=mz-2.5m=92-10=82mm

小齿轮的基圆直径=mz*cosa=92*cos20=86.45mm

小齿轮的齿距p=3.14m=12.57mm

齿厚=齿槽厚=齿距/2=6.28mm

大齿轮齿数=23*3.2=73.6（应该为整数，现在说明齿轮是变位齿轮，应该给出变位系数，或者根据要求自己确定变位系数，或者给出实际中心距来确定变位系数）。

如大齿轮不进行变位的话，取74，相当于多齿，运行会顶死（俗称齿轮憋死）；若取73，会运行，相当于少齿，会存在冲击，齿轮寿命短，噪声大。

『课堂小结』:

一、渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分的名称：

二、渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数

三、外啮合标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算：

四、直齿圆柱内齿轮简介：

五、渐开线直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件和连续传动条件：

『作业』:

练习册

【教学后记】

本次课是学生所学的公式的一个熟悉和应用的过程，学生通过练习，能够掌握所学的知识。

对于变位不要求，学生能够套用公式计算就可以了。

机械传动

（总第33、34课时）

【授课章节】：

第四章齿轮传动4-4其他齿轮传动简介

备课日期：

20XX年9月27日星期五

【教学目标】：

知道其他类齿轮传动的种类。

熟悉其他齿轮传动的特点。

【重点难点】

1.重点：

其他齿轮传动的特点。

2.难点：

其他齿轮传动的特点。

【教学方法】

研究教学方法。

【学习方法】

研究、讨论法。

【教学过程】

『导入新课』：

前边我们讨论了直齿圆柱齿轮，那么除了直齿圆柱齿轮，还有其它的齿轮吗？

它们有着怎样的性质?

这次课我们就来讨论其它齿轮传动。

『教学内容』：

一、斜齿圆柱齿轮传动

1．斜齿圆柱齿轮的形成

直齿轮齿廓的形成

当发生面沿基圆柱作纯滚动时，直线BB形成的一个螺旋形的渐开线曲面，称为渐开线螺旋面。

βb称为基圆柱上的螺旋角。

2．斜齿轮传动的啮合性能

齿的接触线先由短变长，再由长变短，承载能力大，可用于大功率传动

轮齿上的载荷逐渐增加，逐渐卸掉，承载和卸载平稳、冲击、振动和噪声小，使用寿命长

传动平稳、冲击、振动和噪音较小

适用于高速重载的场合

3．斜齿圆柱齿轮主要参数和几何尺寸

端面：

垂直于齿轮轴线的平面，用t作标记

法面：

与轮齿齿线垂直的平面，用n作标记。

β：

斜齿圆柱齿轮螺旋角

判别方法：

将齿轮轴线垂直放置，轮齿自左至右上升者为右旋，反之为左旋。

4．斜齿圆柱齿轮正确啮合条件

法面模数（法向齿距除以圆周率π所得的商）相等，即mn1=mn2=m

法面齿形角（法平面内，端面齿廓与分度圆交点处的齿形角）相等，即

αn1=αn2=α

螺旋角相等、旋向相反，即β1=-β2

二、直齿圆锥齿轮传动

以大端的参数作为标准参数。

应满足的条件：

大端端面模数相等

大端齿形角相等

三、齿轮齿条传动

1．齿条

齿轮的齿数增加到无穷多时，其圆心位于无穷远处，齿轮上的基圆、分度圆、齿顶圆等各圆成为基线、分度线、齿顶线等互相平行的直线，渐开线齿廓也变成直线齿廓，齿轮即演化成为齿条。

齿条的主要特点：

齿廓上各点的法线相互平行。

传动时，齿条作直线运动，且速度大小和方向均一致。

齿条齿廓上各点的齿形角均相等，且等于齿廓直线的倾斜角，标准值α为20º

不论在分度线上、齿顶线上，还是在与分度线平行的其他直线上，齿距均相等，模数为同一标准值。

2．齿轮齿条传动

v=n1πd1=n1πmz1

L=πd1=πmz1

v—齿条的移动速度，mm/min

n1—齿轮的转速，r/min

d1——齿轮分度圆直径，mm

m——齿轮的模数，mm

z1——齿轮的齿数

L—齿轮每回转一周齿条的移动距离

『课堂练习』:

试述斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮、直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件？

分析：

这是对所学知识归纳总结的一个练习。

答案参考：

（1）斜齿圆柱齿轮正确啮合条件

法面模数（法向齿距除以圆周率π所得的商）相等，即

mn1=mn2=m

法面齿形角（法平面内，端面齿廓与分度圆交点处的齿形角）相等，即

αn1=αn2=α

螺旋角相等、旋向相反，即β1=-β2

（2）直齿圆锥齿轮传动

以大端的参数作为标准参数。

应满足的条件：

大端端面模数相等

大端齿形角相等

（3）直齿圆柱齿轮传动

模数相等

分度圆上的齿形角相等

『课堂小结』:

一、斜齿圆柱齿轮传动

二、直齿圆锥齿轮传动

三、齿轮齿条传动

『作业』:

练习册

【教学后记】

机械传动

（总第35、36课时）

【授课章节】：

第四章齿轮传动4-5渐开线齿轮失效形式

备课日期：

20XX年9月27日星期五

【教学目标】：

知道渐开线齿轮的各种失效形式。

熟悉减少齿轮失效的措施。

【重点难点】

1.重点：

减少齿轮失效的措施。

2.难点：

减少齿轮失效的措施。

【教学方法】

研究教学方法。

【学习方法】

研究、讨论法。

【教学过程】

『导入新课』：

齿轮使用过程中，怎样的情况就算不能用了？

请同学们举例说明。

『教学内容』：

失效——齿轮传动过程中，若轮齿发生折断、齿面损坏等现象，齿轮失去了正常的工作能力。

一、齿面点蚀：

点蚀多发生在靠近节线的齿根面上。

二、齿面磨损：

齿面磨损是开式齿轮传动的主要失效形式。

三、齿面胶合：

高速和低速重载的齿轮传动，容易发生齿面胶合。

四、塑性变形：

当齿轮的齿面较软，在重载情况下，可能使表层金属沿着相对滑动方向发生局部的塑性流动，出现塑性变形。

五、轮齿折断：

轮齿折断是开式传动和硬齿面闭式传动的主要失效形式之一。

『课堂练习』:

为什么要对齿轮的失效形式及原因进行分析和讨论？

分析：

通过做练习加强学生对学习本部分目的的理解。

答案参考：

通过对齿轮的失效形式及原因进行分析和讨论，对提高机械传动齿轮质量，延长机械设备的使用寿命有非常重要的意义。

『课堂小结』:

一、齿面点蚀：

二、齿面磨损：

三、齿面胶合：

四、塑性变形：

五、轮齿折断：

『作业』:

练习册

【教学后记】