齒輪強(qiáng)度計(jì)算教案

宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案YibinVocational&TechnicalCollege課程名稱機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)教學(xué)主題直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算授課班級(jí)授課時(shí)間授課學(xué)時(shí)教學(xué)目標(biāo):理解掌握漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算方法。職業(yè)技能教學(xué)點(diǎn)：應(yīng)用齒面接觸疲勞強(qiáng)度和輪齒彎曲強(qiáng)度及主要傳動(dòng)參數(shù)的選擇與協(xié)調(diào)。教學(xué)設(shè)計(jì):在講此課題前提出有關(guān)思考題。復(fù)習(xí)提問，檢查思考題的情況，以實(shí)例引入課題，新課講解。課堂教學(xué)采用“講解—提問—思考—抽查—評(píng)講與小結(jié)”多種形式教學(xué)。教學(xué)手段:使用電教片、實(shí)物、掛圖、黑板圖作講解。教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容與板書備注復(fù)習(xí)與抽查：抽問/講解。1、輪齒的失效形式及其原因；2、輪齒材料的選擇。5分鐘課題引入：在上一次課里面，我們學(xué)習(xí)了輪齒的失效形式、原因，以及輪齒材料的選擇。在進(jìn)行齒輪設(shè)計(jì)時(shí)，我們不僅要考慮齒輪的基本參數(shù)、輪齒的材料等因素，還需要考慮齒輪的受力情況。下面我們共同對(duì)齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算部分進(jìn)行學(xué)習(xí)。5分鐘宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案YibinVocational&TechnicalCollege教學(xué)內(nèi)容與板書備注前言強(qiáng)度計(jì)算的目的在于保證齒輪傳動(dòng)在工作載荷的作用下，在預(yù)定的工作條件下不發(fā)生各種失效。直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算方法是其它各類齒輪傳動(dòng)計(jì)算方法的基礎(chǔ)，斜齒圓柱齒輪、直齒圓錐齒輪等強(qiáng)度計(jì)算，可以折合成當(dāng)量直齒圓柱齒輪來進(jìn)行計(jì)算。工作載荷是指作用在齒上的載荷大小及其在齒上的分布情況。失效形式主要是前面所述的斷齒及齒面點(diǎn)蝕。5分鐘一、齒輪的受力分析在進(jìn)行齒輪強(qiáng)度計(jì)算前，首先應(yīng)求出輪齒上受的力。圓周力Ft＝2T1/d1徑向力Fr＝Fttan法向力Fn＝Ft/cos主動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩主動(dòng)輪上的圓周力是阻力，與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反；從動(dòng)輪上的圓周力是驅(qū)動(dòng)力，與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。徑向力分別指向各自的輪心。10分鐘圖10-17宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案YibinVocational&TechnicalCollege教學(xué)內(nèi)容與板書備注二、直齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算直齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算是針對(duì)防止齒根疲勞折斷破壞而進(jìn)行的計(jì)算方法，其依據(jù)是材料力學(xué)中的懸臂梁的應(yīng)力分析。校核公式：設(shè)計(jì)公式：其中：K為載荷系數(shù)稱為載荷作用于齒頂時(shí)的齒形系數(shù)，簡稱齒形系數(shù)。為載荷作用于齒頂?shù)凝X形系數(shù)，取決于輪齒的形狀，與齒數(shù)、變位系數(shù)、壓力角等有關(guān)，與模數(shù)無關(guān)，是無量綱的常量。應(yīng)力修正系數(shù)可以理解為考慮齒根圓角處的應(yīng)力集中，同時(shí)也考慮了齒根壓應(yīng)力和其余應(yīng)力的影響后引入的計(jì)算參數(shù)。根據(jù)教材表10-6和表10-7可以選取相應(yīng)的參數(shù)。注意：在實(shí)際傳動(dòng)中，為了安裝時(shí)兩輪不致沿端面錯(cuò)開，往往把小齒輪的齒寬長度在設(shè)計(jì)寬度b的基礎(chǔ)上人為地加寬一些（2～3mm），但在計(jì)算時(shí)仍按設(shè)計(jì)齒寬計(jì)算。25分鐘宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案YibinVocational&TechnicalCollege教學(xué)內(nèi)容與板書備注三、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算直齒圓柱齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算是防止齒面點(diǎn)蝕破壞的計(jì)算方法，其理論依據(jù)是兩平行圓柱體的接觸應(yīng)力理論。齒面疲勞點(diǎn)蝕是閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)的主要失效形式，而點(diǎn)蝕是由于傳動(dòng)過程中齒面受接觸應(yīng)力的反復(fù)作用所致，故與齒面接觸應(yīng)力大小有關(guān)?；竟僵ぉず掌潙?yīng)力計(jì)算公式，即:在節(jié)點(diǎn)嚙合時(shí)，接觸應(yīng)力較大，故以節(jié)點(diǎn)為接觸應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)處的綜合曲率半徑為：節(jié)點(diǎn)處的綜合曲率半徑為：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核式：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核式：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)式：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)式：其中：u─齒數(shù)比，u=z2/z1；ZE─彈性影響系數(shù)；ZH─區(qū)域系數(shù)；30分鐘宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案YibinVocational&TechnicalCollege教學(xué)內(nèi)容與板書備注校核計(jì)算公式：設(shè)計(jì)計(jì)算公式：強(qiáng)度條件式為：在傳動(dòng)中，大、小兩齒輪齒面上的接觸應(yīng)力是相同的，而兩輪的材料一般是大齒輪稍差，所以大輪的較低，故要按大齒輪材料的計(jì)算。一般中低硬度閉式齒輪傳動(dòng)，接觸疲勞點(diǎn)蝕是主要的失效方式，計(jì)算時(shí)常常先按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式求出小齒輪直徑d1和寬度b，再按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式校核。對(duì)于硬度很高得閉式齒輪傳動(dòng)，彎曲疲勞成為主要的失效形式，可以先按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式求出模數(shù)，經(jīng)圓整后再按接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。開式齒輪傳動(dòng)只計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度，為了補(bǔ)償因齒面磨損減薄而造成強(qiáng)度削弱，通常將計(jì)算得到得模數(shù)加大10％～15％。為了防止輪齒太小引起意外斷齒，傳遞動(dòng)力的齒輪模數(shù)一般不小于1.5～2mm。四、載荷系數(shù)和許用應(yīng)力1、載荷系數(shù)K2、許用應(yīng)力（1）許用接觸應(yīng)力[σH]

[σH]＝0.9σHlim式中：σHlim是試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限(MPa)。（2）許用彎曲應(yīng)力[σF]5分鐘宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案YibinVocational&TechnicalCollege教學(xué)內(nèi)容與板書備注齒輪單向受力時(shí)

[σF]＝1.4σFlim齒輪雙向受力或開式傳動(dòng)時(shí)

[σF]＝σFlim式中：σFlim是試驗(yàn)齒輪的接彎曲勞極限（Mpa）。歸納小結(jié)（板書用列表形式）1、齒輪傳動(dòng)的受力分析要點(diǎn)和計(jì)算載荷考慮的基本因素。2、齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是受力分析，受力分析的結(jié)果將帶入強(qiáng)度公式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。3、直