機械基礎(chǔ)(機械工業(yè)版)授課教案：直齒圓錐齒輪傳動

PAGEPAGE2機械基礎(chǔ)（機械工業(yè)版）授課教案章節(jié)名稱直齒圓錐齒輪傳動授課形式講授課時2班級10綜（3）教學(xué)目的1.了解直齒圓錐齒輪的正確嚙合條件。2．會對直齒圓錐齒輪受力分析，判斷各力的方向。教學(xué)重點了解直齒圓錐齒輪的正確嚙合條件、受力分析、斷各力的方向教學(xué)難點受力分析，判斷各力的方向輔助手段模型課外作業(yè)課后體會一、齒圓錐齒輪直齒圓錐齒輪機構(gòu)用于兩相交軸之間的傳動，兩軸的夾角可由傳動的要求確定，在一機構(gòu)中多采用=900的直齒圓錐齒輪機構(gòu)。一對圓錐齒輪輪齒分布在兩個截錐體上，且錐頂交于一點，其輪齒尺寸由大端面錐方向的小端逐漸變小。顯然圓錐齒輪大端和小端的參數(shù)是不相同的。了便于測量和估算機構(gòu)的外形尺寸，規(guī)定以大端參數(shù)為標(biāo)準，大端壓力角=200。二、齒圓錐齒輪傳動的幾何尺寸三．當(dāng)量齒輪以圓錐齒輪大端模數(shù)為標(biāo)準模數(shù)，大端壓力角為標(biāo)準壓力角，按照圓柱齒輪作圖法畫出扇形齒輪的齒廓，其齒廓與直齒圓錐齒輪大端齒廓近似相同，兩扇形齒輪的齒數(shù)為兩圓錐齒輪的實際齒數(shù)。若將扇形齒輪補足為完整的圓柱齒輪，這兩個假想的圓柱齒輪就稱為兩錐齒輪的當(dāng)量齒輪，當(dāng)量齒輪的齒數(shù)稱為當(dāng)量齒數(shù)，用Zv表示。當(dāng)量齒輪的半徑：rv=r／cos當(dāng)量齒數(shù)：Zv=Z／cos式中――圓錐齒輪分度圓錐角當(dāng)量齒數(shù)Zv是圓錐齒輪的重要參數(shù)，其意義在于，就大端齒形和大端承載能力而言，圓錐齒輪與同模數(shù)、同壓力角、齒數(shù)為Zv的圓柱齒輪相當(dāng)。用仿形法加工圓錐齒輪，按Zv值選擇刀號。用范成法加工正常齒形的圓錐齒輪，不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)Zmin=Zvmincos=17cos。四、確嚙合條件一對直齒圓錐齒輪的正確嚙合的條件為大端模數(shù)和壓力角必須分別相等m1=m2=m1=2=五．直齒圓錐齒輪傳動的受力分析1.輪齒受力分析一對直齒圓錐齒輪傳動，假設(shè)輪齒間的作用力近似地作用于齒寬節(jié)線的中點處，如不考慮摩擦力的影響，其方向垂直指向工作齒面。為主動錐齒輪的受力情況，輪齒間的法向力，可分解為圓周力、軸向力和徑向力圓周力在Ft在主動輪上與嚙合點圓周速度的方向相反；在從動輪上則與嚙合點的圓周速度方向相同。徑向力的方向都垂直指向各自的齒輪軸線。軸向力Fx的方向則總是由錐頂指向齒輪的大端。章節(jié)名稱蝸桿傳動授課形式講授課時2班級10綜（3）教學(xué)目的1、了解蝸桿傳動的特點，主要參數(shù)2、掌握蝸桿傳動的受力分析，掌握蝸桿與蝸輪之間的轉(zhuǎn)向、受力方向教學(xué)重點1、了解蝸桿傳動的特點，主要參數(shù)2、掌握蝸桿傳動的受力分析，掌握蝸桿與蝸輪之間的轉(zhuǎn)向、受力方向教學(xué)難點掌握蝸桿傳動的受力分析，掌握蝸桿與蝸輪之間的轉(zhuǎn)向、受力方向輔助手段模型課外作業(yè)課后體會蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成，用于傳遞空間交錯的兩軸間的運動和動力，一般交錯角為90，通常蝸桿為主動件，蝸輪為從動件一、蝸桿傳動的特點1.傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊。用于傳遞動力時，i=8～80,用于傳遞運動時，i可達1000。2.傳動平穩(wěn)，無噪聲。因為蝸桿與蝸輪齒的嚙合是連續(xù)的，同時嚙合的齒數(shù)較多所以平穩(wěn)性好。3.當(dāng)蝸桿的螺旋角小于輪齒間的當(dāng)量摩擦角時，蝸桿傳動能自鎖，即只能由損桿帶動蝸輪，而不能蝸輪帶動蝸桿。4.傳動效率低。因為在傳動中摩擦損失大，其效率一般為=0.7～0.8，具有自鎖性傳動時效率=0.4～0.5。故不適用于傳遞大功率和長期連續(xù)工作。5.為了減少摩擦，蝸輪常用貴重的減摩材料（如青銅）制造，成本高。二、蝸桿傳動的主要參數(shù)蝸桿傳動的設(shè)計計算中，均以主平面（通過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面）的參數(shù)和幾何關(guān)系為基準。（一）主要參數(shù)1．模數(shù)、壓力角、螺旋升角λ與蝸輪的分度圓螺旋角 為了保證輪齒的正確嚙合，蝸桿的軸向模數(shù)mx1應(yīng)等于蝸輪的端面模數(shù)mt2，蝸桿的軸向壓力角x1應(yīng)等于蝸輪的端面壓力角t2，蝸桿分度圓上的螺旋線升角應(yīng)等于蝸輪分度圓上的螺旋角，且兩者螺旋方向相同。 蝸桿的軸向壓力角x（蝸輪的端面壓力角t）為標(biāo)準壓力角200。 mx1=mt2=mx1=t2== 通常取蝸桿的頭數(shù)Z1=1～4。當(dāng)Z=1時，導(dǎo)程角小，效率低，一般用于分度傳動或自鎖傳動中，Z=2～4常用于動力傳動和有較高效率。若頭數(shù)多，導(dǎo)程角大，制造困難。蝸輪齒數(shù)根據(jù)傳動比和蝸桿的頭數(shù)決定：Z2=iZ1,通常取Z2=20～28，Z2不應(yīng)少于28齒，以免根切和降低傳動的平穩(wěn)性。三、蝸桿傳動的受力分析1．蝸桿傳動回轉(zhuǎn)方向的確定（1）螺旋方向的判定圖11蝸桿傳動與斜齒輪傳動一樣，也有左旋與右旋之分。蝸桿、蝸輪的螺旋方向可用右手法則判定：手心對著自己，四指順著蝸桿（蝸輪）的軸線方向擺肩。若嚙合與右手拇指指向一致，該蝸桿（蝸輪）為右旋，反之為左旋。圖11（2）蝸輪旋轉(zhuǎn)方向的判定圖11蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向不僅與蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)。蝸輪旋轉(zhuǎn)方向的判定方法如下：當(dāng)蝸桿是左旋（或右旋）時，伸出右手（或左手）半握拳，用四指順著蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向，大拇指指向的相反方向就是蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向，蝸輪旋轉(zhuǎn)方向判定。圖112．蝸桿傳動的受力分析蝸桿傳動的受力情況類似斜齒圓柱齒輪傳動的受力情況。若不計摩擦力，齒面上的法向力Fn仍可分解為三個相互垂直的分力。圓周力Ft、軸向力Fx、徑向力Fr。圓周力Ft1的方向與節(jié)點P的速度方向相反。徑向力Fr1的方向總是指向蝸桿軸線。軸向力Fx1的方向和斜齒輪一樣，用主動輪左右手法則判定：對主動右旋蝸桿以右手四指彎曲方向表示轉(zhuǎn)動方向，大拇指的指向即為軸向力Fx1的方向。由于蝸桿軸線與蝸輪軸線在空間交錯成900，故蝸桿力Ft1等于蝸輪軸向力Fx2，蝸桿軸向力Fx1等于蝸軸圓周力Ft2，蝸桿徑向力Fr1等于蝸輪徑向力Fr2。即：Ft1=－Fx2Fx1=－Ft2Fr1=－Fr2四、蝸輪材料選擇蝸桿傳動的主要失效形式有膠合、點蝕和磨損等，因此，蝸桿蝸輪的材料不僅要有足夠的強度，而且還要有良好的減磨性，耐磨性和抗膠合的能力。蝸桿一般采用碳素鋼或合金鋼制造，要求齒面光潔并且有較高的硬度。對于高速重載傳動，蝸桿常用15Cr、20Cr、20CrMnTi等，經(jīng)滲碳淬火，表面硬度HRC56～62，并經(jīng)磨削。對中速中載傳動，蝸桿材料可用45、40Cr、35SiMn等，表面淬火，表面硬度HRC45～55，也需磨削。低速不重要的傳動，蝸桿材料可采用45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度HB220～270。蝸輪材料可參考滑動速度Vs來選擇，常采用青銅與鑄鐵，在Vs>5--25m/s的連續(xù)工作的重要傳動中，蝸輪材料常用鑄錫磷青銅ZQSn10—1或鑄錫鋅鉛青銅ZQSn6—6—3等，這些材料的減摩性、耐磨性和抗膠合的性能及切削性能都較好，但強度低，價格高。在Vs＜5m/s