2016机械设计基础（高教版第五版）精品教案：第4章齿轮机构.docVIP

第4章 齿 轮 机 构 ? 一、教学目的： 通过本章的学习，达到了解齿轮机构的特点与分类、齿廓啮合基本原理、齿轮的计算与设计及切齿原理与根切现象问题的目的。 二、教学方法： ?????? 黑板教学与多媒体教学相结合 三、教学手段： ?????? 课堂教学和课后辅导相结合 四、学时分配： ?????? 讲课学时为4学时 五、重点、难点： ?????? 4.2节、4.3节、4.4节、4.5节、4.6节重点讲解 ?????? 难点：齿廓啮合基本原理、渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算与啮合传动 六、作业布置： ?????? 习题4-10至4-16 七、辅导安排： ?????? 课后安排辅导 八、教学内容 4.1 齿轮机构的特点和分类 齿轮机构是机械中应用最广的传动机构之一，它的主要优点主要有下面几个方面： 1．适用的圆周速度和功率范围广； 2．传动效率高； 3．传动比稳定； 4．寿命长； 5．工作可靠； 6．可实现任意两轴之间的传动。 齿轮机构缺点，主要表现在以下方面： 1．要求较高的制造和安装精度，成本较高； 2．不适宜远距离两轴之间的传动。 齿轮按齿廓曲线分类，可以分为： 1.???????? 渐开线齿轮 2.???????? 摆线齿轮 请看下图所示的齿轮机构的基本类型。圆弧齿轮按照两轴的相对位置和齿向，齿轮机构可分为： 1．平行轴齿轮机构 包括直齿轮圆柱齿轮机构、斜齿圆柱齿轮机构和人字齿轮机构。直齿、斜齿圆柱齿轮机构又分为外啮合齿轮机构、内啮合齿轮机构和齿轮与齿条机构（下图(a)，(b)，(c)，(d)，(i)）。 2．相交轴齿轮机构（圆锥齿轮机构） 包括直齿和曲齿圆锥齿轮机构（下图(e)，(f)）。 3．交错轴齿轮机构 包括交错轴斜齿轮机构和蜗杆蜗轮机构（下图(g)，(h)）。 齿轮机构的基本类型 4.2 齿廓啮合基本定理 齿轮传动的基本要求之一是其瞬时传动比必须保持恒定，否则当主动轮以等角速度转动时，从动轮的角速度为变量，从而产生惯性力，引起齿轮装置的冲击、振动和噪声，它不仅影响齿轮的传动精度和平稳性，甚至影响轮齿的强度，使其过早损坏而失效。要保证瞬时传动比恒定不变，齿轮的齿廓必须符合一定的条件。 下图是为一对相互啮合的齿轮的齿廓，在点接触。设主动轮1以角速度绕轴顺时针方向回转，从动轮2受轮1的推动以角速度绕轴逆时针方向回转。它们在点处的线速度分别为，。过点作两齿廓，的公法线，它与连心线交于点。要使这一对齿廓能连续地接触传动，则，在公法线方向上的分 速度应相等，否则两齿廓将会压坏或分离，即 齿廓啮合基本定律 又因 ， 过，分别作公法线的垂线，得交点，由图可知 ， 又因，于是 由此可得 由上式可知，欲保证瞬时传动比为定值，则比值应为常数。因两轮轴心连线为定长，故欲满足为常数 ，必须使点为连心线上的定点。 因此，为使齿轮瞬时传动比保持恒定，则其齿廓曲线必须符合下述条件，即不论两齿廓在任何位置接触，过接触点（啮合点）的公法线必须与两齿轮的连心线交于一定点。这就是齿廓啮合的基本定律。 定点称为节点。以，为圆心，过节点所作的圆称为节圆，，为两齿轮的节圆半径，分别用和表示。节点就是两节圆的切点。从图6-2可以看出，一对外啮合齿轮的中心距，恒等于两节圆半径之和，即。 4.3 渐开线齿廓 4.3.1 渐开线的形成及其性质 请大家看下图，当直线沿一圆周作纯滚动时，直线上任一点K的轨迹，就是该 圆的渐开线。 渐开线的形成 我们由渐开线的形成过程，可以知道渐开线具有下列性质： 1．因为发生线在基圆上作纯滚动，所以它在基圆上滚过的一段长度等于基圆上被滚过 的一段弧长，即。 2．渐开线上任意一点的法线恒切于基圆。 3．渐开线上各点的压力角不相等。 4．渐开线的形状取决于基圆的大小。 5．基圆以内无渐开线。 4.3.2 渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律 渐开线齿廓的啮合传动 在上图中假设渐开线齿廓和在任意点K接触，过点作两齿廓的公法线与两轮连心线交于点。根据渐开线的特性，必同时与两基圆相切。由于基圆的大小和位置都是不变的，所以同一方向的内公切线只有一条，它与连心线交点的位置是不变的。即无论两齿廓在何处接触，过接触点所作齿廓公法线均通过连心线上同一点，故渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律，其瞬时传动比 常数 又在图6-5中，，故两轮的传动比还可以写成 也就是说两轮的传动比不仅与两节圆半径成反比，同时也与两基圆半径成反比。因≥1，故在讨论一对齿轮传动时，下标1表示小轮，下标2表示大轮。 4.3.3 渐开线齿廓的其他啮合特性 渐开线齿轮传动除满足齿廓啮合基本定律外，还有下面几个特点： 1．啮合线为一直