機械基礎(chǔ)教案--第5章

1、第5章 機械傳動課題名稱機械傳動授課形式講授課時班級教學(xué)目的了解掌握帶傳動，齒輪傳動，蝸桿傳動，摩擦輪傳動，輪系。教學(xué)重點帶傳動，齒輪傳動，蝸桿傳動工作原理和傳動比教學(xué)難點帶傳動，齒輪傳動，蝸桿傳動，摩擦輪傳動工作原理和傳動比輔助手段課外作業(yè)課后體會課題名稱帶傳動授課形式講授課時班級教學(xué)目的熟悉帶傳動的特點及類型，掌握帶的構(gòu)造、標(biāo)準(zhǔn)，帶傳動的設(shè)計和計算教學(xué)重點1.帶傳動的工作原理和傳動比2.帶傳動的特點教學(xué)難點帶傳動的設(shè)計和計算輔助手段課外作業(yè)課后體會一、帶傳動的特點帶傳動是由帶和帶輪組成傳遞運動和（或）動力的傳動，分摩擦傳動和嚙合傳動兩類。屬于摩擦傳動類的帶傳動有平帶傳動、帶傳動和圓帶傳動；

2、屬于嚙合傳動類的帶傳動有同步帶傳動。（a）平型帶傳動 （b）三角帶傳動 （c）圓形帶傳動 （d）同步帶傳動帶傳動的工作原理：帶傳動是利用帶作為中間繞性件，依靠帶與帶輪之間的摩擦力或嚙合來傳遞運動和（或）動力的。帶傳動的傳動比：就是帶輪角速度之比，或帶輪的轉(zhuǎn)速之比。帶傳動的特點1.結(jié)構(gòu)簡單，使用維護方便，適用于兩軸中心距較大的傳動場合。2.傳動平穩(wěn)，噪聲低。3.過載時，傳動帶會在帶輪上打滑，起到安全保護作用。4.屬于摩擦傳動類的帶傳動，帶在傳動中受力是周期變化的。5.外輪廓尺大，傳動效率較低。二、帶和帶輪帶傳動是由一條或數(shù)條帶和帶輪組成的摩擦傳動。帶安裝在相應(yīng)的輪槽內(nèi)，僅與輪槽的兩側(cè)接觸，而不與

3、槽底接觸。帶是橫截面為等腰梯形或近似等腰梯形的傳動帶，其工作面為兩側(cè)面。帶是標(biāo)準(zhǔn)件，有Y、七種型號。三、帶傳動的工作情況1.帶傳動中力的分析1）帶傳遞的力 2）由離心力所產(chǎn)生的拉力2.帶的應(yīng)力分析1）拉應(yīng)力 2）彎曲應(yīng)力 3）離心應(yīng)力3.帶的彈性滑動、打滑和滑動率1）帶的彈性滑動是帶傳動固有的特性，是不可避免的，選用彈性模量大的帶材料可以降低彈性滑動。2）打滑打滑將造成帶的嚴(yán)重磨損并使帶的運動處于不穩(wěn)定狀態(tài)，這種情況應(yīng)當(dāng)避免3）滑動率四、帶傳動的設(shè)計和計算1.設(shè)計準(zhǔn)則：在保證帶不打滑的條件下，具有一定的疲勞強度和壽命。2.單根帶的基本額定功率3.設(shè)計原始數(shù)據(jù)及設(shè)計內(nèi)容4.設(shè)計方法和步驟5.確定

4、中心距和帶的基準(zhǔn)長度d1）傳動實際中心距； 2）帶的基準(zhǔn)長度d是帶在規(guī)定的張緊力下，位于測量帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長度。6. 驗算小帶輪包角18057.3（21）/a對于帶傳動，小帶輪的包角一般要求：120。7.確定帶的根數(shù)8.確定帶的初拉力9.計算帶作用于軸上的力課題名稱 齒輪傳動授課形式講授課時班級教學(xué)目的了解齒輪轉(zhuǎn)動的分類，掌握齒輪傳動的特點教學(xué)重點了解齒輪轉(zhuǎn)動的分類，掌握齒輪傳動的特點，瞬時傳動比恒定教學(xué)難點瞬時傳動比恒定輔助手段齒輪模型課外作業(yè)作業(yè)冊課后體會一、齒輪傳動的常用類型1.圓柱齒輪傳動 2.錐齒輪傳動 3.交錯軸斜齒輪傳動二、齒輪的基本參數(shù)和基本尺寸間的關(guān)系.齒數(shù)Z 一個齒輪

5、的牙齒數(shù)目即齒數(shù)。.模數(shù)m 因為分度圓周長dZp，則分度圓直徑為 dZp由于為一無理數(shù)，為了計算和制造上的方便，人為地把p規(guī)定為有理數(shù)，即齒距P除以圓周率所得的商稱為模數(shù)，用m表示。即 mp (mm).壓力角壓力角指分度圓上的壓力角，用表示。我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)壓力角20°。4.齒頂圓：輪齒頂部所在的圓稱為齒頂圓，其直徑用da表示。 5.齒根圓：齒槽底部所在的圓稱為齒根圓，其直徑用df表示。6.分度圓：齒輪上具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓稱為分度圓，其直徑用d表示。7.齒距、齒厚、齒槽寬：兩個相鄰而同側(cè)的端面齒廓之間的弧長稱為齒距，用p表示。即pse齒高：齒頂圓與齒根圓之間的徑向距離稱為齒高，

6、用h表示。齒頂高：齒頂圓與分度圓之間的徑向距離稱為齒頂高，用ha表示。10齒根高：齒根圓與分度圓之間的徑向距離稱為齒根高，用hf表示。11齒寬：沿齒輪軸線方向量得的齒輪寬度，用b表示。12. 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算正常齒制 ha*1, C*0.25表11短齒制 ha*0.8, C*0.3標(biāo)準(zhǔn)中心距 ar1r2m (Z1Z2)2 三、齒輪的規(guī)定畫法四、齒輪傳動的傳動比五、漸開線齒輪的加工原理1.仿形法 2.范成法 1）齒輪插刀 2）齒條插刀 3）蝸輪滾刀六、齒輪的失效形式及材料選用1.齒輪的失效形式：輪齒折斷、齒面點蝕、齒面磨損、齒面膠合等幾種。2.齒輪材料及其選擇 材料：鋼、鑄鐵、非金

7、屬材料齒輪材料的基本要求：齒面要硬，齒芯要韌。七、直齒圓柱齒輪的強度計算1.輪齒的受力分析2.齒輪傳動的計算載荷3.齒根彎曲疲勞強度計算4.齒面接觸疲勞強度的計算5.齒輪的許用應(yīng)力6.齒輪參數(shù)的選擇 直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪的模數(shù)和壓力角分別相等。注意：單個齒輪有固定的分度圓和分度圓壓力角，而無節(jié)圓和嚙合角，只有一對齒輪嚙合時，才有節(jié)圓和嚙合角。此外，為了保證一對直齒圓柱齒輪能連續(xù)傳動，其重合度必須大于1(>1)。八、斜齒圓柱齒輪齒傳動1.斜齒圓柱齒輪的主要參數(shù)和幾何尺寸圖11 由斜齒圓柱齒輪齒廓形成可知，它的齒面是一漸開線螺旋面，其端面（垂直于齒輪軸線的平面）和法面平面（垂

8、直于齒的平面）的齒形不同，當(dāng)用成型銑刀加工時，刀具沿螺旋線方向進刀，故輪齒的法面齒形與刀具的齒形一致，因此以輪齒的法面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)來選擇刀具。但在計算斜齒輪的幾何尺寸時，又要按端面參數(shù)進行計算，故必須建立法面參數(shù)與端面參數(shù)之間的換算關(guān)系。 螺旋角斜齒輪的螺旋線為斜直線，螺旋線與分度圓柱母線的夾角稱螺旋角，用表示。斜齒輪輪齒的旋向分為左、右旋兩種。 模數(shù)Pn表示法向齒距，Pt表示端面齒距，為螺旋角，它們之間的關(guān)系為： PnPt·cos P·m ， mnmt·cos mt端面模數(shù) mn法面模數(shù) 一般取mn為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 壓力角 法向壓力角n和端面壓力角t，兩者之間的關(guān)系為：

9、tgntgt·cos 2.斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)表11 3. 斜齒輪的受力分析 4. 斜齒輪的強度計算一對斜齒輪的正確嚙合條件是：兩輪的法面模數(shù)和法面壓力角相等，分度圓上的螺旋角相等，方向相反。九、直齒錐齒輪傳動1.直齒圓錐齒輪各部分名稱和幾何參數(shù) 2.直齒錐齒輪的齒形及當(dāng)量齒數(shù)3.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 課題名稱 蝸桿傳動授課形式講授課時班級教學(xué)目的1、了解蝸桿傳動的特點，主要參數(shù)2、掌握蝸桿與蝸輪之間的轉(zhuǎn)向教學(xué)重點1、了解蝸桿傳動的特點，主要參數(shù)2、，掌握蝸桿與蝸輪之間的轉(zhuǎn)向教學(xué)難點掌握蝸桿與蝸輪之間的轉(zhuǎn)向輔助手段模型課外作業(yè)課后體會蝸

10、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908，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 用于傳遞動力時，i=880, 用于傳遞運動時，i可達1000。2.工作平穩(wěn) 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.自鎖性 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.效率低 因為在傳動中摩擦損失大，其效率一般為h=0.70.8，具有自鎖性傳動時效率h=0.40.5。故不適用于傳遞大功率和長期連續(xù)工作。5.制造成本高 為了減少摩擦，蝸輪常用貴重的減摩材料（如青銅）制造

11、。二、蝸桿傳動的類型圓柱蝸桿傳動、環(huán)面蝸桿傳動和錐蝸桿傳動三、蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸蝸桿傳動的設(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(zhǔn)。1.主要參數(shù)模數(shù)、壓力角、螺旋升角與蝸輪的分度圓螺旋角b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ax1應(yīng)等于蝸輪的端面壓力角at2，蝸桿分度圓上的螺旋線升角l應(yīng)等于蝸輪分度圓上的螺旋角b，且兩者螺旋方向相同。蝸桿的軸向壓力角ax（蝸輪的端面壓力角at）為標(biāo)準(zhǔn)壓力角200。 mx1=mt2= m ax1=at2= a l = b通常取蝸桿的頭數(shù)Z1=14。當(dāng)Z=1時，

12、導(dǎo)程角小，效率低，一般用于分度傳動或自鎖傳動中，Z=24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=2028，Z2不應(yīng)少于28齒，以免根切和降低傳動的平穩(wěn)性。2.蝸桿傳動的幾何尺寸計算四、蝸桿傳動的強度計算1. 蝸桿傳動的失效形式及常用材料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15 Cr、20 Cr、20 CrMnTi等，經(jīng)滲碳淬火，表面硬

13、度HRC5662，并經(jīng)磨削。對中速中載傳動，蝸桿材料可用45 、40 Cr、35SiMn等，表面淬火，表面硬度HRC4555，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HB220270。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ZQSn101或鑄錫鋅鉛青銅ZQSn663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Vs5m/s傳動中，蝸輪材料可用無錫青銅，如鑄鋁鐵青銅ZQAl94或鑄錳黃鋼ZHMn5822等，這類材料的強度較高，價格較廉，但減摩性、抗膠合性能

14、不如錫磷青銅。在Vs2m/s 的不重要傳動中，蝸輪材料可用灰鑄鐵HT150或HT200等，也可用球墨鑄鐵QT6003、QT7002等。也可由尼龍或增強尼龍材料制成。2. 蝸桿傳動的受力分析 3. 蝸桿強度計算五、蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡1. 蝸桿傳動的效率 2. 蝸桿傳動的潤滑 3. 蝸桿傳動的熱平衡計算課題名稱摩擦輪傳動授課形式講授課時班級教學(xué)目的摩擦輪傳動的工作原理和傳動比教學(xué)重點工作原理和傳動比教學(xué)難點工作原理和傳動比輔助手段課外作業(yè)課后體會一、摩擦輪傳動的工作原理和傳動比1.摩擦輪傳動的工作原理：摩擦輪傳動是利用兩輪直接接觸所產(chǎn)生的摩擦力來傳動運動和動力的一種機械傳動。圖1 兩軸平

15、行的摩擦輪傳動外接圓柱式內(nèi)接圓柱式圖1所示就是最簡單的摩擦輪傳動，由兩個相互壓緊的圓柱形摩擦輪組成。正常傳動時，主動輪依靠摩擦力的作用帶動從動輪轉(zhuǎn)動，并保證兩輪面的接觸處有足夠大的摩擦力，使主動輪產(chǎn)生的摩擦力矩足以克服從動輪上的阻力矩。如果摩擦力小于阻力矩，兩輪面接觸處在傳動中會出現(xiàn)相對滑移現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就叫“打滑”。 增大摩擦力的途徑：一是增大正壓力，二是增大摩擦因數(shù)。2.傳動比機構(gòu)中瞬時輸入速度與輸出速度的比值稱為傳動比。傳動比用符號表示，表達式為n1/n2兩摩擦輪的轉(zhuǎn)速之比等于它們的直徑的反比。n1/n2=D!/D2二、摩擦輪傳動的特點與其它傳動相比較，摩擦輪傳動具有以下特點：1.結(jié)構(gòu)簡

16、單，使用維修方便，適用于兩軸中心距較近的傳動。2.傳動時噪聲小，并可在運轉(zhuǎn)中變速、變向。3.過載時，兩輪接觸處會產(chǎn)生打滑，因而可以防止薄弱零件的損壞，起到安全保護作用。4.在兩輪接觸處會產(chǎn)生打滑的可能，所以不能保持準(zhǔn)確的傳動比。5.傳動效率低，不宜傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，主要適用高速、小功率的傳遞的場合。三、摩擦輪的傳動的類型和應(yīng)用場合按兩輪軸線相對位置摩擦輪傳動可分為兩軸平行和兩軸相交兩類。1.兩軸平行的摩擦輪傳動2.兩軸相交的摩擦輪傳動直接接觸的摩擦輪傳動一般應(yīng)用于摩擦壓力機、摩擦離合器、制動器、機械無級變速器及儀器的傳動機構(gòu)等場合。課題名稱輪 系授課形式講授課時班級教學(xué)目的了解輪系的功用與分類教

17、學(xué)重點輪系的功用，以及與齒輪傳動的比較教學(xué)難點功用輔助手段模型、掛圖課外作業(yè)課后體會一系列互相嚙合的齒輪所組成的齒輪機構(gòu)來進行傳動。這種齒輪機構(gòu)稱為輪系。輪系的主要功用是： 1.可以獲得很大的傳動比。很多機械要求有很大的傳動比，機床中的電動機轉(zhuǎn)速很高，而主軸的轉(zhuǎn)速要求很低才能滿足切削要求，一對齒輪的傳動比只能達到，若采用輪系就可以達到很大的傳動比。 2.可以作較遠距離的傳動。當(dāng)兩軸中心距較遠時，若僅用一對齒輪傳動，勢必將齒輪做得很大，結(jié)構(gòu)不合理，而采用輪系傳動則結(jié)構(gòu)緊湊、合理。 3.可以實現(xiàn)變速、變向的要求。一般機器為了適應(yīng)各種工作需要，多采用輪系組成各種機構(gòu)，將轉(zhuǎn)速分為多級進行變換，并能改變

18、轉(zhuǎn)動方向。 4.可以合成或分解運動。采用周轉(zhuǎn)輪系可以將兩個獨立運動合成一個運動，或?qū)⒁粋€運動分解為兩個獨立運動。提問：比較輪系與齒輪的傳動特點？輪系的分類 輪系的結(jié)構(gòu)形式很多，根據(jù)輪系在傳動中各齒輪的幾何軸線在空間的相對位置是否固定，輪系可分為定軸輪系和行星輪系兩大類。一、定軸輪系的傳動比1、 傳動比輪系中首末兩輪的轉(zhuǎn)速（或角速度）比，稱為輪系的傳動比，用i表示。即： 2、旋轉(zhuǎn)方向（1） 一對圓柱齒輪傳動，外嚙合時兩輪轉(zhuǎn)向相反其傳動比規(guī)定為負(fù)一對內(nèi)嚙合圓柱齒輪，兩轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向相同，其傳動比規(guī)定為正(a) 外嚙合齒輪 (b) 內(nèi)嚙合齒輪 圖1成對圓柱齒輪轉(zhuǎn)向（2）兩輪的旋轉(zhuǎn)方向也可以用畫箭頭的方法表示。兩輪旋轉(zhuǎn)方向相反，畫兩反向箭頭， 兩輪旋轉(zhuǎn)方向相同，畫兩同向箭頭。箭頭方向表示可見側(cè)面的圓周速度的方向。3、 傳動比的計算定軸輪系的傳動比等于組成該輪系的各對齒輪傳動比的連乘積；首末兩輪的轉(zhuǎn)向由輪系中外嚙合齒輪的對數(shù)決定。上式(-1)3表示輪系中外嚙合齒輪共有三對，(-1)3-1表示輪與輪轉(zhuǎn)向相反。從圖