齒輪傳動受力分析課件

齒輪傳動的受力分析教學案例設(shè)計者：朱根東高郵市菱塘民族中等專業(yè)學校1齒輪傳動的受力分析設(shè)計者：朱根東1說課要領(lǐng)教學目標重點難點教材分析學情分析教學策略教學構(gòu)思2說課要領(lǐng)教學目標重點難點教材分析學情分析教學策略教教材分析

本部分內(nèi)容在歷年的單招考試中都是必考內(nèi)容：1、2003年斜齒輪與蝸桿傳動綜合分析10分；2、2004年錐齒輪傳動分析6分；3、2005年斜齒輪與蝸桿傳動綜合分析14分；4、2006年計算題斜齒輪與蝸桿傳動計算綜合8分；5、2007年斜齒輪與錐齒輪綜合分析12分；6、2008年齒輪傳動和螺旋傳動綜合19分。

根據(jù)上述分析，結(jié)合考綱的要求，我們應(yīng)該認為本部分內(nèi)容是重點內(nèi)容，是必考內(nèi)容。考試主要以問答和綜合題的形式出現(xiàn)，有的時候也以判斷題、選擇題和填空題的形式出現(xiàn)，但不管怎樣變化，知識點是不變的。但盡管這樣，在考試中往往得分率不高。3教材分析本部分內(nèi)容在歷年的單招考試中都是必考內(nèi)容：學情分析

本節(jié)內(nèi)容如果對初學者而言，不具備一定的力學基礎(chǔ)的話，教學過程中肯定會出現(xiàn)較大的難度，因為這些齒輪傳動的受力分析，除了直齒圓柱齒輪傳動的受力分析是平面力系，分析起來較為簡單，而斜齒圓柱齒輪傳動、錐齒輪傳動和蝸桿傳動的受力分解則為空間力系，這需要較強的空間分析能力和抽象思維，所以教學前要有所準備。但是如果作為復(fù)習課來講的話，學生在其他課程已經(jīng)接觸到力學基礎(chǔ)，那么這個時候教學，學生應(yīng)該能夠很快接受，教學起來就會得心應(yīng)手。4學情分析本節(jié)內(nèi)容如果對初學者而言，不教學目標

知識目標：

1、理解齒輪傳動方向；

2、掌握齒輪傳動受力情況；

3、蝸桿傳動分析。能力目標：

1、齒輪傳動的方向判別；

2、齒輪傳動的受力分析；

3、綜合應(yīng)用。情感目標：

1、認真學習的態(tài)度；

2、嚴謹負責的態(tài)度；

3、科學分析的態(tài)度。5教學目標知識目標：5重點難點1、教學重點：①齒輪傳動受力分析的方法（如：右手定則判旋向，左右手定則判手里方向）；②齒輪傳動受力分析的方向判定和計算。2、教學難點：①斜齒圓柱齒輪傳動、蝸桿傳動的受力方向的判定；②多級混合齒輪（斜—斜、斜—錐、斜—蝸、錐—蝸等）傳動的綜合受力分析。6重點難點1、教學重點：6教學策略1、教法設(shè)計：在教學過程中，充分運用任務(wù)驅(qū)動法、案例分析法、綜合訓練法等教學方法，經(jīng)過“知識分析—知識歸納—知識運用—案例綜析”，通過講解練習，學生能正確掌握各種齒輪傳動受力方向的判定方法，能夠熟練地進行綜合受力分析。2、學法指導：

本節(jié)課教師不僅要在新課教學中指導學生運用仔細觀察、分析討論的學習方法，還要在思考練習和拓展性訓練中巡回指導，著重培養(yǎng)學生的動手實踐能力，使學生的學習過程成為在教師指導下的“再創(chuàng)造”過程。7教學策略1、教法設(shè)計：7教學構(gòu)思及過程整個教學過程著重以任務(wù)驅(qū)動的方式進行：任務(wù)一：各種齒輪傳動受力分析（知識分析）任務(wù)二：各種齒輪傳動受力分析比較（知識歸納）任務(wù)三：綜合分析（知識應(yīng)用）任務(wù)四：實例講解（案例綜析）8教學構(gòu)思及過程整個教學過程著重以任務(wù)驅(qū)動的方式進任務(wù)一：各種齒輪傳動受力分析（知識分析）

主動輪上的圓周力Ft與其速度方向相反；從動輪上的圓周力Ft與其速度方向相同，徑向力指向各輪的輪心。n2n1主動從動Ft1Ft2Fr1Fr2Ft1Ft2n1n2從動主動Fr2Fr1O2O11、直齒圓柱齒輪傳動任務(wù)一：各種齒輪傳動受力分析（知識分析）主動輪上的111

說明：由于Fx∝tanb,為了不使軸承承受的軸向力過大,螺旋角b不宜選得過大，常在b=8o～20o之間選擇。2、斜齒圓柱齒輪傳動的受力分析圓周力徑向力軸向力10111說明：由于Fx∝tanb,為了不使軸承承受的軸向力n1主動從動n2Ft1Ft2n1n2從動主動Fr2Fr1Fx1Fx2O2O1Fx1Fx2Ft1Ft2

Fr、Ft的判定與直齒輪相同;軸向力Fx1用左右判定法則判斷,從動輪Fx2與其相反。n1主動從動n2Ft1Ft2n1n2從動主動Fr2Fr1Fx

輪齒受力分析模型如下圖：Fn可分解為圓周力Ft1，徑向力Fr1和軸向力Fx1三個分力。

各分力計算公式：

3、直齒錐齒輪傳動12輪齒受力分析模型如下圖：Fn可分解為圓周力Ft1，徑向n1n2Fr1Fr2Fx1Fx2主動從動Ft1Ft2O

徑向力、圓周力判定方法和直齒圓柱齒輪相同；軸向力Fx的方向總是由錐齒輪的小端指向大端。n1n2Fr1Fr2Fx1Fx2主動從動Ft1Ft2O4、蝸輪蝸桿傳動

蝸桿傳動的受力分析與斜齒圓柱齒輪相似，輪齒的法向力Fn分解出徑向力Fr、周向力Ft、軸向力Fx。各力的計算如下：144、蝸輪蝸桿傳動蝸桿傳動的受力分析與斜齒圓柱齒輪相似，輪n1Fx1n2n1Fr1Fr1Ft2Ft1Fx2Fr1Fr1n21221

在分析蝸桿和蝸輪受力方向時，必須先指明主動輪和從動輪（一般蝸桿為主動輪）；蝸桿或蝸輪的螺旋方向：左旋或右旋；蝸桿的轉(zhuǎn)向和位置。n1Fx1n2n1Fr1Fr1Ft2Ft1Fx2Fr1Fr1

蝸桿與蝸輪輪齒上各方向判斷如下：

①圓周力的方向：主動輪圓周力與其節(jié)點速度方向相反，從動輪圓周力與其節(jié)點速度方向相同；

②徑向力的方向：由嚙合點分別指向各自軸心；

③軸向力的方向：蝸桿主動時，蝸桿軸向力的方向由“主動輪左、右手定則”判斷，即右旋蝸桿用右手（左旋用左手），四指順著蝸桿轉(zhuǎn)動方向彎曲，大拇指指向即蝸桿軸向力的方向。蝸輪軸向力的方向與蝸桿圓周力方向相反。

16蝸桿與蝸輪輪齒上各方向判斷如下：16任務(wù)二：各種齒輪傳動受力分析比較（知識歸納）傳動類型分力關(guān)系分力判定方法徑向力（Fr）周向力（Ft）軸向力（Fa）直齒圓柱齒輪Ft1=-Ft2Fr1=-Fr2由接觸點指向輪心

對主動輪來說是阻力，其方向與主動輪的運動方向相反；

對從動輪來說是動力，其方向與從動輪運動方向相同。無斜齒圓柱齒輪Ft1=-Ft2Fr1=-Fr2Fa1=-Fa2主動輪的左（右）手定則直齒圓錐齒輪Ft1=-Ft2Fr1=-Fa2Fa1=-Fr2由接觸點指向大端或Fr1=-Fa2Fa1=-Fr2蝸

桿

蝸

輪Ft1=-Fa2Fr1=-Fr2Fa1=-Ft2Ft1=-Fa2Fa1=-Ft217任務(wù)二：各種齒輪傳動受力分析比較（知識歸納）傳動類型分力關(guān)系1、斜—斜齒輪傳動的受力分析中間軸上兩個齒輪的軸向力方向相反，減輕中間軸和軸承的受力。輸入軸輸出軸中間軸n1n2n3Fx1Fx21234Fx3n3任務(wù)三：綜合分析（知識應(yīng)用）1、斜—斜齒輪傳動的受力分析中間軸上兩個齒輪的軸向力方向相反2、錐—斜齒輪傳動的受力分析中間軸上兩個齒輪的軸向力方向相反，減輕中間軸和軸承的受力。n3輸入軸n1Fx2234Fx3中間軸n212、錐—斜齒輪傳動的受力分析中間軸上兩個齒輪的軸向力方向相反任務(wù)四：實例講解（案例綜析）

2008單招理論第57題：題圖所示為一機械傳動方案，Ⅰ軸為輸入軸，按圖中箭頭所示方向轉(zhuǎn)動。已知：Z1=Z2=Z3=30，Z4=Z12=20，Z5=Z8=40，Z6=Z7=Z9=Z11=60，Z10=80，Z1、Z2和Z3為直齒圓錐齒輪，Z4、Z6為斜齒輪，Z12為標準直齒圓柱齒輪。分析該傳動方案，回答下列問題：（第1~6小題每空1分，第7、8小題每空2分）。（1）圖中Z1、Z2和Z3構(gòu)成_________機構(gòu)。Z2所受的周向力________（垂直紙面向里、垂直紙面向外）。（2）齒輪Z1和Z2的嚙合條件為_________和_________。（3）如圖所示狀態(tài)下，螺母的移動方向為______，齒條的運動方向為______。（4）該傳動系統(tǒng)中，齒條向左運動的速度有_____種。齒條快速運動時，該系統(tǒng)的傳動比是______。20任務(wù)四：實例講解（案例綜析）2008（5）為了使Ⅱ軸上的軸向力盡可能小，齒輪Z6的旋向為

，Z6產(chǎn)生的軸向力方向為

。（6）若該傳動系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上要求Ⅲ軸和Ⅳ軸的中心距為102mm，齒輪Z5的模數(shù)為2mm。則Z5和Z7這對齒輪傳動應(yīng)為

（高度變位、正角度變位、負角度變位）齒輪傳動。此時的嚙合角

（大于、小于、等于）分度圓上齒形角，Z7的齒廓形狀為

。（7）齒輪Z12的齒頂圓直徑da12=

mm，齒根圓直徑df12=

mm。（8）如圖所示狀態(tài)下，螺母移動1mm，齒條移動的距離為

mm。21（5）為了使Ⅱ軸上的軸向力盡可能小，齒輪Z6的旋向為2222謝謝指導！23謝謝指導！23齒輪傳動的受力分析教學案例設(shè)計者：朱根東高郵市菱塘民族中等專業(yè)學校24齒輪傳動的受力分析設(shè)計者：朱根東1說課要領(lǐng)教學目標重點難點教材分析學情分析教學策略教學構(gòu)思25說課要領(lǐng)教學目標重點難點教材分析學情分析教學策略教教材分析

本部分內(nèi)容在歷年的單招考試中都是必考內(nèi)容：1、2003年斜齒輪與蝸桿傳動綜合分析10分；2、2004年錐齒輪傳動分析6分；3、2005年斜齒輪與蝸桿傳動綜合分析14分；4、2006年計算題斜齒輪與蝸桿傳動計算綜合8分；5、2007年斜齒輪與錐齒輪綜合分析12分；6、2008年齒輪傳動和螺旋傳動綜合19分。

根據(jù)上述分析，結(jié)合考綱的要求，我們應(yīng)該認為本部分內(nèi)容是重點內(nèi)容，是必考內(nèi)容?？荚囍饕詥柎鸷途C合題的形式出現(xiàn)，有的時候也以判斷題、選擇題和填空題的形式出現(xiàn)，但不管怎樣變化，知識點是不變的。但盡管這樣，在考試中往往得分率不高。26教材分析本部分內(nèi)容在歷年的單招考試中都是必考內(nèi)容：學情分析

本節(jié)內(nèi)容如果對初學者而言，不具備一定的力學基礎(chǔ)的話，教學過程中肯定會出現(xiàn)較大的難度，因為這些齒輪傳動的受力分析，除了直齒圓柱齒輪傳動的受力分析是平面力系，分析起來較為簡單，而斜齒圓柱齒輪傳動、錐齒輪傳動和蝸桿傳動的受力分解則為空間力系，這需要較強的空間分析能力和抽象思維，所以教學前要有所準備。但是如果作為復(fù)習課來講的話，學生在其他課程已經(jīng)接觸到力學基礎(chǔ)，那么這個時候教學，學生應(yīng)該能夠很快接受，教學起來就會得心應(yīng)手。27學情分析本節(jié)內(nèi)容如果對初學者而言，不教學目標

知識目標：

1、理解齒輪傳動方向；

2、掌握齒輪傳動受力情況；

3、蝸桿傳動分析。能力目標：

1、齒輪傳動的方向判別；

2、齒輪傳動的受力分析；

3、綜合應(yīng)用。情感目標：

1、認真學習的態(tài)度；

2、嚴謹負責的態(tài)度；

3、科學分析的態(tài)度。28教學目標知識目標：5重點難點1、教學重點：①齒輪傳動受力分析的方法（如：右手定則判旋向，左右手定則判手里方向）；②齒輪傳動受力分析的方向判定和計算。2、教學難點：①斜齒圓柱齒輪傳動、蝸桿傳動的受力方向的判定；②多級混合齒輪（斜—斜、斜—錐、斜—蝸、錐—蝸等）傳動的綜合受力分析。29重點難點1、教學重點：6教學策略1、教法設(shè)計：在教學過程中，充分運用任務(wù)驅(qū)動法、案例分析法、綜合訓練法等教學方法，經(jīng)過“知識分析—知識歸納—知識運用—案例綜析”，通過講解練習，學生能正確掌握各種齒輪傳動受力方向的判定方法，能夠熟練地進行綜合受力分析。2、學法指導：

本節(jié)課教師不僅要在新課教學中指導學生運用仔細觀察、分析討論的學習方法，還要在思考練習和拓展性訓練中巡回指導，著重培養(yǎng)學生的動手實踐能力，使學生的學習過程成為在教師指導下的“再創(chuàng)造”過程。30教學策略1、教法設(shè)計：7教學構(gòu)思及過程整個教學過程著重以任務(wù)驅(qū)動的方式進行：任務(wù)一：各種齒輪傳動受力分析（知識分析）任務(wù)二：各種齒輪傳動受力分析比較（知識歸納）任務(wù)三：綜合分析（知識應(yīng)用）任務(wù)四：實例講解（案例綜析）31教學構(gòu)思及過程整個教學過程著重以任務(wù)驅(qū)動的方式進任務(wù)一：各種齒輪傳動受力分析（知識分析）

主動輪上的圓周力Ft與其速度方向相反；從動輪上的圓周力Ft與其速度方向相同，徑向力指向各輪的輪心。n2n1主動從動Ft1Ft2Fr1Fr2Ft1Ft2n1n2從動主動Fr2Fr1O2O11、直齒圓柱齒輪傳動任務(wù)一：各種齒輪傳動受力分析（知識分析）主動輪上的111

說明：由于Fx∝tanb,為了不使軸承承受的軸向力過大,螺旋角b不宜選得過大，常在b=8o～20o之間選擇。2、斜齒圓柱齒輪傳動的受力分析圓周力徑向力軸向力33111說明：由于Fx∝tanb,為了不使軸承承受的軸向力n1主動從動n2Ft1Ft2n1n2從動主動Fr2Fr1Fx1Fx2O2O1Fx1Fx2Ft1Ft2

Fr、Ft的判定與直齒輪相同;軸向力Fx1用左右判定法則判斷,從動輪Fx2與其相反。n1主動從動n2Ft1Ft2n1n2從動主動Fr2Fr1Fx

輪齒受力分析模型如下圖：Fn可分解為圓周力Ft1，徑向力Fr1和軸向力Fx1三個分力。

各分力計算公式：

3、直齒錐齒輪傳動35輪齒受力分析模型如下圖：Fn可分解為圓周力Ft1，徑向n1n2Fr1Fr2Fx1Fx2主動從動Ft1Ft2O

徑向力、圓周力判定方法和直齒圓柱齒輪相同；軸向力Fx的方向總是由錐齒輪的小端指向大端。n1n2Fr1Fr2Fx1Fx2主動從動Ft1Ft2O4、蝸輪蝸桿傳動

蝸桿傳動的受力分析與斜齒圓柱齒輪相似，輪齒的法向力Fn分解出徑向力Fr、周向力Ft、軸向力Fx。各力的計算如下：374、蝸輪蝸桿傳動蝸桿傳動的受力分析與斜齒圓柱齒輪相似，輪n1Fx1n2n1Fr1Fr1Ft2Ft1Fx2Fr1Fr1n21221

在分析蝸桿和蝸輪受力方向時，必須先指明主動輪和從動輪（一般蝸桿為主動輪）；蝸桿或蝸輪的螺旋方向：左旋或右旋；蝸桿的轉(zhuǎn)向和位置。n1Fx1n2n1Fr1Fr1Ft2Ft1Fx2Fr1Fr1

蝸桿與蝸輪輪齒上各方向判斷如下：

①圓周力的方向：主動輪圓周力與其節(jié)點速度方向相反，從動輪圓周力與其節(jié)點速度方向相同；

②徑向力的方向：由嚙合點分別指向各自軸心；

③軸向力的方向：蝸桿主動時，蝸桿軸向力的方向由“主動輪左、右手定則”判斷，即右旋蝸桿用右手（左旋用左手），四指順著蝸桿轉(zhuǎn)動方向彎曲，大拇指指向即蝸桿軸向力的方向。蝸輪軸向力的方向與蝸桿圓周力方向相反。

39蝸桿與蝸輪輪齒上各方向判斷如下：16任務(wù)二：各種齒輪傳動受力分析比較（知識歸納）傳動類型分力關(guān)系分力判定方法徑向力（Fr）周向力（Ft）軸向力（Fa）直齒圓柱齒輪Ft1=-Ft2Fr1=-Fr2由接觸點指向輪心

對主動輪來說是阻力，其方向與主動輪的運動方向相反；

對從動輪來說是動力，其方向與從動輪運動方向相同。無斜齒圓柱齒輪Ft1=-Ft2Fr1=-Fr2Fa1=-Fa2主動輪的左（右）手定則直齒圓錐齒輪Ft1=-Ft2Fr1=-Fa2Fa1=-Fr2由接觸點指向大端或Fr1=-Fa2Fa1=-Fr2蝸

桿

蝸

輪Ft1=-Fa2Fr1=-Fr2Fa1=-Ft2Ft1=-Fa2Fa1=-Ft240任務(wù)二：各種齒輪傳動受力分析比較（知識歸納）傳動類型分力關(guān)系1、斜—斜齒輪傳動的受力分析中間軸上兩個齒輪的軸向力方向相反，減輕中間軸和軸承的受力。輸入軸輸出軸中間軸n1n2n3Fx1Fx21234Fx3n3任務(wù)三：綜合分析（知識應(yīng)用）1、斜—斜齒輪傳動的受力分析中間軸上兩個齒輪的軸向力方向相反2、錐—斜齒輪傳動的受力分析中間軸上兩個齒輪的軸向力方向相反，減輕中間軸和軸承的受力。n3輸入軸n1Fx2234Fx3中間軸n212、錐—斜齒輪傳動的受力分析中間軸上兩個齒輪的軸向力方向相反任務(wù)四：實例講解（案例綜析）

2008單招理論第57題