《机械基础(第2版)》 第12课 齿轮传动.docx
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1、课题机械传动装置(二)齿轮传动课时2 课时(90 min )教学目标知识技能目标:(1 )掌握齿轮传动的基本参数和工作原理(2 )了解齿轮的结构形式和材料(3 )掌握齿轮传动的维护(4 )能够计算齿轮传动的基本参数思政育人目标:(1 )养成实事求是的科学精神和求真务实的辩证思维(2 )提升遵守标准规范的职业意识和学以致用的职业素养教学重难点教学重点:齿轮传动的工作原理;齿轮的结构形式和材料;计算齿轮传动的基本参数; 教学难点:计算齿轮传动的基本参数教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第1节课:考勤(2 min )一问题导入(5 min )一传
2、授新知(13 min )一例题讲解(10 min )一课堂训练(10 min ) 一传授新知(5 min )第2 13课:传授新知(25 min )一任务实施(15 min )一课堂小结(3 min )一作业布直(2mm)教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课课前任务【教师】布置课前任务,和学生负责人取得联系,组织学生下载任务工单4.2,并根据任务工单进行组内分工。同时,提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件 预习本节课知识,了解齿轮传动的类型、特点及应用,齿轮传动的基本参数,齿轮 传动的维护等,并思考以下问题:(1 )齿轮传动的类型有哪些?请举例说明,并简述其特点及应用。(2 )渐开线
3、齿轮的工作原理是什么?渐开线齿轮的基本参数有哪些?并简述其计算方 法。(3 )斜齿圆柱齿轮传动的特点是什么?斜齿圆柱齿轮的基本参数有哪些?并简述其计 算方法。(4 )直齿圆锥齿轮的基本参数有哪些?并简述其计算方法。(5 )齿轮传动的失效形式有哪些?请举例说明,并简述其预防措施。(6 )齿轮的润滑方式有哪些?请举例说明,并简述其特点及应用。【学生】完成课前任务通过课前任务,使 学生了解所学课程的 重要性,增加学生的 学习兴趣考勤(2 min ) 【教师】使用文旌课堂APP进行签到 【学生】按照老师要求签到培养学生的组织纪 律性,掌握学生的出 勤情况一般情况下,值越大,传动的平稳性越高,但传动时产
4、生的轴向力也越大,故螺旋角4不 能过大,一般取夕=8。20。旋向判别方法:将齿轮轴线垂直放置,轮齿自左至右上升者为右旋,反之为左旋。2)模数斜齿圆柱齿轮的模数分为端面模数g和法面模数机 如图4-31所示,根据几何关系 可知,端面齿距Pt与法面齿距Pn之间存在关系:Pn = Pt COS,由此可知mn= mt cos)3)压力角斜齿圆柱齿轮的分度圆在端面内的压力角称为端面压力角,用火表示;在法面内的压力角称为法面压力角,用%表示。根据几何关系推导可得tan an=cos /?tan q4)齿顶高系数和顶隙系数斜齿圆柱齿轮的端面、法面齿顶高系数力:、匕,端面、法面顶隙系数c;、c:之间的关系分别为
5、力:=%cos夕,C;= c; cos夕 【学生】聆听、思考、理解 【教师】新知讲解3.标准斜齿圆柱齿轮几何尺寸的计算几何尺寸符号计算公式分度圆直径dd = mz = mnz/cos/3齿顶圆直径4cl. =d + 2h&ld齿根圆直径4-d-24齿顶局)% =叫齿根高44 =1.25%全齿高hh = h + h = 2.25,几 (1n顶隙Cc = 0.25mn标准中心距aa = mn +z2)/2cos/7 【学生】聆听、思考.理解四、直齿圆锥齿轮传动 【教师】新知讲解1.直齿圆锥齿轮的基本参数直齿圆推齿轮的啮合过程可看作是两个锥顶共点的圆锥体做相对纯滚动,而轮齿均匀分 布在圆锥体的表面上
6、,如图所示。与直齿圆柱齿轮相对应,直齿圆锥齿轮中有分度圆锥面、 齿顶圆锥面和齿根圆锥面等。1)模数直齿圆锥齿轮的模数相同样已由国家标准规定,一般根据齿轮强度和结构的要求进行选 取。2)分度圆锥角直齿圆锥齿轮轴线与分度圆锥面所夹的锐角称为分度圆锥角,用5表示,如图4-34所 ZFo3 )轴交角相互啮合时两直齿圆锥齿轮轴线之间的夹角称为轴交角,用表示。一般机械中,通常采用90。轴交角的直齿圆锥齿轮传动,即N =在+ & = 90。4)压力角、齿顶高系数及顶隙系数国家标准规定,标准直齿圆锥齿轮的压力角。= 20。,正常齿的齿顶高系数力:=1 ,顶隙系数。*=0.2。 【学生】聆听、思考、理解 【教师
7、】新知讲解2.直齿圆锥齿轮几何尺寸的计算几何尺寸符号计算公式大端模数m根据国家标准选取传动比 和锥角i、4、用i = cot 伞=tan d2齿顶高4h = miv da齿根高%* *% = m(hx + c )= 1.2m齿全高hh = h+ h. u1分度圆直径4、d24 = mZ d2 mz2齿根圆直径dfi、4dtl =d 21cos G 42 =d2 -24 cos。齿顶圆直径al、4241 =4 +2年85 4 da2=4+2/2“cos4齿宽b根据齿轮强度或结 构要求确定 【学生】聆听、思考、理解五、齿轮的结构形式与材料 【教师】新知讲解1 .齿轮的结构形式一般都由轮缘、轮辐和轮
8、毂等组成。齿轮常见的结构形式有齿轮轴、实心式、腹板式和 轮辐式,它们的特点及适用范围(详见教材表4-8 )。 【学生】聆听、思考、理解 【教师】新知讲解2 .齿轮的材料齿轮的材料应满足以下要求:齿面具有较高的硬度,以抵抗齿面的磨损、胶合及塑性变形;齿心部位具有足够的韧性,以抵抗冲击载荷;具有良好的加工工艺性,以获得良好的表面质量和加工精度。齿轮常用的材料有锻钢、铸钢、铸铁以及非金属材料等。为提高齿轮材料的力学性能, 还需要对齿轮进行适当的热处理。1 )锻钢锻钢具有强度高、韧性好、便于制造等特点,还可通过多种热处理方法来改善力学性能, 因此大多数齿轮都采用锻钢制造。软齿面齿轮:常用的材料有中碳钢
9、(如45敏40钢等)和合金调质钢(如40Cr、35SiMn 等)。这类齿轮制造工艺简单、成本低廉,广泛应用于一般的机械传动。硬齿面齿轮:常用的材料有合金渗碳钢(如20Cr、20CrMnTi等)和合金调质钢(如40Cr.35SiMn等)。这类齿轮制造工艺复杂、成本较高,常用于精密、高速、重载的机械传动。2 )铸钢对于直径大于400 mm、结构复杂且受力较大的齿轮,可采用ZG270-500. ZG340-640 等铸钢材料。铸钢制造的齿轮内应力较大,在精加工前需要进行正火或回火热处理。3)铸铁铸铁齿轮常用的材料有HT200. QT600-3等,其内部的石墨具有自润滑作用,但抗弯强 度和抗冲击能力较
10、差,常用于低速轻载、冲击小和不重要的齿轮传动。4)非金属材料对于高速、轻载及精度不高的齿轮传动,为了减少噪声,常用塑料、尼龙、夹布胶木等 非金属材料制造。 【学生】聆听、思考、理解六、齿轮的传动维护 【教师】新知讲解1 .齿轮的失效形式齿轮在工作时,其轮齿既要承受法向的压力,又要承受切向的摩擦力,因此齿轮的失效 主要是指轮齿的失效。常见的齿轮失效形式有轮齿折断和齿面损伤,其中齿面损伤又可分为 齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合和齿面塑性变形等。 【学生】聆听.思考.理解【课堂互动】A【教师】提出问题让学生思考、讨论,并随机抽取学生回答齿轮传动的失效形式有哪些?这些失效形式有何区别?【学生】聆听、思考
11、.讨论、回答小【教师】总结学生回答:(详见教材表49) 【教师】新知讲解2 .齿轮传动的润滑为减少轮齿啮合时齿面间的摩擦和磨损,加强散热并延长齿轮的使用寿命,需要对齿轮 传动进行必要的润滑。齿轮传动主要通过润滑油进行润滑,其润滑方式很多,通常根据齿轮传动的工作条件和圆 周速度进行选择。其中,开式及半开式齿轮传动通常采用人工定期添加润滑油的方式进行润滑; 闭式齿轮传动常用的润滑方式有浸油润滑、溅油润滑和喷油润滑等,(详见教材表4-10 )。 【学生】聆听、思考、理解通过任务实施,加 深对所学知识的理 解,并将理论应用到 实践中,做到学以致 用 【教师】组织学生以小组为单位根据表格中的要求,计算下
12、图齿轮的模数,并填写任务实施(15 min)任务工单4.2如图所示为该齿轮的测量示意图,用游标卡尺测量跨2个齿和跨3个齿的齿廓距离分别 为 = 39.38 mm 和吗=62.16 mm。课堂小结(3 min)作业布置(2 min)教学反思% 【学生】观察、思考.分组讨论.填写任务工单 【教师】根据各组学生的表现进行评价,并填写任务工单中的考核评价表 【学生】结合自身表现和教师的评价,对本次任务进行总结 【教师】简要总结本节课的要点本节课主要学习了齿轮传动的类型、特点及应用,齿轮传动的基本参数和工作原理,齿 轮的结构形式和材料,齿轮传动的维护等内容。希望同学们能够通过本节课的学习,掌握齿 轮传动
13、的基本参数计算方法,为解决工程问题建立必要的基础。 【学生】总结回顾知识点 【教师】布置课后作业完成教材项目四思考与练习中与本课相关的题目 【学生】完成课后任务总结知识点,巩固 学生对所学知识的理 解通过课后作业复习 巩固学到的知识,提 高实际操作能力小组合作探究,在思考与讨论中能较好的发挥学生的主体地位,课堂气氛活跃,课堂效率较高。本节课不仅重视 教学过程的导学制,还注重结果的验证,注重学生探究能力和分析问题的能力的培养,从课堂反应和习题反馈来看目 标达成度较高。问题导入(5 min) 【教师】提出以下问题:上节课我们学习了链传动,知道了链传动的特点,我们先来回顾一下。 【学生】思考、举手回
14、答 【教师】总结学生回答,引入新的课题:链传动的特点是传动效率高,能保证平均传动比恒定,适用于中心距较大的场合并能在 同一平面内传递运动和动力。那么我们来想一下有没有一种机械传动是在不同平面内传递运动和动力的呢?今天我 们就来学习这样的传动。-街轮传动的类型、特点及应用 【教师】新知讲解1 .齿轮的类型根据齿轮轴线位置的不同,齿轮传动可分为平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动和交错轴 齿轮传动。(1)平行轴齿轮传动直齿圆柱齿轮传动:齿轮的齿向与齿轮轴线方向相同,如图所示。传授新知(13 min)【多媒体教学】【教师】要求学生通过文旌课堂”APP扫描二维码直齿圆柱齿轮传动,观看 微课视频,了解直齿圆柱
15、齿轮传动的特点【学生】扫码观看.思考斜齿圆柱齿轮传动:齿轮的齿向与齿轮轴线方向倾斜了一个角度,如图所示。【多媒体教学】f【教师】要求学生通过“文旌课堂APP扫描二维码斜齿圆柱齿轮传动,观看 微课视频,了解斜齿圆柱齿轮传动的特点【学生】扫码观看、思考人字形圆柱齿轮传动:它可看作由两个轮齿齿向倾斜方向相反的斜齿圆柱齿轮组合而通过问题导入的方 法,引导学生主动思 考,激发学生的学习 兴趣通过教师讲解、课 堂互动、举例分析等 教学方式,帮助学生 掌握齿轮传动的类 型、特点及应用,渐 开线齿廓的形成和性 质,渐开线齿轮的几 何尺寸和基本参数, 渐开线便准直齿圆柱 齿轮几何尺寸的计算 等相关知识成,如图所
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