高二高教版机械基础2.4齿轮传动教案

课 题： 第四节 齿轮传动（2课时） 教学要求：1. 初步认识斜齿圆柱齿轮传动和直齿锥齿轮传动结构、传动特点； 2. 初步认识齿轮结构和常用材料。 重 点：斜齿圆柱齿轮传动和直齿锥齿轮传动结构、传动特点。 难 点：理解斜齿圆柱齿轮传动和直齿锥齿轮传动结构、传动特点。 【复习】1.直齿圆柱齿轮主要的基本参数是哪三个？〔齿数（Z），压力角（α）:齿轮运动方向与受力方向所夹的锐角。标准压力角是α=200。模数（m）〕 2.什么是模数？分度圆的直径计算公式是怎样的？〔齿距p除以圆周率∏所得的商。m=, d= m z〕 3.直齿圆柱齿轮的齿厚与齿槽宽相等吗？它们是如何计算的？S=e== 【板书】三、常用齿轮传动 1.直齿圆柱齿轮的传动 结构：直齿圆柱 传动方向：一对外啮合齿轮转向相反。一对内啮合齿轮转向相同。 （教师指导学生画出简图） 传动特点：啮合面接触线同时啮合，同时分离。易产生冲击、振动和噪声， 传动平稳性差。 应用：主要用于传递两平行轴间低速、轻载传动及滑移齿轮。 2.斜齿圆柱齿轮传动 结构（教师展示斜齿圆柱齿轮实物）斜齿圆柱。 传动方向：一对外啮合齿轮转向相反。（如下图所示） 传动特点：啮合面接触线是逐渐由短变长，再由长变短，（载荷的分配也是由小而大，由大而小。）而且多齿参与啮合。冲击、振动和噪声小，传动平稳，承载能力大，使用寿命长。但传动时会产生轴向力（演示）。（需要安装能承受轴向力的轴承。也不能当做变速滑移齿轮使用。） 应用：用于两平行轴之间的大功率传动和高速传动。 【交流与讨论】斜齿圆柱齿轮传动平稳，承载能力大，但会产生轴向力，哪么我们有没有办法制造出不产生轴向力在而传动又平稳的齿轮？（人字齿轮） 【讲解】如图3-54）。人字齿轮可看做螺旋角大小相等、方向相反的两个斜齿轮合并而成，因左右对称而使两轴向力的作用互相抵消。 【板书】由于特殊的人字型结构，无轴向力产生，传动更加平稳，噪音更低，传动效率提高，寿命延长，在机械传动获得广泛应用。人字齿轮适用于传递大功率的重型机械，其缺点是制造较困难，成本较高。 【机械史话】人字齿轮（见教材） 【板书】3. 直齿锥齿轮传动 结构（教师展示直齿锥齿轮实物，强调锥齿轮的轮齿排列在圆锥体上，轮齿由齿轮的大端到小端逐渐收缩变小，锥齿轮的轮齿有直齿、斜齿和曲线齿等形式）。 传动方向：同时指向或同时背向啮合点。 传动特点：产生轴向力小，但振动和噪声都比较大，传动平稳性不如斜齿锥齿轮。 应用：广泛用于传递相交轴之间的低速传动（小于5m/s）。（两轴交角Σ称为轴角，其值可根据传动需要确定，一般采用900。） 注意：（为了保证正确啮合）直齿锥齿轮传动应满足以下条件： （1）两齿轮的大端端面模数相等，即m1= m2= m （2）两齿轮的大端齿形角相等，即α1=α2=α 【拓展视野】非圆齿轮传动 【板书】四、齿轮结构及常用材料 1．齿轮结构 常见的圆柱齿轮有以下四种结构。 （1）齿轮轴 da小于轴孔直径的两倍。（应将齿轮和轴制成一体，即齿轮轴。） （2）实体齿轮 da≤200mm（时，齿轮通常制成实休结构）。 （3）腹板式齿轮 da=200～500mm（时，齿轮通常制成腹板式结构）。 （4）轮辐式齿轮 da＞500mm（时，齿轮通常制成轮辐式结构）。 2.齿轮常用材料 (1)锻钢 组织均匀细小，强度高，韧性好，便于热处理，故大多数齿轮都用锻钢制造。 （中碳钢 合金调质钢） 软齿面齿轮 齿面硬度≤350HBS，常用45 、35SiMn、40Cr，进行调质或正火处理。 (这种齿轮适用于强度、精度要求不高的场合，轮坯经过热处理后进行插齿或滚齿加工，生产便利，成本较低。) （中碳钢 合金调质钢） 硬齿面齿轮 齿面硬度＞350HBS，选用45 、35SiMn、40Cr ，表面淬火后，硬度40～50HRC。 （低碳钢 合金渗碳钢） 选用20、20Cr、20CrMnTi，经渗碳、淬火、低温回火，硬度56～62HRC。 (2)铸钢 当齿轮尺寸较大（＞400～600mm）而不便于锻造时，可采用铸钢（ZG310-570、ZG340-640）铸造，再进行正火处理以细化晶粒。 (3)铸铁 低速、轻载场合的齿轮可选用铸铁制造。当尺寸＞500mm时可制成大齿圈，或制成轮辐式齿轮。(铸铁齿轮的加工性能、抗点蚀、抗胶合性能均较好，但强度低，抗冲击性能差。) 球墨铸铁的力学性能和抗冲击能力比灰铸铁高，可代替铸钢制造在直径齿轮。 (4)非金属材料 弹性模量小，适用于高速