模块五 机械传动（教案）-《机械基础》同步教学（高教版）

课号 15 授课班级 授课时间 第 周周 节 第 周周 节 第 周周 节 授课时数 2 授课单元 名称 模块五 机械传动 单元一 带传动 授课 设计 主要教学知识或能力要求： 1. 了解带传动的特点； 2. 掌握带传动的工作原理和类型； 3. 掌握V带的构造、型号； 4. 了解V带的受力情况分析； 5. 理解弹性滑动和打滑的含义。 主要教学方法 ： 讲授法 演示法 主要教学互动点： 采用教辅手段： 多媒体 教学内容处理： 授课 环节 引入新课： 汽车发电机由曲轴通过皮带传动进行驱动，带传动的工作原理、张紧方法和同步齿形带在汽车上的应用有那些呢？ 教学内容及主要板书： 模块五 机械传动 单元一 带传动 第一节 带传动概述 一、带传动的工作原理 带传动是利用带轮与传动带之间的摩擦力或带轮与传动带之间的啮合来传递运动和扭矩 二、带传动的类型 1.摩擦带 （１）平带传动（２）Ｖ带传动（３）圆形带传动（４）多楔带传动 2.啮合带传动 （１）同步带传动 利用带的齿与轮的齿相啮合传递运动和动力，带与轮间为啮合传动，没有相对滑动，可保 持主、从动轮线速度同步。 （２）齿孔带传动 带传动按工作原理分为摩擦传动和啮合传动两类。 带传动的优点主要有： ①缓冲、吸振，传动平稳，噪声小； ②摩擦式的带传动，当过载时，带会在带轮上打滑，可防止损坏其他零件。 带传动的缺点有： ①材料易老化，寿命较短 ②外廓尺寸较大，传动比不能过大，传动效率较低，常用于中小功率的传动。 第二节 V带和V带轮 一、V带的构造 普通V带的主要参数 (1)普通V带的截面形状，按截面尺寸分为Y，Z，A，B，C，D，E等7种型号 (2)V带的节宽bp (3)带的基准长度Ld (4)V带带轮的基准宽度bd (5)带轮的基准直径dd 二、V带的材料 第三节 带传动的工作情况分析 一、带传动的受力分析 二、带传动的应力分析 三、带传动的弹性滑动和打滑 第四节 带传动的安装、张紧和维护 一、带传动的安装 二、带传动的张紧 三、带传动的维护 教学小结：（略） 作业：P157-158 课后 总结 课号 16 授课班级 授课时间 第 周周 节 第 周周 节 第 周周 节 授课时数 2 授课单元 名称 单元二 链传动 授课 设计 主要教学知识或能力要求： 1. 了解链传动的类型、特点及应用。 2. 了解链条和链轮的组成、材料及结构。 3. 了解链传动的安装、张紧及维护。 主要教学方法 ： 讲授法 主要教学互动点： 采用教辅手段： 多媒体 教学内容处理： 授课 环节 引入新课： 以自行车中的链传动引入。 教学内容及主要板书： 单元二 链传动 第一节 链传动概述 一、链传动的组成和工作原理 链传动是一种应用较为广泛的机械传动，由主动链轮、从动链轮和链条组成。它依靠链轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。 二、链传动的特点 与带传动相比，链传动有如下特点： （1）能保证准确的平均传动比。 （2）传递的功率大，且张紧力小。 （3）传动的效率高,一般达0.95～0.98。 （4）能在低速重载和高温条件及露天等不良环境中工作。 （5）链条的铰链磨损后，使链条节距变大，链条易脱落。 三、链传动的常用种类 １．按用途分类 可分传动链、输送链和起重链 ２．按结构形式分类 可分为滚子链、套筒链、齿形链以及成型链 第二节 链条和链轮 一、链条 1.滚子链 滚子链由内链板、外链板、套筒、销轴、滚子等组成。 滚子链的标记方法：“链号—排数—链节数 标准代号”。 2.齿形链 利用具有特定齿形的链板与链轮之间的啮合来传递运动和动力。 齿形链可分为圆销铰链式、轴瓦铰链式和滚柱铰链式三种。 二、滚子链链轮 1．链轮齿形 国家标准中规定了链轮端面齿形 2．链轮结构 分整体式；孔板式；装配式 3. 链轮材料 链轮轮齿应具有足够的耐磨性、强度和抗冲击能力。一般采用中碳钢或中碳合金钢，如45、4C0Ｃｒ、35ＳｉＭｏ等，经淬火处理，硬度达到４０～ ５０ＨＲＣ；高速、重载时采用低碳钢、低碳合金钢，如１５、２０、１５Ｃｒ、２０Ｃｒ，经表面渗碳淬火，其硬度可达５５～６０ＨＲＣ；低速、轻载、齿数较多的从动链轮可采用铸铁制造。 第三节 链传动的运动特性 一、链传动的平均传动比 平均传动比为定值 二、瞬时链速与瞬时传动比 瞬时传动比是变化的 三、链传动的失效形式 1.疲劳破坏 2.铰链磨损 3.铰链胶合 4.静力拉断 第四节 链传动的布置、安装、张紧和润滑 教学小结：（略） 作业：P169-170 习题 课后 总结 课号 17 授课班级 授课时间 第 周周 节 第 周周 节 第 周周 节 授课时数 2 授课单元 名称 单元三 齿轮传动（一） 授课 设计 主要教学知识或能力要求： 1.熟悉齿轮机构的特点和分类； 2.了解渐开线的形成； 3.了解渐开线的性质； 4.熟悉直齿圆柱齿轮的参数； 5.能进行齿轮参数的计算。 主要教学方法 ： 讲授法 演示法 主要教学互动点： 采用教辅手段： 多媒体、教具 教学内容处理： 授课 环节 引入新课： 汽车是如何实现加速、减速的呢？ 教学内容及主要板书： 单元三 齿轮传动 第一节 齿轮传动的特点与类型 一、齿轮传动的特点 优点：1.传动比稳定，一般为0.96~0.99，且能保证瞬时传动比恒定，传动比范围较宽。2.平稳性较高，传递运动准确可靠，传递功率和速度范围较大。3.机构紧凑，工作可靠，传动效率高，使用寿命长。 缺点：1.传动中会产生冲击、振动和噪音；2.对制造精度和安装精度要求高，加工成本高；3.不适合远距离的两轴之间的传动。 二、齿轮传动的类型 按齿轮齿廓曲线分为渐开线齿轮、摆线齿轮和圆弧齿轮。 按齿轮轴线位置可分平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动。 按啮合方式可分为内啮合和外啮合。 按工作条件分，可分为闭式齿轮传动和开式齿轮传动。 第二节 渐开线标准直齿圆柱齿轮 一、渐开线的形成及基本性质 1．渐开线的形成 当一条直线沿固定的圆周边缘做纯滚动的轨迹 2.渐开线的基本性质 二、渐开线标准直齿圆柱齿轮的各部分名称 1.齿顶圆 2.齿根圆 3.分度圆 4．齿厚 5.齿槽宽 6.齿距 7.齿顶高 8.齿根高 9.齿高 10.中心距 三、渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数 齿数Z、模数m、压力角α、齿顶高系数ha*的顶隙系数c*５个 四、渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 见表5-6。 教学小结：（略） 作业：P192-194 习题 课后 总结 课号 18 授课班级 授课时间 第 周周 节 第 周周 节 第 周周 节 授课时数 2 授课单元名称 单元三 齿轮传动（二） 授课 设计 主要教学知识或能力要求： 1. 了解齿轮啮合的特性，掌握齿轮啮合的条件； 2. 掌握齿轮连续传动的条件； 3. 了解齿轮加工的方法 4. 理解齿轮变位的含义 主要教学方法 ： 讲授法 主要教学互动点： 采用教辅手段： 多媒体、教具 教学内容处理： 授课 环节 引入新课： 直齿圆柱齿轮的5个参数。 教学内容及主要板书： 单元三 齿轮传动 第三节 渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动 一、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合特性 1.传动比恒定性 如当两齿轮相互啮合传动时，其运动相当于两节圆作纯滚动。 上式表示渐开线齿轮的传动比不仅与两轮的节圆半径成反比，同时也等于两轮基圆半径的反比。 2.啮合角的不变性 两渐开线齿廓无论在任何位置啮合，其齿廓间的正压力方向（即传力方向）也始终不变。 3.中心距的可分性性 一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的传动比与两轮的基圆半径成反比。 二、渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合传动条件 m1=m2=m 1=2= 渐开线齿轮的正确啮合条件：两齿轮的模数和压力角分别相等。 三、渐开线齿轮连续传动的条件 齿轮连续传动的条件是：重合度ε≥1。 重合度ε越大，意味着同时参与啮合的轮 齿对数越多，每对齿轮承受的载荷越小，提高了齿轮传动的平稳性和承载能力。 四、齿轮传动的标准中心距 一对标准齿轮节圆与分度圆重合的安装称为标准安装，标准安装时的中心距称为标准中心距，以a表示。 标准中心距： 第四节 渐开线齿轮的加工与根切现象 一、齿轮的加工 1.仿形法 2.展成法 二、根切现象 根切危害：①切掉部分齿廓；②削弱了齿根强度；③严重时，切掉部分渐开线齿廓，降低重合度。 三、变位齿轮 正变位 分度圆的齿厚大于齿槽宽 负变位 分度圆的齿厚小于齿槽宽 教学小结：（略） 作业：P192-194 习题 课后 总结 课号 19 授课班级 授课时间 第 周周 节 第 周周 节 第 周周 节 授课时数 2 授课单元 名称 单元三 齿轮传动（三） 授课 设计 主要教学知识或能力要求： 1.理解斜齿圆柱齿轮的形成原理、基本参数、几何尺寸计算、正确啮合条件。 2.理解直齿锥齿轮的工作原理及啮合条件。 3.了解齿轮的失效形式。 4.掌握齿轮的材料和结构。 5.了解齿轮传动的润滑和维护。 主要教学方法 ： 讲授法 主要教学互动点： 采用教辅手段： 多媒体、教具 教学内容处理： 授课 环节 引入新课： 直齿轮正确啮合的条件 教学内容及主要板书： 第五节 斜齿圆柱齿轮传动 一、斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成及啮合特点 1.斜齿轮齿廓曲面的形成 2.斜齿轮啮合特点： ⑴接触线长度的变化：短→长→短 ⑵齿面上的接触线为一斜直线重合度ε↑； ⑶两轮轮齿逐渐进入啮合冲击、振动↓，传动的平稳性↑； ⑷适宜高速、重载传动。 二、斜齿圆柱齿轮的主要参数和几何尺寸 1.螺旋角β 2.法向模数mn和端面模数mt法向模数为标准值 3.法向压力角αn和端面压力角αt法向压力角为标准值 三、斜齿圆柱齿轮的啮合传动 正确啮合条件 “-”外啮合 ； “+”内啮合。 第六节 直齿锥齿轮传动 一、特点：锥齿轮传动常用于传递两相交轴之间的运动和动力。两轴之间的交角由传动要求确定，多为90°。 二、锥齿轮参数（表5-10） 三、正确啮合条件：两个锥齿轮大端的模数和压力角分别相等且锥顶重合 第七节 齿轮的失效形式 主要有轮齿折断、齿面疲劳点蚀、齿面磨损、齿面胶合、齿面塑性变形。 第八节 齿轮的材料和结构 一、常用齿轮材料 有锻钢、铸钢、铸铁和非金属材料。钢质齿轮要进行热处理，以改善齿轮的 力学性能。 二、常用齿轮的轮辐结构 有齿轮轴、实心齿轮、腹板式齿轮和轮辐式齿轮四种形式。 第九节 齿轮传动的润滑和维护 做好润滑和维护。 教学小结： 1.斜齿圆柱齿轮齿廓的形成及正确啮合条件 2.斜齿圆柱齿轮传动特点 作业：P192-194 习题 课后 总结 课号 20 授课班级 授课时间 第 周周 节 第 周周 节 第 周周 节 授课时数 2 授课单元 名称 单元四 蜗杆传动 授课 设计 主要教学知识或能力要求： 1. 了解蜗杆传动的特点； 2. 熟悉蜗杆传动的基本参数； 3. 会计算蜗杆传动的传动比； 4. 能正确判别蜗轮的转向； 5. 掌握蜗杆传动的失效形式。 主要教学方法 ： 讲授法 演示法 主要教学互动点： 左右手定则 采用教辅手段： 多媒体 教学内容处理： 授课 环节 引入新课： 交错轴之间是如何传递动力的？ 教学内容及主要板书： 单元四 蜗杆传动 第一节 蜗杆传动概述 1.组成：蜗杆传动由蜗杆、蜗轮和机架组成。 2.传动特点： 传动比大；传动平稳，噪声小；在一定条件下，机构具有自锁性；传动效率低，不适用于大功率传动；发热量大，齿面磨损严重，需要有良好的冷却与润滑条件；轴向力大，对支承结构要求高。 二、蜗杆传动的类型 1.根据蜗杆外部形状的不同，蜗杆传动可分为圆柱面蜗杆传动、圆弧面蜗杆传动和锥面蜗杆传动三种。 2.按照螺旋面的形状，圆柱面蜗杆又可分为阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆和法向直廓蜗杆 第二节 蜗杆传动的主要参数和尺寸计算 取经过蜗杆的轴线并与蜗轮的轴线相垂直的剖面作为主平面 1. 模数m ：蜗杆的模数指轴向模数，用mx１表示；蜗轮的模数指端面模数，用mt2表示。 2. 压力角α：蜗杆为轴面模数mx1，蜗轮为端面模数mt2；蜗杆的为轴面压力角x1，蜗轮的为端面压力角为t2。 3. 蜗杆的导程角γ1和蜗轮的螺旋角β2。 4. 直径系数q 5. 蜗杆的齿顶高系数和顶隙系数 二、蜗杆传动的传动比和几何尺寸计算 １．蜗杆传动的传动比： 。 ２．蜗杆传动的几何尺寸计算，见表5-12。 三、蜗杆传动的正确啮合条件 正确啮合条件：mx1=mt2=m、 x1=t2= 、γ=β 四、蜗轮与蜗杆的转向关系 对右旋蜗杆用右手定则，四指弯曲顺着主动蜗杆的转向，与拇指指向相反的方向，就是蜗轮在啮合处圆周速度的方向。对左旋蜗杆用左手定则，方法同上。 第三节 蜗杆传动的失效与材料 一、蜗杆传动的失效形式 蜗杆传动的失效大多数发生在蜗轮的轮齿上。与齿轮传动类似，其失效形式有轮齿折断、齿面疲劳点蚀、齿面磨损以及齿面胶合等。 二、蜗杆和蜗轮的材料 蜗杆和蜗轮的材料不仅要满足强度要求，更重要的是具有良好的减摩性、抗磨性和抗胶合的能力。 蜗杆一般用碳素钢或合金钢制造。 蜗轮常用锡青铜、铝青铜或铸铁制造。也可用尼龙或增强尼龙来制造蜗轮。 三、蜗杆和蜗轮的结构 蜗杆通常与轴做成一体，除螺旋部分的结构尺寸取决于蜗杆的几何尺寸外，其余的结构尺寸可参考轴的结构尺寸而定。 蜗轮的结构有整体式和组合式两类。 教学小结：（略） 作业：P203-204 习题 课后 总结 课号 21 授课班级 授课时间 第 周周 节 第 周周 节 第 周周 节 授课时数 2 授课单元 名称 单元五 轮系（一） 授课 设计 主要教学知识或能力要求： 1.了解轮系的主要功用； 2.能正确判别轮系的类型； 3.掌握定轴轮系传动比的计算。 主要教学方法 ： 讲授法 演示法 主要教学互动点： 齿轮转向判断 采用教辅手段： 多媒体 教学内容处理： 授课 环节 引入新课： 汽车为什么可以实现减速、加速、转弯等的？ 教学内容及主要板书： 单元五 轮系 第一节 轮系的类型和功能 一、轮系的类型 轮系是由一系列啮合齿轮组成的传动系统。按照传动中齿轮的轴线是否固定将轮系分为定轴轮系和周转轮系两大类型。 二、轮系的功用 1.实现相距较远的两轴之间的传动；2.实现分路传动；3.实现变速变向传动；4.实现大速比和大功率传动；5.实现运动的合成和分解。 第二节 定轴轮系 一、平面定轴轮系的传动比 1．一对平行轴的圆柱齿轮的传动比 i=ω1/ω2=n1/n2=±z2/z1。 2．定轴轮系传动比 （1）平面定轴轮系和空间定轴轮系的传动比大小均可用上式计算，但转向的确定有不同的方法。 （2）平面定轴轮系的转向关系可用在上式右侧的分式前加注(-1)m来表示， 也可以用箭头的方式表示。 二、空间定轴轮系 空间定轴轮系指含有锥齿轮、蜗杆蜗轮的定轴轮系，空间定轴轮系输入轴与输出轴之间的转向关系必须在机构简图上用箭头来表示。 例1：已知车床溜板进给刻度盘轮系中，各轮的齿数为：Z1=18; Z2=87; Z3=28; Z4=20; Z5=84,试计算轮系的传动比。 解：此轮系为平面定轴轮系 ①大小的计算公式为： I15=（-1）2×（87×84）/（18×28）=14.5。 计算结果为正，则表示输入轴与输出轴的转向相同。 ②在机构简图上用箭头来表示转向关系。 教学小结：（略） 作业：P214-216 课后 总结 课号 22 授课班级 授课时间 第 周周 节 第 周周 节 第 周周 节 授课时数 2 授课单元名称 单元五 轮系（二） 授课 设计 主要教学知识或能力要求： 1．了解行星轮系的组成和分类； 2．掌握行星轮系传动比的计算。 主要教学方法 ： 讲授法 演示法 主要教学互动点： 采用教辅手段： 多媒体 教学内容处理： 授课 环节 引入新课： 复习引入。 教学内容及主要板书： 单元五 轮系 第三节 行星轮系 一、行星轮系的组成 由行星轮、行星架、太阳轮组成。 行星轮既绕自身轴线转动，又绕太阳轮轴线转动。 二、转化法计算行星轮的传动比 在轮系加上一个与行星架的转速nＨ 大小相等、方向相反的公共转速（-nＨ），则行星架Ｈ的转速合成为０，处于静止状态，各构件的相对运动关系也没有变化。 注意： （１）转速n１、nk、nＨ 是代数量，代入公式时必须带入正负号。假定某一个方向为正号，与其相反的取负号。 （２）公式右边齿数连乘积之比的正、负号按转化轮系中１轮与k轮的转向关系确定。 （３）待求构件的实际转向由计算结果的正负号确定。 例1 如图所示的2K－H型行星轮系中，已知 z1＝100，z2＝101，z2’＝100，z3＝99，试求输入件H对输出轮1的传动比iH1。 例2 在图所示的行星轮系中，已知 n1=100 r/min，轮3固定不动，各轮齿数为z1=40，z2=20，z3=80。求①和；②和。 解： 取n1的转向为正，将n1=100 r/min，n3=0代入上式得：nH=33.3r/min。 求得的nH为正，表示nH与n1的转向相同。 仍取的转向为正，将n1=100 r/min代入上式得： n2= -100r/min。 求得的 n2为负值，表示n2与n1 的转向相反。 教学小结：（略） 作业：P214-216习题 课后 总结 25 学科网（北京）股份有限公司 $$