第十章齿轮机构及其设计题库.doc

第十章 齿轮机构及其设计 1.本章的教学目的及教学要求了解齿轮机构的类型和应用;了解齿廓啮合基本定律及有关共轭齿廓的基本知识; 了解渐开线性质，掌握渐开线直齿圆柱齿轮的啮合特点及渐开线齿轮传动的正确啮合条件、连续传动条件等;熟记渐开线齿轮各部分的名称、基本参数及各部分几何尺寸的计算；了解渐开线齿廓的范成法切削原理及根切成因;渐开线标准齿轮的最少齿数;了解渐开线齿轮的变位修正和变位齿轮传动的概念；熟悉斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成，啮合特点，并能计算标准斜齿圆柱齿轮的几何尺寸；了解直齿圆锥齿轮的传动特点及其基本尺寸的计算；对蜗杆蜗轮的传动特点有所了解。2.本章教学内容的重点及难点渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动的基本理论和几何设计计算；对于其它类型的齿轮机构，着重介绍它们的特殊点。3.本章教学工作的组织及学时分配本章的理论教学时数为1学时，实验2学时。3.1第1讲(2学时)1)教学内容齿轮机构的类型和应用；齿轮的齿廓曲线；渐开线的形成及特性。2)教学方法首先介绍齿轮机构的类型和应用。这部分的内容可以利用各种类型齿轮机构的模型、CAI课件或现场教学等联系实际进行介绍，强调齿轮机构的类型虽然很多，但直齿圆柱齿轮机构是最简单，最基本，也是应用最广泛的一种。为什么齿轮机构的应用会如此广泛，而类型又如此之多呢?主要由于齿轮机构有许多独特的优点，如结构紧凑，传动平稳可靠，传递功率大，机械效率高等。最好联系当代工程成就，介绍齿轮机构所达到的新水准，这样更能激发学生对本部分内容的极大兴趣。讲授齿轮的齿廓曲线时，应指出，齿轮传动中最重要的部位是轮齿廓线.因为一对齿轮是依靠主动轮的齿廓推动从动轮的齿廓来实现传动的。共轭齿廓就是能实现预定传动比的一对齿廓。这里可以提出一个问题，即齿轮的齿廓曲线与一对齿轮的传动比有什么关系?通过一对齿轮的运动分析，我们可以证明:互相啮合传动的一对齿轮，在任一位置时的传动比，都与其连心线被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两段线段的长度成反比，这一规律即齿廓啮合基本定律。根据该定律，可以得出结论：要使两齿轮作定传动比传动，首先其齿廓曲线必须满足下述条件：即不论两齿廓在何位置接触，过接触点所作的齿廓公法线必须与两齿轮的连心线相交于一固定点。该结论十分重要，因为工程中使用的齿轮传动，绝大多数是定传动比传动；而且，实现定传动比的一对共轭齿廓就是根据这个结论作出来的。根据齿廓啮合基本定理，只要给出一条齿廓曲线，就可以求出与之共轭的另一条齿廓曲线。因此，理论上讲，可以作为共轭曲线的齿廓是很多的。但在生产实践中， 考虑设计、制造、安装和使用等方面的局限，对于定传动比齿轮，其齿廓曲线目前只采用渐开线、摆线、变态曲线、圆弧线和抛物线等几种。就动力传动齿轮而言，目前绝大部分的齿轮仍然采用渐开线作为齿廓曲线。这是由于渐开线齿廓具有许多独特的优点，而这些优点与渐开线的特性密切相关。本讲就是从渐开线的形成入手，分析渐开线的特性，为后面分析渐开线齿廓的传动特点打下基础。讲述渐开线的形成时，最好利用模型、CAI课件演示或在黑板上作图的方法解决。根据渐开线的形成过程，可以很自然地讲清渐开线的特点。这些特点学生必须透彻理解并牢记，对学习后面的内容是很有用处。在介绍渐开线特点时，渐开线在任意点K的压力角αi的表达式为：cosαi=rb/ri 式中Υb为基圆半径，Υi为渐开线上任一点K的向径。在渐开线的形成过程中，能很方便地推导出压力角与展角的关系为：θi =tgαi-αi 由于这个关系式是渐开线所特有的，故称展角θi为压力角αi的渐开线函数，用invαi表示。由上所述，可以写出渐开线的极坐标方程为ri=rb/cosαi invαi=θi= tgαi-αi 3)教学手段CAI课件或模型4)注意事项①介绍齿轮机构的类型与应用时，紧密联系在机械工程中的实际应用，避免单纯罗列，尽可能使教学内容充实生动。②推导齿廓啮合基本定理时，可利用瞬心的概念或通过一对齿廓的相对运动关系这两种方法来解决。前者虽然能节省时间，但后者对于了解一对齿廓的相对运动关系很有帮助，建议采用后者。3.2第2讲(学时)1)教学内容渐开线齿廓的传动特点和渐开线齿轮各部分的名称及几何尺寸计算; 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动，包括一对渐开线齿轮的正确啮合条件，中心距和连续传动条件等。2)教学方法前面提到，在动力传动中，绝大部分齿轮的齿廓曲线采用渐开线。这是什么缘故呢?渐开线作为齿廓有什么突出的优点呢?本节我们来分析这些问题。根据渐开线的特点，我们既可以证明渐开线齿廓能保证定传动比传动，也可以证明在传动过程中，齿廓之间的正压力方向始终不变，这对于齿轮传动的平稳性是很有利的。我们还可以证明一对渐开线齿轮的传动比等于两齿轮基圆半径的反比。两轮加工完成之后其基圆大小已完全确定，只要两轮的渐开线齿廓能正确啮合