《渐开线直齿轮的啮合特点失效形式和常用材料电子教案机械制造机械_机械制造-机械理论及资料.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《渐开线直齿轮的啮合特点失效形式和常用材料电子教案机械制造机械_机械制造-机械理论及资料.pdf（6页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、【课题编号】115.2【课题名称】渐开线直齿轮的啮合特点、失效形式和常用材料。【教学目标与要求】一、知识目标 1.了解正确啮合条件和不发生根切的最少齿数。2.掌握齿轮常用材料和失效形式。二、能力目标 1.能判断两个齿轮能否正确啮合。2.能选用齿轮的常用材料，能够根据传动结构推断可能产生失效的形式，并采取必要的措施。三、素质目标 1.了解齿轮正确啮合的条件及不产生根切的最少齿数 17。2.了解失效的含义，材料的表面硬度对齿面点蚀的影响。四、教学要求 1.掌握直齿圆柱齿轮正确啮合条件和不发生根切的最少齿数。2.掌握齿轮常采用材料、常见的失效形式及许用应力的确定。【教学重点】1.正确啮合条件及常用材
2、料。2.常见的失效形式。【难点分析】1.根切的定义由于教材中没有理论证明，学生可能难以理解，对变位概念的形成也难以理解，如有必要应增加补充材料。2.失效的形式易理解，但原因较难，尤其是塑变的形成原因更难，需要用受到摩擦力的作用方向来证明主动轮轮齿表面为凹陷，而从动轮的齿面形成凸起。【分析学生】对最少根切齿数 17，如不加以推理证明，只能死记硬背。轮齿失效形式容易理解，只是对塑变形成机理有一定的困难。【教学思路设计】不要求推导过程，只有死记结果。而齿轮材料只要记住常用 45、40Cr 钢即可，必要时会查资料。失效形式需要介绍成因。【教学安排】2 学时（90 分钟）【教学过程】一、一对渐开线圆柱齿
3、轮正确啮合条件 渐开线齿轮传动具有瞬时传动比恒定的最突出优点而受到广泛的应用，但不是任意两个齿轮都能配对传动，只能在两齿轮的齿距相等的前提下才能正常啮合，由于齿轮的模数和压力角都已经标准化，所以得出一对渐开线圆柱齿轮正确啮合条件是模数和压力角分别相等，并且为标准值。即 m1=m2=m 1=2=二、渐开线齿轮的切齿干涉和最少齿数 不发生根切的最少齿数掌握齿轮常用材料和失效形式二能力目标能判断两个齿轮能否正确啮合能选用齿轮的常用材料能够根据传动结构推断可能产生失效的形式并采取必要的措施三素质目标了解齿轮正确啮合的条件及不产生根切的根切的最少齿数掌握齿轮常采用材料常见的失效形式及许用应力的确定教学重
4、点正确啮合条件及常用材料常见的失效形式难点分析根切的定义由于教材中没有理论证明学生可能难以理解对变位概念的形成也难以理解如有必要应增加齿表面为凹陷而从动轮的齿面形成凸起分析学生对最少根切齿数如不加以推理证明只能死记硬背轮齿失效形式容易理解只是对塑变形成机理有一定的困难教学思路设计不要求推导过程只有死记结果而齿轮材料只要记住常用钢即可必齿轮的齿形是在专用齿轮加工机床上切制出来的，为了得到标准渐开线齿廓，齿轮的齿数不能太少，当齿轮的齿数少于 17 个齿时，刀具的顶部将会把被切齿轮的根部切掉一部分，使齿轮根部变薄，失去渐开线齿形，影响到齿轮的传动精度和齿根强度，这是加工中不可避免的现象。在某些机器中
5、轮的齿数必须选用少于 17 个齿，为了保证齿根的渐开线齿形，加工时需要将刀具位置向外移动一小段距离，就能切出不产生根切的齿轮，这种齿轮称为变位齿轮。详细内容可参考相关资料。三、齿轮材料 齿轮材料要求表面具有较高的硬度，芯部具有较好的韧性，所以常用作齿轮的材料为中碳钢或中碳合金钢。1.钢 以 45 钢最为常见，必要时选用中碳合金钢如 40Cr 或低碳合金钢 20CrMnTi 渗碳后再淬火。为了提高齿轮的力学性能，大都要锻造成型，当外径大于 400mm以上不能锻造时，采用铸造方式，最后再进行热处理。齿轮传动中，以具有较好润滑条件的闭式齿轮传动为常见，由于润滑好，常选用齿面硬度小 350HBS的软齿
6、面，也可以选用大于 350HBS的硬齿面，由于硬度检测头已将钢球改成硬度合金锥头，所以 HBS相应改为 HBW，硬度值是一样的。对于润滑条件较差的外露齿轮传动称为开式传动，由于缺少润滑，齿面磨损较为严重，为延长使用寿命，常选用硬齿面齿轮，即齿不发生根切的最少齿数掌握齿轮常用材料和失效形式二能力目标能判断两个齿轮能否正确啮合能选用齿轮的常用材料能够根据传动结构推断可能产生失效的形式并采取必要的措施三素质目标了解齿轮正确啮合的条件及不产生根切的根切的最少齿数掌握齿轮常采用材料常见的失效形式及许用应力的确定教学重点正确啮合条件及常用材料常见的失效形式难点分析根切的定义由于教材中没有理论证明学生可能难
7、以理解对变位概念的形成也难以理解如有必要应增加齿表面为凹陷而从动轮的齿面形成凸起分析学生对最少根切齿数如不加以推理证明只能死记硬背轮齿失效形式容易理解只是对塑变形成机理有一定的困难教学思路设计不要求推导过程只有死记结果而齿轮材料只要记住常用钢即可必面硬度大于 350HBS。大于 350HBS齿面硬度的齿轮，一般热处理用 HRC来表示。对于重要齿轮，以低碳合金钢为材料，齿轮加工后进行表面渗碳后再淬火处理，可以得到齿面硬度高、芯部组织韧性好的齿轮，其寿命最长，如载重汽车变速箱就是采用 20CrMnTi 材料加工后渗碳再淬火。2.铸铁 由于铸铁材料具有较好的耐磨性和减振性，所以在低速不重要的开式齿轮
8、传动中，也用于制造大直径的齿轮。常用齿轮材料的力学性能见表 53。由于小齿轮的循环次数大于大齿轮，为了保证两齿轮相等寿命，常将小齿轮的齿面硬度比大齿轮提高 3050HBS。四、齿轮的许用应力 齿面许用疲劳应力值是经过作实验得出的，为了安全起见，加入安全系数，如式 53 所示。接触应力疲劳极限值可查图 512，安全系数查表 54。弯曲应力疲劳极限值以同样的方法计算，参考表 55 和图 513。五、齿轮的常见失效形式 1.齿面磨损 齿轮表面在啮合过程中既是纯滚动又有相对的滑动，滑动的表面在润滑条件较差情况下，啮合部位有金属屑等杂质存在时，将会磨掉齿面材料造成齿面磨损，导致工作失效，如图 514 所
9、示。齿面磨损是正常的,通过提高齿面硬度和改善润滑性能来减轻磨损。2.齿面胶合 不发生根切的最少齿数掌握齿轮常用材料和失效形式二能力目标能判断两个齿轮能否正确啮合能选用齿轮的常用材料能够根据传动结构推断可能产生失效的形式并采取必要的措施三素质目标了解齿轮正确啮合的条件及不产生根切的根切的最少齿数掌握齿轮常采用材料常见的失效形式及许用应力的确定教学重点正确啮合条件及常用材料常见的失效形式难点分析根切的定义由于教材中没有理论证明学生可能难以理解对变位概念的形成也难以理解如有必要应增加齿表面为凹陷而从动轮的齿面形成凸起分析学生对最少根切齿数如不加以推理证明只能死记硬背轮齿失效形式容易理解只是对塑变形成
10、机理有一定的困难教学思路设计不要求推导过程只有死记结果而齿轮材料只要记住常用钢即可必齿面滑动摩擦导致发热超过金属熔化温度时，将发生粘着，把金属从齿面上撕落下来，如图 515 所示。可采用高粘度的润滑油和增加添加剂，或降低齿面粗糙度值可得到解决。3.塑性变形 如图 516 所示，轮齿表面出现凹凸，这是由于齿面硬度太低、载荷过大，使齿面材料产生塑变造成的。从齿面相对滑动时的摩擦力方向分析，可以得出对于主动轮齿面来说，受到从根部和顶部方向来的拉力，所以形成凹面；对于从动轮齿面来说，受到向中部挤压的推力，所以形成内凸。防止出现塑变的有效措施是采用粘度大的润滑油，并加入抗胶合的添加剂。4.齿面点蚀 如图
11、 517 所示，在充分润滑的条件下，由于齿面受到循环变化的接触应力作用，润滑油进入裂纹齿面形成高压使裂纹扩展导致材料脱落，形成麻点状小凹坑，称为点蚀。点蚀发生在齿轮接触线中部，以分度线周围最为显著。提高齿面的硬度和润滑油的粘度，都能减少齿面点蚀的形成。5.轮齿折断 如图 518 所示，轮齿的折断可以发生在根部或齿面的某一角，大都是由于短时超载引起的，或者安装不当造成齿面偏载也能引起折断。六、小结 1.常见的失效有五种形式，以折断、点蚀、磨损为主要形式。不发生根切的最少齿数掌握齿轮常用材料和失效形式二能力目标能判断两个齿轮能否正确啮合能选用齿轮的常用材料能够根据传动结构推断可能产生失效的形式并采
12、取必要的措施三素质目标了解齿轮正确啮合的条件及不产生根切的根切的最少齿数掌握齿轮常采用材料常见的失效形式及许用应力的确定教学重点正确啮合条件及常用材料常见的失效形式难点分析根切的定义由于教材中没有理论证明学生可能难以理解对变位概念的形成也难以理解如有必要应增加齿表面为凹陷而从动轮的齿面形成凸起分析学生对最少根切齿数如不加以推理证明只能死记硬背轮齿失效形式容易理解只是对塑变形成机理有一定的困难教学思路设计不要求推导过程只有死记结果而齿轮材料只要记住常用钢即可必2.常用齿轮材料是中碳钢或中碳合金钢，重要齿轮可选用低碳合金钢渗碳淬火。3.齿轮正确啮合传动条件为模数和压力角分别相等，且为标准值。4.不
13、发生根切的最少齿数为 17。七、布置作业 P111 5 2、3、4、5 不发生根切的最少齿数掌握齿轮常用材料和失效形式二能力目标能判断两个齿轮能否正确啮合能选用齿轮的常用材料能够根据传动结构推断可能产生失效的形式并采取必要的措施三素质目标了解齿轮正确啮合的条件及不产生根切的根切的最少齿数掌握齿轮常采用材料常见的失效形式及许用应力的确定教学重点正确啮合条件及常用材料常见的失效形式难点分析根切的定义由于教材中没有理论证明学生可能难以理解对变位概念的形成也难以理解如有必要应增加齿表面为凹陷而从动轮的齿面形成凸起分析学生对最少根切齿数如不加以推理证明只能死记硬背轮齿失效形式容易理解只是对塑变形成机理有一定的困难教学思路设计不要求推导过程只有死记结果而齿轮材料只要记住常用钢即可必