齒輪強(qiáng)度計(jì)算教案

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1、課程名稱機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)教學(xué)主題直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算授課班級(jí)授課時(shí)同授課學(xué)時(shí)教學(xué)目標(biāo)：理解掌握漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算方法。觀業(yè)技能教學(xué)點(diǎn)：應(yīng)用齒面接觸疲勞強(qiáng)度和輪齒彎曲強(qiáng)度及主要傳動(dòng)參數(shù)的選擇與協(xié)調(diào)。教學(xué)設(shè)廿：在講此課題前提出有關(guān)思考題。復(fù)習(xí)提問(wèn)，檢查思考題的情況，以實(shí)例引入課題，新課講解。課堂教學(xué)采用“講解捉問(wèn)思考抽查評(píng)講與小結(jié)”多種形式教學(xué)。教學(xué)手段：使用電教片、實(shí)物、掛圖、黑板圖作講解。敦學(xué)過(guò)程教學(xué)內(nèi)容與板書備注復(fù)習(xí)與抽査:抽問(wèn)/講解。1、輪齒的失效形式及其原因；2、輪齒材料的

2、選擇。5分鐘課題引入:在上一次課里面，我們學(xué)習(xí)了輪齒的失效形式、原因，以及輪齒材料的選擇。在進(jìn)行齒輪設(shè)計(jì)時(shí)，我們不僅要考慮齒輪的基本參數(shù)、輪齒的材料等因素，還需耍考慮齒輪的受力情況。下面我們共同對(duì)齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算部分進(jìn)行學(xué)習(xí)。5分鐘備注5分鐘強(qiáng)度曲的月的在于保證齒輪傳動(dòng)在工作載荷的作用下，在預(yù)定的工作條件下不發(fā)生各種失效。直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算方法是其它各類齒輪傳動(dòng)計(jì)算方法的基礎(chǔ),斜齒圓柱齒輪、直齒圓錐齒輪等強(qiáng)度計(jì)算，可以折合成當(dāng)量直齒圓柱齒輪來(lái)進(jìn)行計(jì)算。工作珈是指作用在齒上的載荷大小及其在齒上的

3、分布情況。10分鐘先奴彩ft主要是前面所述的斷齒及齒面點(diǎn)蝕。一、齒輪的受力分析圖10-17在進(jìn)行齒輪強(qiáng)度計(jì)算前，首先應(yīng)求出輪齒上受的力。圓周力Ft=2T皿徑向力/>=Fttana法向力Fn=Ft/cosaPT}=9.55x106-l主動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩％主動(dòng)輪上的圓周力是阻力,與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反；從動(dòng)輪上的圓周力是驅(qū)動(dòng)力，與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。徑向力分別指向各自的輪心。二、直齒圖粒母輪齒根彎曲疫勢(shì)強(qiáng)度計(jì)算備注25分鐘直齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算是針對(duì)防止齒根疲勞折斷破壞而進(jìn)行的計(jì)算方法，其依據(jù)是材料力學(xué)中的懸臂梁的

4、應(yīng)力分析。校核公式：RaSiny2KT、1設(shè)計(jì)公式：m>1.59?KT,Yrs0上】2("±1)[°>]其中：K為載荷系數(shù)丫&稱為載荷作用于齒頂時(shí)的齒形系數(shù)，簡(jiǎn)稱齒形系數(shù)?！穊為載荷作用于齒頂?shù)凝X形系數(shù),取決于輪齒的形狀,與齒數(shù)、變位系數(shù)、壓力角等有關(guān)，與模數(shù)無(wú)關(guān)，是無(wú)量綱的常量。應(yīng)力修正系數(shù)蔦可以理解為考慮齒根圓角處的應(yīng)力集中，同時(shí)也考慮了齒根壓應(yīng)力和其余應(yīng)力的影響后引入的計(jì)算參數(shù)。根據(jù)教材表10?6和表10?7可以選取相應(yīng)的參數(shù)。注意：在實(shí)際傳動(dòng)中,為了安裝時(shí)兩輪不致沿端面錯(cuò)開，往往把小齒輪的齒

5、寬長(zhǎng)度在設(shè)計(jì)寬度b的基礎(chǔ)上人為地加寬一些(2~3mn),但在計(jì)算時(shí)仍按設(shè)計(jì)齒寬計(jì)算。三、齒面接融疫勢(shì)強(qiáng)度計(jì)算備注30分鐘3外＜6）內(nèi)接急直齒圓柱齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算是防止齒面點(diǎn)蝕破壞的計(jì)算方法，其理論依據(jù)是兩平行圓柱體的接觸應(yīng)力理論。齒面疲勞點(diǎn)蝕是閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)的主要失效形式，而點(diǎn)蝕是由于傳動(dòng)過(guò)程中齒面受接觸應(yīng)力的反復(fù)作用所致，故與齒面接觸應(yīng)力大小有關(guān)?；竟?-赫茲應(yīng)力計(jì)算公式，即:忤+舒在節(jié)點(diǎn)嚙合時(shí)，接觸應(yīng)力較大，故以節(jié)點(diǎn)為接觸應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)處的綜合曲率半徑為：業(yè)巴?旦z2u+齒面接觸

6、疲勞強(qiáng)度的校核式:^W±1ZEZH<[aH]hd}u齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)式：＞3心]U±1（ZhZe）20du9h〕其中：U-齒數(shù)比,"Z2/Z1;ZE-彈性影響系數(shù)；ZH-區(qū)域系數(shù)；校核計(jì)算公式:2000r/±l設(shè)計(jì)計(jì)算公式:%^12000^u±l(ZHZEZe)21~VVdU〔叫強(qiáng)度條件式為:在傳動(dòng)中?大、小兩齒輪齒面上的接觸應(yīng)力是相同的，而兩輪的材料一般是大齒輪稍差，所以大輪的16”較低，故要按大齒輪材料的［6〃計(jì)算。一般中低硬度閉式齒輪傳動(dòng)，接觸疲勞點(diǎn)蝕是主要的失效方式，計(jì)算時(shí)常常先按接觸

7、疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式求出小齒輪直徑d1和寬度b,再按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式校核。對(duì)于硬度很高得閉式齒輪傳動(dòng)，彎曲疲勞成為主要的失效形式，可以先按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式求出模數(shù)，經(jīng)圓整后再按接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。開式齒輪傳動(dòng)只計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度,為了補(bǔ)償因齒面磨損減薄而造成強(qiáng)度削弱,通常將計(jì)算得到得模數(shù)加大10%~15%。為了防止輪齒太小引起意外斷齒”傳遞動(dòng)力的齒輪模數(shù)_般不小于1.5~2mig5分鐘叫載持糸數(shù)和許用應(yīng)力1、載荷系數(shù)K2、許用應(yīng)力(1)許用接觸應(yīng)力［O』［0J=0.90Him式中：ohe是試驗(yàn)齒

8、輪的接觸疲勞極限(Wa)。(2)許用彎曲應(yīng)力［of］教學(xué)內(nèi)容與板書備注齒輪單向受力時(shí)[0f]二1?4oFiim齒輪雙向受力或開式傳動(dòng)時(shí)[0f]=0Flim式中：0F"是試驗(yàn)齒輪的接彎曲勞極限（麗）。歸納小結(jié)（板書用列表形式）1、齒輪傳動(dòng)的受力分析要點(diǎn)和計(jì)算載荷考慮的基本因索。2、齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是受力分析，受力分析的結(jié)果將帶入強(qiáng)度公式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。3、直齒圓柱齒輪傳動(dòng)齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲接觸疲勞強(qiáng)度公式的推導(dǎo)過(guò)程及其應(yīng)用注意事項(xiàng)。5分鐘板書考慮（主要板書欄