高教版《机械基础》 任务6 齿轮的结构、失效形式及常用材料教案

任务6 齿轮的结构、失效形式及常用材料 【教学目标与要求】 一、知识目标 1）了解齿轮的结构与尺寸计算。 2）了解齿轮失效的常见形式。 3）掌握常用的齿轮材料。 4）熟悉基本参数和几何尺寸计算。 5）熟悉齿轮传动的润滑和维护要求。 二、能力目标 1）能够正确选用齿轮的材料，分析失效的原因。 2）能够选择齿轮传动的润滑剂及牌号，并能做好日常维护工作。 三、素质目标 1）了解齿轮的结构与尺寸的关系。 2）了解齿轮的常用材料。 3）了解润滑油粘度对齿轮传动的影响。 四、教学要求 1）了解齿轮结构与直径大小的关系。 2）了解常见的齿轮失效形式及常用的齿轮材料。 3）会根据速度选择润滑剂及润滑油的牌号。 4）会对齿轮传动作日常的维护。 【教学重点】 1）齿轮传动的主要失效形式及常用材料。 2）润滑剂的选择、粘度的确定及日常维护要求。 【难点分析】 点蚀的形成机理。 【分析学生】 1）齿轮的点蚀形成过程由于涉及的知识较多，有一定的难度，学生接受有一定的困难，注意重点在脉动循环应力的对齿面长期疲劳破坏，和直齿轮的重合度不可能大于2的原因，使点蚀出现在分度线附近。 2)由于中碳钢能经过齿面淬火而提高硬度和接触强度，所以一般选用中碳钢作齿轮。 【教学思路设计】 1）齿轮结构从尺寸大小的比较入手，以能传动为前提，既要节约材料，又要从加工出发来决定齿轮的结构，比较得出结论。 2）从受载、疲劳、摩擦的角度来阐述失效的机理。 3）材料的选择从能够提高表面硬度入手选择中碳钢，考虑韧性和加工，而不选高碳钢。 4）润滑剂牌号选择注意粘度的作用。 【教学安排】 2学时（80分钟） 【教学过程】 一、齿轮的结构 1.圆柱齿轮 圆柱齿轮的结构有四种，至于选择哪一种结构，要按照外径的大小来确定。 当～时，由于齿根到键顶部距离太小，取齿轮轴。 当时，选用锻造实体齿轮，后车削加工。 当时，选用腹板锻造齿轮，后车削加工。由于直径太大，受锻造设备砧座尺寸所限制，要根据生产条件来确定选用锻造齿轮还是铸造齿轮。 当时，由于锻造设备已不能生产，只能选用铸造齿轮。 二、齿轮的失效形式及常用材料 1.失效形式 1)轮齿折断 分为部分折断和全部折断两种形式，常发生在突然超载且由于安装不当使载荷在整个齿宽上分布不均匀，发生部分折断；齿根折断是由于长期工作，齿根疲劳弯曲应力超过其许用值而产生的。防止的方法是防止超载和减少齿根应力集中。 2）齿面点蚀 齿面的接触应力在长期工作中受到脉动循环应力的作用超过其许用值时，会产生细微的疲劳裂纹，在有润滑的状态下，油进入裂纹内部，传动时产生高压使裂纹蔓延扩展剥落金属，形成麻点。防止的方法是提高齿面硬度和降低表面粗糙度值，或选用大粘度的润滑油。点蚀只出现在闭式齿轮传动中。 3）齿面磨损 跑合性的磨损起抛光接触面的作用，有利于改善齿面啮合状态，如新汽车要经过跑合期后，零件才进入正常的工作阶段。另一种是由于啮合面进入了金属屑或灰砂而引起的磨粒磨损，它破坏了齿面的渐开线齿形，应当注意避免发生。防止的方法是保证润滑油的清洁，给齿轮加装防护罩。这种磨损发生在开式齿轮传动中。 4）齿面胶合 当齿面失去润滑后，两齿面将直接接触，在重载摩擦发热超过金属融化温度时，相互粘合在一起，继续传动时又相互划伤、撕裂而形成沟纹。防止的方法是增大油的粘度，提高表面硬度和降低表面粗糙度值。 三、常用齿轮材料 1）锻钢 应用最多，由于锻造提高了材料的力学性能。但齿轮的尺寸不能大于，还应当考虑生产条件是否能够达到要求。一般选用中碳钢。 2）铸钢 当不能采用锻钢齿轮时，只能选用铸钢件，但其力学性能不如锻钢。 3）铸铁 应用较少，只能用于低速、轻载的开式传动。 4）非金属材料 在工程材料齿轮和轻载的电子产品中可应 ... ...