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课 题： 第四节 齿轮传动（2课时）
教学要求：1.明确齿轮传动及其特点，了解齿轮传动的历史，掌握齿轮传动比的计算；
2.了解齿轮的类型，理解渐开线和渐开线齿轮；
3.明确渐开线齿轮的四个圆周；
4.直齿圆柱齿轮的三个参数——齿数、压力角和模数。
重 点：齿轮传动特点，齿轮传动比的计算，直齿圆柱齿轮的三个参数。
难 点：齿轮传动比的计算，渐开线渐开线齿轮的四个圆，压力角和模数。
教学过程：
【引言】前面我们学习了哪些机械传动？（带传动、链传动、螺旋传动），带传动、链传动它们传动比准确吗？今天我们将开始学习讨论一种新的机械传动知识——齿轮传动（教师展示齿轮传动实物）
【板书】齿轮传动：是指主动齿轮、从动齿轮的轮齿直接啮合传递运动和动力的装置。
【讲解】齿轮传动是现代机械中应用最广泛、最主要的一种机械传动形式，在工程机械、矿山机械、冶金机械、各种机床、电力设备及仪器、仪表工业中被广泛地用来传递运动和动力。
【交流与讨论】在日常生活中，大概很少会直接看到齿轮。其实，在我们小时候所玩的玩具中，使用了大量的齿轮。还有，生活中所使用的日用品里，或许我们从来不曾注意到，其实也大量的使用了齿轮。比一比，赛一赛，看谁找出身边的齿轮多。
【机械史话】（学生阅读教材内容）
【板书】齿轮传动特点：
(1) 传动比准确。齿轮传动能保证两轮瞬时传动比恒等于常数。
（2）传动的功率和速度范围大。传递的功率范围从0.1W到5×105 kW，传递圆周速度可以从很低到300m/s以上，直径可以从1mm～150m。
（3）传动效率高。齿轮机构传动效率一般在95%以上。
(4) 结构紧凑，传动平稳、可靠，寿命长。
（5）齿轮制造、安装要求高。
齿轮传动的传动比
齿轮传动的传动比i是主动齿轮转速与从动齿轮转速之比，也等于两齿轮齿数z的反比，即
i = =
式中 n1——主动齿轮转速；
n2——从动齿轮转速；
z1——主动齿轮齿数；
z2——从动齿轮齿数。
例1 一齿轮传动，已知主动齿轮转速n1=960 r/min，齿数z1=20，从动齿轮齿数z2=50。试计算传动比i和从动轮转速n2。
解 根据i==
传动比 i= ==2.5
从动齿轮转速 n2 ===384 r/min
一、齿轮传动的类型
1.根据齿线形状不同分
直齿齿轮传动 （展示实物零件，下同）
斜齿齿轮传动
曲线齿齿轮传动
2.根据齿轮副两传动轴的相对位置不同，可分为：
（1）平行轴齿轮传动
外啮合直齿圆柱齿轮传动
内啮合直齿圆柱齿轮传动
外啮合斜齿圆柱齿轮传动
齿轮齿条传动
（2）相交轴齿轮传动
直齿锥齿轮传动
斜齿锥齿轮传动
曲线齿锥齿轮传动
（3）交错轴齿轮传动
交错轴斜齿轮传动
准双曲面齿轮传动
蜗杆传动
3. 根据轮齿齿廓曲线不同，可分：渐开线齿轮 摆线齿轮 圆弧齿轮
（其中渐开线齿轮能保证瞬时传动比恒定不变，制造、安装方便，应用最广。本章仅讨论渐开线齿轮传动。）
渐开线：〔当一条直线NK沿一固定的圆作纯滚动时，该直线上任意一点K在平面上的轨迹AK曲线称为这个圆的渐开线。这个固定的圆称为渐开线的基圆（rb为基圆半径），直线NK称为渐开线的发生线〕(教师画出图示)。
【板书】渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆越大，渐开线越平直。(当基圆半径趋于无穷大时，渐开线便成了直线，故齿条可看作基圆半径无穷大的渐开线齿轮。)
渐开线齿轮——以同一个基圆上产生的两条反向渐开线为齿廓的齿轮。
渐开线齿轮的四个圆
齿顶圆：轮齿顶部所在的圆。直径用da表示。
齿根圆：齿槽底部所在的圆。直径用df表示。
基 圆：形成渐开线齿廓曲线的圆。直径用db表示。
分度圆：齿轮上作为齿轮尺寸基准的圆。直径用d表示。
对于标准齿轮，分度圆上的齿厚和槽宽相等。
【交流与讨论】渐开线齿轮的四个圆里哪些是可见圆？哪些是不可见圆？
二、直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算
1. 直齿圆柱齿轮的主要参数
（在一个渐开线直齿圆柱齿轮上，齿数、压力角和模数是几何尺寸计算的主要参数。）
（1）齿数Z 在齿轮整个圆周上轮齿的总数称为该齿轮的齿数，用Z表示。
（2）压力角α
压力角是齿轮运动方向与受力方向所夹的锐角。通常压力角是指分度圆上的压力角。
压力角不同，轮齿的形状也不同。（压力角已标准化，我国规定）标准压力角是α=200。
（3）模数m
齿距p除以圆周率∏所得的商称为模数，用m表示，单位为mm。
m=
【讲解】模数是齿轮几何尺寸计算中最基本的一个参数。国家标准对模数值规定了标准模数系列。
【板书】国家标准规定：m第一系列 ……1 ，1.25，2，2.5，3，4，5，6 ……
【你知道吗】齿轮几何尺寸计算中为什么要引入参数？
【板书】假设齿轮的齿数为z，分度圆的的直径为d，分度圆的齿距为p，分度圆周长为L，则：
L=pz=∏d
分度圆直径为：
d=z
（由于∏为无理数，由此求出的分度圆的直径也是无理数，这就给齿轮计算和测量带来不便。为此，令齿距与∏的比值为：）
令 m=
（并且规定比值m是一个有理数，m称为齿轮分度圆上的模数，其单位为mm。于是，）分度圆的直径为：
d= m z
【板书】（模数间接反映了轮齿的大小，图2-55 模数不同的齿轮比较。由公式可知：）相同齿数的齿轮，模数越大，齿轮的几何尺寸越大，轮齿也越大，因此承载能力也越大。
渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件：
【讲解】一对啮合的渐开线齿轮传动时，能保证传动比恒定，平稳地传动，但并不是任意两个渐开线齿轮都能搭配啮合。
【板书】（由齿轮啮合原理可得出）一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件是：
（1）两齿轮的模数必须相等，即m1= m2= m
（2）两齿轮分度圆上的压力角必须相等，即α1=α2=α
【小结】
齿轮传动特点：传动比准确。
i= =
一、齿轮传动的类型
渐开线齿轮的四个圆
齿顶圆：轮齿顶部所在的圆。直径用da表示。
齿根圆：齿槽底部所在的圆。直径用df表示。
基 圆：形成渐开线齿廓曲线的圆。直径用db表示。
分度圆：齿轮上作为齿轮尺寸基准的圆。直径用d表示。
对于标准齿轮，分度圆上的齿厚和槽宽相等。
二、直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算
1. 直齿圆柱齿轮的主要参数
（1）齿数（Z）:轮齿的总数
（2）压力角（α）:齿轮运动方向与受力方向所夹的锐角。
标准压力角是α=200。
（3）模数（m）：齿距p除以圆周率∏所得的商。m=, d= m z
一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件是：
① m1= m2= m
② α1=α2=α
【作业】书面：习题一1-4，习题二1-6，习题四
【授课体会】本教案内容较多，两课时完成较为困难，“齿轮传动的类型”前两点讲读教材即可，渐开线齿轮的四个圆要引导记住直径符号，渐开线教师板演图示（采用厚的圆木配合棉线滚动画出），把重点放在直齿圆柱齿轮的主要参数上，掌握d= m z。

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