齿轮的失效形式
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学科 机械设计
课
题 轮齿的失效形式 班级
人数 150
授课时数 1学时 课型 新授课 周次 第15周
授课时间 2011年6月3日周五第1节
教学目的 【知识目标】
掌握轮齿失效的几种形式及其产生的条件。
【能力目标】
1、培养学生观察与创新的能力。
2、通过讲授，培养学生总结归纳问题的能力。
3、通过本节课，培养学生分析问题解决问题的能力。
【德育目标】
培养学生严谨细致一丝不苟的态度，勇于创新和探索发现的精神和创新精神。
教学重点 掌握轮齿失效的几种形式及其所产生失效的位置。
教学难点 区分几种轮齿失效所发生的位置。
教具 多媒体课件
教
后
小
结 1. 通过引导教学，提高学生的观察能力和想象力。
2. 利用多媒体课件展示，优化教学节奏，而且增强了教学的直观性，从而使学生达到深刻理解的目的。
3. 让学生主动积极的参与课堂活动，提高思维能力。
4. 通过课堂练习及学生表现，表明教学效果良好，加深了学生对所学知识的理解和记忆，灵活运用所学知识解决问题的的能力显著提高。
5.通过课后作业，加深和巩固学生对知识的理解。
6.通过课堂提问，活跃课堂气氛，激起学生的学习热情。
授课教师 *** 2011年5月26日 审签 *** 2011年5月31日 §14-1轮齿的失效形式
【教材分析】
【学生情况分析】
【教学方法】 机械设计是各级高校机械专业的必备课程。轮齿的失效形式是《机械设计基础》中的一节内容，轮齿的失效形式对于齿轮传动具有很大的影响，故轮齿的失效形式在齿轮传动这章中占有很大的比重。
1、学生认识事物的特点是：开始从具体的形象思维逐步向抽象逻辑思维过渡，但思维过程常常与感性经验相联系，仍需要具体形象来支持。
2、学生在此之前已经知道了齿轮传动的相关知识（如：齿轮机构的分类和应用、啮合传动的特点、变位齿轮机构等）已具备学习本节内容的基础知识和基本能力。然而轮齿的失效形式以及其发生失效的位置对于学生来说是新的知识，需要具体的归纳与区分。
3、此班学生学习积极性高，基础较好，但仍有少部分学生对综合性理解能力稍差。
1、通过日常生活中的小事例激发学生的想象力，在给出答案的同时引出本节内容。
2、教师通过直观教学，利用多媒体技术演示强化学生的感性认识，从而达到理解的目的。
3、考虑学生的认知特点，引导学生仔细观察，激烈学生积极思考，尽可能让学生自己总结出几种轮齿失效形式所发生的位置。教师在适当的时候进行点拨、梳理、归纳与概括。这样，有利于培养学生的主动意识和创新意识。
4、在课程结束后安排相关的实验，进一步加深学生对理论知识的理解，同时培养学生的动手能力。
教学内容、方法、过程
一、组织教学、展示重难点
（2分钟）
投影本节课的
重难点
二、复习引入
（5分钟）
安定课堂秩序，集中学生注意力。
教学重点：
掌握轮齿失效的几种形式及其失效所发生的位置。
教学难点:
区分几种轮齿失效所发生的位置。
上学期在《机械原理》课程中，我们学过了齿轮机构，今天我们就齿轮来进一步分析轮齿的失效形式。
出示标题
教师设问
学生回答
教师设问
学生回答
引出本节课课程
三、新课教学
（25分钟）
课件展示
教师讲解
教师设问
教师解答 §14-1轮齿的失效形式
在日常生活中，在很多区域都用到齿轮，上学期《机械原理》的课程中我们了解到圆柱齿轮按两轮相对运动时平面运动还是空间运动分为平面齿轮传动和空间齿轮传动。
1、在日常生活中哪些领域需要用到齿轮？
机械手表、传送带、减速器、电风扇、自行车等
2、在用到齿轮的地方会发生什么现象？举例说明
自行车上会出现吊链的现象，带打滑等现象。
我们的生活和齿轮有着密切的联系，是否考虑过上述现象所产生的原因。下面我们就共同学习轮齿的失效形式这节内容，本节课的重点是了解几类失效形式及其所发生失效的位置。
齿轮传动的失效主要是轮齿的失效，而齿轮的轮缘、轮辐、轮毂等很少失效。轮齿的失效分为轮齿折断和齿面破坏两大类。齿面破坏又分为齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损和齿面塑性变形。
（一）齿轮折断
根据受载性质。轮齿折断分为疲劳折断和过载折断两大类。
（1）疲劳折断
齿轮传动中，轮齿受多交变载荷作用，在齿根的危险剖面上作用着弯曲疲劳应力，在齿根处产生疲劳裂纹，在交变的弯曲疲劳应力作用下，疲劳裂纹逐渐扩展，最终导致轮齿疲劳折断。
（2）过载折断
齿宽较小的直齿圆柱齿轮，齿根裂纹一般从齿根沿齿向扩展，发生全齿折断。
在斜齿轮圆柱齿轮传动中，轮齿工作齿面上的接触线为一斜线，轮齿受载后发生局部折断；齿宽较大的直齿圆柱齿轮容易因制造及安装误差，以及因轴的弯曲变形过大而使载荷集中在齿的一端，也会造成局部折断。
（二）齿面点蚀
齿面疲劳点蚀是润滑良好的闭式软面齿轮传动常见的失效形式。齿面点蚀的位置通常在齿根表面的节线附近。
对于闭式硬齿面齿轮传动、开式齿轮传动会存在点蚀现象吗？
闭式硬齿面齿轮传动，由于齿面接触强度高，一般不容易出现疲劳点蚀，然而一旦出现疲劳点蚀，就是扩展性点蚀。
开式齿轮传动，齿面磨损较快，疲劳点蚀还来不及形成，表层已经被磨损掉了，一般看不到齿面点蚀现象。
四、课堂提问
（5分钟）
五、课堂小结
（5分钟）
课件展示
教师启发学生共同总结本节课内容
六、布置作业
（1分钟）
七、课堂解疑
（老师在下面巡视，有不明白的同学发问）
（2分钟）
（三）齿面胶合
涂抹
轻微 熔焊
高速重载 尖峰 粘着磨损 撕脱
低速重载 冷焊 划伤 胶合
咬死
齿轮传动中，齿面上滑动系数愈大的部位，愈易发生胶合，故胶合首先出现在齿顶和齿根啮合处。
（四）齿面磨损
齿面磨损分为磨粒磨损和研磨磨损。开式齿轮传动中，齿面磨损是主要的失效形式。
（五）齿面塑性变形
齿面塑性变形发生的条件是在塑性软齿面上。在主动轮上出现凹沟，在从动轮上出现凸棱。
1、下面没有点蚀失效的齿轮传动为（）齿轮传动。
A、闭式软面 B、闭式硬齿面 C、开式 D、闭式
答案：C
讲解：齿面疲劳点蚀是润滑良好的闭式软面齿轮传动常见的失效形式。
开式齿轮传动，齿面磨损较快，疲劳点蚀还来不及形成，表层已经被磨损掉了，一般看不到齿面点蚀现象。
2、容易产生齿面胶合的场合为（）齿轮传动。
A、低速重载 B、闭式软面 C、闭式硬齿面 D、开式
答案：A
讲解：在低速重载的齿轮传动中，齿面间压力大、速度低，使得润滑油膜不易形成也不可能产生胶合。
1、轮齿失效的几种形式；
2、失效发生的部位；
3、失效所发生的场合。
列表概括轮齿几种失效形式发生的部位及其产生失效的条件。
