面對"新工科"建設(shè)的過程中工程類專業(yè)對機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的新需求,以"齒輪傳動設(shè)計"為案例,探索新的教學(xué)模式。分析了目前傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容與方法中存在的問題,將計算機(jī)輔助技術(shù)融入當(dāng)前課程。該教學(xué)方式可將繁瑣、模糊的專業(yè)知識簡單化,極大地提高學(xué)生的設(shè)計效率以及工程實(shí)踐與科研探索能力,同時使學(xué)生進(jìn)一步理解書本知識,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,實(shí)現(xiàn)"新工科"的培養(yǎng)理念。 

【文章來源】：教育現(xiàn)代化. 2020,7(36)

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

齒面接觸應(yīng)力隨轉(zhuǎn)角變化圖

以某變速器為案例進(jìn)行分析。已知其輸入功率P=11kW,小齒輪轉(zhuǎn)速n1=970 r/min,傳動比i=3.2,要求壽命為20000h,工作平穩(wěn),轉(zhuǎn)向不變。試設(shè)計該齒輪傳動。對于齒輪傳動的設(shè)計,其傳統(tǒng)的設(shè)計步驟如圖1所示,可分為如下四步:①選擇齒輪的材料及熱處理,初選齒數(shù);②按接觸疲勞強(qiáng)度確定分度圓直徑;③按彎曲疲勞強(qiáng)度確定模數(shù);④對比兩者計算結(jié)果再優(yōu)選計算。其缺點(diǎn)是設(shè)計過程復(fù)雜,所需時間較長。

為了讓學(xué)生更加直觀地理解齒輪傳動中的問題,此時利用機(jī)械設(shè)計軟件的高階應(yīng)用模塊,對齒輪副進(jìn)行接觸分析,齒面摩擦系數(shù)取為0.1。獲得了齒面赫茲接觸應(yīng)力隨轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律,如圖2所示,可知在齒輪節(jié)圓附近的接觸應(yīng)力較大,此處亦是點(diǎn)蝕較易發(fā)生的位置。圖3為小齒輪與大齒輪齒根彎曲應(yīng)力變化曲線,在齒根附近隨著齒輪直徑的增大,其彎曲應(yīng)力先增大后減小,同時也可確定各個齒輪的最大彎曲應(yīng)力的大小和位置。圖4可視化顯示了小齒輪齒面應(yīng)力分布云圖,可見直齒輪接觸為典型的線接觸,節(jié)圓附近應(yīng)力最大,這與直齒輪傳動嚙合規(guī)律相符。而且,軟件還可以計算出齒面的接觸溫度,圖5為齒面接觸溫度隨轉(zhuǎn)角變化圖,溫度分布在70～75℃,較為安全。另一與齒輪承載能力直接相關(guān)的參數(shù)油膜厚度變化規(guī)律如圖6所示,可見最小油膜厚度位于嚙入處,厚度約為0.25 μm。圖4 小齒輪齒面應(yīng)力分布云圖


本文編號：3322741