《圆柱齿轮传动机构的装配》教学设计

闵友付

摘要：《机械装调技术与实训》是机械类专业的专业核心课程，其基本知识与技能是学生今后工作的基础，因此学生较为重视。同时在学习本课程之前，学生已有一定的机械制图知识和有关钳工的基本操作技能，对机械零件有一定的感性认识和专业理论基础。但本课题零部件部分涉及的内容较为繁杂、抽象，学生往往会觉得枯燥乏味，缺乏学习的兴趣。本文通过理实一体化的教学设计模式，老师做中教，学生做中学，把专业基础课与生产实践结合起来，突出应用性、实用性，做到学以致用，为专业实践课打好基础;通过情景化、职业化、体验化、项目化的学习过程，让学生体验职业情境，提升学生的职业能力和职业素养，为学生就业打好基础。

关键词：圆柱齿轮;传动机构;装配;教学设计

一、情景导入、吸引注意

通过一个生产实际情景，引发学生兴趣，又以此情景来为本次任务做铺垫，由一个事件引到齿轮传动的装配与调试。某企业，一台车床在运行时，噪声较大，如果你是维修师傅，该如何去检查机床的故障以及产生故障的原因。

二、任务驱动、探索新知

任务1 将圆柱齿轮装配到轴上

将装配齿轮的轴头部位圆柱表面、键槽、齿轮内孔以及键表面清理干净，涂上润滑油。在轴上滑移的齿轮，通常与轴的配合都是间隙配合，装配的精度主要决定于零件加工的精度。装配时注意轴端和齿轮孔口去除毛刺等即可。

在轴上的定位齿轮，通常与轴有少量过盈的配合（多数为过渡配合），装配时需加一定外力。若配合的过盈量不大，可用紫铜棒施力均匀地敲击装入或压装;过盈量较大的，可用螺旋压入工具压装，压装时，要避免齿轮歪斜和产生变形。

任务2 检查齿轮的安装精度

对精度要求高的齿轮传动机构，在压装后需要检验其径向圆跳动和端面圆跳动误差可用百分表检验齿轮安装的径向和端面圆跳动误差。检查仪器附件盒的表格，根据被测齿轮不同的模数选择合理的球形测量头;将测头擦净并把它装在仪器的中心顶尖上，安装完成后齿轮不得轴向窜动，利用升降螺母和抬起手柄調整指示表，让指示表有一到两圈的压缩量;按照顺序逐个测量各个齿面，并记下指示表的读数;对测量结果进行处理并判断安装是否合格。

任务3 将齿轮装入箱体

将齿轮轴部件装入箱体是一道重要的工序。齿轮啮合的质量需要包括一定的齿侧间隙，适当的接触面积和合理的接触位置。除齿轮自身的制造精度影响齿轮啮合的质量以外，齿轮箱体的形状、位置精度和尺寸精度都对啮合质量有很大的影响。所以，齿轮轴部件在装入箱体前应检验箱体的主要部位是否达到规定的技术要求。

（1）对箱体的检查

1.检验箱体孔距。中心距是影响一对啮合齿轮侧隙的主要因素。安装时要使孔距在规定的公差范围以内。孔距的检验可以直接量孔边距和孔径尺寸再计算，也可以采用插入芯棒量取尺寸后再计算。

2.检验孔系（轴系）的平行度误差。用外径千分尺分别对芯棒两端的尺寸L1和L2进行测量，其差值（L1-L2）就是两孔轴线在所测长度内的平行度误差。

3.检验轴线与基面的尺寸精度和平行度误差

4.检验孔中心线的同轴度误差。图1为成批大量加工时，用专门的检验芯棒进行检测，如果检测芯棒可以自由地插入多个孔中，就说明孔的同轴度误差是合格的。如果有不同直径的孔时，要通过不同外径的检验套进行配合检测，从而减少检验芯棒的数量。也可以通过百分表和芯棒进行检测，把百分表固定在芯棒上面，转动芯棒一圈，百分表最大读数和最小读数差值的一半就是同轴度误差值。

5.孔中心线与端面垂直度误差的检验。如图2所示，其中图（a）为将带有检验圆盘的芯棒插入孔中，用涂色法或塞尺可检验轴线与孔端面的垂直度误差△;图（b）为用百分表和芯棒检验。芯棒转动一圈，百分表读数最大值和最小值的差值，就是端面对轴心线垂直度的误差。

（2）检查齿轮啮合的质量

齿轮轴部件装入箱体后，要检验齿轮副的啮合质量，包括侧隙大小的测量和齿的接触斑点的检查。

1.测量侧隙的大小。测量侧隙最直观、简单的方法是压熔断丝检验法。在齿面沿齿长两端并垂直于齿长方向，平行放置两条熔断丝（直径不宜大于齿轮副规定的最小极限侧隙的4倍，若宽齿可放3～4条）。熔断丝滚动齿轮挤压后，测量熔断丝最薄处的厚度，即为齿轮副的侧隙。

2.接触精度检验。接触精度一般用涂色法检验接触斑点而得到。将红丹粉均匀的涂到主动齿轮齿面上，转动主动齿轮并使从动齿轮轻微制动，以取得齿面接触斑点。齿轮上接触斑点的分布位置和大小取决于齿轮精度等级，其合理的分布位置应是相对于节圆对称分布。根据接触斑点的分布位置和大小可以判断装配时产生误差的原因。

三、知识拓展、攻破难点

为了紧密贴合生产实际，特在本次课引入机械装调技术仿真教学软件，以使学生能够对齿轮在生产实际中的应用有更清楚的认识，提高学生的学习兴趣。通过模拟仿真还可以达到以下效果：

1.提醒学生重视装配的工艺，一部机器由很多不同的部件和构件组成。部件又由很多不同的零件构成。所以，装配的工艺就是整个装配过程的总指挥，指导装配工作的总体顺序。

2.学生要掌握齿轮减速器的装配方法，可以根据机器设备的技术要求、按照工艺的过程进行装配，从而达到工艺要求。

3.训练学生掌握轴承的装配方法和装配步骤。

齿轮减速器主要由直齿圆柱齿轮、角接触轴承、深沟球轴承、支架、轴、端盖、键等组成，可完成减速器的装配工艺模拟实训。

四、巩固内化、实战演练

通过仿真软件对齿轮减速器的模拟装配训练，达到一定的熟练程度之后，带学生到实训室，实际演练，并将本节课主要内容即如何保证齿轮的安装精度在实际操作过程中体现出来，达到能够迅速调节到实际要求的效果。

参考文献：

[1] 徐兵.《机械装配技术》.北京：中国轻工业出版社，2005，7

[2] 劳动部培训司.钳工工艺学.北京：中国劳动出版社，1991

江苏安全技术职业学院 江苏 徐州 221011