齒輪工作時受力分析

1、齒輪傳動的受力分析為了計算齒輪強度，必須先分析作用于輪齒上力的大小、方向和性質(zhì)。如圖5-1, 當忽略齒面間的摩擦力時，作用于輪齒上的總壓力將垂直于齒面，即圖中法向力 Fn，F(xiàn)n可分解為圓周力（又稱名義切向力）Ft和徑向力Fr； 2000TF =1dFr = Ft 典Fn - / cos a式中：d1齒輪分度圓直徑，mm；a 分度圓壓力角，通常為20。;T1齒輪傳遞名義扭矩，N - M；圓周力F的方向上，在主動輪上與圓周速度方向相反，在從動輪上與圓周速度方 t向相同。徑向力Fr的方向?qū)奢喍际怯勺饔命c指向各自輪心。（受力分析如圖2-1、 2-2、 2-3）2-1J/CP齒輪名乂轉(zhuǎn)矩計算可用公式T

2、 1 = 9550 % n1式中P齒輪傳遞功率，KW 1n齒輪轉(zhuǎn)速（r/min）計算載荷上述受力分析是在載荷沿齒寬均勻分布的理想條件下進行的。但實際運轉(zhuǎn)中，由 于齒輪、軸、支承等存在制造、安裝誤差，以及受載后產(chǎn)生形變等，使載荷分布 沿齒寬分布不均，造成載荷局部集中。軸和軸承剛度越小、齒寬b越寬，載荷集 中月嚴重。此外，由于各種原因和工作機的特性不同（例如機械的啟動和制動、 工作機構(gòu)速度的突然變化和過載等），導(dǎo)致在齒輪傳動中將引起附加動載荷。因此在齒輪強度計算時，通常用FK代替名義載荷，K為載荷系數(shù)。n齒輪彎曲應(yīng)力分析進行輪齒彎曲應(yīng)力計算時，假設(shè)全部載荷由一對齒輪承受且作用于齒頂處，這時 齒根，

3、這時齒根所受彎矩最大，計算輪齒彎曲應(yīng)力時，將齒輪看做寬度為b的懸 臂梁，受力簡圖如5-2-1。用霍非爾（巳Hofer） 30。切線法確定齒根危險截面 位置，。作與齒輪對稱線呈30。角的兩條直線與齒根圓角過渡曲線相切，過兩切 點并平行于齒輪軸線的截面即為齒根危險截面。此外還應(yīng)確定齒根處產(chǎn)生的最大 彎曲時載荷作用點。對于直齒圓柱齒輪傳動，嚙合線上的DB段為單對齒嚙合區(qū)， 全部載荷由一對齒承擔;而AB與DE段為雙對齒嚙合嚙合區(qū)，載荷由兩對齒承擔， 輪齒受力分析如圖5-2-2,由圖可看到齒輪危險截面處應(yīng)力分布曲線及單齒面上 載荷分布，齒輪工作時齒根處容易因承受應(yīng)力強度過大導(dǎo)致失效。危險截面處也 是常常引發(fā)失效的重要部位。2-42-5齒面接觸應(yīng)力分析兩齒輪接觸時，在承受載荷F作用下，接觸區(qū)將產(chǎn)生接觸應(yīng)力，其受力簡圖見2-6、2-7，根據(jù)彈性力學(xué)的赫茲公式，可導(dǎo)出最大接觸應(yīng)力上虻+上蛙）E1E2s式中Fn作用于兩圓柱體的法向力，N；L兩圓柱體接觸長度，mm；綜合曲率半徑，p二上里，p、 s P + P 1P 2為兩圓柱體接觸點處曲率半徑;E1、E2 分別為兩材料彈性模量;R 2 分別為兩圓柱體材料泊松比。兩齒嚙合時可以認為是兩齒廓接觸點處的曲率半徑為半徑的兩圓柱體互相接