齒輪傳動(dòng)承載計(jì)算

齒輪傳動(dòng)承載計(jì)算第1頁(yè)，共11頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一．齒輪傳動(dòng)的計(jì)算類型1）設(shè)計(jì)計(jì)算已知：齒輪傳遞的功率、主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)比（或從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速）、原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的種類及工作特性。設(shè)計(jì)要求：選定齒輪材料、確定齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)、幾何尺寸、齒輪結(jié)構(gòu)尺寸和精度等級(jí)、繪制齒輪零件工作圖。2）校核計(jì)算已知：齒輪傳動(dòng)的功率、主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)比（或從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速）、其它主要參數(shù)和尺寸及齒輪材料、原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的種類及工作特性。校核齒輪傳動(dòng)是否工作安全。第2頁(yè)，共11頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二．齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與傳動(dòng)方式和齒面硬度有關(guān)

1）閉式齒輪傳動(dòng)

軟齒面（指齒面硬度HBS≤350），應(yīng)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪尺寸，而后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度；硬齒面（指齒面硬度HBS>350），應(yīng)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪尺寸，而后校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度。2）開式齒輪傳動(dòng)由于開式齒輪傳動(dòng)，磨損是其主要失效形式，考慮到磨損后，輪齒變薄，所以不論軟、硬齒面，都可按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)尺寸，并考慮磨損的影響，將設(shè)計(jì)出的模數(shù)加大10%∽20%。校核時(shí)，也只進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算。什么叫齒面接觸疲勞強(qiáng)度？齒根彎曲疲勞強(qiáng)度？第3頁(yè)，共11頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、輪齒的受力分析四、輪齒的計(jì)算載荷第4頁(yè)，共11頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的目的，是為了防止輪齒根部的折斷。輪齒的疲勞折斷，主要與齒根的彎曲應(yīng)力大小有關(guān)。把輪齒看成是一根寬度為b的懸臂梁?？紤]制造誤差的影響，假定全部法向力Fn由一對(duì)輪齒承擔(dān)。當(dāng)法向力Fn作用在齒頂時(shí)，輪齒根部產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大。齒根危險(xiǎn)剖面按300切線法確定，即作與輪齒對(duì)稱中心線成300夾角并與齒根圓角相切的斜線，兩切點(diǎn)的連線就是危險(xiǎn)剖面位置。危險(xiǎn)剖面處的齒厚為sF。

第5頁(yè)，共11頁(yè)，2023年，2月20日，星期四齒根危險(xiǎn)截面處的最大計(jì)算彎曲應(yīng)力應(yīng)小于或等于輪齒材料的許用應(yīng)力。即

бF≤[бF]材料力學(xué)的彎曲應(yīng)力公式得：бF=FncosaFhF/bSF2/6

列出齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的設(shè)計(jì)式和校核式。第6頁(yè)，共11頁(yè)，2023年，2月20日，星期四四、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的目的，是為了防止齒面點(diǎn)蝕失效。齒面的疲勞點(diǎn)蝕，主要與齒面接觸應(yīng)力大小有關(guān)。直齒圓柱齒輪在節(jié)點(diǎn)處為一對(duì)輪齒參與嚙合，輪齒承受載荷最大，潤(rùn)滑條件不良，因而點(diǎn)蝕最容易發(fā)生在節(jié)線附近，說(shuō)明節(jié)線處的接觸應(yīng)力最大如圖9.11.3所示。因此，防止齒面點(diǎn)蝕的強(qiáng)度條件為：節(jié)點(diǎn)處的計(jì)算接觸應(yīng)力應(yīng)小于或等于齒輪材料的許用接觸應(yīng)力。即бH

≤[бH]第7頁(yè)，共11頁(yè)，2023年，2月20日，星期四齒面節(jié)線處的最大接觸應(yīng)力，可由彈性力學(xué)的赫茲應(yīng)力公式計(jì)算。最終列出齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的設(shè)計(jì)式和校核式。第8頁(yè)，共11頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

五、齒輪傳動(dòng)參數(shù)的選擇

1齒數(shù)和模數(shù)—當(dāng)齒輪分度圓直徑確定后，增加齒數(shù)，相應(yīng)減小模數(shù)，可增大重合度，有利于傳動(dòng)平穩(wěn)，并可節(jié)省加工工時(shí)和材料。對(duì)于軟齒面閉式傳動(dòng)，在滿足輪齒彎曲強(qiáng)度條件下，可適當(dāng)增加齒數(shù)，減小模數(shù)。一般z1=20∽40，模數(shù)可按m=（0.007∽0.02）a選??；傳遞動(dòng)力的齒輪，模數(shù)m≮2mm，，硬齒面常取z1=17∽20。

2

齒寬b和齒寬系數(shù)φa—增大齒寬能減小齒輪徑向尺寸，可降低齒輪的圓周速度，且使齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊。但寬度過(guò)大，載荷沿齒寬分布愈不均勻，載荷集中越嚴(yán)重。因此必須考慮各方面的影響因素，合理地選擇齒寬系數(shù)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪減速器，φa的標(biāo)準(zhǔn)值為：0.2、0.25、0.3、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0等。一般輕型減速器可取φa=0.2∽0.4；中型減速器取φa=0.4∽0.6；重型減速器取φa=0.8；

3、第9頁(yè)，共11頁(yè)，2023年，2月20日，星期四傳動(dòng)比i—減速傳動(dòng),i=ω1/ω2=z2/z1≥1。但傳動(dòng)比不宜過(guò)大，一般直齒圓柱齒輪傳動(dòng)i≤5；斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)i≤8。當(dāng)i>8時(shí)，可采用多級(jí)傳動(dòng)。

4、許用彎曲應(yīng)力和許用接觸應(yīng)力六、齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及潤(rùn)滑密封齒輪的結(jié)構(gòu)和尺寸，既要滿足強(qiáng)度和剛度要求，又要滿足工藝要求。通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和規(guī)范確定。常用的齒輪結(jié)構(gòu)有：（1）齒輪軸-齒輪的齒頂圓直徑da小于軸孔直徑的2倍，或齒根圓與鍵槽底部的距離

δ≤（2∽2.5）mn（mn為法面模數(shù)）都應(yīng)將齒輪與軸制成一體，稱為齒輪軸。；（2）鍛造齒輪

-齒頂圓直徑da≤200mm時(shí)，鍛造成實(shí)體型式；齒頂圓直徑da<500mm時(shí)的鍛造圓柱齒輪，采用腹板型式;第10頁(yè)，共11頁(yè)，2023年，2月20日，星期四設(shè)計(jì)舉例：某帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖如教材圖9.11.8所示。試設(shè)計(jì)該兩級(jí)直齒圓柱齒輪減速器中的低速級(jí)齒輪傳動(dòng)。已知：傳遞的功率P=10Kw，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，低速級(jí)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1=400r/min，傳動(dòng)比i=3.5，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷有輕微沖擊。（3）鑄造齒輪-齒輪齒頂圓直徑da>400-500mm時(shí)，不宜鍛造，常用鑄鋼或鑄造鑄造。當(dāng)400mm<da≤500mm，采用腹板式結(jié)構(gòu)或圖9.11.7（b）所示的輪輻式結(jié)構(gòu)；當(dāng)da>500~1000mm時(shí)，只能