文档介绍：直齿圆柱齿轮传动的强度计算
齿面接触强度计算
闭式齿轮传动的主要失效形式之一是齿面点蚀,故需进行齿面接触疲劳强度计算。齿面的
疲劳点蚀与齿面接触应力有关,齿面的最大接触应力可用赫兹公式计算如下:
式中 Fn为法向力;b为两轮齿的接触宽度;E1,E2为两齿轮材料的弹性模量;为两齿轮材料的泊松比;为两齿面接触点处的曲率半径;“+”号用于外啮合,“一”号用于内啮合。
前已述及,齿根部分靠近节线处最易发生点蚀,故常取节点处的接触应力为计算依据。,a可知,节点处的齿廓曲率半径为
取传动比i=z2/z1≥l,式中z2为大齿轮齿数,z1为小齿轮齿数,则
方向相同。径向力F,6勺方向由作用点指向轮心。
上述的法向力Fn为名义载荷。理论上Fn应沿齿宽均匀分布,但由于轴和轴承的变形,传动装置的制造,安装误差等原因,载荷沿齿宽的分布并不是均匀的,因此会出现载荷集中现象。,齿轮位置对轴承不对称时,由于轴的弯曲变形齿轮将互相倾斜,这时,轮齿左端载荷增大。轴和轴承的刚度越小,齿宽B越宽,载荷集中越严重。此外,由于各种原动机和工作机特性不同,齿轮制造误差以及轮齿变形等原因,还会引起附加动载荷。精度越低,圆周速度越高,附加动载荷就越大。因此,计算齿轮强度时,通常用计算载荷KFn代替名义载荷Fn,以考
虑载荷集中和附加动载荷的影响。其中K为载荷系数,。
载荷集中现象
载荷系数K
原动机
工作机的载荷特性
均匀
中等冲击
大的冲击
电动机
1~
~
~
多缸内燃机
~
~
~
单缸内燃机
~
~
~
载荷计算
,当不计齿面间的摩擦力时,作用于主动轮齿上的总压力将垂直于齿面,即为图中法向力芦n。芦n可分解为圆周力F,和径向力芦r。
式中 d1为小齿轮分度圆直径,mm;为分度圆压力角;T1为小齿轮传递的转矩,T1=106p/w1=为传递的功率,kW;w1为小齿轮的角速度,,rad/s;nl为小齿轮的转速,r/min。圆周力Ft的方向在主动轮上与运动方向相反,在从动轮上与运动相同。
直齿圆柱齿轮的作用力
由式(11—4)或式(11—5)可见,当一对齿轮的材料、传动比及齿宽系数一定时,由齿面接触强度所决定的承载能力,只与齿轮的中心距或齿轮分度圆直径有关。由式(1l一5)还可石出,齿宽系数值越大,则中心距越小,但若结构的刚性不够或齿轮制造、安装不准确,则齿宽过大容易发生载荷集中现象,。轻型减速机可取;中型减速机可取;重型减速机可取;特殊情况下可取(如人字齿轮)。
若配对齿轮材料改变时,以上两式中的系数336应加以修正,即应乘以
许用接触应力[]按下式计算
(9-36)
式中为试验齿轮的接触疲劳极限由各种材料的齿轮实验测得,可查机械设计手册。SH为齿面接触疲劳安全系数,。
安全系数SH和SF
安全系数
软齿面(硬度≤350HB)
硬齿面(硬度>350HB)
重要的传动,渗碳淬火齿轮或