[工學(xué)]機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第5章齒輪傳動(dòng)-2強(qiáng)度(完整版)
【正文】 在節(jié)圓附近一對(duì)齒受力，載荷大； 滑動(dòng)速度低形成油膜條件差； 接觸疲勞產(chǎn)生麻點(diǎn) 。 ? 閉式軟齒面齒輪 （ ≤ 350HBS）主要失效形式是 齒面疲勞點(diǎn)蝕 ，也可能發(fā)生輪齒折斷及其他失效形式，故應(yīng)按 接觸疲勞強(qiáng)度 的 設(shè)計(jì) 公式確定主要尺寸，然后 校核彎曲疲勞強(qiáng)度 。 淬火 與 表面淬火 ? 淬火 ： 將鋼件加熱到相變溫度以上某一溫度，保溫一段時(shí)間，然后在水、鹽水或油中快速冷卻，使其得到高硬度。用來(lái)使鋼獲得較高的綜合機(jī)械性能（強(qiáng)度、硬度、韌性適中），重要的齒輪、軸等零件必須經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理。 退火 與 時(shí)效 ? 退火 ： 將鋼件加熱到適當(dāng)溫度，保溫一段時(shí)間然后緩慢冷卻 (一般隨爐冷卻 )。適用于合金鋼、碳鋼、鑄鐵件等，如機(jī)床主軸、絲杠以及在潮濕、堿水和燃燒氣體介質(zhì)的環(huán)境中工作的零件。其中： ? 布氏硬度 用于退火、正火、調(diào)質(zhì)零件及鑄件的硬度檢驗(yàn)； 洛氏硬度 用于經(jīng)淬火、滲碳淬火并回火，滲氮處理零件的硬度檢驗(yàn)； 維氏硬度 用于薄層硬化零件的硬度檢驗(yàn)。 59 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析與計(jì)算載荷 一． 輪齒受力分析 1121 d TtF ?T1 n1 T2 n2 Fn2 Ft 2 Fr2 Ft 1 Fr 1 a’=α d2 d1 db2 db1 C N1 N2 O1 O2 Fn1 Fn Fr1 α Ft1 ： 圓周力 Ft —— 主反從同 徑向力 Fr —— 指向輪心 ： Ft1=Ft2 Fr1=Fr2 167。 角的兩直線與齒根圓角過(guò)渡曲線相切 ， 過(guò)兩切點(diǎn)并平行于齒輪軸線的截 面即為齒根的危險(xiǎn)截面 ， 其齒厚用SF表示 ， 載荷作用的彎曲力臂用 hF表示 。 齒根彎曲強(qiáng)度的校核公式 ： FPFSSaFaF YYzbmKTYYYbm dKT ???? ???12111 20222022YFS為 復(fù)合齒形系數(shù) ，可查課本 P79圖 5－ 25， YFS與模數(shù)無(wú)關(guān)，與齒數(shù)有關(guān) 。 齒高 ↑ ，齒根厚度 ↓→ （瘦高型） → YFa ↑ → σ F ↑ → 抗彎能力差 齒高 ↓ ，齒根厚度 ↑→ （矮胖型） → YFa ↓ → σ F ↓ → 抗彎能力強(qiáng) ∴ Yfa是反映輪齒“ 高矮胖瘦 ”程度的形態(tài)系數(shù)。 節(jié)線 點(diǎn)蝕 o2 o1 N1 N2 C ρ 2 當(dāng)兩標(biāo)準(zhǔn)齒輪標(biāo)準(zhǔn)安裝（ a′=a ） 時(shí)，兩輪齒廓在節(jié)點(diǎn) C處的曲率半 徑分別為： ad s in211 ?? ad s i n222??1212ddzzu ??設(shè)兩齒的齒數(shù)比 uud1s i n2111121?????? ????則 b 圓柱體的長(zhǎng)度 L = 齒輪的齒寬 b 22da ρ21d a 將 L=b（齒寬）， Fn = FnC = KFt1/cosα ， 代入 σ H算式中，并考慮重合度的影響，可得： uud1s i n211???? ??uubdKFZZZuubdKFZZ tEtEH 11c oss i n211H11 ?????? ?????? 24c oss i n2nisZ H ??——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 用以考慮節(jié)點(diǎn)處齒廓曲率對(duì)接觸應(yīng)力的影響 ， 并將分度圓上 圓周力折算為節(jié)圓上的法向力的系數(shù) 。 四、設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 1. 精度等級(jí) 國(guó)標(biāo)規(guī)定精度等級(jí)為： 3… 12個(gè)等級(jí) ， 1級(jí)為最高級(jí) ， 12級(jí)為最低級(jí) ， 常用 8級(jí) 。 (要點(diǎn)提示：齒根彎曲應(yīng)力公式中的 dl與 Tl應(yīng)該是哪個(gè)齒輪的 ?) 課堂練習(xí) 。 齒輪 精度 等級(jí)選擇 Z m 選擇 滿(mǎn)足不根切條件： Z1≥ Z 1min（直齒圓柱齒輪 Z1min= 17） 滿(mǎn)足輪齒彎曲強(qiáng)度要求 :對(duì)于動(dòng)力傳動(dòng) m≥ ～ 2 mm 閉式硬齒面齒輪及開(kāi)式齒輪： 為保證有較大的模數(shù) m， 推薦 Z1≥17 ～ 25 閉式軟齒面齒輪： 在滿(mǎn)足輪齒彎曲強(qiáng)度條件下 ， Z1 盡量選大 ， 推薦取 Z1=24～ 40 2. 齒數(shù)和模數(shù) Z m對(duì)傳 動(dòng)的影響 在 σ HPσ FP 一定時(shí)，齒輪強(qiáng)度 ↑ σ H↓ σ F↓ Z1↑ ， m↑ 則 d1↑ Z1↑ d1一定時(shí) m↓ ε α ↑ ， 平穩(wěn)性 ↑ ， e↓ ， ha↓ ，材料 ↓ ， 膠合 ↓ ， 接觸強(qiáng)度不變 但 σ F↑ ， σ FP一定時(shí)，彎曲強(qiáng)度 ↓ 3. 齒寬系數(shù) ψ d=b/d1 ψ d對(duì)傳 動(dòng)影響 ψ d↓↓ T1一定時(shí)： d1↑ ，傳動(dòng)尺寸 ↑ d1一定時(shí) b ↓ σ F↑ ， σ FP 一定時(shí) ， 彎曲強(qiáng)度 ↓ σ H↑ ， σ HP 一定時(shí)，接觸強(qiáng)度 ↓ ψ d↑↑ 徑向尺寸（ d ɑ） ↓ 軸向尺寸 ↑ ，沿齒寬偏載嚴(yán)重 Ψd選擇： 根據(jù)齒輪 相對(duì)于軸 承布置選 對(duì)稱(chēng)布置：偏載小， ψ d↑ ， ψ d =0． 8～ 1． 4； 非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)：偏載大 ， ψd = 0． 6～ 1． 2； 懸臂布置：偏載嚴(yán)重 ， ψ d↓ ， ψ d=0． 3～ 0． 4 對(duì)稱(chēng)布置 非對(duì)稱(chēng)布置 懸臂布置 根據(jù)齒面 硬度選 一對(duì)軟齒面齒輪： ψ d↑ 兩輪均為硬齒面齒輪： ψ d↓ ， ψ d值相應(yīng)減小 50％ 根據(jù)使用條件選 減速器齒輪：齒輪數(shù)目少，軸向尺寸要求不 嚴(yán)， ψ d↑ 變速箱齒輪：齒輪數(shù)目多 ， 軸向尺寸不過(guò) 大 ， ψ d↓ ， ψ d≥ 4. 齒數(shù)比 u ? ?? ?小輪齒數(shù)大輪齒數(shù)12ZZu ?齒數(shù)比 u —— u與傳動(dòng)比 i的區(qū)別 ? ?? ?主動(dòng)輪齒數(shù)從動(dòng)輪齒數(shù)1221ZZnni ??減速傳動(dòng) —— u = i 增速傳動(dòng) —— u = 1/i u↑ 則大小齒輪的尺寸相差懸殊大 ， 傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸大 。 即： σ H1=σ H2=
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