機(jī)械基礎(chǔ)教程全集8章(編輯修改稿)
2025-05-30 05:21 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 76。 齒頂高系數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)于正常齒，＝ 1，對(duì)于短齒，＝ 0． 8 頂隙系數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)于正常齒，＝ 0． 25，對(duì)于短齒，＝ 0． 3 全齒高 h h=+=(2+) 齒頂高 == 齒根高 =(+)=1． 25 分度圓直徑 d d=z=z/cosβ 齒頂圓直徑 =d+2=(z/cosβ+2) 齒根圓直徑 =d2=(z/cosβ2． 5) 中心距 a a=(+)/2=(+)/2cosβ 一對(duì)外嚙合斜齒輪的正確嚙合條件是：兩輪的法向模數(shù)和法向壓力角必須分別相等，且兩輪的螺旋角必須大小相等、旋向相反(內(nèi)嚙合時(shí)旋向相同 )，即式中，“ ”表示旋向相反。 圖 811所示為斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)嚙合線圖。由于螺旋齒面的原因，從嚙合始點(diǎn) A到嚙合終點(diǎn) A′ 比直齒輪傳動(dòng)的 B至 B′ 要長(zhǎng)， f=btanβ ， b為齒寬。分析表明，斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的重合度可表達(dá)為 ε ＝ εα＋ εβ(814) 式中， εα為端面重合度，其大小與同齒數(shù)的直齒圓柱齒輪傳動(dòng)相同；εβ為縱向重合度， εβ=btanβ /pt?？傊睾隙?ε 隨著 β 的增大而增加。 總重合度 β 可用公式計(jì)算或查線圖求得 (詳見 《 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 》 )。 用成形法加工斜齒輪或進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，必須知道斜齒輪法向齒形。如圖 812所示，過斜齒輪分度圓上一點(diǎn) P作輪齒的法向剖面 nn，該平面與分度圓柱面的交線為一橢圓，以橢圓在 P點(diǎn)的曲率半徑 ρ 為分度圓半徑，以斜齒輪的法向模數(shù) mn為模數(shù)，取標(biāo)準(zhǔn)壓力角 α n作一直齒圓柱齒輪，其齒形最接近于法向齒形，則稱這一假想的直齒圓柱齒輪為該斜齒輪的當(dāng)量齒輪，其齒數(shù)為該斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)，用 zv表示，故 式中 z—— 斜齒輪的齒數(shù)。 選擇銑刀號(hào)碼或進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)要用到當(dāng)量齒數(shù) zv。 圖 812 斜齒輪的當(dāng)量圓柱齒輪 齒輪失效多發(fā)生在輪齒上。研究失效有助于建立齒輪設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則和提出防止或減緩失效的措施。 輪齒的主要失效形式有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損、齒面膠合及齒面塑性變形等，現(xiàn)分述如下。 齒輪工作時(shí)，輪齒根部將產(chǎn)生相當(dāng)大的交變彎曲應(yīng)力，并且在齒根的過渡圓角處存在較大的應(yīng)力集中。因此，在載荷多次作用下，當(dāng)應(yīng)力值超過彎曲疲勞極限時(shí)，將產(chǎn)生疲勞裂紋 (圖 813)。隨著裂紋的不斷擴(kuò)展，最終將引起輪齒折斷，這種折斷稱為彎曲疲勞折斷。圖 814所示為齒輪軸實(shí)物輪齒折斷的失效情況。 圖 813 齒根疲勞斷裂 圖 814 齒輪軸輪齒折斷 此外，在短期過載或受到過大的沖擊載荷時(shí)，將發(fā)生過載折斷。 為提高齒輪抗折斷的能力，可采用提高材料的疲勞強(qiáng)度和輪齒心部的韌性、加大齒根圓角半徑、提高齒面制造精度、增大模數(shù)以加大齒根厚度、進(jìn)行齒面噴丸處理等方法來實(shí)現(xiàn)。 齒面在接觸應(yīng)力長(zhǎng)時(shí)間地反復(fù)作用下，表層 圖 815斜齒輪的點(diǎn)蝕出現(xiàn)裂紋，加之潤(rùn)滑油滲入裂紋進(jìn)行擠壓，加速了裂紋的擴(kuò)展，從而導(dǎo)致齒面金屬以甲殼狀的小微粒剝落，形成麻點(diǎn)，這種現(xiàn)象稱為齒面點(diǎn)蝕。齒面點(diǎn)蝕是潤(rùn)滑良好的閉式齒輪傳動(dòng)中常見的失效形式。疲勞點(diǎn)蝕一般出現(xiàn)在齒根表面靠近節(jié)線處。圖 815所示為斜齒輪點(diǎn)蝕的實(shí)際失效情況。 齒面出現(xiàn)點(diǎn)蝕后，會(huì)因齒面不平滑而引起傳動(dòng)的振動(dòng)和噪聲，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致失效。為防止過早出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕，可采用增大齒輪直徑、提高齒面硬度、減小齒圖 816齒輪的膠合面的表面粗糙度值和增加潤(rùn)滑油的粘度等方法。 圖 815 斜齒輪的點(diǎn)蝕 在高速或低速重載的齒輪傳動(dòng)中，由于齒面間壓力很大，相對(duì)滑動(dòng)時(shí)的摩擦使齒面工作區(qū)的局部瞬時(shí)溫度很高，致使齒面間的油膜破裂，造成齒面金屬直接接觸并相互粘連。當(dāng)兩齒面相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，較軟齒面的金屬沿滑動(dòng)方向被撕下而形成溝紋狀，這種現(xiàn)象稱為膠合。圖 816所示為齒輪膠合 的實(shí)際失效情況。 膠合破壞了正常的齒廓，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致失效。為防止膠合的產(chǎn)生，可采用良好的潤(rùn)滑方式、限制油溫和采用含有抗膠合添加劑的合成潤(rùn)滑油等方法；也可采用不同材料制造配對(duì)齒輪，或一對(duì)齒輪采用同種材料不同硬度的方法。 圖 816 齒輪的膠合 由于嚙合齒面間的相對(duì)滑動(dòng)，引起齒面的摩擦磨損。在開式齒輪傳動(dòng)中，往往因灰塵、 金屬屑等進(jìn)入圖 817輪齒磨損 齒面間而引起磨粒性磨損；在閉式齒輪傳動(dòng)中，因潤(rùn)滑油不潔，或因新齒輪跑合后未予清洗，含有金屬屑或其他硬質(zhì)微粒的污染潤(rùn)滑油，也可引起傳動(dòng)的磨粒磨損。圖 817所示為輪齒磨損的實(shí)際失效情況。 磨損使齒廓失去漸開線形狀，從而引起傳動(dòng)的沖擊、振動(dòng)；輪齒磨損使齒根削弱，從而造成輪齒過載折斷。 為防止過快磨損，可采用保證工作環(huán)境清潔、定期更換潤(rùn)滑油、提高齒面硬度、加大模數(shù)以增大齒厚等方法。 圖 817 輪齒磨損 在過大的應(yīng)力作用下，輪齒材料因屈服而產(chǎn)生塑性變形，致使嚙合不平穩(wěn)，因此噪聲和振動(dòng)增大，破壞了齒輪的正常嚙合傳動(dòng)。這種失效常發(fā)生在有大的過載、頻繁起動(dòng)和齒面硬度較低的齒輪上。圖 818a所示為齒面塑性變形的機(jī)理，圖 818b所示為主動(dòng)輪齒面下凹的實(shí)際失效情況，圖 818c所示為從動(dòng)輪齒面凸起的實(shí)際失效情況。 為防止齒面塑性變形，可通過提高齒面硬度或采用較高粘度的潤(rùn)滑油等方法來解決。 常用的齒輪材料是優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，其次是鑄鋼和鑄鐵。除尺寸較小的普通用途的齒輪采用圓軋鋼外，大多數(shù)齒輪都采用鍛鋼制造；對(duì)形狀復(fù)雜、直徑較大 (d≥
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