【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 即載荷作用在齒頂，忽略壓應(yīng)力。 h Fn F2 F1 S γ 彎曲力矩： M=KFnhcosγ 危險(xiǎn)截面的彎曲截面系數(shù)： 62bSW ?WMF ?0?彎曲應(yīng)力： a?c o sc o s62bshKF t?2c o s6bshKF n ??危險(xiǎn)截面： 齒根圓角 30? 切線兩切點(diǎn)連線處。 齒頂受力： Fn，可分解成兩個(gè)分力： F1 = Fn cosγ F2 = Fn sinγ 產(chǎn)生彎曲應(yīng)力； 產(chǎn)生壓應(yīng)力，可忽略 Fn A B B A σF σc 55 M P azbmYYKTbm dYKTFSaFaFF ][2212111 ?? ???∵ h和 S與模數(shù) m相關(guān)， 1102bm dYYKTY SaFaSaFF ?? ??輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式： 故 YFa與模數(shù) m無(wú)關(guān)。 彎曲應(yīng)力： a?c o s)(c o s)(62msmhbmKF t??mbdYKTYbmKF FaFt112??aWMF ?0? a?c o sc o s62bshKF t?對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪 , YFa僅取決于齒數(shù) Z，取值見下頁(yè)表。 a?c o s)(c o s)(62msmhYFa –齒 形系數(shù) σF0 理論彎曲應(yīng)力，考慮齒根處應(yīng)力集中的影響： 56 105 齒形系數(shù) YFa以及應(yīng)力校正系數(shù) YSa YFa YSa YFa YSa Z(Zv) 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Z(Zv) 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 150 200 ∞ 注： 1)基準(zhǔn)齒形的參數(shù)為 α =20? 、 h*a= C*= 、 ρ = (m模數(shù) ) 2)對(duì)內(nèi)齒輪：當(dāng) α =20? 、 h*a= C*= 、 ρ = 時(shí)， 齒形系數(shù)： YFa = 。 應(yīng)力校正系數(shù)： YSa = 57 11 12 13 14 15 16 18 20 25 30 40 50 100 400 齒 形系數(shù) –YF 58 注意： 計(jì)算時(shí)取： 較大者，計(jì)算結(jié)果應(yīng)圓整 , 且 m≥ 一般 YFα 1 ≠ YFα 2， YSα 1 ≠ YSα 2， ∴ σF1 ≠ σF2 引入齒寬系數(shù)： φ d=b/d1 mm][z YYKTmFdSaFa32112???得 設(shè)計(jì) 公式： ][ 111FSF YY?aa][ 222FSF YY?aa 在滿足彎曲強(qiáng)度的條件下可適當(dāng)選取較多的齒數(shù)，以使傳動(dòng)平穩(wěn)。 M P azbm YYKT FSaFaF ][2121 ?? ??代入： d1 = m z1 59 三、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 222121211111EELF nH????????????2s in111a? dPN ?? 2s in222 a? dPN ??赫茲公式： ―+‖用于外嚙合， “ ‖用于內(nèi)嚙合 節(jié)圓處齒廓曲率半徑： 齒數(shù)比 : u= z2 /z1 = d2 /d1 = ρ2 /ρ1 ≥ 1 211221)(11?????????as in)(22112dddd ??????? ?a 1s in211duuO2 ω2 （從動(dòng)） O1 N1 N2 t t ω1 （主動(dòng)） T1 c α α d1 2 d2 2 α P ρ1 ρ2 60 222121 1111EEZ E??? ?????令 彈性影響系數(shù) ac ostn KFKF ?節(jié)點(diǎn) 處，載荷由一對(duì)輪齒來(lái)承擔(dān)： ac os211dKT?將 ZE和 Fn代入赫茲公式 表 106 彈性影響系數(shù) ZE (MPa)1/2 彈性模量 E MPa 齒輪材料 配對(duì)齒輪材料 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 鑄鋼 鍛 鋼 夾布塑料 104 104 104 104 104 鍛 鋼 鑄 鋼 球墨鑄鐵 灰鑄鐵 注：表中所列夾布塑料的泊松比 μ為 ，其余材料的 μ均為 61 代入赫茲公式得： E111H1s in2c o s2 ZuudbdKT ?????aa?引入齒寬系數(shù)： φ d=b/d1 aa s inc o s2H ?Z令區(qū)域系數(shù) 齒面接觸疲勞強(qiáng)度 校核 公式： ][ H21 1H ?? ???? uubdKTZ E得 設(shè)計(jì) 公式： 3211 ][???????????HEdZuuKTd??標(biāo)準(zhǔn)齒輪： ZH= 模數(shù) m不能成為衡量齒輪接觸強(qiáng)度的依據(jù)。 說(shuō)明： ][ H311 ?? ????uudKTZdE 因兩個(gè)齒輪的 σH1= σH2 ，故按此強(qiáng)度準(zhǔn)則設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，公式中應(yīng)代入 [σH] 1和 [σH] 2中較小者。 62 用設(shè)計(jì)公式初步計(jì)算齒輪分度圓直徑 d1(或模數(shù) mn)時(shí)，因載荷系數(shù)中的 KV、 Kα、 Kβ不能預(yù)先確定，故可先試選一載荷系數(shù) Kt。算出 d1t(或 mnt）后，用 d1t再查取 KV、 Kα、 Kβ從而計(jì)算 K 。若 K與 Kt接近，則不必修改原設(shè)計(jì)。否則，按下式修正原設(shè)計(jì)。 3tt11 KKdd ?3tntn KKmm ?3211 ][???????????HEdZuuKTd?? 彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式： mm][z YYKTmFdSaFa32112???接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式： 63 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，按主要失效形式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，確定主要尺寸，然后按其它失效形式進(jìn)行必要的校核。 （ 1）軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)： 按接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，按彎曲強(qiáng)度校核： （ 2）硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)： 按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，按接觸強(qiáng)度校核 : （ 3）開式齒輪傳動(dòng)： 按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再視具體需要將所求得的模數(shù)適當(dāng)增大。 其失效形式為磨損，點(diǎn)蝕形成之前齒面已磨掉。 mmZuuKTdHEd3211 ][??????????? ?? M P azbmYYKTFSaFaF ][2121 ?? ??mm][z YYKTmFdSaFa32112??? M P auubdKTZE ][H211H ?? ????mm][z YYKTmFdSaFa32112???64 一、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 1．壓力角 a的選擇 2．齒數(shù)的選擇 一般，閉式齒輪傳動(dòng) : z1=20~40 3． 齒寬系數(shù) ?d的選擇 a不變， z1↑ m↓ 重合度 e↑ →傳動(dòng)平穩(wěn) 抗彎曲疲勞強(qiáng)度降低 齒高 h ↓ →切削量 ↓節(jié)約費(fèi)用 、滑動(dòng) 率 ↓，磨損 ↓ ?d ↑ →齒寬 b ↑ → 強(qiáng)度 ↑ ，但 ?d過大將導(dǎo)致 Kβ↑ 一般情況下取 a =20176。 ?d的選取可參考齒寬系數(shù)表 167。 106 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇 開式齒輪傳動(dòng) : z1=17~20 z2=uz1 4．齒寬 b 大齒輪： b= ?d d1 ,小齒輪： b1=b+(5~10) mm 65 說(shuō)明： 1)大小齒輪皆為硬齒面時(shí)， ?d應(yīng)取小值，否則取大值； 2)括號(hào)內(nèi)的數(shù)值用于人字齒輪； 3）機(jī)床中的齒輪，若傳遞功率不大時(shí)， ?d可小到 4)非金屬齒輪可?。? ?d =~ 表 107 圓柱齒輪的齒寬系數(shù)表 ?d =b/d1 裝置狀況 兩支撐相對(duì)小齒輪對(duì)稱布置 兩支撐相對(duì)小齒輪作非對(duì)稱布置 懸臂布置 ?d ~ (~) ~ (~) ~ 二、齒輪傳動(dòng)的許用應(yīng)力 MP aSK N l i m][ ?? ?許用應(yīng)力： σ lim 疲勞極限 (σ FE、 σ Hlim ), 由實(shí)驗(yàn)確定 , S 疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)， SH=1, SF= K N壽命系數(shù) (KFN、 KHN)，可查圖求得。 66 彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN 調(diào)質(zhì)鋼、珠光體、貝氏體球鐵、可鍛鑄鐵 滲碳淬火鋼、表面淬火鋼 氮化鋼、鐵素體球鐵、結(jié)構(gòu)鋼、灰鑄鐵 氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼 67 68 氮化及氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼的σ FE 灰鑄鐵的接觸疲勞極限 鑄鐵材料的接觸疲勞極限 69 正火處理的結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼的接觸疲勞極限 調(diào)質(zhì)處理鋼的接觸疲勞極限 70 滲碳淬火鋼和表面淬火 鋼的接觸疲勞極限 滲氮及氮碳共滲調(diào)質(zhì)鋼的σ Hlim 71 三、 齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí) 誤差的影響： ，影響運(yùn)動(dòng)的不準(zhǔn)確性； ，出現(xiàn)速度波動(dòng)，引起振動(dòng)、 沖擊和噪音影響運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性； ，使輪齒提 前損壞，影響載荷分布的不均勻性。 國(guó)標(biāo) GB1009588給齒輪副規(guī)定了 12個(gè)精度等級(jí)。其中 1級(jí)最高， 12級(jí)最低， 常用的為 6~9級(jí)精度 。 按照誤差的特性及它們對(duì)傳動(dòng)性能的主要影響，將齒輪的各項(xiàng)公差分成三組，分別反映傳遞運(yùn)動(dòng)的 準(zhǔn)確性 ，傳動(dòng)的 平穩(wěn)性 和載荷分布的 均勻性 。 精度選擇是以傳動(dòng)的 用途，使用條件，傳遞功率，圓周速度 等為依據(jù)來(lái)確定。 72 7