齒輪傳動的失效形式和設計約束結構設計(編輯修改稿)
2025-07-26 17:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 69～217調(diào)質(zhì)647373229～286表面淬火 40～5035SiMn42SiMn調(diào)質(zhì)785510229～286表面淬火45～5538SiMnMo調(diào)質(zhì)735588229～286表面淬火45～5540Cr調(diào)質(zhì)735539241～286表面淬火48～5538CrMoA1A調(diào)質(zhì)890834229氮化HV85020Cr滲碳淬火63739256～6220CrMnTi滲碳淬火107983456～62ZG310～570正火570310162～197ZG340～640正火640340179～207調(diào)質(zhì)700380241～269HT300250169～255HT350290182～273QT500－7正火500320170～230QT600－3正火600370190～270夾布膠木10025～35 二、許用應力 齒輪的許用應力是根據(jù)試驗齒輪的接觸疲勞極限和彎曲疲勞極限確定的，試驗齒輪的疲勞極限又是在一定試驗條件下獲得的。當設計齒輪的工作條件與試驗條件不同時，需加以修正。經(jīng)修正后的許用接觸疲勞應力和許用彎曲疲勞應力為： 許用接觸疲勞應力 (311) 許用彎曲疲勞應力 (312) 式中：sHlim、sFlim分別為試驗齒輪的接觸疲勞極限和彎曲疲勞極限(MPa)； ZN、YN分別為接觸強度和彎曲強度計算的壽命系數(shù)； YST為試驗齒輪的應力修正系數(shù)，YST＝； SHmin、SFmin分別為接觸強度和彎曲強度計算的最小安全系數(shù)。 試驗齒輪的疲勞極限sHlim、sFlim 試驗齒輪的疲勞極限是在持久壽命期限內(nèi)，失效概率為1％時，經(jīng)運轉(zhuǎn)試驗獲得，其值分別由圖316和圖317查得。需注意的是： (1)圖中給出的、值是有一定變動范圍的，這是因為同一批齒輪中，由于其材質(zhì)、熱處理質(zhì)量及加工質(zhì)量等有一定程度的差異，致使所得到的試驗齒輪的疲勞極限值出現(xiàn)較大的離散性。 ML：齒輪材料和熱處理質(zhì)量要求低時的取線； MQ：齒輪材料和熱處理質(zhì)量中等要求時的取線； ME：齒輪材料和熱處理質(zhì)量嚴格要求時的取線?！ ?2)若硬度超出區(qū)域范圍，可將圖作適當?shù)难由??！ ?3)若輪齒受對稱循環(huán)變應力的作用?！ 勖禂?shù)ZN、YN 、是試驗齒輪按無限壽命試驗所得，若實際齒輪為有限壽命時，其疲勞極限值還會提高，故引入壽命系數(shù)ZN和YN，ZN1，YN1。ZN、YN按各自的循環(huán)次數(shù)N分別查取圖318和圖319?！ ⊙h(huán)次數(shù)N的計算： 式中：n為齒輪的轉(zhuǎn)速(r/min)； a為齒輪每轉(zhuǎn)一圈，輪齒同側(cè)齒面嚙合次數(shù)； t為總工作時間(h)。圖318 接觸強度壽命系數(shù)ZN 1－碳鋼經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)、表面淬火、滲碳淬火、 球墨鑄鐵，誅光體可鍛鑄鐵(允許一定的點蝕)； 2－材料和熱處理同1，不允許出現(xiàn)點蝕； 3－碳鋼調(diào)質(zhì)后氣體氮化、氮化鋼氣體氮化，灰鑄鐵； 4－碳鋼調(diào)質(zhì)后液體氮化。圖319 彎曲強度計算壽命系數(shù)YN 1－碳鋼經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)，球墨鑄鐵，珠光體可鍛鑄鐵； 2－碳鋼經(jīng)表面淬火、滲碳淬火； 3－碳鋼調(diào)質(zhì)后氣體氮化、氮化鋼氣體氮化，灰鑄鐵； 4－碳鋼調(diào)質(zhì)后經(jīng)液體氮化?！ ∽钚“踩禂?shù)SHmin、SFmin 選擇最小安全系數(shù)時，應考慮齒輪載荷數(shù)據(jù)和計算方法的正確性以及對齒輪的可靠性要求等。SHmin、SFmin可按表34查取。若計算數(shù)據(jù)的準確性較差，計算方法粗糙，失效可能造成嚴重后果等，二者均應取大值。表34 最小安全系數(shù)SHmin、SFmin安全系數(shù)靜強度疲勞強度一般傳動重要傳動一般傳動重要傳動接觸強度SHmin～ ～彎曲強度SFmin～ ～七、斜齒圓柱齒輪傳動的強度條件 斜齒圓柱齒輪傳動，因其接觸線傾斜，同時嚙合的齒數(shù)多，重合度大，故傳動平穩(wěn)，噪聲小，承載能力高，常在速度較高的傳動系統(tǒng)中使用?！ ∫?、受力分析(a)圖320 斜齒圓柱齒輪傳動的受力分析 圖320為一對斜齒圓柱齒輪，若略去齒面間的摩擦力，作用于節(jié)點的法向力可分解為三個分力：圓周力、徑向力和軸向力?！ 「髁Φ拇笮。骸 ?314) 式中：an為法面分度圓壓力角； at為端面分度圓壓力角； b為分度圓螺旋角； bb為基圓螺旋角?！ 「髁Φ姆较颉 A周力 ：主動輪上的與轉(zhuǎn)向相反，從動輪上的與轉(zhuǎn)向相同； 徑向力 ：分別指向各自輪心； 軸向力 ：主動輪的軸向力用“左右手法則”來判斷：當主動輪右旋時，用右手四指的彎曲方向表示主動輪的轉(zhuǎn)動方向，大拇指所指的方向即為軸向力的方向；主動輪左旋時，用左手來判斷，方法同上。 對應關系 主、從動輪上各對應力大小相等、方向相反。二、齒面接觸疲勞強度條件 計算斜齒圓柱齒輪傳動的接觸應力時，考慮其特點： (1)嚙合的接觸線是傾斜的，有利于提高接觸強度，引入螺旋角系數(shù)Zb； (2)節(jié)點的曲率半徑按法面計算； (3)重合度大，傳動平穩(wěn)。 可以認為一對斜齒圓柱齒輪嚙合相當于它們的當量直齒輪嚙合，因此斜齒圓柱齒輪強度計算可轉(zhuǎn)化為當量直齒輪的強度計算?！ ∨c直齒圓柱齒輪一樣，利用赫芝公式，代入當量直齒輪的有關參數(shù)后，得到斜齒圓柱齒輪的齒面接觸疲勞強度條件 校核式： (MPa) (315) 設計式： (mm) (316) 式中： 為節(jié)點區(qū)域系數(shù)，查圖311可得具體值； 為重合度系數(shù)，因斜齒圓柱齒輪的重合度較大，可取，齒數(shù)多時，取小值；反之，取大值； 為螺旋角系數(shù)，是用來考慮斜齒輪的接觸線是傾斜的，導致接觸強度有所提高而引入的系數(shù)?！ ∪X根彎曲疲勞強度條件 斜齒輪嚙合過程中，接觸線和危險截面位置在不斷的變化，要精確計算其齒根應力是很難的，只能近似的按法面上的當量直齒圓柱齒輪來計算其齒根應力。將當量齒輪的有關參數(shù)代入直齒圓柱齒輪的彎曲強度計算公式，并引入螺旋角系數(shù)，可得到斜齒圓柱齒輪的彎曲疲勞強度條件 校核式： (317) 計算式： (mm) (318) 注意： 按當量齒數(shù)分別查圖31315； 和與直齒圓柱齒輪的相同； 為螺旋角系數(shù)，是考慮接觸線傾斜有利于提高彎曲強度的系數(shù)，角大
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