[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-在線瀏覽
2025-03-08 11:25本頁面
【正文】 形式是 輪齒折斷 ，也可能發(fā)生齒面疲勞點(diǎn)蝕及其他失效形式，故應(yīng)按 彎曲疲勞強(qiáng)度 的 設(shè)計(jì) 公式確定主要尺寸，然后 校核接觸疲勞強(qiáng)度 。 167。齒輪毛坯一般多采用鍛件或軋制鋼材，當(dāng)齒輪較大(例如直徑大于 400mm～600mm)而輪坯不易鍛造時(shí)，可采用鑄鋼；開式低速傳動(dòng)可采用灰鑄鐵；球墨鑄鐵有時(shí)可代替鑄鋼。根據(jù)不同的目的，將材料及其制品加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?(通常為相變溫度 )，保溫，然后用不同的方法冷卻，改善其內(nèi)部組織 (有時(shí)僅使其表面組織或表面成分改變 )，以獲得所要求的性能。用來提高鋼的硬度和強(qiáng)度極限。 注意 ：低碳鋼不能通過淬火來提高硬度。用來使零件表面硬、芯部韌，從而使零件既耐磨又能承受沖擊載荷。 調(diào)質(zhì) 與 正火 ? 調(diào)質(zhì) ： 淬火后在 (450～ 650)℃ 進(jìn)行高溫回火。 ? 正火 ： 將鋼件加熱到相變溫度以上（ 30～ 50） ℃ ，保溫一段時(shí)間然后在空氣中冷卻，冷卻速度比退火快。 回火 與 滲碳淬火 ? 回火 ： 將淬火處理過的鋼件加熱到相變溫度以下的某一溫度，保溫一段時(shí)間，然后冷卻到室溫。 ? 滲碳淬火 ： 在滲碳劑中將鋼件加熱到 (900～950)℃ ，保溫一段時(shí)間，使碳滲入鋼的表層 (深度約為 ～２ mm)，再淬火。適用于低碳、中碳 (C＜ %)結(jié)構(gòu)鋼的中小型零件。用來消除鑄造、鍛造、焊接零件的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，便于切削加工，細(xì)化金屬晶粒，改善組織，增加韌性。對鑄件也可采用天然時(shí)效 (將鑄件露天存放一年以上 )。 氮化 與 氰化 ? 氮化 ： 在通入氨的爐子內(nèi)將鋼件加熱到 (500～600)℃ ，使氮原子滲入鋼的表層 (深度約為 ～)。用來提高鋼件的耐磨性、表面強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和抗蝕能力。 ? 氰化 ： 在 (820～ 860)℃ 的爐內(nèi)通入碳和氮，保溫(1～ 2)小時(shí)，使鋼件的表面同時(shí)滲入碳、氮原子，可得到 (～ )mm厚的氰化層。用于要求硬度大、耐磨的中小型及薄片零件和刀具等。用于一般聯(lián)接的標(biāo)準(zhǔn)件和其它電子類零件。根據(jù)測定方法的不同分為 布氏硬度 (HB)、 洛氏硬度 (HRC)和 維氏硬度 (HV)。 ? 硬度是材料經(jīng)熱處理后機(jī)械性能的重要指標(biāo)之一。 2． 硬齒面齒輪 （硬 度 350HBS） 處理方法 —調(diào)質(zhì)后，表面加熱（高頻或火焰），水冷 齒面 — 40～ 45 HRC 適用鋼材 — 中碳鋼、中碳合金鋼 應(yīng)用 —高速、重載，要求結(jié)構(gòu)緊奏的齒輪，如變速箱齒輪 熱 處理方法 表面淬火 芯部 — 調(diào)質(zhì)硬度 硬度 特點(diǎn) — 熱處理后齒面將產(chǎn)生變形 ， 一般都需要經(jīng)過磨齒 特 點(diǎn) —熱處理后齒面將產(chǎn)生變形，一般都需要磨齒 處理方法 —表面滲碳后，淬火（高頻或火焰加熱，水冷） 滲碳淬火 芯部 — 低碳鋼本身的硬度（低硬度） 齒面 — 58～ 62 HRC 硬 度 適用鋼材 — 低碳鋼、低碳合金鋼 應(yīng)用 — 高速重載 ， 有很大沖擊齒輪 ， 如汽車拖拉齒輪 處理方法 — 用化學(xué)方法對齒面滲氮 齒面硬度 — 大于 850 HV 適用鋼材 — 38CrMoAlA 特點(diǎn)及應(yīng)用 —齒面硬度要求高 ， 而又不便磨齒的 齒輪 ， 如內(nèi)齒輪 滲 氮 注意 ? 調(diào)質(zhì)和正火 后的齒面硬度較低 (HBS≤350)，為 軟齒面 齒輪； 滲碳淬火、表面淬火氮 三種的齒面硬度較高，為 硬齒面 齒輪。 ? 硬齒面 齒輪承載能力高，但需專門設(shè)備磨齒，常用于要求結(jié)構(gòu)緊湊或生產(chǎn)批量大的齒輪。 167。 59 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析與計(jì)算載荷 3. 大小 ? 圓周力 ? 徑向力 ? 法向力 式中： T1 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩 () T1=9550P1/n1 Ｐ 1 為傳遞的功率 (kW) n1為小齒輪的轉(zhuǎn)速 (r/min) d1小齒輪的分度圓直徑 (m) α壓力角。 Fnc=KFn= 2022T1K/d1 cos α K=KAKvKαKβ 式中： K —— 載荷系數(shù) KA—— 使用系數(shù) Kv —— 動(dòng)載系數(shù) Kα —— 齒間載荷分配系數(shù) Kβ —— 齒向載荷分布系數(shù) 通?？山频娜≥d荷系數(shù) K=~ 輪齒 強(qiáng) 度計(jì)算 齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算 齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 一、直齒圓柱齒輪的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 1．輪齒受載時(shí)齒根應(yīng)力狀況 垂直分力： Fnsinα Fɑ — 使齒根產(chǎn)生壓應(yīng)力 б Y 水平分力： Fncosα Fɑ — 使齒根產(chǎn)生彎應(yīng)力 б b Fn分解 受拉一側(cè) ——б F = б b б Y 受壓一側(cè) ——б F = б b + б Y 合成應(yīng)力 Fncosα Fɑ Fnsinα Fɑ Fn α Fɑ α Fɑ б b б Y б F拉 б F壓 SF 167。 通常用 30176。 作與輪齒對稱線成 30176。 3. 輪齒齒根危險(xiǎn)截面位置確定 SF 30176。 切線法確定 齒根危險(xiǎn)截面 的位置。 Fncosα Fɑ α Fɑ Fn α Fɑ amsamhYFFFFa c os)/(c os)/(62? YFa是反映輪齒齒形 （ 幾何形狀 ） 抗彎曲能力的系數(shù) ， YFa 愈小 ， 輪齒的彎曲強(qiáng)度愈高 。 齒數(shù)對齒形影響 Z→∞ Z17 Z17 α 20o α =20o rb rb r 壓力角對輪齒齒廓影響 變位系數(shù) X的影響 5. 齒形系數(shù) YFa 齒根彎曲強(qiáng)度的校核公式 考慮壓應(yīng)力、剪應(yīng)力和集中應(yīng)力等對 σF的影響，引入載荷作用于齒頂時(shí)的 應(yīng)力修正系數(shù) YSa，并令 YFS=YFaYSa。 Yε=+)11(21 zz?????圖 525 X=0 16 齒根彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式 引入 齒寬系數(shù) ψ d =b/d1，可得 齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式 為 : 3 2
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