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直齿圆柱齿轮传动的强度计算

时间:2015-09-18 10:12来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
一、轮齿的受力分析 各力的大小: 圆周力 径向力 各力的方向: 主动轮圆周力方向与转向相反; 从动轮圆周力方向与转向相同; 径向力指向各自的轮心。 二、齿面接触疲劳强度计算 基本公式 弹性系数 综合曲率 , 圆柱体外接触 按节点处 计算 齿面接触疲劳强度校核
   一、轮齿的受力分析
     各力的大小:
     圆周力
     径向力
   
    
     各力的方向:
     主动轮圆周力方向与转向相反;
     从动轮圆周力方向与转向相同;
     径向力指向各自的轮心。
     二、齿面接触疲劳强度计算
     基本公式

     弹性系数

     综合曲率 本文来自www.eadianqi.com
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圆柱体外接触
    
     按节点处计算
     
    
齿面接触疲劳强度校核式
     一对钢制齿轮:
    
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     齿面接触疲劳强度设计式
     取齿宽系数
    
     齿面接触强度计算的说明:
    
     1、影响齿面接触强度的主要参数是α;
     α增大,减少,接触强度提高;
     当其它条件和 a(或d1)不变时,不同m、z的组合对接触强度影响不大。
     例如:一对齿轮m=4mm、=20、=40 本文来自www.eadianqi.com
    
     另一对齿轮m=2mm、=40、=80
    
     在材料、传动比、转矩、齿宽系数一定时,这两对齿轮齿面接触疲劳强度是相同的。
     2、相啮合齿轮接触应力相等, 大的齿轮接触强度高;
     设计时应代入小的求α。 本文来自www.eadianqi.com
    
      3、或者按经验公式计算
     为试验齿轮的接触疲劳极限,用各种材料的齿轮试验测得,按图(表)查取。
     式中:
     为齿面接触疲劳安全系数,
     试验齿轮的接触疲劳极限
    
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       铸铁         正火结构钢和铸钢      调质钢和铸钢      渗碳淬火及表面淬火钢
     三、齿根弯曲疲劳强度计算
    
     齿根危险截面用30°切线法确定。
     
     产生的压缩应力略去不计
     齿形系数
    
    是一个无量纲数,考虑轮齿的几何形状对齿根弯曲应力的影响。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
    
     齿形系数只与齿形有关,而与模数无关。因此,标准齿轮只与齿数有关。
     齿根弯曲疲劳强度校核式为
    
     将代入,得:
     齿根弯曲疲劳强度设计式为
    

     齿根弯曲疲劳强度计算的说明: 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
    
     1、影响齿根弯曲强度的主要参数是m;
     m增大,减小,弯曲强度提高。
     2、相啮合齿轮,如;
    
    
     一对啮合齿轮强度比较:
     比值大者齿根弯曲强度高

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     两齿轮相等两齿轮不相等
     比值大的齿轮弯曲强度高;
      设计时应代入小的求m,
     即代入大的求m。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

     3、或者按经验公式计算
     式中:为试验齿轮单侧工作时,齿根的弯曲疲劳极限,按图(表)查取。
     轮齿受双向弯曲(双齿侧受载)时,齿根弯曲疲劳极限为0.7×图中值。
     轮齿弯曲疲劳安全系数
     试验齿轮的弯曲疲劳极限查表 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
    
        铸铁                   正火结构钢和铸钢
    
        调质钢和铸钢              渗碳淬火及表面淬火钢
     四、齿轮传动基本参数的选择
     1.小齿轮齿数
     闭式软齿面齿轮传动,按齿面接触强度设计,在保证弯曲强度的条件下,宜选较多的齿数较小的模数。一般工业用齿轮 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
     =20~40
    
     闭式硬齿面齿轮和开式齿轮传动,按弯曲强度设计,为避免模数过小,不要多选,一般
     2.传动比 i
     一般传动比不宜过大,否则传动装置的尺寸过大,一般
     传动比超过8时,宜采用二级或多极传动。
     3、齿宽系数

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     选的大时,传动的平面尺寸减小,轴向尺寸增加。但过大,将导致齿向偏载严重。
    
     的数值一般按下列推荐值选取:
     对轻型减速器取=0.2~0.4;中型减速器取=0.3~0.6;重型减 速器可取到0.8;特殊情况下, 可达1~1.2。齿轮对轴承对称布置时 可取大值;反之,取小值;悬臂布置时应取下限值。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
     软齿面齿轮传动齿宽系数可取较大值;硬齿面齿轮传动齿宽系数可取较小值。
     齿宽的b确定:
     设计时,根据
    
    
    
     例4 直齿圆柱齿轮的受力分析

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     已知:主动齿轮1转向。试确定齿轮2的转向以及轮齿上各分力的方向。
    
     例5:一对标准直齿圆柱齿轮传动,参数见表,试分析哪个齿轮接触强度高; 哪个齿轮弯曲强度高。
    
     解:因为相啮合齿轮接触应力相等,即:
     所以大 的接触强度高,既齿轮1接触强度高。
     因为相啮合齿轮值不相等,值大的弯曲强度高,求:
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     所以齿轮2弯曲强度高。
     例6
     设计一轻型减速器中的标准直齿圆柱齿轮传动,传动比i=3.2,允许传动比有不超过±5%的误差。通过强度计算已确定中心距a=320mm,模数m=5mm。试确定下列几何尺寸:
    
   
    
     例7 设计一减速器的直齿圆柱齿轮传动。已知输入轴转速=750r/min,传动比i=4,传递功率P=10kw,此减速器用于带式输送机. 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
     解1.齿面接触强度计算(1)确定作用在小齿轮上的转矩
    
     (2)选择齿轮材料,确定许用接触应力根据工作要求,采用齿面硬度
     小齿轮选用45钢,调质,硬度为260HBS
     大齿轮选用45钢,调质,硬度为220HBS
     由表9-5的公式,可确定许用应力
     小齿轮
     大齿轮

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     (3)选择齿宽系数
     (4)确定载荷系数k因齿轮相对轴承对称布置,且载荷较平稳,故取K=1.35
     (5)计算中心距
    
     (6)选择齿数并确定模数 取=28则
    
     取标准模数(表9-1),m=2.5mm
     (7)齿轮几何尺寸计算小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径
    

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     大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径
    
     中心距
    
     大齿轮宽度
    
     小齿轮宽度 因小齿轮齿面硬度高,为补偿装配误差,避免工作时在大齿轮的齿面上造成压痕,一般应比宽些,取
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