齒輪傳動承載計算

齒輪傳動承載計算第1頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四一．齒輪傳動的計算類型1）設計計算已知：齒輪傳遞的功率、主動齒輪的轉速和傳動比（或從動輪的轉速）、原動機和工作機的種類及工作特性。設計要求：選定齒輪材料、確定齒輪傳動的主要參數、幾何尺寸、齒輪結構尺寸和精度等級、繪制齒輪零件工作圖。2）校核計算已知：齒輪傳動的功率、主動齒輪的轉速和傳動比（或從動輪的轉速）、其它主要參數和尺寸及齒輪材料、原動機和工作機的種類及工作特性。校核齒輪傳動是否工作安全。第2頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四二．齒輪傳動的設計準則齒輪傳動的設計準則與傳動方式和齒面硬度有關

1）閉式齒輪傳動

軟齒面（指齒面硬度HBS≤350），應按齒面接觸疲勞強度設計齒輪尺寸，而后校核齒根彎曲疲勞強度；硬齒面（指齒面硬度HBS>350），應按齒根彎曲疲勞強度設計齒輪尺寸，而后校核齒面接觸疲勞強度。2）開式齒輪傳動由于開式齒輪傳動，磨損是其主要失效形式，考慮到磨損后，輪齒變薄，所以不論軟、硬齒面，都可按齒根彎曲疲勞強度設計尺寸，并考慮磨損的影響，將設計出的模數加大10%∽20%。校核時，也只進行齒根彎曲疲勞強度校核計算。什么叫齒面接觸疲勞強度？齒根彎曲疲勞強度？第3頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四三、輪齒的受力分析四、輪齒的計算載荷第4頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四三、齒根彎曲疲勞強度計算齒根彎曲疲勞強度計算的目的，是為了防止輪齒根部的折斷。輪齒的疲勞折斷，主要與齒根的彎曲應力大小有關。把輪齒看成是一根寬度為b的懸臂梁?？紤]制造誤差的影響，假定全部法向力Fn由一對輪齒承擔。當法向力Fn作用在齒頂時，輪齒根部產生的彎曲應力最大。齒根危險剖面按300切線法確定，即作與輪齒對稱中心線成300夾角并與齒根圓角相切的斜線，兩切點的連線就是危險剖面位置。危險剖面處的齒厚為sF。

第5頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四齒根危險截面處的最大計算彎曲應力應小于或等于輪齒材料的許用應力。即

бF≤[бF]材料力學的彎曲應力公式得：бF=FncosaFhF/bSF2/6

列出齒根彎曲疲勞強度計算的設計式和校核式。第6頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四四、齒面接觸疲勞強度計算齒面接觸疲勞強度計算的目的，是為了防止齒面點蝕失效。齒面的疲勞點蝕，主要與齒面接觸應力大小有關。直齒圓柱齒輪在節(jié)點處為一對輪齒參與嚙合，輪齒承受載荷最大，潤滑條件不良，因而點蝕最容易發(fā)生在節(jié)線附近，說明節(jié)線處的接觸應力最大如圖9.11.3所示。因此，防止齒面點蝕的強度條件為：節(jié)點處的計算接觸應力應小于或等于齒輪材料的許用接觸應力。即бH

≤[бH]第7頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四齒面節(jié)線處的最大接觸應力，可由彈性力學的赫茲應力公式計算。最終列出齒根彎曲疲勞強度計算的設計式和校核式。第8頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四

五、齒輪傳動參數的選擇

1齒數和模數—當齒輪分度圓直徑確定后，增加齒數，相應減小模數，可增大重合度，有利于傳動平穩(wěn)，并可節(jié)省加工工時和材料。對于軟齒面閉式傳動，在滿足輪齒彎曲強度條件下，可適當增加齒數，減小模數。一般z1=20∽40，模數可按m=（0.007∽0.02）a選?。粋鬟f動力的齒輪，模數m≮2mm，，硬齒面常取z1=17∽20。

2

齒寬b和齒寬系數φa—增大齒寬能減小齒輪徑向尺寸，可降低齒輪的圓周速度，且使齒輪傳動結構緊湊。但寬度過大，載荷沿齒寬分布愈不均勻，載荷集中越嚴重。因此必須考慮各方面的影響因素，合理地選擇齒寬系數。對于標準圓柱齒輪減速器，φa的標準值為：0.2、0.25、0.3、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0等。一般輕型減速器可取φa=0.2∽0.4；中型減速器取φa=0.4∽0.6；重型減速器取φa=0.8；

3、第9頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四傳動比i—減速傳動,i=ω1/ω2=z2/z1≥1。但傳動比不宜過大，一般直齒圓柱齒輪傳動i≤5；斜齒圓柱齒輪傳動i≤8。當i>8時，可采用多級傳動。

4、許用彎曲應力和許用接觸應力六、齒輪的結構設計及潤滑密封齒輪的結構和尺寸，既要滿足強度和剛度要求，又要滿足工藝要求。通常是根據經驗和規(guī)范確定。常用的齒輪結構有：（1）齒輪軸-齒輪的齒頂圓直徑da小于軸孔直徑的2倍，或齒根圓與鍵槽底部的距離

δ≤（2∽2.5）mn（mn為法面模數）都應將齒輪與軸制成一體，稱為齒輪軸。；（2）鍛造齒輪

-齒頂圓直徑da≤200mm時，鍛造成實體型式；齒頂圓直徑da<500mm時的鍛造圓柱齒輪，采用腹板型式;第10頁，共11頁，2023年，2月20日，星期四設計舉例：某帶式輸送機傳動裝置簡圖如教材圖9.11.8所示。試設計該兩級直齒圓柱齒輪減速器中的低速級齒輪傳動。已知：傳遞的功率P=10Kw，電動機驅動，低速級主動輪轉速n1=400r/min，傳動比i=3.5，單向運轉，載荷有輕微沖擊。（3）鑄造齒輪-齒輪齒頂圓直徑da>400-500mm時，不宜鍛造，常用鑄鋼或鑄造鑄造。當400mm<da≤500mm，采用腹板式結構或圖9.11.7（b）所示的輪輻式結構；當da>500~1000mm時，只能