11齿轮传动(上)研讨.ppt

rb O 30? 30? 假定载荷仅由一对轮齿承担，按悬臂梁计算。齿顶啮合时，弯矩达最大值。 hF Fn F2 F1 sF αF 分量F2产生压缩应力可忽略不计， 弯曲力矩： M=KFnhFcosαF 危险界面的弯曲截面系数： 弯曲应力： 危险截面：齿根圆角30? 切线两切点连线处。 齿顶受力：Fn，可分解成两个分力： F1 = Fn cosαF F2 = Fn sinαF ---产生弯曲应力； ---压应力，小而忽略。 Fn 四、齿根弯曲疲劳强度计算 A B σF ∵hF和SF与模数m相关， 轮齿弯曲强度计算公式： 故YF与模数m无关。 弯曲应力： 对于标准齿轮, YF仅取决于齿数z，取值见图9-23。 YF –齿形系数 通常两齿轮的齿形系数YF1和YF2并不相同，两齿轮材料的许用弯曲应力[σF1]和[σF2]也不相同，因此应分别验算两个齿轮的弯曲强度。 引入齿宽系数ψa=b/a，可得轮齿弯曲强度设计公式 注意：计算时取 较大者，计算结果应圆整, σF2可按下式计算： 在满足弯曲强度的条件下可适当地选取较多的齿数 许用弯曲应力[σF]按下式计算： σFlim为试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限，按图9-24查取。该图系用各种材料的齿轮在单侧工作时测得的，对于长期双侧工作的齿轮传动，因齿根弯曲应力为对称循环变应力，故应将图中数据乘以0.7。 sF为轮齿弯曲疲劳安全系数，按表9-6查取。 式中： 有利于节省材料和加工工时。 中心距a一定 齿数z 顶圆尺寸da 模数m 齿数z 重合度 传动平稳 齿轮传动设计时，应首先按主要失效形式进行强度计算，确定其主要尺寸，然后对其他失效形式进行必要的校核。 软齿面闭式传动常因齿面点蚀而失效，故通常先按齿面接触强度设计公式确定传动的尺寸，然后验算轮齿弯曲强度。 硬齿面闭式齿轮传动抗点蚀能力较强，故可先按弯曲强度设计公式确定模数等尺寸，然后验算齿面接触强度。 开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，一般不出现点蚀。 鉴于目前对磨损尚无成熟的计算方法，故对开式齿轮传动通常只进行弯曲强度计算，考虑到磨损对齿厚的影响，应适当降低开式传动的许用弯曲应力（乘以0.7~0.8），以便使计算的模数值适当增大。 一）齿轮传动设计参数的选择 五、 齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择 1．齿宽系数ψa的选择 齿宽b 大齿轮：b= ψa a； 小齿轮：b1=b+(5~10) mm 齿宽系数ψa值越大，则中心距a越小, 径向尺寸小，圆周速度小; 但若结构的刚性不够，齿轮制造、安装不准确，则齿宽过大容易发生载荷集中现象，使轮齿折断。 悬臂布置取小值：0.2~0.4 对称布置取较大值 软齿面取较大值 2．齿数的选择 一般，闭式齿轮传动: z1=24~40 当d1已按接触疲劳强度确定时， z1↑ m↓ 重合度ε↑ →传动平稳 抗弯曲疲劳强度降低 齿高h ↓ →切削量↓ 因此，在保证弯曲疲劳强度的前提下，齿数选得多一些好！ 开式齿轮传动: z1=17~20 z2=uz1 二） 齿轮传动的精度等级 制造和安装齿轮传动装置时，不可避免会产生齿形误差、齿距误差、齿向误差、两轴线不平行误差等。. 误差的影响： 1.转角与理论不一致，影响运动的准确性； 2.瞬时传动比不恒定，出现速度波动，引起振动、 冲击和噪音影响运动平稳性； 3.齿向误差导致轮齿上的载荷分布不均匀，使轮齿提 前损坏，影响载荷分布的不均匀性。 国标GB10095-88给齿轮副规定了12个精度等级。其中1级最高，12级最低，常用的为5~9级精度。 按照误差的特性及它们对传动性能的主要影响，将齿轮的各项公差分成三组，分别反映传递运动的准确性，传动的平稳性和载荷分布的均匀性。 Ⅲ、载荷分布的均匀性：沿齿长、齿高方向有一定的接触区。 精度选择是以传动的用途，使用条件，传递功率，圆周速度等为依据来确定。 一般通用机械动力齿轮:第Ⅰ公差组可取与第Ⅱ公差组同级或低一级，第Ⅲ公差组可取与第Ⅱ公差组同级或高一级。 公差组： Ⅰ、传递运动的准确性：从动轮旋转一周最大转角误差，齿距不均匀。 Ⅱ、传递运动的平稳性：从动轮旋转一齿最大转角误差，齿形不均匀, 产生振动、噪音。 齿轮传动精度等级的选择及其应用 精度等级 直齿圆 柱齿轮 9级 斜齿圆 柱齿轮 直齿圆 锥齿轮 圆周速度 v(m/s) 8级 7级 6级 ≤ 15 ≤ 10 ≤ 5 ≤ 3 ≤ 25 ≤ 17 ≤ 10 ≤ 3.5 ≤ 9 ≤ 6 ≤ 3 ≤ 2.5 应 用 高速重载齿轮传动，如飞机、汽车和机床中的重要齿轮；分度机构的齿轮传动。 高速中载或中速重载齿轮传动，如标准系列减速器中的齿轮，汽车和机床中的齿