第五讲 直齿圆柱齿轮的强度计算.ppt

齿轮传动和轮系 第五讲 直齿圆柱齿轮的强度计算 教学目的及教学重点 复习上次课教学内容 1、关于作业中存在的问题 2、齿轮轮齿的失效形式 新课导入 齿轮在工作中，必须具有足够的强度才能保证整个在整个工作过程中不失效。因此，对各种具体情况及失效形式，都应确立相应的强度验算方法及设计计算准则。我国制定的齿轮承载能力计算的国家标准（《渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法GB3480—97》和《锥齿轮承载能力计算方法GB10062—88》）中，计算包括了齿面接触强度和齿轮弯曲强度两种校核计算方法。 §16-7 直齿圆柱齿轮的强度计算 一. 轮齿的受力分析和计算载荷 一. 轮齿的受力分析和计算载荷 一. 轮齿的受力分析和计算载荷 一. 轮齿的受力分析和计算载荷 一. 轮齿的受力分析和计算载荷 2、计算载荷Fnc 上述受力分析是在载荷沿齿宽均匀分布的理想条件下进行的。但实际运转时，由于齿轮、轴、支承等存在制造、安装误差，以及受载时产生变形等，使载荷沿齿宽不是均匀分布，造成载荷局部集中。轴和轴承的刚度越小、齿宽b越宽，载荷集中越严重。此外，由于各种原动机和工作机的特性不同（例如机械的起动和制动、工作机构速度的突然变化和过载等），导致在齿轮传动中还将引起附加动载荷。因此在齿轮强度计算时，通常用计算载荷Fnc代替名义载荷Fn 一. 轮齿的受力分析和计算载荷 二. 轮齿的弯曲强度计算 二. 轮齿的弯曲强度计算 二. 轮齿的弯曲强度计算 正常标准齿轮的YF值可参考右图 二. 轮齿的弯曲强度计算 二. 轮齿的弯曲强度计算 三、齿面接触疲劳强度计算 为避免齿面发生点蚀，应限制齿面的接触应力。 实践证明，点蚀通常首先发生在齿根部分靠近节线处，故取节点处的接触应力为计算依据。 齿面接触应力是以两圆柱体接触时的最大接触应力为基础进行的。 三、齿面接触疲劳强度计算 一对钢制齿轮的齿面最大接触应力为： 三、齿面接触疲劳强度计算 轮齿齿面接触强度校核公式： 三、齿面接触疲劳强度计算 接触强度设计公式： 四、齿轮的强度计算方法的选择 齿轮的强度计算方法取决于轮齿的失效形式： 1．闭式齿轮传动：通常以保证齿面接触疲劳强度为主。齿面较软时，主要失效形式是点蚀，点蚀首先发生在节点附近的下齿面上，为防止点蚀发生，就应限制两齿面在节点处的接触应力σH ，因此应进行齿面疲劳强度计算，接触应力不超过材料的许用接触应力，即：σH ≤[σH] 但对于齿面硬度很高、齿芯强度又低的齿轮（如用20、20Cr钢经渗碳后淬火的齿轮）或材质较脆的齿轮，通常则以保证齿根弯曲疲劳强度为主。如果两齿轮均为硬齿面且齿面硬度一样高时，则视具体情况而定。 四、齿轮的强度计算方法的选择 功率较大的传动，例如输入功率超过75kW的闭式齿轮传动，发热量大，易于导致润滑不良及轮齿胶合损伤等，为了控制温升，还应作散热能力计算。 小结·提问·思考·练习 1．为什么选择节点作为齿面接触应力的计算点？ 答：因齿面接触疲劳首先发生在节点附近的齿根部分，所以应控制节点处接触应力。 2．在不改变材料和尺寸的情况下，如何提高轮齿的抗折断能力？　　答：可采取如下措施： (1) 减小齿根应力集中; (2) 增大轴及支承刚度; (3) 采用适当的热处理方法提高齿芯的韧性; (4) 对齿根表层进行强化处理。 小结·提问·思考·练习 3．如何提高齿面抗点蚀的能力？　　答：可采取如下措施： (1) 提高齿面硬度和降低表面粗糙度; (2) 在许用范围内采用大的变位系数和,以增大综合曲率半径; (3) 采用粘度高的润滑油; (4) 减小动载荷。 小结·提问·思考·练习 4．什么情况下工作的齿轮易出现胶合破坏？如何提高齿面抗胶合能力？　 答：高速重载或低速重载的齿轮传动易发生胶合失效。措施为： (1) 采用角度变位以降低啮合开始和终了时的滑动系数; (2) 减小模数和齿高以降低滑动速度; (3) 采用极压润滑油; (4) 采用抗校核性能好的齿轮副材料; (5) 使大小齿轮保持硬度差; (6) 提高齿面硬度降低表面粗糙度。 小结·提问·思考·练习 5．在直齿轮和斜齿轮传动中，为什么常将小齿轮设计得比大齿轮宽一些？　　答：其目的是防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合宽度减小而增大轮齿的工作载荷 布置作业 思考题：P234 习 题：P235 * * * 第五讲 直齿圆柱齿轮的强度计算 * 第十六章 三一工业职业技术学院 主 讲 蔡启方 2005年度 经济人物 2005年4月30日，在证监会关于股权分置改革试点通知出台后，三一集团第一时间向中国证监会提交了三一重工的试点方案。2005年6月10日，三一重工股权分置改革方案以流通股股东93.44%的高赞成票顺利通过表决，成