热门搜索:

  • /?50
  • 下载费用:10 金币 ?

齿轮传动设计.doc

关?键?词:
机械传动设计
资源描述:
机械设计之齿轮传动设计 第 1 页 共 50 页 齿轮传动 设 计 主要内容 1 、齿 轮传 动的 失效 形 式,各 种失 效的 机理 和特 点,预 防止 措施 及齿 轮传 动计算 准则 。 2、齿 轮材 料的 基本 要求 , 软齿面 与硬 齿面 的常 用热 处理方 法及 材料 选用 原则 。 3 、齿 轮传 动的 受力 分 析,计 算载 荷, 各种 载荷 系数的 物理 意义 与影 响因 素。 4 、直 齿圆 柱齿 轮传 动 的齿面 接触 强度 计算 与齿 根弯曲 疲劳 强度 计算 、斜 齿圆柱 齿轮 传 动和直 齿锥 齿轮 传动 的计 算特点 。 5 、齿 轮传 动设 计中 主 要参数 的选 择原 则及 影响 因索, 各参 数间 的相 互影 响关系 。 基本要求 1 、掌 握齿 轮传 动的 失 效形式(轮 齿折 断、 点蚀 、 磨损、 胶合 、塑 性变 形) 的 特点、 失效 部位、 失效 机理 、防 止或 减轻失 效的 惜施 ,以 及针 对不同 失效 形式 的设 计计 算准则 。 2 、掌 握选 用齿 轮材 料 的基本 要求 ,软 齿面 与硬 齿面的 常用 材料 与热 处理 方法, 合理 地 选 用齿轮 的配 对材 料及 热处 理方法 。 3 、熟 练掌 握齿 轮传 动 的受力 分析 方法 。 4 、理 解齿 轮计 算中 要 用计算 载荷 而不 用名 义载 荷的道 理, 了解 四个 载荷 系数的 物理 意 义及其 影响 因素 ,采 取哪 些措施 可减 小载 荷系 数。 5 、掌 握直 齿圆 柱齿 轮 的接触 疲劳 强度 计算 与齿 根弯曲 疲劳 强度 计算 的理 论依据 ,以 及 力学模 型 、 应 力的类 型与 变化特 性 ; 掌 握公式 中各 参数的 意义 。 对斜齿 圆柱 齿轮与 直齿 锥 齿 轮的强 度计 算, 应根 据它 们的传 动特 点, 由相 应的 当量齿 轮转 化为 直面 圆柱 齿轮后 再进 行强 度计算 ,但 须注 意它 们的 计算与 直齿 圆柱 齿轮 计算 的异同 点。 重点难点 1 、各 类齿 轮传 动的 失 效形式 ; 2 、各 类齿 轮传 动的 受 力分析 及各 分力 的对 应关 系,尤 其是 斜齿 圆柱 齿轮 轴向力 方向 的 判定及 力大 小计 算; 3 、载 荷系 数的 影响 因 素及减 小措 施; 影响 齿轮 强度的 因素 分析 及主 要参 数的选 择。 §3-1 概述 齿 轮传 动是 机械 传动 中最重 要、 应用 最广 泛的 一种传 动。 齿 轮传 动的 主要 优点 有:传 动效 率 高 ,工 作可 靠,寿 命长 ,传 动比 准确 ,结构 紧凑 。 主 要缺 点是 : 制 造精 度要求 高, 制造 费用 大, 精度低 时振 动和 噪声 大, 不宜用 于轴 间距 离较大 的传 动。 机械设计之齿轮传动设计 第 2 页 共 50 页 齿 轮传 动可 做成 开式 、半开 式和 闭式 齿轮 传动 。 开 式齿 轮传 动: 齿轮 完全外 露, 易落 入灰 砂和 杂物, 不能 保证 良好 的润 滑, 轮 齿易 磨损, 多用于 低速 、不 重要 的场 合。 半 开式 齿轮 传动 : 装 有简单 的防 护罩 , 有 时还 把大齿 轮部 分的 浸入 油池 中, 比开 式传 动 润滑好 些, 但仍 不能 严密 防止灰 砂及 杂物 的浸 入。 闭 式齿 轮传 动: 齿轮 和轴承 完全 封闭 在箱 体内 ,能保 证良 好的 润滑 和较 好的啮 合精 度 , 应用 广 泛。 机 械系 统对 齿轮 传动 的功能 要求 主要 有: (1) 能 传递 两个 平行 轴或相 交轴 或交 错轴 间的 回转运 动和 转矩 ; (2) 保 证传 动比 恒定 不变; (3) 能 传递 足够 大的 动力, 工作 可靠 ; (4) 保 证较 高的 运动 精度; (5) 能 达到 预定 的工 作寿命 。 只 要齿 轮设 计合 理, 制造质 量高 ,达 到规 定的 制造精 度, 就能 达到 预期 的功能 要求 。 §3-2 齿轮传动的失效形 式和设计约束 一 、齿 轮传 动的 失效 形式 齿 轮传 动的 失效 一般 发生在 轮齿 上, 通常 有轮 齿折断 和齿 面损 伤两 种形 式。 后 者又 分为 齿面点 蚀、 磨 损 、胶 合和 塑性变 形等 。 1 、轮 齿折 断 一 般发 生在 齿根 部位 ,因为 齿根 是应 力集 中源 而且应 力最 大。 轮齿 折断 可分为 : (1) 疲 劳折 断 : 轮齿 受 力后齿 根部 受弯 曲应 力的 反复作 用, 当齿 根过 渡圆 角处的 交变 应 力超过 了材 料的 疲劳 极限 时, 其 拉伸 侧将 产生 疲劳 裂纹( 图3-1a)。 裂纹 不断 扩展( 图 3-1b), 最终造 成轮 齿的 弯曲 疲劳 折断( 图3-1c) 。 (a) 机械设计之齿轮传动设计 第 3 页 共 50 页 (b) (c) 图 3-1 疲 劳折 断 (2) 过 载折 断 : 若齿 轮 严重过 载或 受冲 击载 荷作 用,或 经严 重磨 损后 齿厚 过分减 薄时 , 导致齿 根危 险截 面上 的应 力超过 极限 值而 发生 突然 折断。 从 折断 现象 上看 , 折 断有全 齿折 断和 局部 折断 之分。 前者 一般 发生 在齿 宽较小 的直 齿圆 柱齿轮 ; 后者 齿根裂 纹沿 倾斜方 向扩 展 , 往往 发生 在齿宽 较大 的直 齿轮 、 斜 齿圆柱 齿轮 及 人 字齿轮 上。 选 用合 适的 材料 和热 处理方 法 , 使 齿根芯 部有 足够的 韧性 ; 采用正 变位 齿轮 , 增 大齿 根 圆角半 径, 对齿 根处 进行 喷丸、 辊压 等强 化处 理工 艺,均 可提 高轮 齿的 抗折 断能力 。 2、齿 面点 蚀 (1) 产 生机 理: 轮 齿受 力后 , 齿 面接 触处将 产生 循环 变化 的接 触应力 , 在接 触应力 反复 作用下 , 轮齿 表 层或 次 表层 出现 不规 则的 细线状 疲劳 裂纹 , 疲 劳裂 纹扩展 的结 果, 使齿 面金 属脱落 而成 形麻 点状凹 坑, 称为 齿面 疲劳 点蚀, 简称 为点 蚀( 图3-2a)。 机械设计之齿轮传动设计 第 4 页 共 50 页 (2)现象 一 般多 出现 在节 线附 近的齿 根表 面上 , 然 后再 向其它 部位 扩展 , 这 是因 为在节 线处 同时 啮合齿 对数 少, 接触 应力 大,且 在节 点处 齿廓 相对 滑动速 度小 ,油 膜不 易形 成,摩 擦力 大 。 它可分 为早 期点 蚀 和 破坏 性点蚀 。 (a) 点蚀 机理 (b) 早期 点蚀 (c) 破坏 性点 蚀 (d) 点蚀 实例 图 3-2 疲 劳点 蚀 早 期点 蚀 : 对于 软齿 面齿轮(硬度 ≤3 50HB S) , 齿轮工 作初 期 , 相啮 合的 齿面接 触不 良 造 成局部 应力 过高 会出 现麻 点。 经 过一 段时 间跑 合后 , 接触 应力 趋于 均匀 , 麻 点不再 扩展 , 甚 至消失 ,这 种点 蚀称 为早 期点蚀 。 破 坏性 点蚀 : 如 果点 蚀面积 不断 扩展 , 麻 点数 量不断 增多 , 点 蚀坑 大而 深, 就 会发 展成 破坏性 点蚀 。这 种点 蚀一 旦发生 ,会 产生 强烈 的振 动和噪 声, 导致 齿 轮 失效 。 机械设计之齿轮传动设计 第 5 页 共 50 页 硬 齿面 齿轮(硬度>350HBS) , 其齿 面接 触疲 劳强 度高, 一般 不易 出现 点蚀 ,但由 于齿 面 硬、脆 ,一 旦出 现点 蚀, 它会不 断扩 大, 形成 破坏 性点蚀 。 开 式齿 轮传 动中 ,齿 面的点 蚀还 来不 及出 现或 扩展就 被磨 去, 因此 一般 不会出 现 点 蚀 。 提 高齿 面硬 度和 润滑 油的粘 度, 采用 正角 度变 位传动 等, 可减 缓或 防止 点蚀产 生。 3、齿 面磨 损 当 齿面 间落 入砂 粒、 铁屑、 非金 属物 等磨 料性 物质时 ,会 发生 磨料 磨损 。齿面 磨损 后 , 齿廓形 状破 坏, 引起 冲击 、振动 和噪 声, 且由 于齿 厚减薄 而可 能发 生轮 齿折 断(图3-3) 。 磨 料磨 损是 开式 齿轮 传动的 主要 失效 形式 。 改 善密 封和 润滑 条件 、 在油 中加 入减 摩添 加剂 、 保持 油的 清洁 、 提 高齿 面硬度 等, 均能 提高抗 磨料 磨损 能力 。 图3-3 齿面 磨损 图3-4 齿面 胶 合 4 、齿 面胶 合 互 相啮 合的 轮齿 齿面 ,在一 定的 温度 或压 力作 用下, 发生 粘着 ,随 着齿 面的相 对运 动 , 使金属 从齿 面上 撕落 而引 起严重 的粘 着磨 损现 象称 为胶合(图3-4) 。 胶 合有 冷胶 合和 热胶 合之分 。 热 胶合 :在 重载 高速 齿轮传 动中 ,由 于啮 合处 产生很 大的 摩擦 热, 导致 局部温 度过 高 , 使齿面 油膜 破裂 , 产 生两 接触齿 面金 属融 焊而 粘着 , 这 种胶 合称 为热胶 合 。 热胶合 是高 速重 载齿轮 传动 的主 要失 效形 式。 冷 胶合 : 在 重载 低速 齿轮传 动中 , 由 于局 部齿 面啮合 处压 力很 高, 且速 度低, 不易 形成 油膜, 使接 触表 面膜 被刺 破而粘 着, 这种 胶合 称为 冷胶合 。 减 小模 数、 降低 齿高 、 采用 角度 变位 齿轮 以减 小滑动 系数 , 提 高齿 面硬 度, 采 用抗 胶合 能力强 的润 滑油(极 压油) 等,均 可减 缓或 防止 齿面 胶合。 5、塑 性变 形 机械设计之齿轮传动设计 第 6 页 共 50 页 (a)塑 性变 形机 理 (b) 主 动轮塑 性变 形 (c) 从 动轮 塑性 变 形 图 3-5 塑 性变 形 (1) 产 生机 理: 当 轮齿 材料 较软 , 载 荷及摩 擦力 又很 大时 , 轮 齿在啮 合过 程中 , 齿 面表 层的材 料就 会 沿 着摩擦 力的 方向 产生 塑性 变形( 图3-5a) 。 (2) 现 象: 主 动轮 齿上 所受 摩擦 力是背 离节 线分 别朝 向齿 顶及齿 根作 用的 , 故 产生 塑性变 形后,齿 面沿节 线处 变成 凹沟( 图3-5b)。 从动 轮齿 上所 受的 摩擦力 方向 则相 反, 塑性 变形后 ,齿 面 沿节线 处形 成凸 棱( 图 3-5c)。 提 高齿 面硬 度, 采用 粘度高 的润 滑油 ,可 防止 或减轻 齿面 产生 塑性 变形 。 二、齿 轮传 动的 设计 约束 机械设计之齿轮传动设计 第 7 页 共 50 页 1 、闭 式软 齿面 : 失 效形 式: 主要 是疲 劳点蚀 ,其 次是 轮齿 折断 ; 设 计约 束: 按接 触疲 劳强度 计算 ,校 核弯 曲疲 劳强度 2 、闭 式硬 齿面 : 失 效形 式: 主要 是轮 齿折断 ,其 次是 齿面 疲劳 点蚀。 设 计约 束: 按弯 曲疲 劳强度 计算 ,校 核接 触疲 劳强度 3 、开 式齿 轮: 失 效形 式: 齿面 磨损 和轮齿 折断 , 设 计约 束: 因磨 损尚 无成熟 的计 算方 法, 只能 近似地 认为 其约 束条 件是 轮齿弯 曲疲 劳强 度条件 ,并 通过 适当 增大 模数的 方法 来考 虑磨 损的 影响。 短 期过 载的 齿轮 传动 , 其主 要失 效形 式是 过载 折断或 塑性 变形 , 其 设计 约束条 件为 静强 度条件 。 设 计齿 轮时 ,除 应满 足上述 强度 约束 条件 外, 还应考 虑诸 如经 济性 、环 境污染(主 要是 振动和 噪声)等 问题 。 §3-3 直齿圆柱齿轮传动 的强度条件 一 、受 力分 析 图 3-6 为一 对直 齿圆 柱齿轮 ,若 略去 齿面 间的 摩擦力 ,轮 齿节 点处 的法 向力 可分解 为两个 互相 垂直 的分 力: 切于分 度圆 上的 圆周 力 和沿半径 方向 的径 向力 。 机械设计之齿轮传动设计 第 8 页 共 50 页 (a) (b) 图3-6 直 齿圆 柱齿 轮受 力分析 1 、各 力的 大小 : (3-1) 机械设计之齿轮传动设计 第 9 页 共 50 页 式 中:T1 为主 动齿 轮 传递的 名义 转矩(N.mm) ; d1 为主 动齿 轮 分度圆 直径(mm); ? 为分 度圆 压力 角 (°) ; P1 主动 齿轮 传 递的功 率(kW) ; n1 主动 齿轮 的 转速(r/min)。 2 、各 力的 方向 (1) 圆 周力 :主 动轮 圆周力 的 方 向与 回转 方向 相反; 从动 轮圆 周力 的方 向与回 转方 向相同 。 (2) 径 向力 :分 别指 向各自 轮心(外 啮合 齿轮 传 动)。 3 、各 力对 应关 系 作 用在 主动 轮和 从动 轮上的 各对 应力 大小 相等 ,方向 相反 。 即: , , 二、计 算载 荷 式 3-1 中的 、 和 均是 作用在 轮齿 上的 名义 载荷 ,并不 等于 齿轮 工作 时所 承受 的实际 载荷 。主 要因 为: (1) 原 动机 和工 作机 有 可能产 生振 动和 冲击 ; (2) 轮 齿啮 合过 程中 会 产生动 载荷 ; (3) 制 造安 装误 差或 受 载后轮 齿的 弹性 变形 以及 轴、轴 承、 箱体 的变 形等 原因, 使得 载 荷沿齿 宽方 向分 布不 均; (4) 同 时啮 合的 各轮 齿 间载荷 分布 不均 等因 素的 影响。 所 以, 须将 名义 载荷 修正为 计算 载荷 ,进 行齿 轮的强 度计 算时 ,按 计算 载荷进 行 计 算 。 (3-2) (3-3) 式 中:K 为载 荷系 数 ; KA 为使 用系数 ; Kv 为动 载系 数 ; K ? 为 齿 向载 荷 分布系 数; K ? 为 齿间 载荷 分配系 数。 机械设计之齿轮传动设计 第 10 页 共 50 页 1 、使 用系 数KA 考 虑原 动机 和工 作机 的工作 特性 等引 起的 动力 过载对 轮齿 受载 的影 响。 其值查 表 3-1 。 表 3-1 使 用系 数 KA 工作机 的 工作特 性 原动机 的工 作特 性及 其示 例 均匀平 稳 电动机 轻微冲 击 汽轮机 、液 压马 达 中等冲 击 多缸内 燃机 严重冲 击 单缸内 燃机 均匀平 稳 1.00 1.10 1.25 1.50 轻微冲 击 1.25 1.35 1.50 1.75 中等冲 击 1.50 1.60 1.75 2.00 注 :对 于增 速传 动, 根据经 验建 议取 表中 值 的1.1 倍。 2、 动载 系数K ? 用 来考 虑齿 轮副 在啮 合过程 中, 因啮 合误 差(基 节误差 、 齿 形误 差和 轮齿 变形等)所 引起 的内部 附加 动载 荷对 轮齿 受载的 影响 。 (a) (b) 图3-7 基 节误 差产 生的 动载荷 分析 如 图3-7 所 示, 由于 啮合轮 齿的 基节 不等 , 即 ,致使第 二对 轮齿 在尚 未进 入啮 合区时 就提 前在 点开 始啮 合,使 瞬时 速比 发生 变化 而产生 冲击 和动 载。 同 理若 齿形 有误 差, 瞬时速 比亦 不为 定值 ,也 会产生 动载 荷。 齿 轮速 度越 高, 精度 越低, 齿轮 振动 越大 。 机械设计之齿轮传动设计 第 11 页 共 50 页 直 齿圆 柱齿 轮: =1.05 ~1.4 ;斜 齿圆 柱齿 轮: =1.02 ~1.2 。 齿 轮精 度低 、速 度高 时, 取大值 ;反 之, 取小 值。 提 高齿 轮的 制造 精度 、 对齿轮 进行 适当 的修 形( 如 图 3-7b 将 齿顶 按虚 线所 示 切掉一 部分) 可达到 降低 动载 荷的 目的 。 3、齿 向载 荷分 布系 数K ? 用 来考 虑由 于轴 的变 形和齿 轮制 造误 差等 引起 载荷集 中的 影响 。 (1) 轴 的弯 曲变 形: 如 图 3-8a 、3-8c 所 示, 当齿 轮相对 轴承 布置 不对 称时 , 齿轮 受载 后, 轴产生 弯曲 变形 , 两 齿轮 随之偏 斜 , 使 得作用 在齿 面上的 载荷 沿接 触线 分布 不均匀 ; 如果 齿 轮相对 轴承 对称 布置 时, 则载荷 沿接 触线 分布 较均 匀(图3-8b) 。 (2) 轴 的扭 转变 形: 受 转矩作 用的 轴也 会产 生载 荷沿齿 宽分 布不 均。 且靠 近转矩 输入 端 一侧, 轮齿 载荷 最大( 图3-8d、 图3-8e、 图 3-8f) 。 (3) 制 造、 安装 误差 、 齿面跑 合性 、轴 承及 箱体 的变形 等对 载荷 集中 均有 影响。 (f) 机械设计之齿轮传动设计 第 12 页 共 50 页 (h) 图3-8 载 荷分 布不 均匀 当 两轮 均为 硬齿 面时 : ;否 则: 宽 径比 较小 、齿 轮在 轴承间 对称 布置 、轴 的刚 性较大 时, 取小 值; 反 之 ,取 大值。 提 高齿 轮制 造和 安装 精度 、 提 高轴 承和箱 体的 刚度 、 合 理选 择齿宽 、 把 齿轮布 置在 远离 转矩输 入端 的位 置( 图 3-8g)、将 齿侧 沿齿 宽方 向进 行修形 或将 齿面 做成 鼓形 等( 图3-8h), 可降低 轮齿 上的 载荷 集中 。 4、齿 间载 荷分 配系 数K ? 用 来考 虑同 时啮 合的 各对轮 齿间 载荷 分配 不均 匀的影 响。 齿 轮啮 合过 程中 ,单 对齿、 双对 齿交 替参 与啮 合(图3-9a) 。 在双 对齿 啮 合区内 ,载 荷 在两对 齿上 的分 布是 不均 匀的。 主要 是因 为载 荷作 用点的 位置 在啮 合线 上是 不断变 化的 , 导 致轮齿 的刚 度也 不断 的变 化, 刚 度大 者承 担载 荷也 大, 这 样就 造成 了载 荷在 齿间分 配是 不均 匀的( 图3-9b、c)。 此 外, 基节 误差 、齿 轮重合 度、 齿面 硬度 及齿 顶修缘 等对 齿间 载荷 的分 配也有 影响 。 机械设计之齿轮传动设计 第 13 页 共 50 页 (a) (b) (c) 图 3-9 齿 间载 荷分 配 机械设计之齿轮传动设计 第 14 页 共 50 页 直 齿圆 柱齿 轮: 斜 齿圆 柱齿 轮: (齿 轮 精度>7 级) (齿 轮 精度400 ~600mm)且不宜 锻造的 场合 。 3 、铸 铁:HT300 、HT350 等 抗 弯及 耐冲 击性 较差 , 主 要用 于低 速、 工作 平 稳、 传递 功率 不大和 对尺 寸与重 量无 严格 要求的 开式 齿轮 。 4 、非 金属 材料 :夹 布 胶木、 尼龙 等 弹 性模 量小 , 在 承受 相同载 荷的 情况 下, 接触 应力低 , 但 它的 硬度 、 接 触强度 和抗 弯强 度低。 常用 于高 速、 小功 率、精 度不 高或 要求 噪声 低的场 合。 常 用的 齿轮 材料 及其 机械性 能见 表3-3。 表3-3 齿 轮常 用材 料及 其机械 性能 机械设计之齿轮传动设计 第 23 页 共 50 页 材料牌 号 热处理 方法 强度极 限 屈服极 限 硬度 ?b/MPa ?B/MPa HBS HRC( 齿 面) 45 正火 588 294 169~217 调质 647 373 229~286 表面淬 火 - 40~50 35SiMn 42SiMn 调质 785 510 229~286 表面淬 火 45~55 38SiMnMo 调质 735 588 229~286 表面淬 火 45~55 40Cr 调质 735 539 241~286 表面淬 火 48~55 38CrMoA1A 调质 890 834 229 氮化 HV>850 20Cr 渗碳淬 火 637 392 56~62 20CrMnTi 渗碳淬 火 1079 834 56~62 ZG310 ~570 正火 570 310 162~197 ZG340 ~640 正火 640 340 179~207 调质 700 380 241~269 HT300 250 169~255 HT350 290 182~273 QT500 -7 正火 500 320 170~230 QT600 -3 正火 600 370 190~270 夹布胶 木 100 25~35 二、许 用应 力 齿 轮的 许用 应力 是根 据试验 齿轮 的接 触疲 劳极 限和弯 曲疲 劳极 限确 定的 , 试验齿 轮的 疲 劳极限 又是 在一 定试 验条 件下获 得的 。 当 设计 齿轮 的工作 条件 与试 验条 件不 同时, 需加 以修 正。经 修正 后的 许用 接触 疲劳应 力和 许用 弯曲 疲劳 应力为 : 许 用接 触疲 劳应 力 (3-11) 机械设计之齿轮传动设计 第 24 页 共 50 页 许 用弯 曲疲 劳应 力 (3-12) 式 中: ?Hlim 、?Flim 分别为 试验 齿轮 的接 触疲 劳极限 和弯 曲疲 劳极 限(MPa); ZN 、YN 分别 为接触 强度 和弯 曲强 度计 算的寿 命系 数; YST 为 试验 齿 轮的应 力修 正系 数,YST =2.0 ; SHmin 、SFmin 分别为 接触 强度 和弯 曲强 度计算 的最 小安 全系 数。 1 、试 验齿 轮的 疲劳 极限 ?Hlim 、?Flim 试 验齿 轮的 疲劳 极限 是在持 久寿 命期 限内 , 失 效概率 为 1 %时 , 经 运转 试 验获得 , 其 值 分别由 图3-16 和图3-17 查得。 需注 意的 是: (1) 图 中给 出的 、 值是 有一定 变动 范围 的, 这是 因为同 一批 齿轮 中, 由于 其材质 、 热 处理 质量 及加 工质量 等有 一定 程度 的差 异, 致 使所 得到 的试 验齿 轮的疲 劳极 限值 出现较 大的 离散 性。 ML :齿轮 材料 和热 处 理质量 要求 低时 的取 线; MQ : 齿轮 材料 和热 处 理质量 中等 要求 时的 取线 ; ME : 齿轮 材料 和热 处 理质量 严格 要求 时的 取线 。 (2) 若 硬度 超出 区域 范 围,可 将图 作适 当的 延伸 。 (3) 若 轮齿 受对 称循 环 变应力 的作 用, 需将 图中 的 值乘 以0.7 。 机械设计之齿轮传动设计 第 25 页 共 50 页 图 3-16 齿根 接触 疲劳 机械设计之齿轮传动设计 第 26 页 共 50 页 图3-17 齿根 弯曲 疲劳 极限 机械设计之齿轮传动设计 第 27 页 共 50 页 2 、寿 命系 数ZN 、YN 、 是试 验齿 轮按 无限 寿命试 验所 得, 若实 际齿 轮为有 限寿 命时 , 其 疲劳 极 限值还 会提 高, 故引 入寿 命系 数ZN 和YN ,ZN>1 ,YN>1 。ZN 、YN 按各 自的 循环次 数N 分 别查取 图3-18 和图3-19 。 循 环次 数N 的 计算 : 式 中:n 为 齿轮 的转 速(r/min); a 为 齿轮 每转 一圈, 轮齿 同侧 齿面 啮合 次数; t 为总 工作 时间(h)。 图 3-18 接 触强 度寿 命系 数 ZN 1 -碳 钢经 正火 、调 质 、表面 淬火 、渗 碳淬 火、 球墨铸 铁, 诛光 体可 锻铸 铁(允 许一 定 的点蚀); 2 -材 料和 热处 理同1 ,不允 许出 现点 蚀; 3 -碳 钢调 质后 气体 氮 化、氮 化钢 气体 氮化 ,灰 铸铁; 4 -碳 钢调 质后 液体 氮 化。 图3-19 弯 曲强 度计 算寿 命系 数 YN 机械设计之齿轮传动设计 第 28 页 共 50 页 1 -碳 钢经 正火 、调 质 ,球墨 铸铁 ,珠 光体 可锻 铸铁; 2 -碳 钢经 表面 淬火 、 渗碳淬 火; 3 -碳 钢调 质后 气体 氮 化、氮 化钢 气体 氮化 ,灰 铸铁; 4 -碳 钢调 质后 经液 体 氮化。 3 、最 小安 全系 数SHmin 、SFmin 选 择最 小安 全系 数时 , 应考虑 齿轮 载荷 数据 和计 算方法 的正 确性 以及 对齿 轮的 可 靠性 要 求等 。SHmin 、SFmin 可按 表3-4 查取 。 若计 算数 据 的准确 性较 差 , 计 算方 法 粗糙 , 失 效可 能造成 严重 后果 等, 二者 均应取 大值 。 表 3-4 最 小安 全系 数SHmin 、SFmin 安全系 数 静强度 疲劳强 度 一般传 动 重要传 动 一般传 动 重要传 动 接触强 度SHmin 1.0 1.3 1.0~1.2 1.3~1.6 弯曲强 度SFmin 1.4 1.8 1.4~1.5 1.6~3.0 例 3-1 已 知起 重机 械用的 一对 闭式 直齿 圆柱 齿轮传 动, 输入 转速n1=730r/min , 输 入 功率P1=35kW , 每天 工 作 16 小时 ,使 用寿 命5 年 ,齿轮 为非 对称 布置 ,轴 的刚性 较大 , 原动机 为电 动机 , 工作 机 载荷为 中等 冲击 。z1=29 ,z2=129 , m=2.5mm ,b1=48mm ,b2=42mm 。 大、 小 齿轮 材料 皆为20CrMnTi , 渗碳 淬火, 齿面 硬度58~62HRC , 齿 轮精 度7 级 , 试验 算齿 轮强度 。 解: 1 、确 定许 用应 力 查 图3-16 ,得?Hlim1=?Hlim2=1500MPa ; 查 图3-17 ,得?Flim1=?Flim2 =460MPa 。 查 表3-4,取SHmin=1.1;SFmin =1.5 。 u=z2/z1=4.6 N1=60n1ta =6 0×730 ×5 ×300 ×16 ×1= 1 0.5× N2=N1/u =10 .5×10 8/4. 6=2. 26× 查 图3-18 ,得ZN1=ZN2=1 ; 查 图3-19 得,YN1=YN2=1 。
? 汽车智库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:齿轮传动设计.doc
链接地址:http://www.autoekb.com/p-1520.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们

copyright@ 2008-2018 mywenku网站版权所有
经营许可证编号:京ICP备12026657号-3?

收起
展开