第10章 齒輪傳動

第10章齒輪傳動在齒輪強度計算中的主要參數(shù)：z、P等應(yīng)如何選擇？在閉式軟齒面圓柱齒輪傳動設(shè)計時，為什么在滿足彎曲強度條件下，齒數(shù)Z1盡可能取多一些為好？解：在齒輪強度計算中，齒數(shù)Z1應(yīng)大于最小齒數(shù)，以免發(fā)生根切現(xiàn)象；一般閉式軟齒面Z1取得多一些（z「25~40），，閉式硬齒面少一些（z「20~25），開式傳動更少（zi=17~20）o閉式硬齒面及開式傳動，應(yīng)保證足夠的彎曲強度，模數(shù)m是主要因素，故Z1取得少一些，m取得大一些。'螺旋角P=8°~25°，螺旋角取得過?。?<8°）不能發(fā)揮斜齒輪傳動平穩(wěn)、承載能力高的優(yōu)越性。但過大的螺旋角（6>25°）會產(chǎn)生較大的軸向力，從而對軸及軸承的設(shè)計提出較高的要求。閉式軟齒面?zhèn)鲃影唇佑|強度設(shè)計，因為d1=mz1，當(dāng)d1不變時，z」，ml，彎曲強度I，但重合度f，傳動平穩(wěn)性f，同時由于齒高降低，使加工工時減少，加工精度提高，故在滿足彎曲強度的條件下，取較多的齒數(shù)和較小的模數(shù)為好。一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，其參數(shù)m=3mm，z「20，z「80。問：1） 若改取m=4mm，當(dāng)z、b、材料及硬度、傳遞功率及轉(zhuǎn)速均不變時，齒根彎曲疲勞強度和齒面接觸疲勞強度有什么變化？2） 若改取m=2mm，z「30，z「120，其余條件不變時，齒根彎曲疲勞強度與齒面接觸疲勞強度有何變化？解：1）一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，當(dāng)z、如材料、硬度、傳動功率及轉(zhuǎn)速都不變時，增大模數(shù)，則可提高齒根彎曲疲勞強度，由于《=zm增大，齒面接觸疲勞強度也相應(yīng)提高。2）當(dāng)m下降，zi及z2增大，因m下降，其齒根彎曲疲勞強度下降，叫=哲不變，齒面接觸疲勞強度不變。某運輸機傳動系統(tǒng)如圖所示，帶傳動及二級閉式標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，初步設(shè)計其主要參數(shù)如圖示，如兩小齒輪材質(zhì)、硬度相同，兩大齒輪的材質(zhì)、硬度相同，兩對齒輪的寬度也相同，試分析說明這兩級齒輪傳動設(shè)計是否合理？為什么？解:該傳動方案不合理，因為二級齒輪傳動轉(zhuǎn)速不同，承載情況不同，使得兩對齒輪齒面接觸強度和齒根彎曲強度是不等的。低速級齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩在忽略效率的情況下，大約為第一級的2.5倍（i=z2/Z]=50/20=2.5），而兩對齒輪參數(shù)，材質(zhì)表面硬度等完全相同，那么如果滿足了高速級齒輪的強度，則低速級齒輪強度就不夠，反之，如果低速級齒輪強度夠了，則高速級齒輪傳動就會過于富裕而尺寸太大，所以齒輪參數(shù)的確定是不合理。齒輪的參數(shù)z、m及齒寬b對高速級或低速級應(yīng)有所不同，高級速要求傳動平穩(wěn)，其傳遞的轉(zhuǎn)矩小，故z1取多一些，齒寬系數(shù)％取小一些，低速級傳遞轉(zhuǎn)矩大，要求承載能力高，可取少一些的z1，使m大一些，齒寬系數(shù)^d也大一些。其次，齒輪相對軸承的布置也不合理。彎曲對軸產(chǎn)生的變形與扭矩對軸產(chǎn)生的變形產(chǎn)生疊加增加了載荷沿齒輪寬度的分布不均勻性，為緩和載荷在齒寬上的分布不均勻性，應(yīng)使齒輪離遠扭矩輸入(輸出)端。齒輪材料選擇的原則是什么？常用哪些材料及熱處理方法？軟、硬齒面齒輪的區(qū)分根據(jù)是什么？解：選擇齒輪材料及熱處理方法時應(yīng)考慮：①輪齒表面要有足夠的硬度以提高齒面抗點蝕和抗磨損的能力；②輪齒芯部要有足夠的強度和韌性，以保證有足夠的抗沖擊能力和抗折斷能力；③對軟齒面，大小輪面要有一定的硬度差HBS1=HBS2+(20~50)，以提高其抗膠合能力。同時還應(yīng)考慮材料加工的工藝性和經(jīng)濟性等。1 2軟硬齒面是以齒面硬度來分，當(dāng)HBSW350時為軟齒面?zhèn)鲃?，?dāng)HBS>350時為硬齒面?zhèn)鲃?。試述齒形系數(shù)的物理意義。標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動,齒形系數(shù)與哪些因素有關(guān)？為什么齒形系數(shù)與模數(shù)無關(guān)？同一齒數(shù)的直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪及圓錐齒輪的齒形系數(shù)值是否相同？解：齒形系數(shù)rFa表示載荷作用于齒頂時，由于輪齒形狀的不同對其彎曲強度影響的系數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動與齒數(shù)z有關(guān)。因為它只與齒廓的狀況有關(guān)，而與齒的大小無關(guān)，所以與模數(shù)m無關(guān)。同一齒數(shù)的直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪及圓錐齒輪的齒形系數(shù)值不相同，因為后二者的齒形系數(shù)與當(dāng)量齒數(shù)有關(guān)，斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒數(shù)zv=z/cos3p，圓錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)zv=z/cos&簡述在計算直齒圓柱齒輪彎曲疲勞強度計算中，要注意哪些事項？答:1.在選擇小齒輪的齒數(shù)時，一般要求不根切，即：Z>17；采用強度校核公式時，要對大小齒輪分別進行強度校核；YYYY采用強度設(shè)計公式時，要比較大小齒輪的Fa1Sal；Fa2Sa2的大小，將兩者中的較[bf]1 ”f]2大者代入公式中。如果齒輪傳動是受對稱循環(huán)的交變應(yīng)力作用，則其實驗齒輪的彎曲疲勞極限b麗應(yīng)在查取的脈動循環(huán)彎曲疲勞極限b的基礎(chǔ)上再乘上0.7。FE簡述在計算直齒圓柱齒輪接觸疲勞強度計算中，要注意哪些事項？答:1.在選擇小齒輪的齒數(shù)時，一般要求不根切，即：Z1>17；采用強度校核公式時，要對大小齒輪的［b」「［bh］2進行比較；將兩者中的較小者代入公式中。采用強度設(shè)計公式時，要對大小齒輪的［bh］i；［bh］2進行比較；將兩者中的較小者代入公式中。簡述斜齒圓柱齒輪傳動強度計算的原理？答：斜齒輪的輪齒在受法向載荷作用后，在法面齒根處產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，在法面齒面產(chǎn)生接觸應(yīng)力。而斜齒輪的當(dāng)量齒輪的齒廓形狀與斜齒輪的發(fā)面齒形最為接近，所以斜齒輪的強度計算以直齒輪的強度計算為基礎(chǔ)，引入當(dāng)量齒輪的概念，考慮斜齒與直齒的不同，修正直齒輪的強度計算公式，即可形成適用于斜齒輪的強度公式。填空及選擇題齒輪傳動的主要的失效形式有輪齒折斷、齒面點蝕、齒面膠合、齒面磨損齒面塑性變形.國標(biāo)GB10095-88給齒輪副規(guī)定了12個精度等級。其中1級最高，12級最低，常用的為6~9級精度。在齒輪傳動中，主動輪所受的圓周力與嚙合點處的速度方向頊反，而從動輪所受圓周力與嚙合點處的速度方向同相作用在嚙合齒面上的徑向力的方向，分別指向各自的轉(zhuǎn)動中心設(shè)計斜齒圓柱齒輪傳動時，螺旋角8一般在8°—20°范圍內(nèi)選取。由于斷齒破壞比點蝕破壞更具有嚴(yán)重的后果，所以通常設(shè)計齒輪時，抗彎強度的安全系數(shù)sf應(yīng)大于接觸強度的安全系數(shù)sh。齒輪的齒形系數(shù)YFa的大小與模數(shù)無關(guān)，主要取決于齒輪的齒數(shù)。-對相嚙合的圓柱齒輪孕Z「《>、，其接觸應(yīng)力大小是b4=bH2。齒輪傳動的損耗包括嚙合中的摩擦損耗；攪動潤滑油的油阻損耗；軸承中的摩擦損耗。

一對相嚙合的圓柱齒輪，其彎曲應(yīng)力大小是。尸。。f。一對相嚙合的軟齒面齒輪傳動，在選擇材料的硬度時應(yīng)使小齒輪的硬度_A大齒輪的硬度。A、大于B、小于C、相同D、不確定一對相嚙合的大小齒輪齒面接觸應(yīng)力 里A、大齒輪大 B、小齒輪大 C、大小相同 D、與材料有關(guān)一對相嚙合的齒輪傳動，在選擇齒寬時應(yīng)使小齒輪的齒寬業(yè)大齒輪的齒寬。A、大于B、小于C、相同D、不確定計算題為一對斜齒圓柱齒輪傳動，傳遞的功率P=20kW，主動輪的轉(zhuǎn)速n1=1450r/min，從動輪的轉(zhuǎn)速七=445,/min，兩輪的中心距a=265mm，小齒輪齒數(shù)氣=24。法面模數(shù)mn=5mm,法面壓力角a“=20。。求：1） 輪齒的受力大小。2） 作圖表示各力的方向。解：1.求幾何參數(shù)禹.=nm=Z145=0=324=124.74mm1=nc<5sR44?0.9222z=z.I=24X3.25=78取z=782cosP=史工!=重Q=0.9622a 2x265P=15.79。T=9.55x106—=9.55x106 =131724N-mmi n1 1450d=m^=5X^4=124.74mm1cosp0.962

齒上的作用力Fti當(dāng)=gx2=MRnFtid1 124.74tga=^112tg20。=799NcosPn0.962Fx=F神=2112tg15.79。=597NF= F——=—2112—=2336.32Nn1cosPcosan 0.962cos20。2.一對相嚙合的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，有關(guān)系數(shù)和許用值如表所示。試分析比較哪個齒輪的彎曲強度低？哪個齒輪的接觸強度低？齒數(shù)Z模數(shù)m齒寬bYFaYSa[b]F[b]H小齒輪202mm45mm2.82.2490MPa570MPa大齒輪502mm40mm2.42.3400MPa470MPa解：1)b=KFtYFaYSa<[b]FbmFb=K"t\1七1<[b]f1