齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)

《機(jī)械設(shè)計(jì)與創(chuàng)新》課程項(xiàng)目六齒輪傳動設(shè)計(jì)單元七齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)Step1

明確任務(wù)Step2項(xiàng)目導(dǎo)入Step3操作訓(xùn)練Step4知識深化Step5歸納總結(jié)目錄知識點(diǎn)：斜齒圓柱齒輪受力分析技能點(diǎn)：能分析直齒圓柱齒輪的受力會進(jìn)行齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算能應(yīng)用軟件進(jìn)行齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)校核素養(yǎng)：認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)工作態(tài)度直齒圓柱齒輪受力分析圓錐齒輪受力分析齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算齒根彎曲強(qiáng)度校核齒輪強(qiáng)度校核步驟1：明確任務(wù)齒輪失效輪齒折斷輪面點(diǎn)蝕如何盡量避免這種情況，首先應(yīng)該如何？步驟2：項(xiàng)目導(dǎo)入直齒圓柱齒輪傳動的作用力假設(shè)條件：作用于齒輪上的力沿齒寬接觸線均勻分布。齒面摩擦力小而忽略。直齒圓柱齒輪受力分析步驟2：項(xiàng)目導(dǎo)入直齒圓柱齒輪受力分析d1主動齒輪分度圓直徑；α分度圓壓力角，α=20?。T1作用在主動齒輪上的轉(zhuǎn)矩，單位N?mm；直齒圓柱齒輪傳動的作用力一對直齒圓柱齒輪受力分析Ft1作用在主動齒輪上的圓周力，與V方向相反；Ft1Fr1Ft1Fr1Fr2Ft2Ft2Fr2Ft2作用在從動齒輪上的圓周力，與V方向同向；Fr1作用在主動齒輪上的徑向力，指向圓心；Fr2作用在從動齒輪上的徑向力，指向圓心。直齒圓柱齒輪受力分析步驟2：項(xiàng)目導(dǎo)入輪1是主動輪，輪2是從動輪。直齒圓柱齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算步驟3：操作訓(xùn)練σH—輪齒齒面所受到的接觸應(yīng)用，Mpa；ZE—材料的彈性系數(shù)，；兩輪均為鋼時(shí)，ZE=189.8；一輪為鋼，一輪為鑄鐵時(shí)，ZE=162；兩輪均為鑄件時(shí)，ZE=143.7；K—載荷系數(shù)；d1—主動齒輪分度圓直徑，mm；b—齒寬，mm；μ—傳動比，μ=z2/z1；[σH]—許用接觸應(yīng)力，Mpa(查設(shè)計(jì)手冊)。計(jì)算載荷Fnc名義載荷Fn計(jì)算載荷Fnc=KFn附加外部動載荷、內(nèi)部附加動載荷載荷分布均勻性、齒間載荷分配系數(shù)原動機(jī)工作機(jī)械的載荷特性均勻中等沖擊大的沖擊電動機(jī)1-1.21.2-1.61.6-1.8多缸內(nèi)燃機(jī)1.2-1.61.6-1.81.9-2.1單缸內(nèi)燃機(jī)1.6-1.81.8-2.02.2-2.4說明：斜齒、圓周速度低、精度高、齒寬系數(shù)?。恢饼X、圓周速度高、精度低、齒寬系數(shù)大時(shí)取大值。齒輪在兩軸承間并對稱布置時(shí)取小值，否則取大值。載荷系數(shù)K步驟3：操作訓(xùn)練直齒圓柱齒輪，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核的設(shè)計(jì)公式“+”—用于外嚙合，“-”用于內(nèi)嚙合；φd—齒寬系數(shù)φd=b/d1。齒輪相對軸承的位置齒面硬度軟齒面(大、小輪硬度)≤350HBS軟齒面(大、小輪硬度)>350HBS對稱布置08-1.40.4-0.9非對稱布置0.6-1.20.3-0.6懸臂布置0.3-0.40.15-0.25齒寬系數(shù)φd1步驟3：操作訓(xùn)練直齒圓柱齒輪，彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪齒根危險(xiǎn)截面假設(shè)條件齒輪的輪齒近似看成一個(gè)懸臂梁法向力Fn全部由一對輪齒承擔(dān)且作用于齒頂危險(xiǎn)截面AB截面參數(shù)：長*寬=b*SF，距危險(xiǎn)截面分力FncosαF為hF。AB危險(xiǎn)截面最大彎曲應(yīng)力：危險(xiǎn)截面確定方法與輪齒對稱中線成30°角并與齒根過渡圓角相切的切線，通過兩切點(diǎn)作平行于軸線的截面。步驟3：操作訓(xùn)練YFα—齒形系數(shù)，YFs—齒根應(yīng)力修正系數(shù)。齒輪齒根危險(xiǎn)截面步驟3：操作訓(xùn)練直齒圓柱齒輪，彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算[σF]—齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度的許用應(yīng)力。直齒圓柱齒輪，彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)步驟3：操作訓(xùn)練直齒圓柱齒輪，彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒輪設(shè)計(jì)準(zhǔn)則總則：按主要失效形式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算確定主要尺寸按其它失效形式進(jìn)行必要的校核。步驟3：操作訓(xùn)練齒輪工況閉式軟齒面閉式硬齒面開式齒輪主要失效形式齒面點(diǎn)蝕齒根折斷齒面磨損計(jì)算準(zhǔn)則齒面接觸疲勞強(qiáng)度齒根彎曲疲勞強(qiáng)度齒根彎曲疲勞強(qiáng)度確定數(shù)據(jù)齒輪主要參數(shù)、尺寸齒輪主要參數(shù)、尺寸齒輪模數(shù)校核準(zhǔn)則齒根彎曲疲勞強(qiáng)度齒面接觸疲勞強(qiáng)度模數(shù)增大10%~20%，不校核閉式一對鑄鐵齒輪按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)確定模數(shù)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算的步驟傳動形式、齒輪材料及熱處理計(jì)算m或d1選擇齒輪的主要參數(shù)計(jì)算主要幾何尺寸校核接觸強(qiáng)度或彎曲強(qiáng)度校核齒輪圓周速度，選擇齒輪精度等級、潤滑方式等繪制齒輪零件工作圖工況等設(shè)計(jì)準(zhǔn)則步驟3：操作訓(xùn)練設(shè)計(jì)準(zhǔn)則直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)題，設(shè)計(jì)某帶式運(yùn)輸機(jī)的單級減速器中的直齒圓柱齒輪傳動。已知，減速器的輸入功率為10kW，滿載轉(zhuǎn)速n=960rpm，傳動比i12=4，單向運(yùn)轉(zhuǎn)、載荷平穩(wěn)，預(yù)計(jì)使用壽命10年?？梢詰?yīng)用本課程資源的《圓柱齒輪設(shè)計(jì)》軟件。步驟3：操作訓(xùn)練步驟4：知識深化斜齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)斜齒圓柱齒輪傳動的作用力圓周力徑向力軸向力步驟4：知識深化斜齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)斜齒圓柱齒輪傳動的作用力圓周力方向徑向力方向軸向力方向Fa1方向根據(jù)左右手判斷，即左旋齒輪用左手，右旋齒輪用右手，四指彎曲方向與齒輪旋轉(zhuǎn)方向相同，大拇指的指向即為齒輪所受軸向力的方向。主動輪Ft1方向，與齒輪旋轉(zhuǎn)方向相反Fr1指向齒輪中心從動輪受力方向通過作用力與反作用力獲得。斜齒圓柱齒輪傳動強(qiáng)度計(jì)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式(一對鋼制齒輪)步驟4：知識深化步驟4：知識深化例題，設(shè)計(jì)一斜齒輪圓柱齒輪減速器。該減速器用于重型機(jī)械上，由電動機(jī)驅(qū)動。已知，傳遞功率P=70kW，小齒輪轉(zhuǎn)速n1=960rpm，傳動比i=3，載荷中等沖擊，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，齒輪相對于軸承為對稱布置，工作壽命10年，單班制工作。齒輪傳動主要參數(shù)選擇傳動比i傳動比i<8一級傳動傳動比i=8-40二級傳動傳動比i>40三級或三級以上直齒圓柱齒輪傳動比i<3，最大可達(dá)5；斜齒圓柱齒輪傳動比i≤5，最大可達(dá)8；直齒圓錐齒輪傳動比i≤3，最大可達(dá)i≤5-7.5。步驟4：知識深化齒數(shù)zz1≥17(ha*=1,C*=0.25)；周期性變化z1

、z2互為質(zhì)數(shù)。閉式軟齒面z1宜取多(提高平穩(wěn)性)，z1=24~40；開式或閉式硬齒面：z1宜取少(保證輪齒彎曲強(qiáng)度)，z1=17~20。d1一定，齒數(shù)z1↑→重合度↑，平穩(wěn)性好；但m小→加工量↓，齒輪彎曲強(qiáng)度差。步驟4：知識深化模數(shù)m傳遞動力的齒輪模數(shù)不得小于1.5mm，且符合國家標(biāo)準(zhǔn)，盡量選擇優(yōu)先系列。m小→加工量↓，齒輪彎曲強(qiáng)度差。步驟4：知識深化齒寬系數(shù)φdφd↑b↑承載能力↑載荷分布均勻↓齒寬計(jì)算，步驟4：知識深化螺旋角β模數(shù)和壓力角必須是標(biāo)準(zhǔn)值；齒寬必須圓整；中心距應(yīng)盡可能取整；分度圓必須足夠精確（最低要求為小數(shù)點(diǎn)以后三位數(shù)字）。一般取:人字齒輪:平穩(wěn)性承載能力軸向力傳動效率步驟4：知識深化直齒圓錐齒輪設(shè)計(jì)直齒圓錐齒輪傳動的作用力軸向力Fa

的方向總是由錐齒輪的小端指向大端。圓周力徑向力軸向力步驟4：知識深化步驟4：知識深化直齒圓錐齒輪傳