齒輪強(qiáng)度計(jì)算.ppt

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1、5-7輪齒的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則一、失效形式1、輪齒折斷2、齒面磨料磨損3、齒面疲勞點(diǎn)蝕4、齒面膠合二、計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——齒輪傳動(dòng)1輪齒折斷產(chǎn)生原因:齒根彎曲應(yīng)力大齒根應(yīng)力集中折斷類(lèi)型:疲勞折斷—反復(fù)應(yīng)力?疲勞裂紋?輪齒疲勞折斷突然折斷—齒輪為脆性材料時(shí)，受到過(guò)載或沖擊時(shí)產(chǎn)生變形折斷—制造或安裝不準(zhǔn)確，以及軸的變形引起發(fā)生部位：輪齒根部(全齒折斷)、缺角(斜齒輪局部折斷)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——齒輪傳動(dòng)采取措施:增大齒根過(guò)渡圓角、消除加工倒痕?減小應(yīng)力集中增大軸及支承的剛性?受載均勻合適熱處理?齒芯具有足夠韌性、表面強(qiáng)化Fn2、齒面疲勞點(diǎn)蝕產(chǎn)生原因:輪

2、齒在節(jié)圓附近一對(duì)齒受力，載荷大滑動(dòng)速度低形成油膜條件差接觸疲勞產(chǎn)生麻點(diǎn)發(fā)生部位：偏向齒根的節(jié)線附近閉式齒輪傳動(dòng)的主要破壞形式開(kāi)式傳動(dòng)中一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——齒輪傳動(dòng)采取措施:提高材料硬度?增強(qiáng)抗點(diǎn)蝕能力合理選擇潤(rùn)滑油?防止裂紋擴(kuò)展3、齒面磨料磨損發(fā)生機(jī)理：磨料(沙粒、鐵屑等)進(jìn)入嚙合區(qū)?齒面磨損?齒形破壞?齒根減薄（根部嚴(yán)重）?斷齒發(fā)生部位：齒面發(fā)生狀況：開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——齒輪傳動(dòng)采取措施:加強(qiáng)潤(rùn)滑開(kāi)式改閉式傳動(dòng)4齒面膠合產(chǎn)生原因:高速重載；散熱不良；滑動(dòng)速度大；齒面粘連后撕脫發(fā)生部位：沿運(yùn)動(dòng)方向撕裂機(jī)械設(shè)計(jì)基

3、礎(chǔ)——齒輪傳動(dòng)采取措施:減小模數(shù)，降低齒高抗膠合能力強(qiáng)的潤(rùn)滑油材料的硬度及配對(duì)防齒面點(diǎn)蝕?齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算?求尺寸d或a限制接觸應(yīng)力防輪齒折斷?齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算?求模數(shù)ｍ限制彎曲應(yīng)力機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——齒輪傳動(dòng)閉式軟齒面——以保證接觸疲勞強(qiáng)度為主閉式硬齒面——以保證彎曲疲勞強(qiáng)度為主開(kāi)式傳動(dòng)——以保證彎曲疲勞強(qiáng)度為準(zhǔn)則二、計(jì)算準(zhǔn)則5-8齒輪的材料輪齒材料的基本要求：齒面要硬，齒芯要韌機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——齒輪傳動(dòng)鍛鋼---（中低碳鋼、合金鋼）齒表面硬度<=350HBS的齒輪熱處理：調(diào)質(zhì)或正火小齒輪硬度>大齒輪25-50HBS常用材料：45，35SiMn

4、,40Cr,35CrMn...鑄鋼熱處理：正火，回火材料：ZG310-570,ZG340-640應(yīng)用：大尺寸齒輪（400-600）齒表面硬度>350HBS的齒輪熱處理：淬火,表面淬火---40-60HRC常用材料：45，35SiMn,40Cr,20CrMnTi…鑄鐵材料：HT200,HT300,QT500-7應(yīng)用：開(kāi)式、低速、無(wú)沖擊場(chǎng)合非金屬材料材料：布（木）質(zhì)塑料、尼龍應(yīng)用：高速、輕載、要求噪聲低5-10直齒輪輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算1、作用力的分析2、輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)化：計(jì)算輪齒的彎曲強(qiáng)度時(shí)，可將輪齒看作一個(gè)懸臂梁。

5、且認(rèn)為只有一對(duì)輪齒傳遞全部載荷輪齒的疲勞折斷與彎曲疲勞強(qiáng)度有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——齒輪傳動(dòng)法向力可以分解為兩個(gè)分力：彎曲分力FH=Fncos?壓縮分力Fv=Fnsin?一、作用力的分析FHFVFnFn??s1l危險(xiǎn)剖面的彎曲應(yīng)力為：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——齒輪傳動(dòng)校核公式：設(shè)計(jì)公式：一、輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算注意：1齒寬系數(shù)、齒數(shù)z12許用彎曲應(yīng)力[?F]3[?F]的取值:min([?F]1/YF1,[?F]2/YF2)YF為齒形系數(shù)，只與齒形有關(guān)，即與壓力角、齒頂高系數(shù)、齒數(shù)有關(guān)，而與模數(shù)無(wú)關(guān)。假設(shè)：?jiǎn)螌?duì)齒嚙合，力作用在節(jié)點(diǎn)P，不計(jì)Ff輪齒間的總壓力→法向力

6、Fn,沿嚙合線指向齒面1、Fn的分解：圓周力Ft、徑向力Fr圓周力Ft:沿節(jié)圓切線方向指向齒面徑向力Fr:沿半徑方向指向輪心機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——齒輪傳動(dòng)2、作用力的大?。篎t＝2T1/d1Fr＝Ft·tana二、受力分析FnFrFtaT1－小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩,Ｎ·mmd1－小齒輪節(jié)圓直徑,mma－嚙合角輪齒齒面的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算近似以節(jié)點(diǎn)為準(zhǔn)有曲率的齒廓接觸點(diǎn)→接觸應(yīng)力→赫茲公式校核公式：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)公式：二、輪齒的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算由式可知，當(dāng)齒輪的材料、傳動(dòng)比及齒寬系數(shù)一定時(shí)，由輪齒表面接觸強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與中心距有關(guān)，即中心距

7、越大，承載能力越強(qiáng)，相應(yīng)實(shí)際應(yīng)力越小齒寬系數(shù)越大，中心距越小兩輪的接觸應(yīng)力相等[?H]=min([?H]1,[?H]2)1壓力角a的選擇：一般齒輪α=20°；航空用齒輪α=25°2齒數(shù)z的選擇d1一定，齒數(shù)z1↑→重合度↑平穩(wěn)性好→m小→加工量↓，但齒輪彎曲強(qiáng)度差閉式軟齒面：z1宜取多→提高平穩(wěn)性，z1=20~40開(kāi)式或閉式硬齒面：z1宜取少→保證輪齒彎曲強(qiáng)度,z1≥17機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——齒輪傳動(dòng)3齒寬系數(shù)的選擇yd↑→b↑→承載能力↑(p196)但載荷分布不均勻↑→應(yīng)取得適當(dāng)計(jì)算(實(shí)用)齒寬：b=ydd1,B1=b+5~8,B2=b相關(guān)參數(shù)選擇例題

8、1已知：如圖求：齒輪2、3的圓周力的方向機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——齒輪傳動(dòng)正確習(xí)題A向Z1Z4Z2Z3ABCDFt2Ft1Ft3Ft