齿轮传动承载计算

齿轮传动承载计算第1页，共11页，2023年，2月20日，星期四一．齿轮传动的计算类型1）设计计算已知：齿轮传递的功率、主动齿轮的转速和传动比（或从动轮的转速）、原动机和工作机的种类及工作特性。设计要求：选定齿轮材料、确定齿轮传动的主要参数、几何尺寸、齿轮结构尺寸和精度等级、绘制齿轮零件工作图。2）校核计算已知：齿轮传动的功率、主动齿轮的转速和传动比（或从动轮的转速）、其它主要参数和尺寸及齿轮材料、原动机和工作机的种类及工作特性。校核齿轮传动是否工作安全。第2页，共11页，2023年，2月20日，星期四二．齿轮传动的设计准则齿轮传动的设计准则与传动方式和齿面硬度有关

1）闭式齿轮传动

软齿面（指齿面硬度HBS≤350），应按齿面接触疲劳强度设计齿轮尺寸，而后校核齿根弯曲疲劳强度；硬齿面（指齿面硬度HBS>350），应按齿根弯曲疲劳强度设计齿轮尺寸，而后校核齿面接触疲劳强度。2）开式齿轮传动由于开式齿轮传动，磨损是其主要失效形式，考虑到磨损后，轮齿变薄，所以不论软、硬齿面，都可按齿根弯曲疲劳强度设计尺寸，并考虑磨损的影响，将设计出的模数加大10%∽20%。校核时，也只进行齿根弯曲疲劳强度校核计算。什么叫齿面接触疲劳强度？齿根弯曲疲劳强度？第3页，共11页，2023年，2月20日，星期四三、轮齿的受力分析四、轮齿的计算载荷第4页，共11页，2023年，2月20日，星期四三、齿根弯曲疲劳强度计算齿根弯曲疲劳强度计算的目的，是为了防止轮齿根部的折断。轮齿的疲劳折断，主要与齿根的弯曲应力大小有关。把轮齿看成是一根宽度为b的悬臂梁。考虑制造误差的影响，假定全部法向力Fn由一对轮齿承担。当法向力Fn作用在齿顶时，轮齿根部产生的弯曲应力最大。齿根危险剖面按300切线法确定，即作与轮齿对称中心线成300夹角并与齿根圆角相切的斜线，两切点的连线就是危险剖面位置。危险剖面处的齿厚为sF。

第5页，共11页，2023年，2月20日，星期四齿根危险截面处的最大计算弯曲应力应小于或等于轮齿材料的许用应力。即

бF≤[бF]材料力学的弯曲应力公式得：бF=FncosaFhF/bSF2/6

列出齿根弯曲疲劳强度计算的设计式和校核式。第6页，共11页，2023年，2月20日，星期四四、齿面接触疲劳强度计算齿面接触疲劳强度计算的目的，是为了防止齿面点蚀失效。齿面的疲劳点蚀，主要与齿面接触应力大小有关。直齿圆柱齿轮在节点处为一对轮齿参与啮合，轮齿承受载荷最大，润滑条件不良，因而点蚀最容易发生在节线附近，说明节线处的接触应力最大如图9.11.3所示。因此，防止齿面点蚀的强度条件为：节点处的计算接触应力应小于或等于齿轮材料的许用接触应力。即бH

≤[бH]第7页，共11页，2023年，2月20日，星期四齿面节线处的最大接触应力，可由弹性力学的赫兹应力公式计算。最终列出齿根弯曲疲劳强度计算的设计式和校核式。第8页，共11页，2023年，2月20日，星期四

五、齿轮传动参数的选择

1齿数和模数—当齿轮分度圆直径确定后，增加齿数，相应减小模数，可增大重合度，有利于传动平稳，并可节省加工工时和材料。对于软齿面闭式传动，在满足轮齿弯曲强度条件下，可适当增加齿数，减小模数。一般z1=20∽40，模数可按m=（0.007∽0.02）a选取；传递动力的齿轮，模数m≮2mm，，硬齿面常取z1=17∽20。

2

齿宽b和齿宽系数φa—增大齿宽能减小齿轮径向尺寸，可降低齿轮的圆周速度，且使齿轮传动结构紧凑。但宽度过大，载荷沿齿宽分布愈不均匀，载荷集中越严重。因此必须考虑各方面的影响因素，合理地选择齿宽系数。对于标准圆柱齿轮减速器，φa的标准值为：0.2、0.25、0.3、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0等。一般轻型减速器可取φa=0.2∽0.4；中型减速器取φa=0.4∽0.6；重型减速器取φa=0.8；

3、第9页，共11页，2023年，2月20日，星期四传动比i—减速传动,i=ω1/ω2=z2/z1≥1。但传动比不宜过大，一般直齿圆柱齿轮传动i≤5；斜齿圆柱齿轮传动i≤8。当i>8时，可采用多级传动。

4、许用弯曲应力和许用接触应力六、齿轮的结构设计及润滑密封齿轮的结构和尺寸，既要满足强度和刚度要求，又要满足工艺要求。通常是根据经验和规范确定。常用的齿轮结构有：（1）齿轮轴-齿轮的齿顶圆直径da小于轴孔直径的2倍，或齿根圆与键槽底部的距离

δ≤（2∽2.5）mn（mn为法面模数）都应将齿轮与轴制成一体，称为齿轮轴。；（2）锻造齿轮

-齿顶圆直径da≤200mm时，锻造成实体型式；齿顶圆直径da<500mm时的锻造圆柱齿轮，采用腹板型式;第10页，共11页，2023年，2月20日，星期四设计举例：某带式输送机传动装置简图如教材图9.11.8所示。试设计该两级直齿圆柱齿轮减速器中的低速级齿轮传动。已知：传递的功率P=10Kw，电动机驱动，低速级主动轮转速n1=400r/min，传动比i=3.5，单向运转，载荷有轻微冲击。（3）铸造齿轮-齿轮齿顶圆直径da>400-500mm时，不宜锻造，常用铸钢或铸造铸造。当400mm<da≤500mm，采用腹板式结构或图9.11.7（b）所示的轮辐式结构；当da>500~1000mm时，只能