直齿圆柱齿轮传动受力分析报告与载荷计算.docVIP

直齿圆柱齿轮传动的受力分析和载荷计算 　直齿圆柱齿轮传动的受力分析 　　 图 9-８ 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 Fn 可分解为两个互相垂直的分力：切于分度圆上的圆周力 Ft 和沿半径方向的径向力 Fr 。 　　 （1）各力的大小 图 9 - ８ 　直齿圆柱齿轮受力分析 圆周力　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ ９-１ ） 径向力　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　（ ９-２ ） 法向力　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ ９-３ ） 其中转矩 　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　（ ９-４ ） 　　式中： T1 ， T2 是主、从动齿轮传递的名义转矩， N.mm ； d1 ， d2 是主、从动齿轮分度圆直径， mm ； 为分度圆压力角； P是额定功率， kW ； n1 ， n2 是主动齿轮、从动轮的转速， r/min 。　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： ， ， 　　（2）各力的方向 　　主动轮圆周力的方向与转动方向相反；从动轮圆周力的方向与转动方向相同；径向力 Fr 分别指向各自轮心 ( 外啮合齿轮传动 ) 。 　　 9.4.2 计算载荷 　　 前面齿轮力分析中的 Fn 、 Ft 和 Fr 及 Fa 均是作用在轮齿上的名义载荷。原动机和工作机性能的不同有可能产生振动和冲击；轮齿在啮合过程中会产生动载荷；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，会使载荷沿接触线分布不均，而同时啮合的各轮齿间载荷分配不均等，因此接触线单位长度的载荷会比由名义载荷计算的大。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。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　（９－４） 计算载荷 　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　(９ - ５) 载荷系数　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　(９- ６) 式中： K是载荷系数； KA 是使用系数； Kv 是动载系数； 是齿向载荷分布系数； 是齿间载荷分配系数。 　　1 ．使用系数 KA　　 使用系数 KA 是考虑由于齿轮外部因素引起附加动载荷影响的系数。其取决于原动机和工作机的工作特性、轴和联轴器系统的质量和刚度以及运行状态。其值可按表 9 - ３ 选取。 表 9-３ 　使用系数 KA 工作机的工作特性 工作机器 原动机的工作特性及其示例 电动机、均匀运转的蒸气机、燃气轮机（小的，启动转矩大） 蒸气机、燃气轮机液压装置电动机（经常启动启动转矩大） 多缸 内燃机 单缸 内燃机 均匀平稳 发电机、均匀传送的带式或板式运输机、螺旋输送机、轻型升降机、机床进给机构、通风机、轻型离心机、均匀密度材料搅拌机等 1.00 1.10 1.25 1.50 轻微冲击 不均匀传送的带式输送机、机床的主传动机构、重型升降机、工业与矿用风机、重型离心机、变密度材料搅拌机、给水泵、转炉、轧机、 1.25 1.35 1.50 1.75 中等冲击 橡木工机械、胶积压机、橡胶和塑料作间断工作的搅拌机、轻型球磨机、木工机械、钢坯初轧机、提升装置、单缸活塞泵等 1.50 1.60 1.75 2.00 严重冲击 挖掘机、重型球磨机、橡胶揉合机、落沙机、破碎机、重型给水泵、旋转式钻探装置、压砖机、带材冷轧机、压坯机等 1.75 1.85 2.00 2.25 或更大 注： 1. 对于增速传动，根据经验建议取表中值的 1.1 倍。 　　 2. 当外部机械与齿轮装置之间挠性联接时，通常 KA 值适当减小。 　　 3. 表中数据主要适用于在非共振区运行的工业齿轮和高速齿轮，采用推荐值时，至少应取最小弯曲强度安全系数 SFmin =1.25 。 　　 2 ．动载系数 Kv ?　　 动载系数 Kv 是用来考虑齿轮啮合误差引起的内部附加动载。影响动载系数的主要因素有：基节误差、齿形误差和轮齿变形等所产生的传动误差；节圆速度；转动件的转动惯量和刚度；轮齿载荷等。对于缺乏详细资料的初步设计阶段时，可用简化的方法计算 Kv ，简化方法数值基于经验数，此时主要考虑制造精度和节圆速度的影响， Kv 值可按图 9-９ 选取。若需精确计算则应按标准的相应方法进行。 图 9-９ 动载系数 Kv 　　一对理想的渐开线齿廓，只有基圆齿距相等时才能正确啮合，瞬时传动比才恒定。但是由于制造误差、弹性变形等原因，基圆齿距不可能完全相等，这时当主动轮的角速度 为常数时，从动轮瞬时角速度 将忽大忽小，从而产生附加动载荷。齿轮速度越高，精度越低，齿轮动载荷越大。圆周速度越高，齿轮的精度就应越高。因此对不同