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永乐国际大神教你:齿轮传动的参数选择

  由机械原理可知,增大压力角α,轮齿的齿厚及节点处的齿廓曲率半径亦皆随之增加,有利于提高齿轮传动的弯曲强度及接触强度。我国对一般用途的齿轮传动规定的标准压力角为α=20°。为增强航空用齿轮传动的弯曲强度及接触强度,我国航空齿轮传动标准还规定了α=25°的标准压力角。但增大压力角并不一定都对传动有利。对重合度接近2的高速齿轮传动,推荐采用齿顶高系数为1~1.2,压力角为16°~18°的齿轮,这样做可增加轮齿的柔性,降低噪声和动载荷。

  若保持齿轮传动的中心距a不变,增加齿数,除能增大重合度、改善传动的平稳性外,还可减小模数,降低齿高,因而减少金属切削量,节省制造费用。另外,降低齿高还能减小滑动速度,减少磨损及减小胶合的可能性。但模数小了,齿厚随之减薄,则要降低轮齿的弯曲强度。不过在一定的齿数范围内,尤其是当承载要取决于齿面接触强度时,以齿数多一些为好。闭式齿轮传动一般转速较高,为了提高传动的平稳性,减小冲击振动,以齿数多一些为好。小齿轮的齿数可取为z1=20~40。开式(半开式)齿轮传动,由于轮齿主要为磨损失效,为使轮齿不至过小,故小齿轮不宜选用过多的齿数,一般可取z1=17~20。 为使轮齿免于根切,对于α=20°的标准直齿圆柱齿轮,应取z1≥17。

  由齿轮的强度计算公式可知,轮齿愈宽,承载能力愈高;但增大齿宽又会使齿面上的载荷分布趋不均匀,故齿宽系数应取得适当。圆柱齿轮齿宽系数的荐用

  注:1)大、小齿轮皆为硬齿面时,φd取偏下限的数值;若皆为软齿面或仅大齿轮为软齿面时,φd取偏上限的数值;

  圆柱齿轮的计算齿宽b=φdd1,并加以圆整。为了防止两齿轮因装配后轴向稍有错位而导致啮合齿宽减小,常把小齿轮的齿宽在计算齿宽b的基础上人为地加宽约5~l0mm。

  本书荐用的齿轮的疲劳极限是用m=3~5mm、α=20°、b=10~50mm、

  v=10m/s、Ra约为0.8的直齿圆柱齿轮副试件,按失效概率为1%,经持久疲劳试验确定的。对一般的齿轮传动,因绝对尺寸、齿面粗糙度、圆周速度及润滑等对实际所用齿轮的疲劳极限的影响不大,通常都不予考虑,故只要考虑应力循环次数对疲劳极限的影响即可。

  S—疲劳强度安全系数。对接触疲劳强度计算,由于点蚀破坏发生后引起噪声、振动增大,并不立即导致不能继续工作的后果,故可取S=SH=1。但是,如果一旦发生断齿,就会引起严重的故事,因此在进行齿根弯曲疲劳强度计算时取S=SF=1.25~1.5。

  轮每转一圈时,同一齿面啮合的次数;Lh为齿轮的工作寿命,h,则齿轮的工作应力循环次数N按下式计算:N=60njLh。

  σlim—齿轮的疲劳极限。弯曲疲劳强度极限值用σFE带入,查图齿轮的弯曲疲劳强度极限,图中的σFE=σFlim·YST,YST为试验齿轮的应力校正系数;接触疲劳强度极限值σHlim查图齿轮的接触疲劳强度极限。

  1—调质钢;球墨铸铁(珠光体、贝氏体);珠光体可锻铸铁2—渗碳淬火的渗碳钢;全齿廓火焰或感应淬火的钢、球墨铸铁3—渗氮的渗氮钢;球墨铸铁(铁素体);灰铸铁;结构钢。4—氮碳共渗的调质钢、渗碳钢。

  1—允许一定点蚀时的结构钢;调质钢;球墨铸铁(珠光体、贝氏体);珠光体可锻铸铁;渗碳淬火的渗碳钢2—结构钢;调质钢;渗碳淬火钢;火焰或感应淬火的钢、球墨铸铁;球墨铸铁(珠光体、贝氏体);珠光体可锻铸铁;3—灰铸铁;球墨铸铁(铁素体);渗氮的渗氮钢;调质钢、渗碳钢4—氮碳共渗的调质钢、渗碳钢

  图齿轮的弯曲疲劳强度极限、图齿轮的接触疲劳强度极限所示极限应力值,一般选取其中间偏下值,即在MQ及ML中间选值。使用图齿轮的弯曲疲劳强度极限及图齿轮的接触疲劳强度极限时,若齿面硬度超出图中荐用的范围,可大体按外插法查取相应的极限应力值。图齿轮的弯曲疲劳强度极限所示为脉动循环应力的极限应力。对称循环应力的极限应力值仅为脉动循环应力的70%。

  各类机器所用齿轮传动的精度等级范围列于下表中,按载荷及速度推荐的齿轮传动精度等级如下图所示。

  注:主传动齿轮或重要的齿轮传动,偏上限选择;辅助传动齿轮或一般齿轮传动,居中或偏下限选择。

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