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齿轮受力分析

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例13.2 一根装有小圆锥齿轮的轴拟用如图13.3（a ）所示的支承方案，两支点均选用轻系 列的圆锥滚子轴承。

已知圆锥齿轮平均分度圆半径r m =100mm ，所受圆周力F te =859.5N ，径向力F re =300.7N ，轴向力F ae =86.2N ，载荷较为平稳，轴的转速n=500r/min ，轴颈直径可在28~38mm 范围内选择。

其他尺寸如图所示。

若希望轴承的基本额定寿命能超过60 000h ，试选择合适的轴承型号。

解：（1）计算轴承所受的径向载荷。

做计算简图如图13.3（b ）所示，则
N
2.372)5.71(7.300N
5.71300/)7.3001002.86100(300/)100100(N 5.28611465.859N 14615.859300400300400V 2r re V 1r re ae V 2r H 1r te H
2r te H 1r =--=-=-=⨯-⨯=
-=-=-=-==⨯==
F F F F F F F F F F F N 3.2955.715.286N 9.12042.372
1461222
V 2r 2
H 2r 2r 222V 1r 2H 1r 1r =+=+==+=+=F F F F F F
（2）计算轴承的轴向载荷。

初选30206型轴承，查手册得：C r =43.2kN ，Y=1.6，e=0.37。

查教材表13-7得F d =F r /(2Y)，则
N 7.462)2.865.3763.92max()max(N
5.376)2.863.925.376max()max(N
3.92)6.12/(3.295)2(N
5.376)
6.12/(9.1204)2(ae 1d 2d 2a ae 2d 1d 1a 2r 2d 1r 1d =+=
+==-=
-==⨯===⨯==，，，，F F F F F F F F Y F F Y F F
（3）计算轴承的当量动载荷。

由于载荷平稳，所以取f P =1。

e F F e
F F a a >==<==57.13.2957.46232.09.12045.3762r 21r 1
查教材表13-5得X 1=1，Y 1=0，X 2=0.4，Y 2=Y=1.6。

N 5.858)7.4626.13.2954.0(1)(N 9.12049.120411)(222r 2p 2111r 1p 1=⨯+⨯⨯=+==⨯⨯=+=a a F Y F X f P F Y F X f P （4）验算轴承寿命。

由于P 1>P 2，故按P 1验算轴承寿命，由滚动轴承的寿命计算公式
得 h 00060h 87606559.2041200435006010601031066h >=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=εP C n L 所选轴承寿命满足要求。

附录
带的基准长度L d 、带速v 、传动比i 对传递功率有什么影响？P155。

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齿轮受力分析

齿轮受力分析


一、轮齿上的作用力及计算载荷 O2
各作用力的方向如图
圆周力： Ft
2T1 d1
径向力：Fr1 Fr2 Fttgபைடு நூலகம்
法向力：Fn Ft / cos 小齿轮上的转矩：
α ω2
（从动）
t
d2 2 Fn
c
N2 αt t
N1
Fn
d1
T1 2
N1
O2 α
Fr
Fn N2 αt
c Ft
T1
d1 2
T1
10 6
P
1
9.55 10 6
P n1
α ω1 N mm O（1主动）
α ω1 （主动）
O1
P为传递的功率（KW） ω1----小齿轮上的角速度， n1----小齿轮上的转速 d1----小齿轮上的分度圆直径，
α----压力角
长沙交通学院专用
二、计算载荷 上述法向力为名义载荷，理论上沿齿宽均匀分 布，但由于轴和轴承的变形，传动装置制造和
长沙交通学院专用
§11-7
斜齿圆柱齿轮传动 圆周力Ft的方向在主动轮上 与运动方向相反，在从动论
一、轮齿上的作用力
上与运动方向相同；径向力 指向各自的轴心；轴向力的 方向由螺旋方向和轮齿工作
轮齿所受总法向力Fn可分解为三个分力 : 面而定。
圆周力：Ft
2T1 d1
轴向力：Fa
Ft
tg
径向力：Fr
用计算载荷KFn代替名义载荷Fn以考虑载荷集中和附加 动载荷的影响，K----载荷系数
表11-3 载荷系数K
原动机
工作机械的载荷特性
均匀
中等冲击
大的冲击
电动机
1.1~1.2
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和载荷计算


齿轮的受力方向： 根据齿轮的工作 状态，确定受力 方向是垂直于齿 轮轴线还是平行 于齿轮轴线。
齿轮的受力大小： 根据齿轮的工作 条件、材料、转 速等因素，计算 齿轮的受力大小。
齿轮的受力分析： 分析齿轮在传动 过程中所受到的 力，包括主动轮 上的驱动力和从 动轮上的阻力。
齿轮的受力计算： 根据齿轮的几何 尺寸、转速、材 料等因素，计算 齿轮的受力，为 齿轮的强度校核 和设计提供依据。
齿轮热效应：齿轮传动过程中的摩擦和发热，导致齿轮变形和热不平衡，引起齿轮振动和噪 声
齿轮制造误差：如齿形误差、齿距 误差等
齿轮动态特性：如固有频率、阻尼 比等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
装配误差：如中心距误差、轴线平 行度误差等
工作条件：如负载大小、转速高低、 润滑条件等
振动频率：分析齿轮的振动频率，判断是否符合设计要求。 振动幅度：测量齿轮的振动幅度，判断是否在允许范围内。 噪声等级：根据齿轮的噪声等级，评估其对环境的影响程度。 动态响应：分析齿轮的动态响应特性，评估其抗干扰能力和稳定性。
单击此处添加标题
齿轮的效率对于齿轮传动系统的性能和可靠性具有重要影响，是评估齿轮传动系 统性能的重要指标之一。
单击此处添加标题
在直齿圆柱齿轮传动中，其效率计算公式为：η=1-(d/D)，其中η为齿轮的效率， d为齿轮的分度圆直径，D为齿轮的齿传递的功率与输入功率之比 计算公式：效率=输出功率/输入功率 影响因素：齿轮的制造精度、润滑条件、传动装置的装配精度等 提高效率的方法：优化设计、提高制造和装配精度、改善润滑条件等
XX,a click to unlimited possibilities
汇报人：XX
CONTENTS
齿轮传动、蜗杆传动受力分析

齿轮传动、蜗杆传动受力分析

Ft Fa
Fn αn
Fr = F’ tgαn
长方体底面
β
F’
F'
β
F’ αn :法向压力角
β : 节圆螺旋角
F’=Ft /cosβ
三、直齿圆锥齿轮传动
两齿轮在节点啮合，忽略摩擦力，将沿齿宽分布的载 荷等效变换为集中作用在齿宽中点的法向力，通常将 法向力分解为相互垂直的三个分力：切向力、径向力、 轴向力。
主动齿轮受力计算公式：
2000 1 T Ft1 d m1 Fr1 Ft1 t an cos 1 Fa1 Ft1 t an sin 1 Fbn Ft1 cos
从动齿轮受力计算公式：
Ft2
2000 2 T d m2
Fr2 Ft2 t an cos 2 Fa2 Ft2 t an sin 2 Fbn Ft2 cos
齿轮传动、涡轮传动的受力分析
目录
一、直齿圆柱齿轮传动
二、斜齿圆柱齿轮传动 三、直齿圆锥齿轮传动 四、蜗杆传动
一、直齿圆柱齿轮传动
2T1 法向力： Fn d1 cos
圆周力：
Ft
r
2T1 d1
径向力： F
Ft tan
2013-4-29
二、斜齿圆柱齿轮传动
（1）圆周力Ft的方向在主动轮上与运 动方向相反，在从动轮上与运动方向 相同； （2）轴向力Fa的方向按主动轮的螺旋 线方向和转向，用左、右手螺旋定则 来确定。 （3）主动轮右旋，用右手；左旋，用 左手：四指弯曲方向表示主动轮的回 转方向，其拇指所指方向即为主动轮 上轴向力Fa1的方向；从动轮的轴向力
n1 n2
左、右手定则：四指n1、拇指反向：啮合点v2→n2
练习：
Fr1 Ft2 Fa2 ⊙ Ft1 Fa1 x Fr2
圆形齿轮的受力分析与强度设计

圆形齿轮的受力分析与强度设计

圆形齿轮的受力分析与强度设计圆形齿轮又称圆柱齿轮，是一种常见的传动装置。

在实际工程应用中，齿轮设计的受力分析和强度设计是十分重要的。

本文将从受力分析和强度设计两个方面探讨圆形齿轮的相关知识。

一、受力分析圆形齿轮的受力分析是齿轮设计的基础，也是齿轮强度设计的依据。

圆形齿轮的受力分析主要是通过确定齿轮的受力状态来计算其所受的载荷和应力，并以此推导出齿轮的强度等参数。

1.1 齿轮受力状态圆形齿轮的受力状态主要包括以下三类：弯曲应力、剪切应力和接触应力。

其中，弯曲应力是由于齿轮在扭转过程中受到的曲率半径不等而产生的应力；剪切应力是由于齿轮齿条之间的摩擦而产生的应力；接触应力则是由于齿轮齿条之间的接触而产生的应力。

1.2 计算载荷和应力根据齿轮受力状态的不同，可以得到相应的载荷和应力计算公式。

具体来说，弯曲应力的计算公式为σW=(KW*Mt)/(b*y*g)，其中，KW是弯曲应力系数，Mt是齿轮传递的扭矩，b是齿轮齿宽，y和g是几何函数；剪切应力的计算公式为τ=(Kt*Mt)/(b*z),其中，Kt是剪切应力系数，z是齿数；接触应力的计算公式为σH=(KH*F)/(bw*c),其中，KH是接触应力系数，F是齿轮传递的载荷，bw和c是几何函数。

1.3 常见强度参数圆形齿轮的强度参数主要包括极限扭矩、安全系数、弯曲疲劳强度、齿面接触疲劳强度和齿根抗弯强度等。

其中，极限扭矩是指齿轮所能承受的最大扭矩；安全系数是指齿轮极限扭矩与实际传递扭矩之比，一般要求大于1.5；弯曲疲劳强度是指在一定的试验条件下，齿轮在其寿命期内所能承受的最大弯曲应力；齿面接触疲劳强度是指在一定的试验条件下，齿轮在其寿命期内所能承受的最大接触应力；齿根抗弯强度则是指齿轮齿条的根部能够承受的最大弯曲应力。

二、强度设计圆形齿轮的强度设计是指根据受力分析的结果，选择合适的齿轮材料、齿轮模数和齿隙等参数，使得齿轮在设计寿命内能够满足强度及韧性的要求。