调质齿轮接触疲劳强度试验研究
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齿面接触强度及齿根弯曲强度核算在设计产品过程中,经常会选用齿轮作为传动力及扭矩的原件。
在大部分成型产品改造或调整过程中,关于齿轮的强度校核这一步骤就可以用类比法代替,从而节省设计人员的精力,缩短了设计周期。
但得出的结果没有书面依据以及理论方面的支持。
所以当进行多次类比之后,所设计出来的齿轮与理论计算得出的齿轮偏差会较大。
其原理类似于累计偏差。
所以应该进行强度校核方面的计算。
齿轮强度校核计算,在实际应用中,主要是两方面的核算:1、齿面接触强度的核算。
2、齿根弯曲强度的核算。
1.齿面接触强度核算-分度圆直径计算参考文献:在初步设计齿轮时,根据齿面接触强度,可按照下列公式估算齿轮传动的尺寸。
(机械设计手册P14-133)a≥A a(μ±1)·√KT1ψaσHP23①d1≥A d·√KT1ψdσHP2·μ±1μ3②公式①为两齿轮中心距的计算;公式②为齿轮分度圆直径的计算。
由于本次计算的是齿轮齿条传动。
所以,中心距a= d1/2其中:d1为齿轮分度圆直径,只需要核算齿轮分度圆直径d1首先,要确定公式②中各个符号代表的含义及数值选取。
d1—齿轮分度圆直径;A d—常系数;K—载荷系数;μ—齿数比;σHP—许用接触应力;ψd—齿宽系数;T1—电机减速机输出扭矩;d1:齿轮分度圆直径,待求;A d:常系数值;A d值在表14-1-65中,通过螺旋角角度β的数值求得。
齿轮的螺旋角β=11.655°,则A d = 756。
载荷系数K,常用值K=1.2~2(机械设计手册P14-133),当载荷平稳,齿宽系数较小,轴承对称布置,轴的刚性较大,齿轮精度较高(6级以上),以及齿轮的螺旋角较大时取较小值;反之取较大值。
根据对比后的结果在K的常用范围内选取。
此次选择K=1.8(载荷平稳,齿宽系数较小,轴为非对称分布,轴的刚性不大,齿轮精度不高)u:传动比。
当齿轮之间为外啮合的时候,选取“+”;当齿轮之间为内啮合的时候,选取“-”,本次计算为齿轮齿条,不影响计算结果。
齿面接触疲劳强度计算齿面接触疲劳强度计算一、轮齿受力分析一对直齿圆锥齿轮啮合传动时,如果不考虑摩擦力的影响,轮齿间的作用力可以近似简化为作用于齿宽中点节线的集中载荷f n,其方向垂直于工作齿面。
如图6-14所示主动锥齿轮的受力情况,轮齿间的法向作用力f n可分解为三个互相垂直的分力:圆周力f t1、径向力f r1和轴向力f a1。
各力的大小为:=(6-15)式中:d m1为主动锥齿轮分度圆锥上齿宽中点处的直径,也称分度圆锥的平均直径,可根据锥距r、齿宽b和分度圆直径d1确定,即:d m1=(1-0.5)d1(6-16)式中:称齿宽系数,通常取=0.25~0.35圆周力的方向在主动轮上与回转方向相反,在从动轮上与回转方向相同;径向力的方向分别指向各自的轮心;轴向力的方向分别指向大端。
根据作用力与反作用力的原理得主、从动轮上三个分力之间的关系:f t1 =-f t2、f r1=-f a2、f a1= -f r2,负号表示方向相反。
二、齿面接触疲劳强度计算直齿圆锥齿轮的失效形式及强度计算的依据与直齿圆柱齿轮基本相同,可近似按齿宽中点的一对当量直齿圆柱齿轮来考虑。
将当量齿轮有关参数代入直齿圆柱齿轮齿面接触疲劳强度计算公式,则得圆锥齿轮齿面接触疲劳强度的计算公式分别为≤(6-17)d1 ≥(6-18)式中:z e为齿轮材料弹性系数,见表6-5;z h为节点啮合系数,标准齿轮正确安装时z h =2 .5;为许用应力,确定方法与直齿圆柱齿轮相同。
三、齿根弯曲疲劳强度计算将当量齿轮有关参数代入直齿圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度计算公式,则得圆锥齿轮齿根弯曲疲劳强度的计算公式为≤(6-19)m ≥ (6-20)式中:为齿形系数,应根据当量齿数z v(z v=z/cosδ)由图6-8查得;[]为许用弯曲应力,确定方法与直齿圆柱齿轮相同。
齿轮接触疲劳极限表(最新版)目录1.齿轮接触疲劳极限表的概述2.齿轮接触疲劳极限表的用途3.齿轮接触疲劳极限表的计算方法4.齿轮接触疲劳极限表的注意事项5.齿轮接触疲劳极限表的示例正文一、齿轮接触疲劳极限表的概述齿轮接触疲劳极限表是一种用于衡量齿轮在循环载荷作用下,齿面接触疲劳强度的工具。
在齿轮设计和制造过程中,为了保证齿轮能够长时间稳定运行,必须对其接触疲劳强度进行评估。
齿轮接触疲劳极限表正是基于这一目的,提供了一系列的数据和计算方法,以帮助工程师进行齿轮接触疲劳极限的计算。
二、齿轮接触疲劳极限表的用途齿轮接触疲劳极限表主要用于以下三个方面:1.齿轮设计:在齿轮设计阶段,可以通过齿轮接触疲劳极限表提供的数据和计算方法,对齿轮的材料、齿面硬度、齿轮参数等进行优化,以提高齿轮的接触疲劳强度。
2.齿轮制造:在齿轮制造过程中,可以通过齿轮接触疲劳极限表提供的数据和计算方法,对齿轮的加工精度、齿面粗糙度等进行控制,以保证齿轮的接触疲劳强度符合设计要求。
3.齿轮检测与维护:在齿轮使用过程中,可以通过齿轮接触疲劳极限表提供的数据和计算方法,对齿轮的运行状态进行检测和评估,及时发现潜在的故障风险,并采取相应的维护措施。
三、齿轮接触疲劳极限表的计算方法齿轮接触疲劳极限表的计算方法主要包括以下两个方面:1.齿轮接触疲劳极限载荷的计算:根据齿轮的设计参数、材料性能、齿面硬度等,可以利用齿轮接触疲劳极限表提供的公式,计算出齿轮的接触疲劳极限载荷。
2.齿轮接触疲劳寿命的计算:根据齿轮的实际工作条件,可以利用齿轮接触疲劳极限表提供的公式,计算出齿轮的接触疲劳寿命。
四、齿轮接触疲劳极限表的注意事项在使用齿轮接触疲劳极限表进行计算时,应注意以下几点:1.确保齿轮的设计参数、材料性能、齿面硬度等数据的准确性。
2.根据齿轮的实际工作条件,选择合适的计算方法。
3.对计算结果进行分析和评估,确保齿轮的接触疲劳强度符合设计要求。
五、齿轮接触疲劳极限表的示例以某齿轮为例,其设计参数如下:齿数 Z=50,模数 m=5,压力角α=20°,齿面硬度 HRC=60。