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

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； 齿向载荷分布系数； 1 ．使用系数 KA

是齿间载荷分配系数。

是

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

蒸气

多

机、燃

缸 单缸

气轮机

内

液压装

燃

置电动

机

机（经

机 内燃

均匀发电机、均匀传送的带式平稳 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

不均匀传送的带式输送机、机床的主传动机构、轻微重型升降机、工业与矿用

冲击 风机、重型离心机、变密

度材料搅拌机、给水泵、

转炉、轧机、 橡木工机械、胶积压机、橡胶和塑料作间断工作

中等

的搅拌机、轻型球磨机、冲击

木工机械、钢坯初轧机、提升装置、单缸活塞泵等严重挖掘机、重型球磨机、橡

（小常启动的，启启动转动转矩矩大）

大）

1.00

1.10

1.25

1.35

1.50

1.60

1.75 1.85 1.2

1.505

1.5

1.750

1.7

2.005

2.02.25

冲击 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

0 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。