.1. 齿轮传动的载荷计算 (1) 直齿圆柱齿轮传动的受力分析 圆周力: 径向力: 法向力: o d1——小齿轮的分度圆直径mm o α——分度圆压力角 o t1——小齿轮传递的名义转矩 (n.m) o p1为小齿轮所传递的功率(kw) o n1为小齿轮转速(rpm) 作用在主动轮和从动轮上的力大小相等,方向相反。主动轮上的圆周力是阻力,其方向与它的回转方向相反;从动轮上的圆周力是驱动力,其方向与它的回转方向相同;两轮所受的径向力分别指向各自的轮心。齿面上的总法向力方向则为啮合点的法向方向,对于渐开线齿廓即为通过啮合点与基圆相切的啮合线方向。 (2) 斜齿圆柱齿轮传动的受力分析 圆周力: 径向力: 轴向力: 法向力: • αt——端面分度圆压力角; • αn——法向分度圆压力角; • β——分度圆螺旋角; • βt——基圆螺旋角。 (3) 直齿锥齿轮传动的受力分析 法向力fn集中作用在齿宽节线中点处,则fn可分解为互相垂直的三个分力。 圆周力: 径向力: 轴向力: dm1——小齿轮齿宽中点分度圆直径mm;δ1——小锥齿轮分度圆锥角 圆周力和径向力的方向判别与直齿圆柱齿轮判别方法相同,轴向力方向分别指向各自的大端。由于锥齿轮传动两轴的空间交角为90°,因此存在以下关系: ; 。负号表示方向相反。 (4) 齿轮传动的计算载荷 齿轮承受载荷常表现为其传递的力矩或圆周力。由上述力的分析计算所得出的圆周力为齿轮传动的名义圆周力。实际工作中,由于各种因素的影响,齿轮实际承受的圆周力要大于名义圆周力。考虑各种因素的影响,实际圆周力ftc为: ftc也称为计算载荷。 1)ka——使用系数。2)kv——动载系数。3) khα和kfα——齿间载荷分配系数。4) khβ和kfβ——齿向载荷分布系数。 2. 齿轮传动应力分析 齿轮传动工作过程中,相啮合的轮齿受到法向力fn的作用,主要产生两种应力:齿面接触应力和齿根弯曲应力。 (1) 齿面接触应力σh 齿轮传动工作中,渐开线齿面理论上为线接触,考虑齿轮的弹性变形,实际上为很小的面接触。在接触面上,产生齿面接触应力。对于相啮合齿轮上的一对特定轮齿,工作齿廓上的各对应接触部位仅仅在接触的瞬间产生接触应力,过此瞬间脱离接触之后,该部位的接触应力随即消失。因此,不论轮齿承受稳定载荷或不稳定载荷,传动运动方式如何,齿面接触应力总是按脉动循环变化的变应力。 齿面接触应力的数值,与载荷大小、接触点的变形、材料性能等因素有关,可按弹性力学理论和轮齿表面的具体情况予以确定;齿面接触应力的变化次数,与齿轮的预期工作寿命及转速等因素有关。 (2) 齿根弯曲应力σf 齿轮传动工作中,相啮合的两齿轮的载荷,主要作用在啮合的轮齿上。相对于刚度很大的轮缘,轮齿可以看作为宽度是齿宽b的悬臂梁。受法向力fn后,齿根处所受应力最大。 与接触应力同样的分析可知,不论齿轮所受的载荷稳定与否,齿根弯曲应力均为变应力;但对单向工作的齿轮传动,弯曲应力可能是脉动循环变应力,也可能是对称循环变应力;对于频繁双向工作或摆动的齿轮传动,弯曲应力则按对称循环变应力来考虑。