直齿圆柱齿轮参数设计的探讨.pdf

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1、机械工程师MECHANICALENGINEER————●●—————————●●————_I左韩露(郑州三华科技实业有限公司，郑州450042)摘要：以实例介绍了两个不同模数、不同齿数的齿轮结构设计，并对其进行了齿根弯曲应力的计算与校核，以及齿轮静力学分析。关键词：齿轮机构：啮合i承载中图分类号：TP391．7；TH132．417文献标志码：A文章编号：1002—2333(2016)05—0211一020引言随着国家经济的飞速发展和国家对重点工程的建设，齿轮行业也得到了飞速发展。齿轮的作用，一是传递运动，二是传递动力，齿轮是能相互啮合的有齿的传动

2、单元，具有结构简单、运行寿命长、传动效率高、传动比恒定、工作相对可靠等很多优点，所以它在机械传动乃至整个机械领域中的使用都是相当普遍的。也正是由于齿轮传动的普遍性，所以非常有必要针对齿轮机构给出合理的计算和设计，以解决实际生产中我们遇到的各种棘手问题。为此我们着重分析与仿真了齿轮传动系统的弯曲强度，同时对齿轮参数的设计作了一定的分析，尽可能地发挥齿轮传动的固有优势。以齿轮传动组件中的关键零件——齿轮来说，就有诸多参数来描述它，例如：分度圆直径d、齿数z、模数m等等。这些参数相互关联并且相互影响，不仅影响着机械传动的最终效果甚至还影响自身的受力情况

3、。其中，模数m对齿轮机构的寿命极限和传动效果有着关键性作用，集中体现在轮齿完全失效上，例如轮齿断裂，则直接导致机械传递动力的中断；而齿数z则影响着传动的平稳性，齿数越多传动越平稳。1齿根弯曲应力的计算与校核齿轮传动在低转速并且大载荷的场合下，我们往往感兴趣的是齿轮的弯曲强度问题，这就需要我们分析计算齿轮的最大齿根弯曲应力，通常的做法是计算齿根应力是否不大于许用应力来判断齿轮能否满足使用要求。为了计算轮齿的强度，有必要分析轮齿上的作用点。设一对具有标准压力角的圆柱直齿轮按照标准的中心距17,来安装，其轮齿齿廓必然在分度圆上接触，如果我们忽略了摩擦力

4、，那么轮齿间互相啮合产生的合力应该为法向力只，其方向沿啮合线。法向力只可分解为两个分力：圆周力F,=2Tl／dl；径向力F,=F,tanOt。法向力F．=F／cosa。式中：兀为主动轮上的转矩，Tl=106PlaJl=9．55x106P／nI，N·mm；P为传递的功率，kW；n，为主动轮的转速，r／min；to。为主动轮的角速度，10。=21rn．／60，rad／s；a为主动轮的压力角；d．为主动轮的分度圆直径，mm。在主动轮上矢量圆周力F的方向与它的转动方向相反，而在从动轮上矢量圆周力F的方向则与它的转动方向相同。另外矢量径向力F的方向不管是对

5、主动轮还是从动轮都是由受力点指向轮心的。简化时我们将轮齿看作悬臂梁，法向力一与轮齿对称中心线的垂线的夹角为a，，只可分解为F。=FncosQ，和Fr=FosinaF两个分力，E使齿根产生弯曲应力，E则产生压缩应力。因后者较小故通常略去不计。齿根危险截面的弯曲力矩为M=KF．hrcosaf。式中：K为载荷系数：^。为弯曲力臂。危险截面齿根处的弯在工序11)中，如图2所示，将工件装入三筋工装内，通过定位工装将产品定位，再使用螺钉将工装与产品连接，使用700C易熔合金将产品与工装变为一体，大大地提高了产品加工时的刚性、防振性能，解决了不易装夹刚性差的加

6、工难题；加工后只需在沸水内即可融化取出再利用。三筋工装需要在三维软件内与产品和易熔合金模拟动态平衡，将工装在适当位置取出部分材质，来保证整体的动态平衡。加工所使用刀具为加长防振刀排，并在机床上将其紧固定位，确保具有良好的刚性，在产品与刀具均有良好刚性情况下，可以大大提高产品质量。此种方法简单、实用大大提高了生产效率，确保了产品质量。在工序13)中，通过48把刀具在加工中心上，将产品侧面各孔加工至产品要求，保证侧面各孔及粗糙度Ral．6“m倒角。3结语经过实践证明，采用易熔合金加固工件的加工方法，可以很好地保证零件的图样要求。所以对于同轴度要求高的

7、精密多孑LJJn工，尤其是产品外形不规则，重量比例不均，不易装夹、校调的零件加工，可以采用易熔合金的加工方法。希望可以为其他类似要素的加工提供解决方案。(编辑明涛)作者简介：韩汝强(1987～)，男。工程师。主要从事低速船用柴油机配套生产的技术支持与管理工作。收稿日期：2015—12一10网址：wwW．jxgcs．com电邮：hrbengineer@163．com2016年第5期l21机械工程师MECHANIGALENGINEER曲截面系数形，可以给出计算公式：形=6s粕。其中：s。为危险截面齿根处的齿厚。所以危险截面齿根处的弯曲应力为，fh，＼

8、盯F芳=鼍严=％警=器‘嚣。令Yr=6(hfCm)cosaA(s；／m)cosa]o式中：y，称为齿形系数。因力臂b与齿厚s—匀和模数m