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1、第25卷第5期湖北工业大学学报2010年10月Vol.25No.5JournalofHubeiUniversityofTechnologyOct.2010[文章编号]1003-4684(2010)05002603车辆传动系统齿轮弯曲疲劳探讨肖义成(湖北省机电研究设计院,湖北武汉430070)[摘要]通过对圆柱标准齿轮与角度变位齿轮弯曲疲劳强度的计算,结合实例,比较分析两种齿轮轮齿根部的弯曲应力,找出它们的共性与差异,采用角度变位两齿轮齿根均变厚,可进一步提高承载能力,延长产品的使用寿命.[关键词]变速箱;齿轮传动系;角度变位;疲劳强
2、度[中图分类号]TH132.4[文献标识码]:A拖拉机变速箱大多数采用齿轮装置,其质量决2).除此之外,单凭材质和提高热处理工艺的水平来定了整车的使用年限,而齿轮的接触疲劳强度和弯提高齿轮根部弯曲疲劳强度的可能性不大.曲疲劳强度又决定了齿轮的使用寿命.其中:齿轮的表1鄂1000型割晒机变速箱齿轮参数接触疲劳取决于材质、热处理加工工艺、齿面硬度、啮合角中心距齿宽齿序齿数模数变位系数齿面粗糙度以及润滑条件(这些条件也决定了齿轮/()/mm/mmZ1170.268抗磨损、点蚀、胶合、塑性变形的能力);而齿轮的弯2.52062.5Z233-0.268[1
3、]曲疲劳强度取决于材质、热处理加工工艺、齿轮精Z32119度、载荷等.本文在齿轮装置中心距、齿轮模数、齿形Z2.502057.5425-0.19角不变的情况下,仅从角度变位方面对提高齿轮弯Z5180.2692.52057.5曲疲劳强度的问题予以探讨.Z628-0.269Z7260.1992.523.1857.5Z8190.35121实例Z9220.3591.2592.520Z1051-0.3587.512湖北某机械厂生产的鄂1000型割晒机,原设Z11150.21432091.5计用途为收割和运输,改造成可用于犁地的机械,其Z1246-0.214发动
4、机由原来的2.2kW加大到4.4kW.因为犁地比收割的负荷要大,导致变速箱的齿轮经常折断,厂方提出在保持原有的箱体加工线、齿轮的模数不变、各档位的速度基本不变的前提下,尽量加宽齿宽,采用材质好的材料,改变热处理工艺,以此提高齿轮弯曲疲劳强度.鄂1000型割晒机变速箱齿轮参数如表1所示.图1齿轮的受力示意图2分析与对策而齿轮弯曲疲劳寿命的计算是以齿根弯曲应力作为计算参量,在计算齿根弯曲应力时,将轮齿简化2.1齿轮受力情况的分析为悬臂梁采用静强度法来计算的.如图1所示,当载若箱体加工线保持不变(即中心距不变),而因荷作用于齿顶时,齿根所受弯曲力矩最大,
5、齿轮弯曲受变速箱空间的限制,仅能对齿轮加宽1mm(表[2]疲劳寿命在实际计算中,往往只考虑了Pcos产[收稿日期]2010-06-20[作者简介]肖义成(1956-),湖北汉川人,湖北省机电研究设计院高级工程师,研究方向为车辆传动系统设计第25卷第5期肖义成车辆传动系统齿轮弯曲疲劳探讨27生的弯曲应力,而忽略了Psin产生的压应力以及两齿轮的弯曲应力的比值由Pcos产生的剪切应力.齿轮实际受载为弯、压、=b0/b1=剪组合,而这一部分载荷产生的应力在齿轮左侧起6hP!0.0065/6hP!0.00301=2.16.到
6、了加大弯曲拉应力的作用,在齿轮右侧起到了减由此可以看出标准齿轮根部危险剖面的弯曲应少弯曲应力的作用.在齿轮单面受载的情况下,一般力是变位齿轮根部危险剖面的弯曲应力的2.16倍.只考虑到拉应力,其实,拖拉机传动系统的大部分齿而弯曲强度的比率!=(0-1)/1=116%.可见轮,在减速、制动等工况下,传动轴上会频繁出现反采用角度变位,齿轮根部危险剖面的弯曲强度提高扭而双面受载,从而造成大幅值载荷循环,而Psin了.[34]会起到强化这一幅值的作用.2.2提高齿轮疲劳强度的对策因受结构和空间的限制,在其他条件不变的情况下,要提高齿轮齿根的弯曲强
7、度,可以减少齿轮,采用角度变位(正变位系数)增大啮合角和增宽齿轮根部,来提高齿轮的弯曲强度.鄂1000型割晒机变速箱改进设计后齿轮参数见表2.表2鄂1000型割晒机变速箱改进设计后齿轮参数啮合角中心距齿宽齿序齿数模数变位系数/()/mm/mmZ1180.7492.522.9462.5Z231-0.209Z3190.5492.523.1857.5Z42609Z5160.7492.523.1857.5Z629-0.2093结论Z7270.6292.525.9957.5Z8170.5312通过以上分析,在修改鄂1000型割晒机变速Z9200.5391.2
8、59Z2.522.14箱齿轮设计时,仅采用角度变位齿轮的弯曲疲劳强1052087
