標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪強(qiáng)度可靠度計算實例分析

池大光

摘要：機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計、生產(chǎn)、使用過程中受各種不確定因素的影響，其質(zhì)量產(chǎn)生波動，可靠度降低。文章通過在機(jī)械設(shè)計階段對標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的各設(shè)計參數(shù)變動的可靠度影響進(jìn)行計算分析，為提高齒輪的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和可靠性設(shè)計提供準(zhǔn)確的數(shù)值分析方法和參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪；可靠度；設(shè)計參數(shù)；強(qiáng)度；機(jī)械產(chǎn)品；數(shù)值分析方法 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TH132 文章編號：1009-2374（2015）32-0070-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.038

1 參數(shù)的確定

此次設(shè)計采用的大齒輪模數(shù)為25，齒數(shù)100，材料為ZG340-640；小齒輪模數(shù)為25，齒數(shù)為19，材料為40CrMo。大小齒輪中心距為1487.5mm。設(shè)計中的計算公式參考GB/T10063-1988。

2 校核計算

2.1 按齒根彎曲強(qiáng)度校核

由下式計算：，確定式中各參數(shù)：

為載荷系數(shù)，這里：為使用系數(shù)，取1；為動載系數(shù)，取1.05；為齒間載荷分配系數(shù)，查得=1.2；為齒向載荷分配系數(shù)，按下式計算：

（結(jié)構(gòu)布局非對稱型）

小齒輪寬系數(shù)：，代入算得：

大齒輪寬系數(shù)：，代入算得：

；

減速器計算最大輸出扭矩按鋼絲繩最大拉力計算：

已知鋼絲繩最大靜拉力：

所以減速器傳動的最大扭矩為：

式中：折線卷筒半徑：R卷筒=0.85m；卷筒效率：η卷筒=0.93；開式齒輪效率：η齒輪=0.93齒輪傳動比：。

代入上式計算得：

查表得：小齒形系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù)；大齒輪系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù)。

齒輪許用應(yīng)力按下式計算：

為應(yīng)力循環(huán)影響系數(shù)，根據(jù)齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查表得到，齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N按下式計算：

為齒輪轉(zhuǎn)速，這里

j為齒輪轉(zhuǎn)一圈時同一齒面嚙合次數(shù)，取；為設(shè)計使用時間，設(shè)計壽命為5000h。

所以：

查表得：，

S為疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，這里取S=1.4。

按照MQ品質(zhì)質(zhì)量等級查得：；

；

所以：；

齒根彎曲強(qiáng)度校核通過。

2.2 按齒面接觸強(qiáng)度校核

大小齒輪計算接觸應(yīng)力按下式計算：

；

式中為計算接觸應(yīng)力基本值，計算公式為：

計算各參數(shù)：為節(jié)點區(qū)域系數(shù)：這里取2.5；是彈性模量，這里取188.9；是重合度系數(shù)，這里，其中為端面重合度。

查表得：（根據(jù)，，）；（根據(jù)，，）

所以：

代入上式得：

螺旋角系數(shù)

分度圓名義切向力

，代入計算公式得：

確定參數(shù)，由，所以由M1判斷：

，，，，Z1=19，Z2=100

，

代入上式得：

此時，。

確定參數(shù)由，所以由M2判斷：

此時，

查表得

代入得：

所以有：

齒輪許用應(yīng)力由安全系數(shù)校核：

，確定其中參數(shù)。

壽命系數(shù)：

按照MQ品質(zhì)質(zhì)量等級查得：，

查得齒面工作硬化系數(shù)：，

潤滑油膜影響系數(shù)：，尺寸系數(shù)：

所以，安全系數(shù)：

小齒輪，因此有較高的可靠度，大齒輪，因此有一般的可靠度。

參考文獻(xiàn)

[1] 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊（第四版）[M].北京：化學(xué)

工業(yè)出版社，2002.

[2] 通用機(jī)械漸開線圓柱齒輪承載能力簡化計算方法

（GB/T 10063-1988）[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，

1988.

（責(zé)任編輯：秦遜玉）