渐开线圆柱齿轮传动的动载荷系数分析

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第３４卷第１期渐开线圆柱齿轮传动的动载荷系数分析３５

速时，简化方法确定的动载荷系数偏大；而在高速时，简化方法确定的动载荷系数偏小。为此本文中我们给出了一般方法确定动载荷系数的实用曲线和数据表。

１确定动载荷系数的一般方法

在亚临界区工作的齿轮，其动载荷系数Ｋｙ的表达式为［１］１１８—１１９［２】１１—１２

Ｋｖ＝ＮＫ＋１（１）Ｋ＝ＧｌＢｐ＋Ｇ２ＢＳ＋Ｃ口３Ｂｋ（２）式（１）、式（２）中，Ｇｌ、Ｇ２和Ｇ３分别为考虑齿轮重合度影响的系数；８。、Ｂｊ，和仇分别为考虑齿距偏差、齿形偏差和轮齿修缘影响的系数；Ｎ为临界转速比，对于亚临界区Ⅳ≤０．８５，其表达式为Ⅳ：藉（３）式（３）中，ｍｒｅｄ为齿轮副诱导质量，单位ｋｇ／ｍｍ。对于一般外啮合传动，诱导质量可按下式计算ｍ捌＝詈（等）２—１１（４）

（１一ｇ｛）ｌＤｌ。（１一ｑ｛）ｌＤ２“２式（３）中的ｃ，为齿轮的啮合刚度，Ｎ／（ｍｍ·／．ａｎ），其表达式为

门，’门

勺＝（ｏ．７５Ｅ．＋ｏ．２５）半ｃｏｓｐ×１．０５（５）

式（５）中，ｇ’为齿轮柔度的最小值，单位ｍｍ·ｔａｎ，标准齿轮可按下式确定

ｑ’＝０．０４７２３＋（０．１５５５１＋０．２５７９１／ｕ）／磊ｌ（６）上面各式中其他参数的含义及取值详见参考文献［３］９一ｌｌ。

由以上各式可知，齿轮动载荷系数岛与齿轮的齿数ｚｌ、齿数比／／，、小齿轮转速ｎｌ、诱导质量ｍｒｅｄ等参数有关，确定过程复杂，不便于工程应用。为此新国标给出了确定动载荷系数凰的简化方法。

２确定动载荷系数的简化方法

新国标［３］１４。５和文献［４］给出了用简化方法确定

动载荷系数凰的表达式

Ｋｖ＝［Ａ＋瓜２００ｖ／Ａ］日

＝［Ａ＋￣／ｊ占（７）Ａ＝１０６—５６Ｂ（８）召＝０．２５（Ｃ一５．Ｏ）ｏ－６６７（９）式（７）．式（９）中，移为齿轮的节线速度，单位ｍ／ｓ；Ｃ为齿轮传动精度系数Ｃ＝６—１２。

根据式（６），新国标给出了岛的线图，如图ｌ所示。

新国标指出，简化方法是基于经验数据，主要考虑齿轮制造误差和节线速度的影响。曲线范围内没有考虑共振的影响，此方法主要适用于缺乏详细资料的初步设计阶段。目前，各种机械设计教材给出的都是这种简化的岛曲线。那么，该简化方法与一般方法确定的动载荷系数差异有多大，我们通过下面的实例计算加以分析。

齿轮节线速度ｖ／（ｍ／ｓ）

图１齿轮动载荷系数岛‘

３一般方法的动载荷系数计算与分析

３．１一般方法的动载荷系数计算

为了用一般方法确定动载荷系数的大小，设一对标准正常齿制直齿圆柱齿轮传动，小齿轮的齿数Ｚ－ｌ－２５，模数ｍ＝４．０ｍｍ，小齿轮宽度ｂ１＿６５ｍｍ，大齿轮宽度ｂ２＝６０ｒａｍ，实心式结构（式（３）中ｇｌ＝ｑ２＝０）。两齿轮材料皆为４０Ｍ１１Ｂ（Ｐ１＝Ｐ２＝７．８×１０“ｋｇ／ｍｍ３），热处理为表面淬火，接触疲劳极限盯ｌｉＩｎ＝１０６０ＭＰａ。各级精度齿轮的单个齿距偏差和齿廓总偏差按ＧＢ／Ｔ１００９５．１—２００８确定。

厶＝ｏ．３（％＋ｏ．４“＋４）×２（ｃｒ２－２．５’（ｔａｎ）圪＝（３．２厂磊＋０．２２＾＋ｏ．７）×２（∽－２．５）（／．ａｎ）上式中，ｄ．为齿轮的分度圆直径，ｒ肿。

由（１）式可知，动载荷系数Ｋ。是临界转速比Ⅳ的函数。把式（３）、式（４）代入式（１），并设齿轮分度圆直径约等于平均直径，则有

ｒｅｄ】／７，ｌ玎厶１１１，１

口。丽丽２丽丽ｔ川，

一对材料相同的实心齿轮，式（１）经整理后变为Ｋｖ＝而７．１＂０伽√彘南Ｋ＋ｌ（…

由式（１１）可知，动载荷系数胁是２Ｉｖ／１００的函数。因此，在给定齿轮精度等级的条件下可以绘制出琊的曲线（详见ＧＢ／Ｔ３４８０—１９８３）。但是实际上嘶还与齿数比／３，、单位齿宽载荷杨Ｅ／６（影响式（１１）中的Ｋ）等其他参数有关。对于７级精度的齿轮，取不同齿数比和单位齿宽载荷，计算的动载荷系数Ｋ如图２所示。可见齿数比和单位齿宽载荷对动载荷系数都有较明显的影响。因此，ＧＢ／Ｔ３４８０—１９８３中简化方法确定的动载荷系数的曲线在ＧＢ／Ｔ３４８０一１９９７中被取消

了。如前所述，新国标中简化方法确定动载荷系数的

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渐开线圆柱齿轮传动的动载荷系数分析

作者：寇尊权， 周玉忠， 熊健， Kou Zunquan， Zhou Yuzhong， Xiong Jian

作者单位：寇尊权,熊健,Kou Zunquan,Xiong Jian(吉林大学,机械科学与工程学院,吉林,长春,130325)， 周玉忠,Zhou Yuzhong(宝山钢铁股份有限公司,上海,201900)

刊名：

机械传动

英文刊名：JOURNAL OF MECHANICAL TRANSMISSION

年，卷(期)：2010,34(1)

1.Mott R L Machine elements in mechanical design 2003

2.全国齿轮标准化技术委员会GB/T 3480-1997.渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法 1997

3.机械科学研究院GB 3480-1983.渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法 1983

4.Niemann G;Winter H Maschinenelemente:band Ⅱ 1989

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