齿轮机构设计时应该注意的问题汇总

表7.9 常用齿轮材料及其机械特性

7.8 圆柱齿轮传动的计算载荷和受力分析
7.8.1轮齿的受力分析
1. 直齿圆柱齿轮受力分析
图为直齿圆柱齿轮受力情况，转矩T1由主动齿轮传给从动齿轮。若忽略齿面间的摩擦力，轮齿间法向力Fn的方向始终沿啮合线。法向力Fn在节点处可分解为两个相互垂直的分力：切于分度圆的圆周力Ft 和沿半径方向的径向力Fr 。

式中： T1-主动齿轮传递的名义转矩（N·mm），　 ， Pl为主动齿轮传递的功率（Kw），n1为主动齿轮的转速（r/min）；
d1-主动齿轮分度圆直径（mm）；
α-分度圆压力角（o）。

对于角度变位齿轮传动应以节圆直径d`和啮合角α`分别代替式（7.44）中的d1 和α。
作用于主、从动轮上的各对力大小相等、方向相反。从动轮所受的圆周力是驱动力，其方向与从动轮转向相同；主动轮所受的圆周力是阻力，其方向与从动轮转向相反。径向力分别指向各轮中心（外啮合）。
2. 斜齿轮受力分析
图示为斜齿圆柱齿轮受力情况。一般计算，可忽略摩擦力，并将作用于齿面上的分布力用作用于齿宽中点的法向力Fn 代替。法向力Fn 可分解为三个相互垂直的分力，即圆周力Ft 、径向力Fr 及轴向力Fa 。它们之间的关系为




式中： 　αn-法向压力角（°）；
　　　　αt-端面压力角；（°）
　　　　β-分度圆螺旋角（°）；

作用于主、从动轮上的各对力大小相等、方向相反。圆周力Ft 和径向力Fr 方向的判断与直齿轮相同。轴向力Fa 的方向应沿轴线，指向该齿轮的受力齿面。通常用左右手法则判断：对于主动轮，左旋时用左手（右旋时用右手），四指顺着齿轮转动方向握住主动轮轴线，则拇指伸直的方向即为轴向力Fa1 的方向。
7.8.2 计算载荷和载荷系数
名义载荷 　上述所求得的各力是用齿轮传递的名义转矩求得的载荷。
计算载荷 　由于原动机及工作机的性能、齿轮制造及安装误差、齿轮及其支撑件变形等因素的影响，实际作用于齿轮上的载荷要比名义载荷大。因此，在计算齿轮传动的强度时，用载荷系数K对名义载荷进行修正，名义载荷与载荷系数的乘积称为计算载荷。
法向计算载荷Fnc 为：

式中： K -载荷系数
　　　　KA-使用系数
　　　　Kv-动载荷系数
　　　　Kα-齿间载荷分配系数
　　　　Kβ-齿向载荷分配系数
载荷系数K
1. 使用系数