轮齿刚度——单对齿刚度c' 和啮合刚度cγ |
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轮齿刚度定义为使一对或几对同时啮合的精确轮齿在1mm齿宽上产生1μm挠度所需的啮合线上的载荷。直齿轮的单对齿刚度c' 为一对轮齿的最大刚度,斜齿的c' 为一对轮齿在法截面内的最大刚度。啮合刚度cγ为端面内轮齿总刚度的平均值 影响轮齿刚度的主要因素有:轮齿参数、轮体结构、法截面内单位齿宽载荷、轴毂连接结构和形式、齿面粗糙度和齿面波度、齿向误差、齿轮材料的弹性模量等 轮齿刚度的精确值可由实验测得或由弹性理论的有限元法计算确定。在无法实现时,可按下述方法之一确定 ①一般方法 对于基本齿廓符合GB/T 1356、单位齿宽载荷KAFt/b≥100N/mm、轴-毂处圆周方向传力均匀(小齿轮为轴齿轮形式、大轮过盈连接或花键连接)、钢质直齿轮和螺旋角β≤45°的外啮合齿轮,c' 和cγ可按下表给出的公式计算。对于不满足上述条件的齿轮,如内啮合、非钢质材料的组合、其他形式的轴-毂连接、单位齿宽载荷KAFt/b<100N/mm的齿轮,也可近似应用 ②简化方法 对基本齿廓符合GB/T 1356的钢制刚性盘状齿轮,当β≤30°,1.2<εα<1.9且KAFt/b≥100N/mm时,取c' =14N/(mm·μm)、cγ=20N/(mm·μm)。非实心齿轮的c' 、cγ用轮坯结构系数CR折算。其他基本齿廓的齿轮的c' 、cγ可用下表中基本齿廓系数CB折算。非钢对钢配对的齿轮的c' 、cγ可用下表中cγ计算式折算 |
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c'、cγ计算公式 |
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项 目 |
计 算 公 式 |
项 目 |
计 算 公 式 |
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单对齿刚度c'/N·mm-1·μm-1 |
钢对钢齿轮c'=c'thCMCRCBcosβ 其他材料配对c'=c'stζ c'st为钢的c' |
轮坯结构系数CR |
对于实心齿轮,可取CR=1 对轮缘厚度SR和辐板厚度bs的非实心齿轮
若bs/b<0.2,取bs/b=0.2;若bs/b>1.2,取bs/b=1.2;若SR/mn<1,取SR/mn=1 |
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单对齿刚度的理论值c'th/N·mm-1·μm-1 |
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基本齿廓系数CB |
对基本齿廓符合α=20°,hap=mn,hfp=1.2mn,ρfp=0.2的齿轮,CB=1 若小轮和大轮的齿根高不一致 CB=0.5(CB1+CB2),CB1、CB2分别为小、大齿轮基本齿廓系数,按上式计算 |
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轮齿柔度的最小值q'/mm·μm·N-1 |
q' =0.04723+ 0.00635x1-
(式中的“-”用于外啮合,“+”用于内啮合) 对于内啮合齿轮,zn2应取为无限大 |
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系数ζ |
Est为钢的E 对钢与铸铁配对:ζ=0.74 对铸铁与铸铁配对:ζ=0.59 |
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理论修正系数CM |
一般取CM=0.8 |
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啮合刚度cγ |
cγ=(0.75εα+0.25)c' |
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注:1.当KAFt/b<100N/mm时,c'=c'thCMCRCBcosβ。 2.一对齿轮副中,若一个齿轮为平键联接,配对齿轮为过盈或花键联接,由表中公式计算的c' 增大5% ;若两个齿轮都为平键联接,由公式计算的c' 增大10%。 3.啮合刚度cγ的计算式适用于直齿轮和螺旋角β≤30°的斜齿轮。对εα<1.2的直齿轮的cγ,需将计算值减小10%。 4.zn1、zn2为小、大(斜)齿轮的当量齿数,分别见表标准齿轮传动的几何计算中的zv1、zv2。 |