【知识点详解】
1. **齿轮传动的基本概念**:齿轮传动是一种常见的机械传动方式,通过两个或多个齿轮的啮合来传递扭矩和改变转动速度。在分析齿轮受力时,需要考虑齿轮承受的径向力、轴向力以及切向力。
2. **齿轮的受力分析**:齿轮在工作时,各个部分会受到不同的力的作用,包括径向力(垂直于齿轮轴线的力)、轴向力(平行于齿轮轴线的力)和切向力(沿齿轮切线方向的力)。例如,图10-47所示的齿轮传动分析中,需要绘制受力图以清晰展示这些力的作用位置和方向。
3. **锥齿轮与斜齿轮的轴向力**:锥齿轮和斜齿轮由于其特殊形状,会在轴向产生分力。在补充题中,讨论了当中间轴上的两齿轮轴向力相互抵消的情况,计算了齿轮2和齿轮3的轴向力分量。
4. **齿轮设计**:在设计齿轮传动时,需要考虑的因素包括齿轮类型(直齿、斜齿、锥齿等)、精度等级、材料选择。例如,铣床中的一对圆柱齿轮设计中,选择了直齿圆柱齿轮,精度等级为7级,材料分别为40Cr和45钢。
5. **齿面接触强度设计**:这是齿轮设计的重要步骤,涉及到齿轮的使用寿命。计算过程中,需要确定载荷系数、力矩、弹性影响系数、接触疲劳强度极限、齿数比、应力循环次数、接触疲劳寿命系数、接触疲劳许用应力等。然后根据这些计算结果选择合适的分度圆直径、圆周速度、齿宽、齿高比例、载荷系数,进行尺寸校核。
6. **齿根弯曲疲劳强度校核**:弯曲强度是衡量齿轮耐久性的另一个关键指标,涉及弯曲疲劳强度极限、弯曲疲劳寿命、弯曲疲劳许用应力、载荷系数、齿形系数、应力校正系数等。通过弯曲强度条件公式进行校核,确保所选参数满足弯曲强度要求。
7. **功率计算**:齿轮减速器的功率计算涉及到齿轮的齿数、材料硬度、精度等级、使用寿命。计算过程中,需要确定齿轮的分度圆直径、齿宽系数、弹性影响系数、接触疲劳强度极限、应力循环次数、接触疲劳许用应力、载荷系数、圆周速度等,从而得出能传递的功率。
8. **安全系数**:在齿轮设计中,安全系数是保证齿轮在正常工作条件下不发生失效的重要参数,它通常大于1,以提供一定的设计余量。
9. **材料选择与处理**:齿轮材料的选择直接影响到其性能,如40Cr和45钢都是常用的齿轮材料,经过调质处理可以提高硬度和韧性,以适应齿轮的负载要求。
10. **精度等级**:齿轮的精度等级决定了其运行的平稳性、噪音水平和使用寿命,不同的应用场合会选择不同等级的精度。
齿轮传动的设计涉及多方面知识,包括力学分析、材料选择、精度控制、强度校核等多个环节,这些知识点在解决实际工程问题中起着至关重要的作用。