減速機(jī)齒輪在工作過程中主要受到以下幾種力的作用:圓周力(Ft)產(chǎn)生原因:是由齒輪傳遞扭矩時(shí),主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間的相互作用力在圓周方向的分力。根據(jù)齒輪傳動(dòng)原理,主動(dòng)輪通過齒面接觸將扭矩傳遞給從動(dòng)輪,在這個(gè)過程中,沿著輪齒的接觸點(diǎn)切線方向產(chǎn)生圓周力。計(jì)算公式:對(duì)于圓柱齒輪,Ft= d2T,其中T為齒輪傳遞的扭矩,d為齒輪的分度圓直徑。作用效果:圓周力使齒輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng),并在齒輪軸上產(chǎn)生彎矩和扭矩,是齒輪傳遞動(dòng)力的主要作用力,其大小直接影響齒輪的強(qiáng)度和傳動(dòng)效率。徑向力(Fr)產(chǎn)生原因:是由于齒輪嚙合時(shí),輪齒之間除了有圓周方向的作用力外,還有沿齒輪半徑方向的分力。它是由輪齒的嚙合角產(chǎn)生的,對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪,嚙合角一般為 20°。計(jì)算公式:對(duì)于圓柱齒輪,Fr=F t×tanα,其中α為齒輪的壓力角,標(biāo)準(zhǔn)值一般為 20°。作用效果:徑向力使齒輪在徑向上有向軸心靠攏的趨勢(shì),會(huì)在齒輪軸上產(chǎn)生徑向載荷,影響軸承的受力和齒輪的定位精度,可能導(dǎo)致齒輪在軸上產(chǎn)生位移或變形。軸向力(Fa)產(chǎn)生原因:對(duì)于斜齒圓柱齒輪和圓錐齒輪等,由于輪齒的傾斜或螺旋角的存在,在齒輪嚙合時(shí)會(huì)產(chǎn)生軸向力。以斜齒圓柱齒輪為例,輪齒與軸線傾斜一個(gè)螺旋角β,在傳遞扭矩時(shí),就會(huì)產(chǎn)生沿軸線方向的分力,即軸向力。計(jì)算公式:對(duì)于斜齒圓柱齒輪,Fa=Ft×tanβ,其中β為斜齒輪的螺旋角。作用效果:軸向力會(huì)使齒輪產(chǎn)生軸向位移的趨勢(shì),對(duì)軸承的軸向承載能力提出要求,若軸向力過大,可能導(dǎo)致軸承損壞、齒輪軸向竄動(dòng),影響齒輪的正常嚙合和傳動(dòng)精度。齒面接觸應(yīng)力(σH)產(chǎn)生原因:當(dāng)齒輪嚙合時(shí),兩輪齒的接觸表面會(huì)產(chǎn)生局部的接觸應(yīng)力。由于齒面接觸區(qū)域相對(duì)較小,在傳遞載荷時(shí),接觸點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生較高的壓力,形成接觸應(yīng)力。計(jì)算公式:根據(jù)赫茲接觸理論,齒面接觸應(yīng)力σH=ZEbdFt×uu±1,其中ZE為彈性系數(shù),b為齒寬,d為分度圓直徑,u為齒數(shù)比。作用效果:齒面接觸應(yīng)力過大時(shí),會(huì)使齒面產(chǎn)生疲勞磨損、點(diǎn)蝕等失效形式,降低齒輪的使用壽命和傳動(dòng)性能。齒根彎曲應(yīng)力(σF)產(chǎn)生原因:在齒輪傳動(dòng)過程中,輪齒相當(dāng)于一個(gè)懸臂梁,當(dāng)受到圓周力、徑向力等載荷作用時(shí),在齒根部位會(huì)產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。這是因?yàn)辇X根處是輪齒的薄弱環(huán)節(jié),力的作用使輪齒在齒根處產(chǎn)生彎曲變形,從而產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。計(jì)算公式:齒根彎曲應(yīng)力σF= bdm2KT×YFYS,其中K為載荷系數(shù),m為模數(shù),YF為齒形系數(shù),YS應(yīng)力修正系數(shù)。作用效果:齒根彎曲應(yīng)力是導(dǎo)致輪齒疲勞折斷的主要原因,當(dāng)齒根彎曲應(yīng)力超過材料的彎曲疲勞極限時(shí),輪齒會(huì)在齒根處產(chǎn)生疲勞裂紋,隨著裂紋的擴(kuò)展,終將導(dǎo)致輪齒折斷。