齒輪齒條設(shè)計計算舉例

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1、第四章齒輪設(shè)計4.1　齒輪參數(shù)的選擇[8]齒輪模數(shù)值取值為m=10，主動齒輪齒數(shù)為z=6，壓力角取α=20°，齒輪螺旋角為β=°，齒條齒數(shù)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向輪達(dá)到的值來確定。齒輪的轉(zhuǎn)速為n=10r/min，齒輪傳動力矩２221Ｎ，轉(zhuǎn)向器每天工作８小時，使用期限不低于５年．主動小齒輪選用20MnCr5材料制造并經(jīng)滲碳淬火，而齒條常采用45號鋼或41Cr4制造并經(jīng)高頻淬火，表面硬度均應(yīng)在56HRC以上。為減輕質(zhì)量，殼體用鋁合金壓鑄。4.2　齒輪幾何尺寸確定[2]齒頂高h(yuǎn)a=,ha=17齒根高h(yuǎn)f,hf=5.5齒高h(yuǎn)=ha+hf=17+5.5=22.5分度圓直徑d=mz/cosβ=d=6

2、1.348齒頂圓直徑da=d+2ha=61.348+2×17=95.348齒根圓直徑df=d-2hf=61.348-2×11基圓直徑　　　　db=57.648法向齒厚為　　　　　　　　　　　　　　×4=18.372端面齒厚為　　　　　　　　　　　　　　×4=21.1分度圓直徑與齒條運動速度的關(guān)系d=60000v/πn10.001m/s齒距p=πm=3.14×10=31.4齒輪中心到齒條基準(zhǔn)線距離H=d/2+xm=37.674（）4.3　齒根彎曲疲勞強度計算[11]4.3.1齒輪精度等級、材料及參數(shù)的選擇（1）由于轉(zhuǎn)向器齒輪轉(zhuǎn)速低，是一般的機械，故選擇8級精度。（2）齒輪模數(shù)

3、值取值為m=10，主動齒輪齒數(shù)為z=6，壓力角取α=20°.（3）主動小齒輪選用20MnCr5或15CrNi6材料制造并經(jīng)滲碳淬火，硬度在56-62HRC之間，取值60HRC.（4）齒輪螺旋角初選為β=°，變位系數(shù)x=0.74.3.2齒輪的齒根彎曲強度設(shè)計。（1）試取K=（2）斜齒輪的轉(zhuǎn)矩T=２221N·m（3）取齒寬系數(shù)（4）齒輪齒數(shù)（5）復(fù)合齒形系數(shù)=（6）許用彎曲應(yīng)力=0.7=0.7920=644N/為齒輪材料的彎曲疲勞強度的基本值。≧9.9試取=10mm(7)圓周速度d=61.348mmb=d=0.8×61.348=49.0784取b=49mmv=0.032m/s(

4、8)計算載荷系數(shù)1）查表得使用系數(shù)=12）根據(jù)v=0.032m/s,和8級精度，查表得3）查表得　　齒向載荷分布系數(shù)4）查表得　　齒間載荷分布系數(shù)　　　　　　　5）修正值計算模數(shù)＝9.215故前取10mm不變．4.3.3齒面接觸疲勞強度校核校核公式為?。ǎ保┰S用接觸應(yīng)力　查表得由圖得安全系數(shù)　（２）查表得　彈性系數(shù)?。ǎ常┎楸淼谩^(qū)域系數(shù)　．（４）重合度系數(shù)　?。剑ǎ担┞菪窍禂?shù)　?。組ap1650MPa　由以上計算可知齒輪滿足齒面接觸疲勞強度，即以上設(shè)計滿足設(shè)計要求。第五章齒條的設(shè)計5.1齒條的設(shè)計[6]根據(jù)齒輪齒條的嚙合特點:(1)齒輪的分度圓永遠(yuǎn)與其節(jié)圓相重合,而齒

5、條的中線只有當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確安裝時才與其節(jié)圓相重合.(2)齒輪與齒條的嚙合角永遠(yuǎn)等于壓力角.因此,齒條模數(shù)m=10,壓力角齒條斷面形狀選取圓形選取齒數(shù)z＝28，螺旋角端面模數(shù)　　　10.1012端面壓力角　　法面齒距　　　π31.4端面齒距　　　=31.716齒頂高系數(shù)　　　法面頂隙系數(shù)　　齒頂高　　　　　17.85齒根高　　　　　　5.5齒高　h=ha+hf=23.35法面齒厚　　　　18.372端面齒厚　　21.1第六章　齒輪軸的設(shè)計[4]由于齒輪的基圓直徑57.65，數(shù)值較小，若齒輪與軸之間采用鍵連接必將對軸和齒輪的強度大大降低，因此，將其設(shè)計為齒輪軸．由于主動小齒輪選

6、用20MnCr5材料制造并經(jīng)滲碳淬火，因此軸的材料也選用20MnCr5材料制造并經(jīng)滲碳淬火．查表得：20MnCr5材料的硬度為６０ＨＲＣ，抗拉強度極限，屈服極限，彎曲疲勞極限，剪切疲勞極限，轉(zhuǎn)速n=10r/min根據(jù)公式[5]忽略磨損，根據(jù)能量守衡，作用在齒輪齒條上的阻力矩為，作用在齒輪上的軸向力為，作用在齒輪上的切向力為彎曲疲勞強度校核＝Ｆ／＝/3.14MPa<剪切疲勞強度校核=F/=/3.14＜３００ＭＰa抗拉強度校核滿載時的阻力矩為齒輪軸的最小直徑為d=８mm，在此截面上的軸向抗拉強度為＝Ｆ／=1/3.1414=MPa<1100Mpa本設(shè)計選擇齒輪軸直徑D=20