齒輪齒條傳動設(shè)計計算

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1、1.選定齒輪類型、精度等級、材料級齒數(shù)1）選用直齒圓柱齒輪齒條傳動。2）速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）。3）材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS，齒條材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS。4）選小齒輪齒數(shù)Z1=24，大齒輪齒數(shù)Z2=∞。2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計由設(shè)計計算公式進(jìn)行計算，即d1t≥2.323KtT1φd?u+1u(ZEσH)2(1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)Kt=1.3。2）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。（預(yù)設(shè)齒輪模數(shù)m=8mm,直徑d=160mm）T1=95.5×105P1n1=95.5×

2、105×0.24247.96=2.908×105N?mm3)由表10-7選齒寬系數(shù)φd=0.5。4）由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa12。5）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim1=600MPa;齒條的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim2=550MPa。6）由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。N1=60n1jLh=60×7.96×1×2×0.08×200×4=6.113×1047)由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=1.7。8）計算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式（10-12）得σH1=KHN

3、1σHlim1S=1.7×600MPa=1020MPa(2)計算1）試算小齒輪分度圓直徑dt1,代入σH1。d1t≥2.323KtT1φd?u+1u(ZEσH)2=2.3231.3×2.908×1050.5?∞+1∞(189.81020)2=68.89mm1）計算圓周速度v。v=πd1tn160×1000=π×68.89×7.9660×1000=0.029ms3)計算齒寬b。b=φd?d1t=0.5×68.89=34.445mm4)計算齒寬與齒高之比bh。模數(shù)mt=d1tz1=68.8924=2.87齒高h(yuǎn)=2.25mt=2.25×2.87=6.46mmbh=3

4、4.4456.46=5.331）計算載荷系數(shù)。根據(jù)v=0.029m/s,7級精度，由圖10-8查得動載荷系數(shù)KV=1;直齒輪，KHα=KFα=1;由表10-2查得使用系數(shù)KA=1.5;由表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪為懸臂布置時KHβ=1.250。由bh=5.33，KHβ=1.250查圖10-13得KFβ=1.185；故載荷系數(shù)K=KAKVKHαKHβ=1.5×1×1×1.250=1.8752）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得d1=d1t3KKt=68.89×31.8751.3=77.84mm7)計算模數(shù)m。m=d1z1=7

5、7.8424=3.24mm1.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計由式（10-5）得彎曲強(qiáng)度設(shè)計公式為m≥32KT1φdz12(YFaYSaσF)（1）確定公式內(nèi)各計算數(shù)值1）由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE1=500MPa;齒條的彎曲強(qiáng)度極限σFE2=380MPa；2）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=1.1，KFN2=1.2;3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式（10-12）得σF1=KFN1σFE1S=1.1×5001.4=392.86MPaσF2=KFN2σFE2S=1.2×3801.4=325.71MPa4)計算載荷系數(shù)

6、K。K=KAKVKFαKFβ=1.5×1×1×1.185=1.785)查取齒形系數(shù)。由表10-5查得YFa1=2.65,YFa2=2.06。6）查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表10-5查得YSa1=1.58，YSa2=1.97。1）計算齒輪齒條的YFaYSaσF并加以比較。YFa1YSa1σF1=2.65×1.58392.86=0.01066YFa2YSa2σF2=2.06×1.97325.71=0.01246齒條的數(shù)值大。（1）設(shè)計計算m≥32×1.78×2.908×1050.5×242×0.01246=3.55mm由于齒輪模數(shù)m的大小主要決定彎曲強(qiáng)度，而齒面接觸疲勞強(qiáng)

7、度主要取決于齒輪直徑?？捎蓮澢鷱?qiáng)度算得的模數(shù)3.55并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=4mm,按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=77.84mm,算出齒輪齒數(shù)z1=d1m=77.844≈20以上計算過程驗(yàn)證了模數(shù)m=8,直徑d=160的齒輪是符合強(qiáng)度要求的