齿轮齿条设计计算举例

1、第四章齿轮设计4.1齿轮参数的选择8齿轮模数值取值为m=10， 主动齿轮齿数为z=6， 压力角取 =20， 齿轮螺旋角为 =12，齿条齿数应根据转向轮达到的值来确定。齿轮的转速为n=10r/min ， 齿轮传动力矩221m，转向器每天工作小时，使用期限不低于年主动小齿轮选用20mncr5 材料制造并经渗碳淬火，而齿条常采用45 号钢或 41cr4 制造并经高频淬火，表面硬度均应在56hrc 以上。为减轻质量，壳体用铝合金压铸。4.2齿轮几何尺寸确定2齿顶高ha =mmhmnann25.47.015.2,ha=17 齿根高hfmmchmnnann375.17 .025.015.2,hf=5.5齿

2、高h = ha+ hf =17+5.5=22.5 分度圆直径d =mz/cos=mm337.1512cos65. 2d=61.348 齿顶圆直径da =d+2ha =61.348+217=95.348齿根圆直径df =d-2hf =61.348-211基圆直径mmddb412.1420cos337.15cosdb=57.648 法向齿厚为5.2364.07 .022tan22nnnnmsmm593.44=18.372端面齿厚为5253.2367. 0cos7. 022tan222ttttmsmm275.54=21.1分度圆直径与齿条运动速度的关系d=60000v/ n1v0.001m/s 齿距

3、p=m=3.1410=31.4 齿轮中心到齿条基准线距离h=d/2+xm=37.674 （7 . 0）4.3齿根弯曲疲劳强度计算114.3.1 齿轮精度等级、材料及参数的选择（1）由于转向器齿轮转速低，是一般的机械，故选择8级精度。（2）齿轮模数值取值为m=10，主动齿轮齿数为z=6，压力角取 =20 . （3）主动小齿轮选用20mncr5 或 15crni6 材料制造并经渗碳淬火，硬度在 56-62hrc之间，取值60hrc. （4）齿轮螺旋角初选为=12 ，变位系数x=0.7 4.3.2 齿轮的齿根弯曲强度设计。32114.12psfmfnzyktm（1）试取 k=3.1（2）斜齿轮的转矩

4、t=221nm （3）取齿宽系数8.0m（4）齿轮齿数61z（5）复合齿形系数sfy=32.3（6）许用弯曲应力fp=0.7fe=0.7920=644n/2mmfe为齿轮材料的弯曲疲劳强度的基本值。9.9试取nm=10mm (7) 圆周速度d=61.348mm b= md=0.861.348=49.0784取 b=49mm smdnv/008.010006010337.15100060v=0.032m/s (8)计算载荷系数1） 查表得使用系数ak=1 2） 根据 v=0.032m/s ,和 8 级精度，查表得4 .0vk3） 查表得齿向载荷分布系数15.1k4） 查表得齿间载荷分布系数1.1

5、fhkk759.015.11.14 .01kkkkkhva5） 修正tk值计算模数nm9.215 故前取 10mm 不变4.3.3 齿面接触疲劳强度校核校核公式为uubdktzzzzheh122nm（）许用接触应力h查表得mpah1650min由图187得11nz安全系数1hsmpaszhnhh16501lim1（）查表得弹性系数21180mpaze（）查表得区域系数44.2hz（）重合度系数z91. 02055. 111（）螺旋角系数z989.012coscos7 .417 .4161225000759. 02989.091.044. 21802h1513maph1650mpa 由以上计算可

6、知齿轮满足齿面接触疲劳强度，即以上设计满足设计要求。第五章齿条的设计5.1 齿条的设计6根据齿轮齿条的啮合特点: (1)齿轮的分度圆永远与其节圆相重合,而齿条的中线只有当标准齿轮正确安装时才与其节圆相重合 . (2)齿轮与齿条的啮合角永远等于压力角. 因此 ,齿条模数m=10,压力角20齿条断面形状选取圆形选取齿数z28，螺旋角8端面模数mmmmt5253.28cos/5 .2cos/10.1012 端面压力角3 6 7.08c o s/20tancos/tant法面齿距npmmmn85.75 .214.331.4 端面齿距mmmptt929.75253.214.3=31.716 齿顶高系数1

7、anh法面顶隙系数25.0nc齿顶高mmhmhnanna25.47 .01317.85 齿根高mmchmhnnannf375.1)7. 025.01 (5 . 2)(5.5 齿高h = ha+ hf =23.35 法面齿厚mmmsnnnn593.45.2364.07 .022tan2218.372 端面齿厚mmmstttt275.55253.2367.0cos7.022tan22221.1 第六章齿轮轴的设计4由于齿轮的基圆直径bd57.65，数值较小，若齿轮与轴之间采用键连接必将对轴和齿轮的强度大大降低，因此，将其设计为齿轮轴由于主动小齿轮选用20mncr5 材料制造并经渗碳淬火，因此轴的材

8、料也选用20mncr5 材料制造并经渗碳淬火查表得： 20mncr5材料的硬度为，抗拉强度极限mpab1100，屈服极限mpas850，弯曲疲劳极限mpa5251，剪切疲劳极限mpa3001，转速n=10r/min 根据公式536.1502 .0252. 0331ttd忽略磨损， 根据能量守衡， 作用在齿轮齿条上的阻力矩为328.8rmn m，作用在齿轮上的轴向力为328.8sin 20sin 2012.239.15rmfnr，作用在齿轮上的切向力为328.8cos20cos2033.779.15rmfnr弯曲疲劳强度校核12r33.77/3.14250.43mpampa525剪切疲劳强度校核1=f/2