齿轮齿条传动机构设计说明

1、由齿条的传动速度为V3500mm/s,又 V360得 d1 d3 mZ 65mm 2 ，由（1）与（2）联立解得n2n3147r/ mi n，取 i124则由i12Z2nZ1 n24得n1588r / min, Z280齿轮齿条传动机构的设计和计算1. 齿轮1,齿轮2与齿轮3基本参数的确定500mm/s,可以得到齿轮 3的速度为 500m/s，即1，取 Z1 Z3 20, m 3.25mm, B B2 25mm,由此可2. 齿轮1齿轮2与齿轮3几何尺寸确定齿顶高ha1ha2ha3m h anxn3.25 1 0.75.525mm齿根高h fihf 2hf 3m h anc nXn3.25 10

2、.250.71.79mmr齿高h2h3hahf7.315mm分度圆直径d1 d3 mz1 /cos3.2520/COS12066.46 mm, d2 mz2 / cos3.25 80/COS120265.84mm齿顶圆直径da1 da3 d12ha177.51mm,da2 d2 2ha2277.34mm齿根圆直径d f1 df3 d1 2hf1 62.88mm, df2 d2 2hf2262.26mm基圆直径db1 db3 d1 cos66.46 cos200 62.45mm,db2 d2 cos 249.8mm法向齿厚为sn1sn2 sn32xn tan n mn 2 0.7 0.3643.

3、256.759mm2 2端面齿厚为1 &2 S32 2xt tan t mt220.3673.32 6.94mmcos 2齿距 p1P2p3m 3.14 3.2510.205mm3. 齿轮材料的选择及校核齿轮选用45号钢或41Cr4制造并经调质，表面硬度均应在56HRC以上。为减轻质量，壳体用铝合金压铸。由于转向器齿轮转速低，是一般的机械, 故选择7级精度。经校核，齿轮满足强度及刚度的要求。4. 齿条的设计取齿条的模数m=3.25,压力角 200，则齿数z=120,故齿距取P m 3.14 3.25 10.205mm，则长度 L pz 10.205 1201224.6mm，取螺旋角80

4、。端面模数mtm/cos3.25/COS803.28mm端面压力角ttan /cos0.364/0.990.37端面齿距Ptmt 3.143.2810.3mm齿顶咼hamnh anxn3.251 0.75.525mm齿根高hfmnh anc nXn3.251 0.25 0.7齿高hha hf 5.5251.797.315mm1.79mm法面齿厚Sn 2 2Xn tan n mn ? 2 0.70.3643.256.76mm端面厚度st- 2 0.7/cos 2 0.3673.2826.85mm齿条选用45号钢或41Cr4制造并经调质,表面硬度均应在56HRC以上，选择7级精度。5. 齿轮轴的设

5、计碳素钢价格低廉，锻造工艺性能好，对载荷较大，较为重要的场合,以45号钢最为常用。经校核，齿轮轴满足强度及刚度的要求。6.电机的选择因为齿轮1的转速为588r/min，由此可得电机的转速应该大于此值,因此可以选择功率合适的电动机，如Y132S-8,功率为2.2KW转速为750r/min。参考文献:机械原理,孙恒主编机械设计，姚桂英主编1.1.2齿轮齿条的材料选择齿条材料的种类很多，在选择过程中应考虑的因素也很多，主要以以下几点作为参 考原则：1）齿轮齿条的材料必须满足工作条件的要求。2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成形方法及热处理和制造工艺。3）正火碳钢，不论毛坯制作方法如何，只能用于制作载荷平

6、稳或轻度冲击工作下的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调制碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的 齿轮。4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。5）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。6 ）金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为3050HBS或者更多。钢材的韧性好，耐冲击，还可通过热处理或化学热处理改善其力学性能及提高齿面 硬度，故适用于来制造齿轮。由于该齿轮承受载荷比较大，应米用硬齿面（硬度 350HBS，故选取合金钢，以满足强度要求，进行设计计算。1.2齿轮齿条的设计与校核1. 2. 1起升系统的功率设V为最低起钻速度（米/秒），F

7、为以V起升时游动系统起重量（理论起重量, 公斤）。起升功率P F VF=6 105NV1取0.8 （米/秒）P 6 1050.8480KW由于整个起升系统由四个液压马达所带动，所以每部分的平均功率为P 肱 480KW 120KW转矩公式:95.5 105 PT N.mmn所以转矩 T= 95.5 10一120 N.mm式中n为转速（单位r/min）122各系数的选定计算齿轮强度用的载荷系数 K,包括使用系数Ka、动载系数Kv、齿间载荷分配系K=数K及齿向载荷分配系数K，即KaKvK K1）使用系数KA是考虑齿轮啮合时外部因素引起的附加载荷影响的系数。 该齿轮传动的载荷状态为轻微冲击，工作机器为

8、重型升降机，原动机为液压装置,所以使用系数Ka取1.35。2）动载系数Kv齿轮传动不可避免地会有制造及装配误差， 轮齿受载后还要产生弹性变形，对于直 齿轮传动，轮齿在啮合过程中，不论是有双对齿啮合过渡到单对齿啮合， 或是有单对吃 啮合过渡到双对齿啮合的期间，由于啮合齿对的刚度变化，也要引起动载荷。为了计及 动载荷的影响，引入了动载系数 Kv，如图2-1所示。.A4 flroi徒纭黔聲溜赛雪翩F玮再眉谒需:恰弗汪茹运词£丁 * « 亠- -* -*-'%1«20昶so图2-1动载系数Kv由于速度V很小，根据上图查得，Kv取1.0。3）齿间载荷分配系数K一对相

9、互啮合的斜齿（或直齿）圆柱齿轮，有两对（或多对）齿同时工作时，则载 荷应分配在这两对（或多对）齿上。对于直齿轮及修形齿轮，取 KhKf1。4）齿轮载荷分布系数K当轴承相对于齿轮做不对称配置时， 受灾前，轴无弯曲变形，齿轮啮合正常， 两个 节圆柱恰好相切；受载后，轴产生弯曲变形，轴上的齿轮也就随之偏斜，这就使作用在 齿面上的载荷沿接触线分布不均匀。计算齿轮强度时，为了计及齿面上载荷沿接触线分布不均匀的现象， 通常以系数k 来表征齿面上载荷分布不均匀的程度对齿轮强度的影响。根据机械设计表10-4取Kh =1.37。综上所述，最终确定齿轮系数K=KaKvK K =1.35 1 1 1.37=1.81

10、. 2. 3齿轮传动的设计参数、许用应力的选择1.压力角a的选择我国对一般用途的齿轮传动规定的标准压力角为a=20°。2.齿数z的选择为使齿轮免于根切，对于a =20°的标准直齿轮，应取z> 17,这里取z=20。173. 齿宽系数d的选择由于齿轮做悬臂布置，取d =0.64. 预计工作寿命10年，每年250个工作日，每个工作日10个小时Lh =10 250 10=25000h5. 齿轮的许用应力按下式计算K N limS式中：S疲劳强度安全系数。对于接触疲劳强度计算时，取S=1;进行齿根弯曲疲劳强度计算时，取 S=1.251.5。Kn 考虑应力循环次数影响的系数，

11、称为寿命系数。应力循环次数N的计算方法是：设n为齿轮的转速（单位为r/min ）； j为齿轮每转一圈时，同一齿面啮合次数;Lh为齿轮工作寿命（单位为h）,则齿轮工作应力循环次数 N按下式计算:N=60nj Lhn 暂取 10，贝U N=60 10 25000=1.5 107。查机械设计表10-18可得Kn =1.3。lim齿轮疲劳极限。弯曲疲劳极限用FE代入；接触疲劳极限用Hlim代入，查机械设计图10-21得Hlim=980。 15001K hn =1.3S=1FEK 9HN HlimS780M Pa 850Khf? feS1.3 9801274MPa 1950Kfn780 11.41S=1

12、.4557.1 MPa 607.1 （双向工作乘以 0.7） 424.97当齿数z=2017时，齿形系数Ypa =2.8 2.97 应力校正系数Ysa=1.55 1.52基本参数选择完毕124齿轮的设计计算齿 轮 的 设计 计算公式m拎注12 K Km T2YFaYsaTTTKm开式齿轮磨损系数,Km=1.25 （机械设计手册 （3卷）14-134）转矩T95.5105PN.mmn（1 式）n mzv 60 1000所以n238.8v=0.8 n=899.2/mm（2 式）将1式、2式及各参数代入计算公式得:22 1.8 95.5 105 120 2.8 1.55m 20.6 202557.1

13、 238.8解得：m 23.72 ； 20取 m=25 那么 n=9.5，取 n=10T 95.5 105 1201.146 105N.m10齿面接触疲劳强度计算公式：d 2.32KT?（-Z=）2式中H的单位为Mpa d的单位为mm其余各符号的意义和单位同前。由于本传动为齿轮齿条传动，传动比近似无穷大，所以1u1 1Ze为弹性影响系数，单位MPa2，其数值查机械设计表，取Ze=189.8MPa'，如表2-1所示：表2-1材料特性系数Ze材料特性系数血小齿轮材科大齿艳材料钢铸钢球墨铸铁铸铁织物层压璽13Q.S162.015S. S155.0Be. 4辭les.o160.51J61.4球墨铸铁173.9isa.s铸铁143.7计算，试求齿轮分度圆直径:fI52ccc kt cU 1/ Ze、2 j1.8 1.146 105189.80.6d 2.323?（）=2.32 3 456.75mmV d U