齿轮齿条传动机构设计说明

1、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基本参数的确定由齿条的传动速度为500mm/s可以得到齿轮3的速度为500m/s,即dn ，取又由此可 33,25mmB B, m 3.25mm,Z Z 20，500V mm/s1 V21133360，由（1）与得（2）联立解得，取 in2m147r/nmZ 65mm n dd i 4331221zn得则由124 i n 588r/min,z 80 1221zn22 齿轮1齿轮2与齿轮3几何 尺寸确定齿顶高mm525 5 0. x7 3.25 .1h h h mh annaaa123齿根高mm791.7. 25 251 0 hh h m.h

2、 c x0 3 .nann 3f1ff2 齿高mm3157.h h h h h f231a 分度圆直径0022311齿顶圆直径mm34 277.d d 2h dd 2h 77.51mm,d 23aaa1a1221 a 齿根圆直径mm.26 2h262 h62.88mm,d d d dd 2221 基圆直径0 mm. dcos8 249. 6646 cos20. 6245mm,cos dddd 2211bb3b 法向齿厚为1 1 11n2nnnn3r22端面齿厚为7.0mm94.32 6. 2 0.367 s s s 2xtan3m t3t2ttt1t 22cos 2齿距 3213.齿轮材料的选

3、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，则齿数z=120,故齿距取。20，则长度，取 螺旋角。 o 8 端面 模数 0 mm283/cos8.m m/cos 3.25t 端面压力角0364/ tant 端面齿距 mm.328 10 3.14 3.p mtt齿顶高annna齿根高nannfn齿高 mm31577915255 hh h. . .fa2法面齿厚 mm 6.76 0.364 3.25

4、 s 2xtanm 20.7 nnnn22端面厚度 mm85.28 6. 07/cos. 0367 3 s 2 _边 选以上，41Cr4制造并经调 质，表面硬度均应在56HRC齿条选用45号钢或 级精度。择7齿轮 轴的设计5.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。电机的选择6.由此可得电机的转速应该大于此值，588r/min ,因为齿轮1的转速为，转速为2.2KW因此可以选择功率合适的电动机，如 Y132S-8,功率为。750r/min机械设计， 姚桂英主编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

5、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

6、适用于来制造齿轮。由于该齿轮承受载荷比较大，应采用硬齿面（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为以V起升时游动系统起重量（理论起重量, 公斤）。起升功率 V P F5N10 6 F=V取0.8 （米/秒）145 KW 480 0.P 6 108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480KWP KW 120 P4 4转矩公式：5P 1095.5T N.mm n5 1205 转矩T=所以n式中n为转速（单位r/min）各系数的选定计算齿轮强度用的载荷系数K,包

7、括使用系数、动载系数、齿间载荷分配系KKvaKK， 即及齿向载荷分配系数数KKKKK=vaK ）使用系数1a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，工作机器为重型升降机，原动机为液压装置， K取1.35。所以使用系数AK ）动载系数2v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K，如图2-1所示。 动载荷的影响，引入了动载系数 V5K动载系数图2-1vK。取1.0由于

8、速度v很小，根据上图查得，vK 3 ）齿间载 荷分配系数一对相互啮合的斜齿（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。1 KK对于直齿轮及修形齿轮，取。fhK 4 ）齿轮载荷分布系数 两个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，受载后，轴产生弯曲变形，轴上的齿轮 也就随之偏斜，这就使作用在节圆柱恰好相切；齿面上的载荷沿接触线分布不均 匀。K通常以系数为了计及齿面上载荷沿接触线分布不均匀的现象，计算齿轮强度时，来表征齿面上载荷分布不均匀的程度对齿轮强度的影响。K取。=1.37根据机械设计表10-4 hKKKK 1.37=

9、1.8 11=1.35K=综上所述，最终确定齿轮系数VA3齿轮传动的设计参数、许用应力的选择.1.2的选择1.压力角a °。a我国对一般用途的齿轮传动规定的标准压力角为=2062.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。17的选择3 .齿宽系数d =0.6由于齿轮做悬臂布置，取d4.预计工作寿命10年，每年250个工作日，每个工作日10个小时L=1025010=25000hh 5.齿轮的许用应力按下式计算K limN S；进行齿根弯式中：S疲劳强度安全系数。对于接触疲劳强度计算时，取S=1曲疲劳强度计算时，取S=1.

10、251.5。K考虑应力循环次数影响的系数，称为寿命系数。应力循环次数 N的计算 N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；L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：hL N=60njh7。25000=1.5 10,则 N=6010n 暂取10 K=1.3。查机械设计表10-18可得n 代入，查一一齿轮疲劳极限。弯曲 疲劳极限用代入；接触疲劳极限用HlimlimFE =980。得1500机械设计图10-21 HlimK=1.3S=1HN K1.3 980 HlimHN 1274MPa 1950 hS1 780MPaK 1S

11、=1.4850 fnfe K780 1 fehf 557.1MPa双向工作乘以 607.1fS1.471.52应力校正系数=1.55时，齿形系数=2.8 2.97 当齿数z=2017YY SaFa基本参数选择完毕齿轮的设计计算124YYKT2 SFa m 3:式计齿轮的设计算公 2ZFd2 K K TYYsaFam m卷）（3开式齿轮磨损系数，K=1.25 （机械设计手册N.mmK3mm2 z F1d ） 14-1345P 1095.5Tn（1式）mz v转矩60n1000238.8nv=0.8n=899.2/m所以（2 式）m将1式、2式及各参数代入计算公式得：5 120 2.8 18 95

12、.5 10.552 1.2 m28238.1 0.620 557 解得：；20 72.m 23 取 m=25 那么 n=9.5，取 n=105 1205 1095.510 .146T1N.m10VZ1u KT2E齿面接触疲劳强度计算公式：）d 2.32（3 uHd的单位为Mpa d的单位为mm其余各符号的意义和单位同前。式中HU 1 = 1由于本传动为齿轮齿条传动，传动比近似无穷大，所以U11.ZZMPaMPa，其数值查机械设计表，取=189.8如表单位为弹性影响系数，22ee2-1 所示：8材料特性系数表2-1Ze材料特性系数孤小齿轮吋斜夫齿轮材料1钢铸钢球墨铸铁铸锡青铜织物层压塑 料钢11S9.B1S8.91B1.41S2.0150.0155.0E6.4183,0180. 51S1.4球墨铸铁173.9166.6铸轶143.7计算，试求齿轮分度圆直径：21158.146 101891.8 1.Z1KTU 圧 456.75mm=）d 2.32 （32.2 33127460.U Hd通过模数计