(整理)齿轮齿条传动机构设计说明

1、精品文档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V3 =500mm/s, Xv3 =d3nl(i j 取 Z1=Z3=20, m = 3.25mm, B = B2 = 25mm,由此可 60得 d1 = d3 =mZ =65mm(2 ),由(1)与(2)联立角军得 n2 = n3 =147r/ min ,取 i12=4贝！J 由 i12 =包=4得 n1 = 588r / min, z2 = 80 乙 12 .齿轮1齿轮2与齿轮3几何尺寸确定齿顶高 ha1 =ha2 =ha3 =m h a

2、n xn >3.25 1 0.7 ):= 5.525mm齿根高hf1 =hf2 =hf3 =mh an Cn Xn =3.25 1 0.25 0.7 = 1.79mm齿高h = h2 = h3 = ha hf = 7.315mm分度圆直径d1 =d3 =m乙 /cos'? =3.25 20/cos120 66.46mm, d2 =mz2/cosB =3.25 80/cos120 265.84mm 13122齿顶圆直径 da1 =da3 =d1 2ha1 77.51mm, da2 =d2 2ha2 =277.34mm齿根圆直径 df1 =df3 =d1 2hf1 =62.88mm,

3、df2 =d2 2hf2 = 262.26mm基圆直径db1 =db3 =d1cos： =66.46 cos200 = 62.45mm,db2 = d2cos=二249.8mm法向齿厚为sn1=sn2=sn3= +2xntanan mn1 = 一+ 2父0.7父0.364 卜3.25 = 6.759mm<2J<2)端面齿厚为0 000Ti 0.7=St2=G3 = I +2xt tan% imt = + 2父z-x0.367 父3.32 = 6.94mm122Qcos?2J齿品巨 p1 = p2 = p3 = ：m =3.14 3.25 = 10.205mm3 .齿轮材料的选择及校

4、核齿轮选用45号钢或41Cr4制造并经调质，表面硬度均应在56HRCU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u =20°,则齿数z=120,故齿距取 p=nm=3.14M3.25=10.205mm,贝U长度 L = pz =10.205黑120 = 1224.6mm , 取螺旋角8 =80。端面模数 mt =m/cosP =3.25/cos80 -3.28mm端面压力角：t =tan : /cos ' =0.364/0.99 =0.37端面齿距

5、pt =二叫=3.14 3.28 = 10.3mm齿顶高 ha =mn h an xn =3.25 1 0.7 = 5.525mm齿根高 hf =mn h an C n -xn j>3.25 1 0.25 -0.7 )= 1.79mm齿高 h = ha - hf = 5.525 1.79 = 7.315mm法面齿厚 sn =f+2xn tan an Mn =±+2 父 0.7 父 0.364 1乂 3.25 = 6.76mm12J CJ端面厚度 st = 4十2M0.7/cosP2M0.3671M3.28=6.85mm <2J齿条选用45号钢或41Cr4制造并经调质，表面

6、硬度均应在56HRCZ上，选 择7级精度。5 .齿轮轴的设计碳素钢价格低廉，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

7、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3050HBSIE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

8、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 P = F VF=6 105NV1取0.8 （米/秒） 一 一 5_P=6 100.8 =480KW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480KW二 120KW转矩公式:95.5 105 PT 二N.mm95.5 105 120 M所以转矩 T=N.mmn式中n为转速（单位r/min） 1.2.2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h、齿间载荷分配系数K及齿向载荷分配系数Kp,即K=KaKvK K ：

9、1）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。图2-1动载系数Kv由于速度v很小，根据上图查得，Kv取1.03）齿间载荷分配系数q一对相互啮合的斜齿（或直齿）圆柱齿轮，有两对（

10、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 KHOf = KF0t = 1。4）齿轮载荷分布系数Kp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Kp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KhP=1.37。综上所述，最终确定齿轮系数 K=KaKvK.K ：=1.35 1 1 1.37=1.81.2. 3齿轮传

11、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 .齿宽系数包的选择由于齿轮做悬臂布置，取亳=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 Nlim'一 S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=1.251.5oKn 考虑应力循环次数影响的系数，称为寿命

12、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,则 N=60m10m 25000=1.5黑 107。查机械设计表10-18可得KN =1.3。仃lim 齿轮疲劳极限。弯曲疲劳极限用 E代入；接触疲劳极限用仃Hlim代入，查机械设计图 10-21 得。Hlim =980。1500Khn=1.3 S=1K HN Hlim 1.3 980L- H J = = = 1274MPa 1950S1二fe =780MPa 850 Kfn =

13、1S=1.41 Khf *c fe 780 1Ef= , ,=557.1MPa 607.1（双向工作乘以 0.7） 424.97S 1.4当齿数z=2017时，齿形系数YFa =2.8 2.97应力校正系数Ysa=1.55 1.52基本参数选择完毕1.2.4齿轮的设计计算齿 轮 的 设计计算 公式2KT.YFY_adz2m.2UKm”MYjYZ 6dMz12际Km一开式齿轮磨损系数，Km=1.25 （机械设计手册（3卷）14-134）95.5 105 P转矩 T 二N.mm（1式）n mz = v 60 1000238.8所以 n =v=0.8 n=899.2/m将1式、2式及各参数代入计算公

14、式得：_ _ _ _5 _ _2 2 1.8 95.5 10 120 2.8 1.55m 3: 0.6 20557.1 238.8解得：m >23.72; 20取 m=25 那么 n=9.5 ,取 n=10一_ 5 一95.5 105 12010= 1.146 105N.m齿面接触疲劳强度计算公式：d之2.32 3但 d U l> h 1式中Lh】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 归 =1U11Ze为弹性影响系数，单位MPa"其数值查机械设计表，取Ze=189.8 MPa ,如表2-1所示：55,，、3 1.8 1.146 10189.80.61274=456.75mm表2-1材料特性系数Ze材料特性系数比d代轮材料大齿轮材料钢铸钢球墨铸铁铸铁铸福青铜织物层压塑 料钢1189.81E8.91E1.41S2.0159.8155.056.4铸钢1B3.0180.5151,4球墨铸铁173.91阻6铸铁143,7计算，试求齿轮分度圆直径:d 之2.323博