(完整版)齿轮齿条传动设计计算

(完整版)齿轮齿条传动设计计算1.选定齿轮类型、精度等级、材料级齿数我们选择直齿圆柱齿轮齿条传动，因为速度不高，所以我们选择7级精度（GB10095-88）。根据表10-1，我们选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，齿条材料为45钢（调质），硬度为240HBS。我们选小齿轮齿数Z1=24，大齿轮齿数Z2=∞。2.按齿面接触强度设计我们按照设计计算公式进行计算，即d1t。首先，我们试选载荷系数Kt=1.3。然后，我们计算小齿轮传递的转矩，预设齿轮模数m=8mm，直径d=160mm。根据公式，我们得到T1=2.908×105N∙mm，n1=7.96。接下来，我们由表10-7选取齿宽系数φd=0.5。根据表10-6，我们查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa。根据图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa；齿条的接触疲劳强度极限σHlim2=550MPa。接着，我们根据式10-13计算应力循环次数N1=6.113×104。由图10-19取接触疲劳寿命系数KHN1=1.7。最后，我们计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12）得[σH]1=1020MPa。(2)计算我们试算小齿轮分度圆直径d1t，代入[σH]1。取接触疲劳寿命系数KHN1=1.7，接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa，失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12）得Kt[σH]3/[d1t]=31.3×2.908×105∞+1189.8≥2.32√(φd1t[uσH]0.5/∞1020)。解得d1t=68.89mm。接下来，我们计算圆周速度v=πd1tn1/60=0.029m/s。齿宽b=φd1t=0.5×68.89=34.445mm。齿宽与齿高之比h/b=2.25m/34.445=2.87，齿高h=2.25m=2.25×2.87=6.46mm。计算载荷系数根据速度v=0.029m/s，7级精度，由图10-8可得动载荷系数KV=1；由于是直齿轮，KHα=KFα=1；根据表10-2，使用系数KA=1.5；使用插值法查得7级精度、小齿轮为悬臂布置时KHβ=1.250，代入h=5.33和图10-13可得KFβ=1.185。因此，载荷系数K=KA*KV*KHα*KHβ=1.5*1*1*1.250=1.875。按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得31.875Kd1=d1t√=68.89√=77.84mm计算模数m根据齿根弯曲强度设计，由式（10-5）得弯曲强度设计公式为：m≥√(d1z12KT1YFaYSa2[σF]3φ)确定公式内各计算数值：1.由图10-20c可得小齿轮的弯曲疲劳强度极限σFE1=500MPa，齿条的弯曲强度极限σFE2=380MPa；2.由图10-18可取弯曲疲劳寿命系数KFN1=1.1，KFN2=1.2；3.计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得：KFN1σFE11.1×500=392.86MPaS1.4KFN2σFE21.2×380=325.71MPaS1.44.计算载荷系数K。K=KA*KV*KFα*KFβ=1.5*1*1*1.185=1.785。5.查取齿形系数。由表10-5查得YFa1=2.65，YFa2=2.06。6.查取应力校正系数。由表10-5查得YSa1=1.58，YSa2=1.97。7.计算齿轮齿条的YFaYSa并加以比较。[σF]YFa1YSa12.65×1.58=0.01066[σF]1392.86[σF]YFa2YSa22.06×1.97=0.01246[σF]2325.71可知齿条的数值大。设计计算：m≥√(2×1.78×2.908×105×0.01246/0.5×242)=3.55mm齿轮的设计中，齿轮模数m和齿轮直径是两个重要的参数。齿轮模数m对弯曲强度有很大影响，而齿轮直径则影响齿面接触疲劳强度。在计算中，我们可以通过弯曲强度算出模数，例如计算得到的模数为3.55，我们可以近似圆整为标准值m=4mm。同时，通过接触强度的计算，我们可以得到分度圆直径d1=77.84mm，进而计算出齿轮齿数z1≈20。在齿轮设计中，齿轮模数m和齿轮直径是两个重要的参数。齿轮模数m对弯曲强度有很大影响，而齿轮直径则影响齿面接触疲劳强度。因此，在计算中，我们