齿轮齿条设计计算举例

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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α=20°，齿轮螺旋角为β=°，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２221Ｎ，转向器每天工作８小时，使用期限不低于５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=,ha=17齿根高hf,hf=5.5齿高h=ha+hf=17+5.5=22.5分度圆直径d=mz/cosβ=d=61.348齿顶

2、圆直径da=d+2ha=61.348+2×17=95.348齿根圆直径df=d-2hf=61.348-2×11基圆直径　　　　db=57.648法向齿厚为　　　　　　　　　　　　　　×4=18.372端面齿厚为　　　　　　　　　　　　　　×4=21.1分度圆直径与齿条运动速度的关系d=60000v/πn10.001m/s齿距p=πm=3.14×10=31.4齿轮中心到齿条基准线距离H=d/2+xm=37.674（）4.3　齿根弯曲疲劳强度计算[11]4.3.1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

3、数为z=6，压力角取α=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β=°，变位系数x=0.74.3.2齿轮的齿根弯曲强度设计。（1）试取K=（2）斜齿轮的转矩T=２221N·m（3）取齿宽系数（4）齿轮齿数（5）复合齿形系数=（6）许用弯曲应力=0.7=0.7920=644N/为齿轮材料的弯曲疲劳强度的基本值。≧9.9试取=10mm(7)圆周速度d=61.348mmb=d=0.8×61.348=49.0784取b=49mmv=0.032m/s(8)计算载荷系数1）查表得使用系数=12）

4、根据v=0.032m/s,和8级精度，查表得3）查表得　　齿向载荷分布系数4）查表得　　齿间载荷分布系数　　　　　　　5）修正值计算模数＝9.215故前取10mm不变．4.3.3齿面接触疲劳强度校核校核公式为　（１）许用接触应力　查表得由图得安全系数　（２）查表得　弹性系数　．（３）查表得　区域系数　．（４）重合度系数　　＝（５）螺旋角系数　　＝Map1650MPa　由以上计算可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)

5、齿轮与齿条的啮合角永远等于压力角.因此,齿条模数m=10,压力角齿条断面形状选取圆形选取齿数z＝28，螺旋角端面模数　　　10.1012端面压力角　　法面齿距　　　π31.4端面齿距　　　=31.716齿顶高系数　　　法面顶隙系数　　齿顶高　　　　　17.85齿根高　　　　　　5.5齿高　h=ha+hf=23.35法面齿厚　　　　18.372端面齿厚　　21.1第六章　齿轮轴的设计[4]由于齿轮的基圆直径57.65，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，因此轴的材料也选用20MnCr5

6、材料制造并经渗碳淬火．查表得：20MnCr5材料的硬度为６０ＨＲＣ，抗拉强度极限，屈服极限，弯曲疲劳极限，剪切疲劳极限，转速n=10r/min根据公式[5]忽略磨损，根据能量守衡，作用在齿轮齿条上的阻力矩为，作用在齿轮上的轴向力为，作用在齿轮上的切向力为弯曲疲劳强度校核＝Ｆ／＝/3.14MPa<剪切疲劳强度校核=F/=/3.14＜３００ＭＰa抗拉强度校核满载时的阻力矩为齿轮轴的最小直径为d=８mm，在此截面上的轴向抗拉强度为＝Ｆ／=1/3.1414=MPa<1100Mpa本设计选择齿轮轴直径D=20