齒輪齒條傳動機構設計說明

1、 齒輪齒條傳動機構的設計和計算1. 齒輪1，齒輪2與齒輪3基本參數的確定由齒條的傳動速度為500mm/s,可以得到齒輪3的速度為500m/s,即又，取由此可得，由（1）與（2）聯立解得，取則由得2.齒輪1齒輪2與齒輪3幾何尺寸確定 齒頂高 齒根高 齒高 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 基圓直徑法向齒厚為 端面齒厚為 齒距 3. 齒輪材料的選擇及校核齒輪選用45號鋼或41Cr4制造并經調質，表面硬度均應在56HRC以上。為減輕質量，殼體用鋁合金壓鑄。由于轉向器齒輪轉速低，是一般的機械，故選擇7級精度。經校核，齒輪滿足強度及剛度的要求。4. 齒條的設計取齒條的模數m=3.25,壓力角，則齒數z

2、=120，故齒距取，則長度，取螺旋角。端面模數端面壓力角端面齒距齒頂高齒根高齒高 法面齒厚端面厚度齒條選用45號鋼或41Cr4制造并經調質，表面硬度均應在56HRC以上，選擇7級精度。5. 齒輪軸的設計碳素鋼價格低廉，鍛造工藝性能好，對載荷較大，較為重要的場合，以45號鋼最為常用。經校核，齒輪軸滿足強度及剛度的要求。6. 電機的選擇 因為齒輪1的轉速為588r/min，由此可得電機的轉速應該大于此值，因此可以選擇功率合適的電動機，如Y132S-8，功率為2.2KW，轉速為750r/min。 參考文獻： 機械原理， 孫恒主編 機械設計， 姚桂英主編 齒輪齒條的材料選擇齒條材料的種類很多，在選擇過

3、程中應考慮的因素也很多，主要以以下幾點作為參考原則：1） 齒輪齒條的材料必須滿足工作條件的要求。2） 應考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成形方法及熱處理和制造工藝。3） 正火碳鋼，不論毛坯制作方法如何，只能用于制作載荷平穩(wěn)或輕度沖擊工作下的齒輪，不能承受大的沖擊載荷；調制碳鋼可用于制作在中等沖擊載荷下工作的齒輪。4） 合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。5） 飛行器中的齒輪傳動，要求齒輪尺寸盡可能小，應采用表面硬化處理的高強度合金鋼。 6）金屬制的軟齒面齒輪，配對兩輪齒面的硬度差應保持為3050HBS或者更多。鋼材的韌性好，耐沖擊，還可通過熱處理或化學熱處理改善其力學性能及提高齒面硬度

4、，故適用于來制造齒輪。由于該齒輪承受載荷比較大，應采用硬齒面（硬度350HBS），故選取合金鋼，以滿足強度要求，進行設計計算。1.2齒輪齒條的設計與校核121起升系統的功率設V為最低起鉆速度（米/秒），F為以V起升時游動系統起重量（理論起重量，公斤）。起升功率 F= 取0.8（米/秒）由于整個起升系統由四個液壓馬達所帶動，所以每部分的平均功率為轉矩公式： N.mm所以轉矩 T=式中n為轉速（單位r/min） 各系數的選定計算齒輪強度用的載荷系數K，包括使用系數、動載系數、齒間載荷分配系數及齒向載荷分配系數，即 K=1）使用系數是考慮齒輪嚙合時外部因素引起的附加載荷影響的系數。該齒輪傳動的載荷狀

5、態(tài)為輕微沖擊，工作機器為重型升降機，原動機為液壓裝置，所以使用系數取1.35。2）動載系數齒輪傳動不可避免地會有制造及裝配誤差，輪齒受載后還要產生彈性變形，對于直齒輪傳動，輪齒在嚙合過程中，不論是有雙對齒嚙合過渡到單對齒嚙合，或是有單對吃嚙合過渡到雙對齒嚙合的期間，由于嚙合齒對的剛度變化，也要引起動載荷。為了計及動載荷的影響，引入了動載系數，如圖2-1所示。圖2-1動載系數由于速度v很小，根據上圖查得，取1.0。3）齒間載荷分配系數一對相互嚙合的斜齒（或直齒）圓柱齒輪，有兩對（或多對）齒同時工作時，則載荷應分配在這兩對（或多對）齒上。對于直齒輪及修形齒輪，取。4）齒輪載荷分布系數當軸承相對于齒

6、輪做不對稱配置時，受災前，軸無彎曲變形，齒輪嚙合正常，兩個節(jié)圓柱恰好相切;受載后，軸產生彎曲變形，軸上的齒輪也就隨之偏斜，這就使作用在齒面上的載荷沿接觸線分布不均勻。計算齒輪強度時，為了計及齒面上載荷沿接觸線分布不均勻的現象，通常以系數來表征齒面上載荷分布不均勻的程度對齒輪強度的影響。根據機械設計表10-4取=1.37。綜上所述，最終確定齒輪系數K=1.35111.37=1.8123 齒輪傳動的設計參數、許用應力的選擇1.壓力角的選擇我國對一般用途的齒輪傳動規(guī)定的標準壓力角為=20°。2.齒數z的選擇為使齒輪免于根切，對于=20°的標準直齒輪，應取z17，這里取z=20。

7、173齒寬系數的選擇由于齒輪做懸臂布置，取=0.64.預計工作壽命10年，每年250個工作日，每個工作日10個小時=1025010=25000h 5.齒輪的許用應力 按下式計算式中：S疲勞強度安全系數。對于接觸疲勞強度計算時，取S=1；進行齒根彎曲疲勞強度計算時，取S=1.251.5。 考慮應力循環(huán)次數影響的系數，稱為壽命系數。應力循環(huán)次數N的計算方法是：設n為齒輪的轉速（單位為r/min）；j為齒輪每轉一圈時，同一齒面嚙合次數；為齒輪工作壽命（單位為h），則齒輪工作應力循環(huán)次數N按下式計算： N=60njn暫取10，則N=601025000=1.5。查機械設計表10-18可得=1.3。齒輪疲

8、勞極限。彎曲疲勞極限用代入；接觸疲勞極限用代入，查機械設計圖10-21得=980。1500=1.3 S=1 1950 850 S=1.4 607.1 （雙向工作乘以0.7）424.97當齒數z=20 17 時，齒形系數=2.8 2.97 應力校正系數=1.55 1.52基本參數選擇完畢1.2.4 齒輪的設計計算齒輪的設計計算公式： Km開式齒輪磨損系數，Km=1.25（機械設計手冊（3卷）14-134）轉矩 N.mm （1式） 所以 v=0.8 n=899.2/m （2式）將1式、2式及各參數代入計算公式得：解得：；20取m=25 那么n=9.5，取n=10N.m齒面接觸疲勞強度計算公式：式中的單位為Mpa，d的單位為mm，其余各符號的意義和單位同前。由于本傳動為齒輪齒條傳動，傳動比近似無窮大，所以=1 為彈性影響系數，單位，其數值查機械設計表，取=189.8，如表2-1所示： 表2-1 材料特性系數計算，試求齒輪分度圓直徑：=456.75mm通過模數計算得：m=25，z=20 所以分度圓直徑d=2520=500mm所以取兩者偏大值d=500mm計算齒寬 b=0.650