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

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