齿轮齿条设计计算举例.docx

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=20，齿轮螺旋角为=，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221，转向器每天工作小时，使用期限不低于年主动小齿轮选用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/cos= d=61.348齿顶圆直径 d

2、a =d+2ha =61.348+217=95.348齿根圆直径 df =d-2hf =61.348-211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/n10.001m/s齿距 p=m=3.1410=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114.3.1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，主动齿轮齿数为z=6，压力角取=20.（3） 主动小齿轮选用20MnCr5或15CrN

3、i6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= ，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=221Nm （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=61.348mm b= d=0.861.348=49.0784 取b=49mm v=0.032m/s(8)计算载荷系数1） 查表得 使用系数=12） 根据v=0.032m/s ,和8级精度，查表得3） 查表得

4、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 （） 许用接触应力 查表得由图得安全系数（） 查表得弹性系数（） 查表得区域系数（） 重合度系数（） 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) 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z28，螺旋角端

5、面模数 10.1012端面压力角法面齿距 31.4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材料制造并经渗碳淬火查表得：20MnCr5材料的硬度为，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/3.14MPa剪切疲劳强度校核=F/=/3.14a抗拉强度校核满载时的阻力矩为齿轮轴的最小直径为d=mm，在此截面上的轴向抗拉强度为=1/3.1414=MPa1100Mpa本设计选择齿轮轴直径 D=20