《齿轮齿条传动机构设计说明.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《齿轮齿条传动机构设计说明.pdf（10页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、齿轮齿条传动机构的设计和计算1. 齿轮 1，齿轮 2 与齿轮 3 基本参数的确定由齿条的传动速度为 500mm/s,可以得到齿轮 3 的速度为 500m/s,即V3 500mm/s,又V3d3n3601，取Z1Z3 20，m 3.25mm,B1B2 25mm,由此可得d1d3mZ 65mm2，由（1）与（2）联立解得n2n3147r/min，取i12 4则由i12z2n1 4得n1 588r /min, z280z1n22. 齿轮 1 齿轮 2 与齿轮 3 几何尺寸确定齿顶高ha1ha2ha3m hanxn 3.2510.7 5.525mm齿根高hf1hf2hf3m hancnxn3.2510
2、.250.71.79mm齿高h1h2h3hahf 7.315mm分度圆直径d1d3mz1/cos 3.2520 /cos120 66.46mm,d2mz2/cos 3.2580 /cos120 265.84mm齿顶圆直径da1da3d12ha1 77.51mm,da2d22ha2 277.34mm齿根圆直径df1df3d12hf1 62.88mm,df2d22hf2 262.26mm基圆直径db1db3d1cos 66.46cos200 62.45mm,db2d2cos 249.8mm法向齿厚为sn1sn2sn3 2xntannmn1 20.70.3643.25 6.759mm22端面齿厚为0
3、.7st1st2st32xttantmt 20.367 3.32 6.94mmcos222齿距p1p2p3m3.143.2510.205mm3. 齿轮材料的选择及校核齿轮选用45号钢或41Cr4制造并经调质， 表面硬度均应在56HRC以上。为减轻质量，壳体用铝合金压铸。由于转向器齿轮转速低，是一般的机械，故选择 7 级精度。经校核，齿轮满足强度及刚度的要求。4. 齿条的设计取齿条的模数 m=3.25,压力角 200，则齿数 z=120，故齿距取p m 3.143.25 10.205mm，则长度L pz10.205120 1224.6mm，取螺旋角80。端面模数mtm/cos 3.25 /cos
4、80 3.28mm端面压力角ttan/cos0.364 /0.990.37端面齿距ptmt 3.143.28 10.3mm齿顶高hamnhanxn 3.2510.7 5.525mm齿根高hfmnhancnxn 3.2510.25 0.71.79mm齿高h hahf 5.525 1.79 7.315mm2 法面齿厚sn2xntannmn 20.70.364 3.25 6.76mm 2 2端面厚度st20.7/cos20.367 3.28 6.85mm 2齿条选用 45 号钢或 41Cr4 制造并经调质，表面硬度均应在 56HRC 以上，选择 7 级精度。5. 齿轮轴的设计碳素钢价格低廉，锻造工艺
5、性能好，对载荷较大，较为重要的场合，以 45 号钢最为常用。经校核，齿轮轴满足强度及刚度的要求。6.电机的选择因为齿轮 1 的转速为 588r/min， 由此可得电机的转速应该大于此值，因此可以选择功率合适的电动机，如 Y132S-8，功率为 2.2KW，转速为750r/min。参考文献：机械原理，孙恒主编机械设计，姚桂英主编3 1.1.2 齿轮齿条的材料选择齿条材料的种类很多， 在选择过程中应考虑的因素也很多， 主要以以下几点作为参考原则：1）齿轮齿条的材料必须满足工作条件的要求。2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成形方法及热处理和制造工艺。3）正火碳钢，不论毛坯制作方法如何，只能用于制作载荷平
6、稳或轻度冲击工作下的齿轮， 不能承受大的冲击载荷； 调制碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。5）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。6）金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为 3050HBS 或者更多。钢材的韧性好， 耐冲击， 还可通过热处理或化学热处理改善其力学性能及提高齿面硬度，故适用于来制造齿轮。由于该齿轮承受载荷比较大，应采用硬齿面（硬度350HBS） ，故选取合金钢，以满足强度要求，进行设计计算。1.2 齿轮齿条的设计与校核121 起升系统的功率设 V 为最低起钻速度（米/
7、秒） ，F 为以 V 起升时游动系统起重量（理论起重量，公斤） 。起升功率P F VF=610N5V1取 0.8（米/秒）4 P 61050.8 480KW由于整个起升系统由四个液压马达所带动，所以每部分的平均功率为480KWP P120KW44转矩公式：95.5105PT N.mmn95.5105120N.mm所以转矩T=n式中 n 为转速（单位 r/min）1.2.2 各系数的选定计算齿轮强度用的载荷系数 K，包括使用系数KA、动载系数KV、齿间载荷分配系数K及齿向载荷分配系数K，即K=KAKVKK1）使用系数KA是考虑齿轮啮合时外部因素引起的附加载荷影响的系数。该齿轮传动的载荷状态为轻微
8、冲击，工作机器为重型升降机，原动机为液压装置，所以使用系数KA取 1.35。2）动载系数KV齿轮传动不可避免地会有制造及装配误差， 轮齿受载后还要产生弹性变形， 对于直齿轮传动，轮齿在啮合过程中，不论是有双对齿啮合过渡到单对齿啮合，或是有单对吃啮合过渡到双对齿啮合的期间，由于啮合齿对的刚度变化，也要引起动载荷。为了计及动载荷的影响，引入了动载系数KV，如图 2-1 所示。5 图 2-1 动载系数KV由于速度 v 很小，根据上图查得，KV取 1.0。3）齿间载荷分配系数K一对相互啮合的斜齿（或直齿）圆柱齿轮，有两对（或多对）齿同时工作时，则载荷应分配在这两对（或多对）齿上。对于直齿轮及修形齿轮，
9、取KH KF1。4）齿轮载荷分布系数K当轴承相对于齿轮做不对称配置时，受灾前，轴无弯曲变形，齿轮啮合正常，两个节圆柱恰好相切;受载后，轴产生弯曲变形，轴上的齿轮也就随之偏斜，这就使作用在齿面上的载荷沿接触线分布不均匀。计算齿轮强度时， 为了计及齿面上载荷沿接触线分布不均匀的现象， 通常以系数K来表征齿面上载荷分布不均匀的程度对齿轮强度的影响。根据机械设计表 10-4 取KH=1.37。综上所述，最终确定齿轮系数 K=KAKVKK=1.35111.37=1.8 123 齿轮传动的设计参数、许用应力的选择1.压力角的选择我国对一般用途的齿轮传动规定的标准压力角为=20。6 2.齿数 z 的选择为使
10、齿轮免于根切，对于=20的标准直齿轮，应取 z17，这里取 z=20。173齿宽系数d的选择由于齿轮做悬臂布置，取d=0.6 4.预计工作寿命10 年，每年 250 个工作日，每个工作日 10 个小时Lh=1025010=25000h 5.齿轮的许用应力按下式计算KNlimS式中：S疲劳强度安全系数。对于接触疲劳强度计算时，取 S=1；进行齿根弯曲疲劳强度计算时，取 S=1.251.5。KN考虑应力循环次数影响的系数，称为寿命系数。应力循环次数 N 的计算方法是：设 n 为齿轮的转速（单位为 r/min） ；j 为齿轮每转一圈时，同一齿面啮合次数；Lh为齿轮工作寿命（单位为 h） ，则齿轮工作
11、应力循环次数 N 按下式计算：N=60njLhn 暂取 10，则 N=601025000=1.5107。查机械设计表 10-18 可得KN=1.3。lim齿轮疲劳极限。弯曲疲劳极限用FE代入；接触疲劳极限用Hlim代入，查机械设计图 10-21 得Hlim=980。1500KHN=1.3 S=1 HKHNHlim1.39801274MPa1950S1FE 780MPa850 KFN1S=1.4 KHFFE7801 557.1MPa607.1 （双向工作乘以 0.7）424.97FS1.47 当齿数 z=20 17 时，齿形系数YFa=2.8 2.97应力校正系数YSa=1.55 1.52基本参
12、数选择完毕1.2.4 齿轮的设计计算齿轮的设计计算公式：2KTYFaYSam 32dzFm 32K KmTYFaYSaKm开式齿轮磨损系数， Km=1.25 （机械设计手册 （3 卷）2dz1F14-134）95.5105P转矩T N.mm （1 式）nnmz v601000238.8所以n v=0.8 n=899.2/m （2 式）m将 1 式、2 式及各参数代入计算公式得：21.895.5105120 2.81.55m 20.620 557.1238.82解得：m 23.72；20 取 m=25 那么 n=9.5，取 n=10 95.5105120T 1.146 105N.m 10齿面接触
13、疲劳强度计算公式：d 2.323KTu 1ZE2（）duH式中H的单位为 Mpa，d 的单位为 mm，其余各符号的意义和单位同前。由于本传动为齿轮齿条传动，传动比近似无穷大，所以12u1=1 u12ZE为弹性影响系数，单位MPa，其数值查机械设计表，取ZE=189.8MPa，如表2-1 所示：8 表 2-1 材料特性系数ZE计算，试求齿轮分度圆直径：51.81.14610KTu 1ZE2189.8d 2.323（）=2.323456.75mm 0.6duH 1274 2通过模数计算得：m=25，z=20 所以分度圆直径 d=2520=500mm 所以取两者偏大值 d=500mm 计算齿宽b=dd=0.6500=300mm 齿高h=2.25m=2.2525=56.25mm 最终确定齿轮数据：模数 m=25 齿数 z=20 分度圆直径 d=500mm 齿高 h=56.25mm 齿宽 b=300mm转速 n=10r/min 因此齿轮齿条的最终设计图形如图 2-2 所示：图 2-2 齿轮齿条的设计图9 10