齿轮齿条的设计

1、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，

2、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。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/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=6 105NVi取（米/ 秒）P 6 105 0.8480KW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转矩公式：PP4480KW120KW4T95.5105P1n所以转矩T=95.5105120N mmn式中n为转速（单位r/min ）1.2.

3、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=KAKVK K1）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。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。图2-1

4、动载系数Kv由于速度v很小，根据上图查得，Kv取。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，取 Kh Kf 1 o4）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 =o综上所述，最终确

5、定齿轮系数 K=KaKvK K =齿轮传动的设计参数、许用应力的选择1.压力角a的选择我国对一般用途的齿轮传动规定的标准压力角为a=20。2.齿数z的选择为使齿轮免于根切，对于a =20的标准直齿轮，应取z 17,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 =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 =10 250 10=25000h5.齿轮的许用应力按下式计算K n limS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=。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

6、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），则齿轮工作应力循环次数 N按 下式计算：N=60njLhn 暂取 10,则 N= 0= 107。查机械设计表10-18可得Kn=。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 =S=1K HN ? Hlim1.3 9801274MPa1950FE 780MPa 850Kfn 1 S=Khf? FE780 11.4557.1MPa（双向工作乘以）当齿数z=2017时，齿形系数YFa= 应力校正

7、系数Ysa =基本参数选择完毕1.2.4齿轮的设计计算齿轮的设计计算公式2KT ?YFaYSa2 k K T Y Ym 3mFa Sa Km开式齿轮磨损系数，如（机械设计手册（3V d Z1 f卷）14-134 ）5 转矩T 955供（1式）nn mz v 60 1000238.8（2 式）所以nv= n=mm将1式、2式及各参数代入计算公式得：522 1.8 95.5 10120 2.8 1.55m0.6 202 557.1 238.8解得：m 23.72; 20取m=25那么n=，取n=10595.5 10120101.146 1052齿面接触疲劳强度计算公式:jKT?u ( ZeduH式

8、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u 1由于本传动为齿轮齿条传动，传动比近似无穷大，所以 =1u1 1Ze为弹性影响系数，单位 MPa2，其数值查机械设计表，取 ZE=MPa2，如表2-1所示：KT u 12.323?斗d uZe)2 =2.32 31.8 1.146 105H2189.81274456.75mm通过模数计算得：m=25 z=20 所以分度圆直径d=25 20=500mm0.6表2-1材料特性系数ZE村料特性系数湮小齿轮材靜大齿轮材料钢球墨铸铁铸锡書丽织物层压塑 料卜钢1189.81E8.9181.4162.0159. S155.056.4铸钢188.0ISO. 5161.4173,9156,6-铸铁143.7计算，试求齿轮分度圆直径:=56.25mm齿数z=20齿高 h=56.25m