齿轮齿条设计

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a =20° ,齿轮螺旋角为3=12° ,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2 221 Nm,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2ha = mn hann =2.5 1 0.7 = 4.25mm齿顶高,hf齿高分度圆直径齿顶圆直径齿根圆

2、直径Ila =,ha=17h = ha+ hf =17+5.5=22.5hf = mn han cn - n =2.5 1 0.25-0.7 = 1.375mm25 6= 15.337mmd =mz/cos 3 =/C0S12d=61.348da =d+2ha =61.348+ 2 x 17=95.348df =d-2hf =61.348-2 X 11 基 圆直径db=d cos ： =15.337 cos20' =14.412mm.db=57.648sn = - + 2/n tanan mn = -+2x0.70.364 2 2.5法向齿厚为<22'、？)=4.593m

3、m x 4=18.372jn1fH 0.7%st = +2，tan% mt = -+2X0.367 ;<2.5253端面齿厚为:22 I2 cos2)=5.275mm x 4=21.1分度圆直径与齿条运动速度的关系d=60000v/兀n1 = v =0.001m/s齿品巨 p=兀 m=3.14 X 10=31.4齿轮中心到齿条基准线距离H=d/2+xm=37.674 ( 0.7 )4.3 齿根弯曲疲劳强度计算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,主动齿轮齿数为 z=6 ,压力角取a =20

4、°.(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3 = 12,变位系数x=0.74.3.2 齿轮的齿根弯曲强度设计。3 kTIYFmn _12.4 ,2 s一：，mZ2二 Fp(1)试取 K=1.3(2)斜齿轮的转矩 T= 2 221N m(3)取齿宽系数*m =0.8(4)齿轮齿数 4=6(5)复合齿形系数YFs = 3.32.一.一2(6)许用弯曲应力FP =0.7 x FE =0.7 x 920=644N/ mm仃FE为齿轮材料的弯曲疲劳强度的基本值。mn 叁 9.9试取 mn

5、=10mm(7)圆周速度d=61.348mm取 b=49mmb= m d=0.8 X 61.348=49.0784二 dnv 二60 1000二 15.337 1060 1000=0.008m/sv=0.032m/s(8)计算载荷系数1)查表得使用系数Ka=12)根据v=0.032m/s，和8级精度,查表得KV=0.43)查表得齿向载荷分布系数K =1.154)查表得齿间载荷分布系数Kh = Kf =1.15)K=KaKvKhK1 0.4 1.1 1.15 = 0.759修正Kt值计算模数 mn = 9.215故前取10mm不变.4.3.3齿面接触疲劳强度校核h =ZeZhZ Z：校核公式为2

6、KT u 1bd2 u(1)许用接触应力bH】查表得-Hmin =1650MPa由图7 18得ZN1 =1安全系数SH =1, H lim Z N1 ；, h i1650MPaSh(2)查表得弹性系数1ZE =180MPa 2(3) 查表得 区域系数 Zh=2.44.(4)重合度系数Z ；J =0.911.2055(5)螺旋角系数 ZP= Jc0sB = V8s12 = 0.9892 0.759 25000 4.7 1父 J =r -I12 1624.71513 Map 三-h)=MPa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。入=180 2.44 0.91 0.9891

7、650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1a = 20 一齿条断面形状选取圆形选取齿数z = 28,螺旋角产=8端面模数mt =m/cosP =2.5/cos8 口 = 2.5253mm10 1012端面压力角二“ 二tan-"cos : = tan20 /c o8s = 0.3 6 7法面齿距Pn =兀 mn = 3.14 父 2.5 = 7.85mm31 4法面顶隙系数Cn = 0.25齿顶局ha

8、 - mn hann =3 1 0.7 = 4.25mm17.85齿根高hf=mn(hanCn - n) = 2.5 (1 0.25-0.7) = 1.375mm5.5齿高 法h = ha+ hf =23.35面齿厚齿顶高系数han =1端面齿距Pt =孙 =3.14 2.5253= 7.929mm=31.716St = 3 +2 乙 tan «t mt-2 0.7<20.3672.5253 =5.275mmcos - 221.1Sn = - + 2/n tan«n mn = +2父0.7 父0.364 1M2.5 = 4.593mm<221218.372端 面

9、 齿 厚第六章齿轮轴的设计4由于齿轮的基圆直径 db 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6 OHRC,抗拉强度极限 *B1100Mpa ,屈服极限兀=850Mpa,弯曲疲劳极限k】 = 525Mpa,剪切疲劳极限300Mpa,转速n=10r/min根据公式5- 0.2卜厂3250.2 50= 1.36忽略磨损，根据能量守衡，作用在齿轮齿条上的阻力矩为Mr =328视m,作用在齿M r328.8F Lsin 20 =sin 20 =12.23N轮上的轴向力为r9.15作用在齿轮上的切向力为M r328.8F r cos20 = cos20 =33.77N r9.15弯曲疲劳强度校核22仃=F / 江 = 33.77 /3 14 黑 5 = 0.43 MPa< 525MPa 剪切疲劳强度校核2 .2”=F/nr =33.77/3.