齿轮齿条设计

1、第四章齿轮设计齿轮参数的选择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2221Nm,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。齿轮几何尺寸确定2齿顶高,hf齿高分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径ha=mnhann=2.510.7=4.25mmIId=,hd=l/h=ha+hf=17+5.5=

2、22.5hf=mnhancn-n=2.510.25-0.7=1.375mm256=15.337mmd=mz/cos3=/COS12d=61.348da=d+2ha=61.348+2x17=95.348df=d-2hf=61.348-2X11基圆直径db=dcos：=15.337cos20'=14.412mm.db=57.648sn=-+2/ntananmn=-+2X0.7X0.36422.5法向齿厚为<2)'、？)=4.593mmx4=18.372jn1fH0.7%st=+2，tan%mt=-+2X0.367;<2.5253端面齿厚为:22I2cos2)=5.275

3、mmx4=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=3.14X10=31.4齿轮中心到齿条基准线距离H=d/2+xm=37.674(0.7)齿根弯曲疲劳强度计算齿轮精度等级、材料及参数的选择由于转向器齿轮转速低，是一般的机械，故选择8级精度。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°.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.齿轮螺旋角初选为3=12,变位系数x=0.7齿轮的齿根弯曲强度设计。3kT1YFmn_12.4,2s一：，mZ2

4、二Fp(1)试取K=1.3(2)斜齿轮的转矩T=2221Nm(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=0.7xFE=0.7x920=644N/mmGfe为齿轮材料的弯曲疲劳强度的基本值。mn叁9.9试取mn=10mm(7)圆周速度d=61.348mm取b=49mmb=md=0.8X61.348=49.0784二dnv二601000二15.33710601000=0.008m/sv=0.032m/s(8)计算载荷系数1)查表得使用系数Ka=1根据v=0.032m/s，和8级精度,查表得KV=0.4查表得齿向载荷分布系数K=

5、1.15查表得齿间载荷分布系数Kh=Kf=1.15)K=KaKvKhK10.41.11.15=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=ZeZhZZ：校核公式为2KTu1bd2u(1)许用接触应力bH】查表得-Hmin=1650MPa由图718得ZN1=1安全系数SH=1,HlimZN1；,hi1650MPaSh(2)查表得弹性系数1ZE=180MPa2(3)查表得区域系数Zh=2.44.(4)重合度系数J=0.911.2055(5)螺旋角系数ZP=Jc0sB=V8s12=0.98920.759250004.71父J=r-I121624.

6、71513Map三-hMPa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=1802.440.910.9891650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=2.5253mm/化优端面压力角二“二tan-"cos:=tan20/co8s=0.367法面齿距Pn=兀mn=3.14父2

7、.5=7.85mm314法面顶隙系数Cn=0.25齿顶局ha-mnhann=310.7=4.25mm17.05齿根高hf=mn(hanCn-n)=2.5(10.25-0.7)=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R=孙=3.142.5253=7.929mm=31.716St=3+2乙tan«tmt-20.7<20.3672.5253=5.275mmcos-221.1Sn=-+2Zntanotnmn=-+20.70.364i2.5=4.593mm<221210.372端面齿厚第六章齿轮轴的设计4由于齿轮的基圆直径db57.6

8、5,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6OHRC,抗拉强度极限*B1100MPa,屈服极限ks=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3250.250=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叫=328.8Nm,作用在齿Mr328.8FLsin20=sin20=12.23N轮上的轴向力为r9.15作用在齿轮上的切向力为Mr328.8Frcos20=cos20=33.77Nr9.15弯曲疲劳强度校核22仃=F/江=33.77/314黑5=0.43MPa<525MPa剪切疲劳强度校核2.2”=F/nr=33.