齿轮齿条传动机构设计说明

PAGEPAGE2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,即又，取由此可得，由（1）与（2）联立解得，取则由得2.齿轮1齿轮2与齿轮3几何尺寸确定齿顶高齿根高齿高分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径基圆直径法向齿厚为端面齿厚为齿距3.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。齿条的设计取齿条的模数m=3.25,压力角，则齿数z=120，故齿距取，则长度，取螺旋角。端面模数端面压力角端面齿距齿顶高齿根高齿高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：N.mm所以转矩T=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、动载系数、齿间载荷分配系数及齿向载荷分配系数，即K=1）使用系数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，所以使用系数取1.35。2）动载系数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，如图2-1所示。图2-1动载系数由于速度v很小，根据上图查得，取1.0。3）齿间载荷分配系数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。4）齿轮载荷分布系数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=1.37。综上所述，最终确定齿轮系数K==1.35111.37=1.81．2．3齿轮传动的设计参数、许用应力的选择1.压力角α的选择我国对一般用途的齿轮传动规定的标准压力角为α=20°。2.齿数z的选择为使齿轮免于根切，对于α=20°的标准直齿轮，应取z≥17，这里取z=20。173．齿宽系数的选择由于齿轮做悬臂布置，取=0.64.预计工作寿命10年，每年250个工作日，每个工作日10个小时=1025010=25000h5.齿轮的许用应力按下式计算式中：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=1.25~1.5。——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；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=60njn暂取10，则N=601025000=1.5。查机械设计表10-18可得=1.3。——齿轮疲劳极限。弯曲疲劳极限用代入；接触疲劳极限用代入，查机械设计图10-21得=980。1500=1.3S=11950850S=1.4607.1（双向工作乘以0.7）424.97当齿数z=2017时，齿形系数=2.82.97应力校正系数=1.551.52基本参数选择完毕1.2齿轮的设计计算公式：……………Km—开式齿轮磨损系数，Km=1.25（机械设计手册（3卷）14-134）转矩N.mm（1式）所以v=0.8n=899.2/m（2式）将1式、2式及各参数代入计算公式得：解得：；20取m=25那么n=9.5，取n=10N.m齿面接触疲劳强度计算公式：式中的单位为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=1为弹性影响系数，单位，其数值查机械设计表，取=189.8，如表2-1所示：表2-1材料特性系数计算，试求齿轮分度圆直径：=456.75mm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==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=30