齿轮齿条设计.docVIP

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α=20°，齿轮螺旋角为β=°，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２221Ｎ，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[2] 齿顶高 ha =,ha=17 齿根高 hf ,hf=5.5 齿高 h = ha+ hf =17+5.5=22.5 分度圆直径 d =mz/cosβ= d=61.348 齿顶圆直径 da =d+2ha =61.348+2×17=95.348 齿根圆直径 df =d-2hf =61.348-2×11基圆直径　　　　 db=57.648 法向齿厚为　　　　 　　　　　　　　　　×4=18.372 端面齿厚为　　　　 　　　　　　　　　　×4=21.1 分度圆直径与齿条运动速度的关系 d=60000v/πn10.001m/s 齿距 p=πm=3.14×10=31.4 齿轮中心到齿条基准线距离 H=d/2+xm=37.674（） 4.3　齿根弯曲疲劳强度计算[11] 4.3.1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α=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β=° ，变位系数x=0.7 4.3.2齿轮的齿根弯曲强度设计。 （1）试取K= （2）斜齿轮的转矩 T=２221N·m （3）取齿宽系数 （4）齿轮齿数 （5）复合齿形系数 = （6）许用弯曲应力 =0.7=0.7920=644N/ 为齿轮材料的弯曲疲劳强度的基本值。 ≧9.9 试取=10mm (7) 圆周速度 d=61.348mm b= d=0.8×61.348=49.0784 取b=49mm v=0.032m/s (8)计算载荷系数 1） 查表得 使用系数=1 2） 根据v=0.032m/s ,和8级精度，查表得 3） 查表得　　齿向载荷分布系数 4） 查表得　　齿间载荷分布系数 　　　　　　　 5） 修正值计算模数＝9.215故前取10mm不变． 4.3.3齿面接触疲劳强度校核 校核公式为　 许用接触应力 　 查表得 由图得 安全系数　 查表得　弹性系数　． 查表得　区域系数　． 重合度系数　　＝ 螺旋角系数　　＝ Map1650MPa 　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。 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: 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. 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 齿条断面形状选取圆形 选取齿数z＝28，螺旋角 端面模数　　　 10.1012 端面压力角　　 法面齿距　　　π 31.4 端面齿距　　　 =31.716 齿顶高系数　　　 法面顶隙系数　　 齿顶高　　　　　 17.85 齿根高　　　　　　5.5 齿高 　 h = ha+ hf =23.35 法面齿厚　　　　18.372 端面齿厚　　21.1 第六章　齿轮轴的设计[4] 由于齿轮的基圆直径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６０ＨＲＣ，抗拉强度极限，屈服极限，弯曲疲劳极限，剪切疲劳极限，转速n=10r/min 根据公式[5] 忽略磨损，根据能量守衡，作用在齿轮齿条上的阻力矩为，作用在齿轮上的轴向力为， 作用在齿轮上的切向力为 弯曲疲劳强度校核 ＝Ｆ／＝/3.14MPa 剪切疲劳强度校核 =F/=/3.14＜３００ＭＰa 抗拉强度校核 满载时的阻力矩为 齿轮轴的最小直径为d=８mm，在此截面上的轴向抗拉强度为 ＝Ｆ／=1/3.1414=MPa1100Mpa 本设计选择齿轮轴直径 D=20