齿轮齿条的设计计算与校核 (1).docx

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。

4.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

法面齿厚

端面厚度

齿条选用45号钢或41Cr4制造并经调质，表面硬度均应在56HRC以上，选择7级精度。

5.齿轮轴的设计

碳素钢价格低廉，锻造工艺性能好，对载荷较大，较为重要的场合，以45号钢最为常用。经校核，齿轮轴满足强度及刚度的要求。

6.电机的选择

因为齿轮1的转速为588r/min，由此可得电机的转速应该大于此值，因此可以选择功率合适的电动机，如Y132S-8，功率为2.2KW，转速为750r/min。

参考文献：机械原理，孙恒主编

机械设计，姚桂英主编

1.1.2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30～50HBS或者更多。

钢材的韧性好，耐冲击，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。

1.2齿轮齿条的设计与校核

1．2．1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F=

取0.8（米/秒）

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=1.8

1．2．3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。17

3．齿宽系数的选择

由于齿轮做悬臂布置，取=0.6

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

=1025010=25000h

5.齿轮的许用应力

按下式计算

式中：