齒輪齒條設(shè)計(jì)

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1、第四章 齒輪設(shè)計(jì) 4.1 齒輪參數(shù)的選擇[8] 齒輪模數(shù)值取值為m=10,主動(dòng)齒輪齒數(shù)為z=6,壓力角取α=20,齒輪螺旋角為β=,齒條齒數(shù)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向輪達(dá)到的值來(lái)確定。齒輪的轉(zhuǎn)速為n=10r/min,齒輪傳動(dòng)力矩2221N,轉(zhuǎn)向器每天工作8小時(shí),使用期限不低于5年. 主動(dòng)小齒輪選用20MnCr5材料制造并經(jīng)滲碳淬火,而齒條常采用45號(hào)鋼或41Cr4制造并經(jīng)高頻淬火,表面硬度均應(yīng)在56HRC以上。為減輕質(zhì)量,殼體用鋁合金壓鑄。 4.2 齒輪幾何尺寸確定[2] 齒頂高 ha =,ha=17 齒根高 hf ,hf=5.5 齒高

2、 h = ha+ hf =17+5.5=22.5 分度圓直徑 d =mz/cosβ= d=61.348 齒頂圓直徑 da =d+2ha =61.348+217=95.348 齒根圓直徑 df =d-2hf =61.348-211基圓直徑     db=57.648 法向齒厚為               4=18.372 端面齒厚為               4=21.1 分度圓直徑與齒條運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系 d=60000v/πn10.001m/s 齒距 p=πm=3.1410=31.4 齒輪中心到齒條基準(zhǔn)線距離

3、 H=d/2+xm=37.674() 4.3 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算[11] 4.3.1齒輪精度等級(jí)、材料及參數(shù)的選擇 (1) 由于轉(zhuǎn)向器齒輪轉(zhuǎn)速低,是一般的機(jī)械,故選擇8級(jí)精度。 (2) 齒輪模數(shù)值取值為m=10,主動(dòng)齒輪齒數(shù)為z=6,壓力角取α=20. (3) 主動(dòng)小齒輪選用20MnCr5或15CrNi6材料制造并經(jīng)滲碳淬火,硬度在56-62HRC之間,取值60HRC. (4) 齒輪螺旋角初選為β= ,變位系數(shù)x=0.7 4.3.2齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 (1)試取K= (2)斜齒輪的轉(zhuǎn)矩 T=2221Nm (3)取齒寬系數(shù) (

4、4)齒輪齒數(shù) (5)復(fù)合齒形系數(shù) = (6)許用彎曲應(yīng)力 =0.7=0.7920=644N/ 為齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度的基本值。 ≧9.9 試取=10mm (7) 圓周速度 d=61.348mm b= d=0.861.348=49.0784 取b=49mm v=0.032m/s (8)計(jì)算載荷系數(shù) 1) 查表得 使用系數(shù)=1 2) 根據(jù)v=0.032m/s ,和8級(jí)精度,查表得 3) 查表得  齒向載荷分布系數(shù) 4) 查表得  齒間載荷分布系數(shù)         5) 修正

5、值計(jì)算模數(shù)=9.215故前取10mm不變. 4.3.3齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 校核公式為  (1) 許用接觸應(yīng)力   查表得 由圖得 安全系數(shù)  (2) 查表得 彈性系數(shù) . (3) 查表得 區(qū)域系數(shù)?。? (4) 重合度系數(shù) ?。? (5) 螺旋角系數(shù) ?。? Map1650MPa  由以上計(jì)算可知齒輪滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度,即以上設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)要求。 第五章 齒條的設(shè)計(jì) 5.1齒條的設(shè)計(jì)[6] 根據(jù)齒輪齒條的嚙合特點(diǎn): (1) 齒輪的分度圓永遠(yuǎn)與其節(jié)圓相重合,而齒條的中線只有當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確安裝時(shí)才與其節(jié)圓相重合. (2) 齒輪與齒條的

6、嚙合角永遠(yuǎn)等于壓力角. 因此,齒條模數(shù)m=10,壓力角 齒條斷面形狀選取圓形 選取齒數(shù)z=28,螺旋角 端面模數(shù)    10.1012 端面壓力角   法面齒距   π 31.4 端面齒距    =31.716 齒頂高系數(shù)    法面頂隙系數(shù)   齒頂高      17.85 齒根高      5.5 齒高   h = ha+ hf =23.35 法面齒厚    18.372 端面齒厚  21.1 第六章 齒輪軸的設(shè)計(jì)[4] 由于齒輪的基圓直徑57.65,數(shù)值較小,若齒輪與軸之間采用鍵連接必將對(duì)軸和齒輪的強(qiáng)度大大降低,因此

7、,將其設(shè)計(jì)為齒輪軸.由于主動(dòng)小齒輪選用20MnCr5材料制造并經(jīng)滲碳淬火,因此軸的材料也選用20MnCr5材料制造并經(jīng)滲碳淬火. 查表得:20MnCr5材料的硬度為60HRC,抗拉強(qiáng)度極限,屈服極限,彎曲疲勞極限,剪切疲勞極限,轉(zhuǎn)速n=10r/min 根據(jù)公式[5] 忽略磨損,根據(jù)能量守衡,作用在齒輪齒條上的阻力矩為,作用在齒輪上的軸向力為, 作用在齒輪上的切向力為 彎曲疲勞強(qiáng)度校核 =F/=/3.14MPa< 剪切疲勞強(qiáng)度校核 =F/=/3.14<300MPa 抗拉強(qiáng)度校核 滿載時(shí)的阻力矩為 齒輪軸的最小直徑為d=8mm,在此截面上的軸向抗拉強(qiáng)度為 =F/=1/3.1414=MPa<1100Mpa 本設(shè)計(jì)選擇齒輪軸直徑 D=20

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