1、精品文檔齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算1 .齒輪1,齒輪2與齒輪3基本參數(shù)的確定由齒條的傳動(dòng)速度為 500mm/s,可以得到齒輪 3的速度為500m/s,即V3 =500mm/s, Xv3 =d3nl(i j 取 Z1=Z3=20, m = 3.25mm, B = B2 = 25mm,由此可 60得 d1 = d3 =mZ =65mm(2 ),由(1)與(2)聯(lián)立角軍得 n2 = n3 =147r/ min ,取 i12=4貝！J 由 i12 =包=4得 n1 = 588r / min, z2 = 80 乙 12 .齒輪1齒輪2與齒輪3幾何尺寸確定齒頂高 ha1 =ha2 =ha3 =m h a

2、n xn >3.25 1 0.7 ):= 5.525mm齒根高h(yuǎn)f1 =hf2 =hf3 =mh an Cn Xn =3.25 1 0.25 0.7 = 1.79mm齒高h(yuǎn) = h2 = h3 = ha hf = 7.315mm分度圓直徑d1 =d3 =m乙 /cos'? =3.25 20/cos120 66.46mm, d2 =mz2/cosB =3.25 80/cos120 265.84mm 13122齒頂圓直徑 da1 =da3 =d1 2ha1 77.51mm, da2 =d2 2ha2 =277.34mm齒根圓直徑 df1 =df3 =d1 2hf1 =62.88mm,

3、df2 =d2 2hf2 = 262.26mm基圓直徑db1 =db3 =d1cos： =66.46 cos200 = 62.45mm,db2 = d2cos=二249.8mm法向齒厚為sn1=sn2=sn3= +2xntanan mn1 = 一+ 2父0.7父0.364 卜3.25 = 6.759mm<2J<2)端面齒厚為0 000Ti 0.7=St2=G3 = I +2xt tan% imt = + 2父z-x0.367 父3.32 = 6.94mm122Qcos?2J齒品巨 p1 = p2 = p3 = ：m =3.14 3.25 = 10.205mm3 .齒輪材料的選擇及校

4、核齒輪選用45號(hào)鋼或41Cr4制造并經(jīng)調(diào)質(zhì)，表面硬度均應(yīng)在56HRCU上 為減輕質(zhì)量，殼體用鋁合金壓鑄。由于轉(zhuǎn)向器齒輪轉(zhuǎn)速低，是一般的機(jī)械， 故選擇7級(jí)精度。經(jīng)校核，齒輪滿足強(qiáng)度及剛度的要求。4 .齒條的設(shè)計(jì)取齒條的模數(shù)m=3.25,壓力角u =20°,則齒數(shù)z=120,故齒距取 p=nm=3.14M3.25=10.205mm,貝U長(zhǎng)度 L = pz =10.205黑120 = 1224.6mm , 取螺旋角8 =80。端面模數(shù) mt =m/cosP =3.25/cos80 -3.28mm端面壓力角：t =tan : /cos ' =0.364/0.99 =0.37端面齒距

5、pt =二叫=3.14 3.28 = 10.3mm齒頂高 ha =mn h an xn =3.25 1 0.7 = 5.525mm齒根高 hf =mn h an C n -xn j>3.25 1 0.25 -0.7 )= 1.79mm齒高 h = ha - hf = 5.525 1.79 = 7.315mm法面齒厚 sn =f+2xn tan an Mn =±+2 父 0.7 父 0.364 1乂 3.25 = 6.76mm12J CJ端面厚度 st = 4十2M0.7/cosP2M0.3671M3.28=6.85mm <2J齒條選用45號(hào)鋼或41Cr4制造并經(jīng)調(diào)質(zhì)，表面

6、硬度均應(yīng)在56HRCZ上，選 擇7級(jí)精度。5 .齒輪軸的設(shè)計(jì)碳素鋼價(jià)格低廉，鍛造工藝性能好，對(duì)載荷較大，較為重要的場(chǎng)合， 以45號(hào)鋼最為常用。經(jīng)校核，齒輪軸滿足強(qiáng)度及剛度的要求。6 . 電機(jī)的選擇因?yàn)辇X輪1的轉(zhuǎn)速為588r/min，由此可得電機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)該大于此值， 因此可以選擇功率合適的電動(dòng)機(jī)，如 Y132S-8,功率為2.2KW轉(zhuǎn)速為 750r/min 。參考文獻(xiàn)：機(jī)械原理， 孫恒主編機(jī)械設(shè)計(jì)，姚桂英主編1.1.2齒輪齒條的材料選擇齒條材料的種類很多，在選擇過程中應(yīng)考慮的因素也很多，主要以以下幾點(diǎn)作為參 考原則：1）齒輪齒條的材料必須滿足工作條件的要求。2）應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成形方法

7、及熱處理和制造工藝。3）正火碳鋼，不論毛坯制作方法如何，只能用于制作載荷平穩(wěn)或輕度沖擊 工作下的齒輪，不能承受大的沖擊載荷；調(diào)制碳鋼可用于制作在中等沖擊載荷下工作的 齒輪。4）合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。5）飛行器中的齒輪傳動(dòng)，要求齒輪尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的 高強(qiáng)度合金鋼。6 ）金屬制的軟齒面齒輪，配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持為3050HBSIE者更多。鋼材的韌性好，耐沖擊，還可通過熱處理或化學(xué)熱處理改善其力學(xué)性能及提高齒面 硬度，故適用于來制造齒輪。由于該齒輪承受載荷比較大，應(yīng)采用硬齒面（硬度 350HBS,故選取合金鋼，以滿足強(qiáng)度要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。1.2

8、齒輪齒條的設(shè)計(jì)與校核1. 2. 1起升系統(tǒng)的功率設(shè)V為最低起鉆速度（米/秒），F(xiàn)為以V起升時(shí)游動(dòng)系統(tǒng)起重量（理論起重量， 公斤）。起升功率 P = F VF=6 105NV1取0.8 （米/秒） 一 一 5_P=6 100.8 =480KW由于整個(gè)起升系統(tǒng)由四個(gè)液壓馬達(dá)所帶動(dòng)，所以每部分的平均功率為480KW二 120KW轉(zhuǎn)矩公式:95.5 105 PT 二N.mm95.5 105 120 M所以轉(zhuǎn)矩 T=N.mmn式中n為轉(zhuǎn)速（單位r/min） 1.2.2各系數(shù)的選定計(jì)算齒輪強(qiáng)度用的載荷系數(shù) K,包括使用系數(shù)Ka、動(dòng)載系數(shù)h、齒間載荷分配系數(shù)K及齒向載荷分配系數(shù)Kp,即K=KaKvK K ：

9、1）使用系數(shù)KA是考慮齒輪嚙合時(shí)外部因素引起的附加載荷影響的系數(shù)。該齒輪傳動(dòng)的載荷狀態(tài)為輕微沖擊，工作機(jī)器為重型升降機(jī)，原動(dòng)機(jī)為液壓裝置，所以使用系數(shù)Ka取1.35。2）動(dòng)載系數(shù)Kv齒輪傳動(dòng)不可避免地會(huì)有制造及裝配誤差， 輪齒受載后還要產(chǎn)生彈性變形，對(duì)于直 齒輪傳動(dòng)，輪齒在嚙合過程中，不論是有雙對(duì)齒嚙合過渡到單對(duì)齒嚙合， 或是有單對(duì)吃 嚙合過渡到雙對(duì)齒嚙合的期間，由于嚙合齒對(duì)的剛度變化，也要引起動(dòng)載荷。為了計(jì)及 動(dòng)載荷的影響，引入了動(dòng)載系數(shù) Kv ,如圖2-1所示。圖2-1動(dòng)載系數(shù)Kv由于速度v很小，根據(jù)上圖查得，Kv取1.03）齒間載荷分配系數(shù)q一對(duì)相互嚙合的斜齒（或直齒）圓柱齒輪，有兩對(duì)（

10、或多對(duì)）齒同時(shí)工作時(shí)，則載 荷應(yīng)分配在這兩對(duì)（或多對(duì)）齒上。對(duì)于直齒輪及修形齒輪，取 KHOf = KF0t = 1。4）齒輪載荷分布系數(shù)Kp當(dāng)軸承相對(duì)于齒輪做不對(duì)稱配置時(shí)， 受災(zāi)前，軸無彎曲變形，齒輪嚙合正常， 兩個(gè) 節(jié)圓柱恰好相切；受載后，軸產(chǎn)生彎曲變形，軸上的齒輪也就隨之偏斜，這就使作用在 齒面上的載荷沿接觸線分布不均勻。計(jì)算齒輪強(qiáng)度時(shí)，為了計(jì)及齒面上載荷沿接觸線分布不均勻的現(xiàn)象，通常以系數(shù)Kp來表征齒面上載荷分布不均勻的程度對(duì)齒輪強(qiáng)度的影響。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4取KhP=1.37。綜上所述，最終確定齒輪系數(shù) K=KaKvK.K ：=1.35 1 1 1.37=1.81.2. 3齒輪傳

11、動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力的選擇1 .壓力角a的選擇我國對(duì)一般用途的齒輪傳動(dòng)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為a=20。2 .齒數(shù)z的選擇為使齒輪免于根切，對(duì)于a =20°的標(biāo)準(zhǔn)直齒輪，應(yīng)取z>17,這里取z=20。173 .齒寬系數(shù)包的選擇由于齒輪做懸臂布置，取亳=0.64 .預(yù)計(jì)工作壽命10年，每年250個(gè)工作日，每個(gè)工作日10個(gè)小時(shí)Lh =10 250 10=25000h5 .齒輪的許用應(yīng)力按下式計(jì)算 _ _ K Nlim'一 S式中：S-疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)。對(duì)于接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，取S=1;進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，取 S=1.251.5oKn 考慮應(yīng)力循環(huán)次數(shù)影響的系數(shù)，稱為壽命

12、系數(shù)。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N的計(jì)算方法是：設(shè)n為齒輪的轉(zhuǎn)速（單位為r/min）； j為齒輪每轉(zhuǎn)一圈時(shí)，同一齒面嚙合次數(shù)； Lh為齒輪工作壽命（單位為h）,則齒輪工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N按下式計(jì)算：N=60nj Lhn 暫取 10,則 N=60m10m 25000=1.5黑 107。查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-18可得KN =1.3。仃lim 齒輪疲勞極限。彎曲疲勞極限用 E代入；接觸疲勞極限用仃Hlim代入，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-21 得。Hlim =980。1500Khn=1.3 S=1K HN Hlim 1.3 980L- H J = = = 1274MPa 1950S1二fe =780MPa 850 Kfn =

13、1S=1.41 Khf *c fe 780 1Ef= , ,=557.1MPa 607.1（雙向工作乘以 0.7） 424.97S 1.4當(dāng)齒數(shù)z=2017時(shí)，齒形系數(shù)YFa =2.8 2.97應(yīng)力校正系數(shù)Ysa=1.55 1.52基本參數(shù)選擇完畢1.2.4齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算齒 輪 的 設(shè)計(jì)計(jì)算 公式2KT.YFY_adz2m.2UKm”MYjYZ 6dMz12際Km一開式齒輪磨損系數(shù)，Km=1.25 （機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（3卷）14-134）95.5 105 P轉(zhuǎn)矩 T 二N.mm（1式）n mz = v 60 1000238.8所以 n =v=0.8 n=899.2/m將1式、2式及各參數(shù)代入計(jì)算公

14、式得：_ _ _ _5 _ _2 2 1.8 95.5 10 120 2.8 1.55m 3: 0.6 20557.1 238.8解得：m >23.72; 20取 m=25 那么 n=9.5 ,取 n=10一_ 5 一95.5 105 12010= 1.146 105N.m齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式：d之2.32 3但 d U l> h 1式中Lh】的單位為Mpa d的單位為mm其余各符號(hào)的意義和單位同前。由于本傳動(dòng)為齒輪齒條傳動(dòng)，傳動(dòng)比近似無窮大，所以 歸 =1U11Ze為彈性影響系數(shù)，單位MPa"其數(shù)值查機(jī)械設(shè)計(jì)表，取Ze=189.8 MPa ,如表2-1所示：55,，、3 1.8 1.146 10189.80.61274=456.75mm表2-1材料特性系數(shù)Ze材料特性系數(shù)比d代輪材料大齒輪材料鋼鑄鋼球墨鑄鐵鑄鐵鑄福青銅織物層壓塑 料鋼1189.81E8.91E1.41S2.0159.8155.056.4鑄鋼1B3.0180.5151,4球墨鑄鐵173.91阻6鑄鐵143,7計(jì)算，試求齒輪分度圓直徑:d 之2.323博