齒輪齒條的設(shè)計

1、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 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，要求齒輪尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的 高強度合金鋼。6）金屬制的軟齒面齒輪，配對兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持為3050HBS或者 更多。鋼材的韌性好，耐沖擊，

2、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N350HBS），故選取合金鋼，以滿足強度要求，進行設(shè)計計算。1.2齒輪齒條的設(shè)計與校核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起升時游動系統(tǒng)起重量（理論起 重量，公斤）。起升功率P = FxVF=6 x 105 NV1取0.8 （米/秒）P = 6 x 105 x 0.8 = 480KW由于整個起升系統(tǒng)由四個液壓馬達所帶動，所以每部分的平均功率為P，= P4 =噌=120 KW轉(zhuǎn)矩公式:丁 95.5 x105戶T =N.mmn95.5 x 10

3、5 x 120 v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)的選定計算齒輪強度用的載荷系數(shù)K,包括使用系數(shù)K.、動載系數(shù)七、齒間載荷 分配系數(shù)K及齒向載荷分配系數(shù)Kg，即K= KKK K g1）使用系數(shù)KA是考慮齒輪嚙合時外部因素引起的附加載荷影響的系數(shù)。該齒輪傳動的載荷狀態(tài)為輕微沖擊，工作機器為重型升降機，原動機為液壓 裝置，所以使用系數(shù)Ka取1.35。2）動載系數(shù)KV齒輪傳動不可避免地會有制造及裝配誤差，輪齒受載后還要產(chǎn)生彈性變形， 對于直齒輪傳動，輪齒在嚙合過程中，不論是有雙對齒嚙合過渡到單對齒嚙合， 或是有單對吃嚙合過渡到雙對齒嚙合的期間，由于嚙合齒對的剛度

4、變化，也要引 起動載荷。為了計及動載荷的影響，引入了動載系數(shù)1，如圖2-1所示。圖2-1動載系數(shù)KV由于速度v很小，根據(jù)上圖查得，KV取1.0。3）齒間載荷分配系數(shù)Ka一對相互嚙合的斜齒（或直齒）圓柱齒輪，有兩對（或多對）齒同時工作時， 則載荷應(yīng)分配在這兩對（或多對）齒上。對于直齒輪及修形齒輪，取K = K =1。HaFa4）齒輪載荷分布系數(shù)Kg當(dāng)軸承相對于齒輪做不對稱配置時，受災(zāi)前，軸無彎曲變形，齒輪嚙合正常， 兩個節(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。計算齒輪強度時，為了計及齒面上載荷沿接觸線分布不均勻的現(xiàn)象，通常以

5、系數(shù)K g來表征齒面上載荷分布不均勻的程度對齒輪強度的影響。根據(jù)機械設(shè)計表10-4取*g=1.37。綜上所述，最終確定齒輪系數(shù)K= KAKKKg =1.35x 1 x 1 x 1.37=1.81.2.3齒輪傳動的設(shè)計參數(shù)、許用應(yīng)力的選擇壓力角a的選擇我國對一般用途的齒輪傳動規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為a=20。齒數(shù)z的選擇為使齒輪免于根切，對于a =20的標(biāo)準(zhǔn)直齒輪，應(yīng)取zN17,這里取z=20。 17齒寬系數(shù)氣的選擇由于齒輪做懸臂布置，取8廣0.6預(yù)計工作壽命10年，每年250個工作日，每個工作日10個小時L h =10 x 250 x10=25000h齒輪的許用應(yīng)力按下式計算= MmS式中：S疲勞強

6、度安全系數(shù)。對于接觸疲勞強度計算時，取S=1 ；進行 齒根彎曲疲勞強度計算時，取S=1.251.5。Kn 考慮應(yīng)力循環(huán)次數(shù)影響的系數(shù)，稱為壽命系數(shù)。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 的計算方法是：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，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 下式計算：N=60njL hn 暫取 10，則 N=60 x 10 x25000=1.5x10 7。查機械設(shè)計表10-18可得Kn =1.3。blim齒輪疲勞極限。彎曲疲勞極限用b fe代入；接觸疲勞極限用bHlim代入，查機械設(shè)計圖10-21得b hi. =980。1500Khn

7、 =1.3S=1b = Khn 9HlimH S1.3 x 9801= 1274MPa 1950b fe = 780MPa 850K = 1S=1.4（雙向工作乘以0.7） 424.97應(yīng)力校正系數(shù)Ys =1.55b = Khf 9FE = 780 x1 = 557.1MPa 607 1f S 1.4607.1當(dāng)齒數(shù)z=2017時，齒形系數(shù)Yf=2.8 2.971.52基本參數(shù)選擇完畢1.2.4齒輪的設(shè)計計算 12 KT Y Y TOC o 1-5 h z 齒輪的設(shè)計計算公式： 3 z 2b m .2x Kx Km xT x W K 一開式齒輪磨損系數(shù)，K =1.25 （機械設(shè)計手39 x Z

8、2b mm冊（3 卷）14-134）住柘 . 95.5 x 105P（1式）轉(zhuǎn)矩 T =N.mmnn mz = v x 60 x1000238.8所以n = v=0.8 n=899.2/m（2 式）m將1式、2式及各參數(shù)代入計算公式得：2 x 1.8 x 95.5 x 105 x 120 x 2.8 x 1.55m 2 0.6 x 202 x 557.1 x 238.8解得：m 23.72 ； 20取 m=25 那么 n=9.5，取 n=1095.5 x 105 x 1201=1.146 x 105 N.m齒面接觸疲勞強度計算公式：d 2.32 .K 些1 （召）23 勺 U b h J式中b

9、 J的單位為Mpa，d的單位為mm，其余各符號的意義和單位同前。由于本傳動為齒輪齒條傳動，傳動比近似無窮大，所以些1 =1uZe為彈性影響系數(shù)，單位MPa2，其數(shù)值查機械設(shè)計表，取Ze =189.8 MPa：， 如表2-1所示：表2-1材料特性系數(shù)ZE材料特性系數(shù)迎小齒輪材膈大齒宅材料鋼鑄鋼球墨鑄鐵.鑄鐵.錫音銅鑄錫青銅織物層壓塑 料鋼1109. B100.91S1.4162.0159.0155.056.4鑄鋼188.0180. 5161.4球墨鑄鐵173.9156.6鑄鐵143. 7計算，試求齒輪分度圓直徑:d Z 2.32 K .些1 （召）2 = 2.32五正、呼f = 456.75mm3 勺 u 財 30.6 1274）通過模數(shù)計算得：m=25，z=20所以分度圓直徑d=25x 20=500mm所以取兩者偏大值d=500mm計算齒寬b