齿轮齿条设计.docx

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π31.4
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=MPa<1100Mpa
本设计选择齿轮轴直径D=20