齿轮齿条的设计.docx

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：
齿轮齿条的材料必须满足工作条件的要求。
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。
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。
合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。
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）

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：S——疲劳强度安全系数。对于接触疲劳强度计算时，取S=1；进行齿根弯曲疲劳强度计算时，取S=1.25~1.5。
——考虑应力循环次数影响的系数，称为寿命系数。应力循环次数N的计算方法是：设n为齿轮的转速（单位为r/min）；j为齿轮每转一圈时，同一齿面啮合次数；为齿轮工作寿命（单位为h），则齿轮工作应力循环次数N按下式计算：
N=60nj
n暂取10，则N=601025000=1.5。
查机械设计表10-18可得=1.3。
——齿轮疲劳极限。弯曲疲劳极限用代入；接触疲劳极限用代入，查机械设计图10-21得=980。1500
=1.3S=1
1950
850S=1.4
607.1（双向工作乘以0.7）424.97

当齿数z=2017时，齿形系数=2.82.97应力校正系数=1.551.52
基本参数选择完毕

1.2.4齿轮的设计计算
齿轮的设计计算公式：……………Km—开式齿轮磨损系数，Km=1.25（机械设计手册（3卷）14-134）
转矩N.mm（1式）

所以v=0.8n=899.2/m（2式）
将1式、2式及各参数代入计算公式得：

解得：；20
取m=25那么n=9.5，取n=10
N.m
齿面接触疲劳强度计算公式：
式中的单位为Mpa，d的单位为mm，其余各符号的意义和单位同前。
由于本传动为齿轮齿条传动，传动比近似无穷大，所以=1
为弹性影响系数，单位，其数值查机械设计表，取=189.8，如表2-1所示：
表2-1材料特性系数

计算，试求齿轮分度圆