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1、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a =20,齿轮螺旋角为B=】2 ,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2 221N m，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2m n *齿顶高ha = n an齿根高hf+ X 丿二 2.5 x(1 + 0.7)= 4.25mmn,ha=17=m (* + c* -
2、% )= 2.5x (1 + 0.25 一 0.7)= 1.375mm n an n n,hf=5.5齿高分度圆直径 齿顶圆直径h = ha+ hf =17+5.5=22.52.5 x 6/= 15.337mmd=mz/cosB=cos】2 0d=61.348da =d+2ha =61.348+2X17=95.348齿根圆直径df =d-2hf =61.348-2 X 11 基 圆 直 径d = d cos a = 15.337 x cos 20o = 14.412mm b法向齿厚为气)气)s=+ 2 % tan am=n(2 n n 丿n12丿db=57.648= 4.593mm X4=18
3、.372x2.5端面齿厚为s=tm=t(兀 c 0.7+ 2 x.2 cos p2x 0.367 x 2.5253丿= 5.275mm X4=21.1分度圆直径与齿条运动速度的关系 d=60000v/ n n1 = v =0.001m/s齿距 p=nm=3.14X 10=31.4齿轮中心到齿条基准线距离H=d/2+xm=37.674(0.7 )4.3 齿根弯曲疲劳强度计算114.3.1 齿轮精度等级、材料及参数的选择(1) 由于转向器齿轮转速低，是一般的机械，故选择8级精度。(2) 齿轮模数值取值为m=10，主动齿轮齿数为z=6，压力角取a =20.(3) 主动小齿轮选用20MnCr5或15C
4、rNi6材料制造并经渗碳淬火,硬度在56-62HRC 之间，取值 60HRC.(4) 齿轮螺旋角初选为B=12 ，变位系数x=0.74.3.2 齿轮的齿根弯曲强度设计。31 kTY m 12.4sn Z 2bm 11）试取 K=1.32）斜齿轮的转矩3）取齿宽系数4）齿轮齿数5）复合齿形系数T= 2 221N m 0 = 0.8mZ = 6YFs =3.32(6)许用弯曲应力b FP =0.7x bFE =0.7x 920=644N/mm 2bFE为齿轮材料的弯曲疲劳强度的基本值。M9.9试取 n =10mm(7) 圆周速度d=61.348mmb=d=0.8X61.348=49.0784取 b
5、=49mmndn兀 x 15.337 x10v =60 x 100060 x 1000= 0.008m/ sv=0.032m/s（8）计算载荷系数1）查表得 使用系数Ka =12）根据v=0.032m/s，和8级精度，查表得V3）查表得 齿向载荷分布系数人0= 1.154）查表得齿间载荷分布系数Kh = Kf = 1.1K = K K K K。= 1 x 0.4 x 1.1x 1.15 = 0.759 A V H 0Km5)修正t值计算模数n =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ZEZ/S Z叮鑰弓(1)许用接触应力查表得& H min = 1650MPa
6、由图7 - 18得ZN1二1安全系数SH = 1bh Ju 仏厶二 1650MPaSH(2)查表得 弹性系数ZE = 180MPa 2(3)查表得 区域系数Zh = 2.44(4)Z重合度系数 = 0.91l a(5)螺旋角系数z b _ Jcos B = Pcos12o 二 0.989.=180 x 2.44 x 0.91x 0.989 肿 X 皿9 x 25000、 牯 +1H12x1624.71513 MapH= 1650MPa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:(1) 齿轮的分度圆永远与其节圆相重
7、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.(2) 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a = 200齿条断面形状选取圆形选取齿数z=28，螺旋角卩8端面模数m u m / cos B u 2.5 / cos 8 o u 2.5253mmt 10.1012端面压力角a u tana /cosB u tan 20o /cos8o u 0.367 t法面齿距P u m u 3.14 x 2.5 u 7.85 mmnn n31.4端面齿距Pt mt = 34 X 25253 = 7929mm =31.716齿顶高系数h * = 1an法面顶隙系数C* 二
8、0.25 n齿顶高h = m h*a n an+ % )= 3x(1 + 0.7)= 4.25mmn17.85齿根高h = m (h *f n an+ c * % ) = 2.5 x (1 + 0.25 0.7) = 1.375mmnn5.5h = ha+ hf =23.35 面_Ltl齿S=(兀c1+ 2 % tan am=-+ 2 x 0.7 x 0.364n(2 n n 丿n12丿齿高法x 2.5 = 4.593mm18.372端面_Ltl齿S=t-+ 2 % tan a12 t t 丿气+I 2B x 0.367 x 2.5253 = 5.275mmP2 丿21.1第六章 齿轮轴的设计
9、4一一 一 d =一一一由于齿轮的基圆直径b 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6 0HRC，抗拉强度极限bllMPa，屈服极限，弯曲疲劳极限I丿=525MPa，剪切疲劳极限叩=300MPa，转速n=10r/min根据公式53、TV_25d 尸=3 一 = 1.360.2b0.2 x 50M 二 328 8N - m忽略磨损，根据能量守衡，作用在齿轮齿条上的阻力矩为r 328 m，作用在
10、齿F = M sin 20o = 3288 sin 20。= 12.23 N 轮上的轴向力为 r9.15作用在齿轮上的切向力为F =气 cos 20o = 3288 cos 20o = 33.77N r9.15弯曲疲劳强度校核b _ = f/ 兀r2 33.77 /3 14x 52 = 0.43Mpa525MPa剪切疲劳强度校核T-1=F/ 兀 r2 = 3377/3.14 x42 = 0.672MPa 3 0 0 MPa抗拉强度校核M满载时的阻力矩为M=328.8 N - m齿轮轴的最小直径为d= 8 mm,在此截面上的轴向抗拉强度为b b = F/ 兀r2=11.55/3.141x 42 = 0.229MPa1100Mpa本设计选择齿轮轴直径 D=20
