齿轮齿条传动机构设计说明

齿轮齿条传动机构的设计和计算

1. 齿轮1，齿轮2与齿轮3基本参数的确定

由齿条的传动速度为500mm/s,可以得到齿轮3的速度为500m/s,即

,/5003s mm V =又()160

d 3

33n V π=

，取,25,25.3202131mm B B mm m Z Z =====，由此可

得()265d 31mm mZ d ===，由（1）与（2）联立解得m in /r 147n 32==n ，取4i 12=则由4i 2

1

1212===

n n z z 得80m in,/58821==z r n 2. 齿轮1齿轮2与齿轮3几何尺寸确定

齿顶高 ()()mm x h m h h h n an a a a 525.57.0125.3321=+⨯=+===* 齿根高 ()()mm x c h m h h n n an f f f 79.17.025.0125.3h 321=-+⨯=-+===** 齿高 mm h h h h f a 315.7h 321=+=== 分度圆直径

mm

mz d mm mz d 84.26512cos /8025.3cos /,46.6612cos /2025.3cos /d 0220131=⨯===⨯===ββ

齿顶圆直径 mm h d d mm h d d a a a a a 34.2772,51.772d 2221131=+==+== 齿根圆直径 mm h d d mm h d d f f f f f 26.2622,88.622d 2221131=-==-== 基圆直径 mm d d mm d d b b b 8.249cos ,45.6220cos 46.66cos d 220131===⨯===αα 法向齿厚为

mm m x s s n n n n n n 759.625.3364.07.022tan 22s 1321=⨯⎪⎭

⎫

⎝⎛⨯⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+===παπ

端面齿厚为

mm m x s s t t t t t t 94.632.3367.0cos 7.022tan 22s 2321=⨯⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎭⎫

⎝⎛+===βπαπ

齿距 mm m p p 205.1025.314.3p 321=⨯====π 3. 齿轮材料的选择及校核

齿轮选用45号钢或41Cr4制造并经调质，表面硬度均应在56HRC 以上。为减轻质量，壳体用铝合金压铸。由于转向器齿轮转速低，是一般的机械，故选择7级精度。

经校核，齿轮满足强度及刚度的要求。 4. 齿条的设计

取齿条的模数m=3.25,压力角020=α，则齿数z=120，故齿距取

mm m 205.1025.314.3p =⨯==π，则长度mm z L 6.1224120205.10p =⨯==，取

螺旋角08=β。

端面模数mm m t 28.38cos /25.3cos /m 0===β 端面压力角37.099.0/364.0cos /tan t ===βαα 端面齿距mm m t t 3.1028.314.3p =⨯==π 齿顶高()()mm x h m n an n a 525.57.0125.3h =+⨯=+=* 齿根高()()mm x c h m n n an n 79.17.025.0125.3h f =-+⨯=-+=** 齿高 mm h h f a 315.779.1525.5h =+=+=

法面齿厚mm m x n n n n 76.625.3364.07.022

tan 22

s =⨯⎪⎭

⎫

⎝⎛⨯⨯+=⎪⎭

⎫ ⎝⎛+=π

απ

端面厚度mm t 85.628.3367.0cos /7.022

s 2=⨯⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯⨯+=βπ

齿条选用45号钢或41Cr4制造并经调质，表面硬度均应在56HRC 以上，选择7级精度。 5. 齿轮轴的设计

碳素钢价格低廉，锻造工艺性能好，对载荷较大，较为重要的场合，以45号钢最为常用。经校核，齿轮轴满足强度及刚度的要求。 6. 电机的选择

因为齿轮1的转速为588r/min ，由此可得电机的转速应该大于此值，因此可以选择功率合适的电动机，如Y132S-8，功率为 2.2KW ，转速为750r/min 。

参考文献： 机械原理， 孙恒主编

机械设计， 姚桂英主编

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：

1）齿轮齿条的材料必须满足工作条件的要求。

2）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。 3）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。

4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。

5）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 V

F P ⨯=

F=N 5

106⨯

1V 取0.8（米/秒）