齿轮齿条设计

4.1 齿轮参数的选择[8]

齿轮模数值取值为m=4，齿轮齿数为z=150，压力角取α=20°,标准齿轮各部分尺寸都与模数有关，且都与模数成正比。规定齿顶高ha=h *a m, h *

a 和c *分别称为齿顶高系数和顶隙系数。正常齿制齿轮h *a =1, c *=0.25。

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 h a =h *a m=1×4, h a =4 mm

齿根高 h f =( h *a + c *)m ， h f =（1+0.25）×4=5 mm

齿高 h = h a + h f =4+5， h=9 mm

分度圆直径 d =mz d=4×150=600 mm

齿顶圆直径 d a =d+2 h a d a =608 mm

齿根圆直径 d f = d-2 h f =600-2×5=590mm

基圆直径 d b =d αcos =564mm

齿厚为 s=p/2=πm/2=6.28

齿槽宽 e= p/2=πm/2=6.28

齿距 p=πm=3.14×4=12.56

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

（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=4，齿轮齿数为z=150，压力角取α=20°.

（3） 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.

4.3.2齿轮的齿根弯曲强度设计。

σF =z bm KT

22Y F Y S ≤[σF ]

m ≥32]

[2F S F d Y Y z KT σψ• T=9.55×106×ω

ωn P [σF ]=F

F N S Y lim σ

式中 K —载荷因数，由表7—8，取K=1.2;

T —齿轮的理论转矩，T=105845N ·m

σF —齿根实际最大弯曲应力（Mpa ）

[σF ]—齿轮的许用弯曲应力（Mpa ）

b —轮齿的工作宽度（mm ）

d ψ—齿宽因数，见表7-12

Y F —齿形修正因数，见表7-11

Y S —应力修正因数，见表7-11

Y N —弯曲疲劳寿命因数，见图7-30

lim F σ—弯曲疲劳极限，见图7-31

S F —弯曲疲劳强度安全因数，见表7-10

取齿宽系数 d ψ=0.8

齿轮齿数 z=150

许用弯曲应力 201.25Mpa

σF =189≤201.25= [σF ]

m ≥4，取m=4

4.3.3齿面接触疲劳强度校核

校核公式为σH =3.53Z E μμ121±⨯bd

KT ≤[σH ] 式中K 为载荷因数，见表7-8，取K=1.2

Z E —材料的弹性因数MPa ，见表7-9，取 Z E =144

σH —齿面的实际最大接触应力

μ—齿数比

[σH ]=H

H N S Z lim σ 式中[σH ]—齿轮的许用接触应力

N Z —接触疲劳寿命因数，如图7-27取N Z =1.6

lim H σ—接触疲劳极限，如图7-28，取lim H σ=600

H S —接触疲劳强度安全因数，见表7-10，取H S =1.2

[σH ]=800Mpa

σH =600Mpa ≤[σH ]=800Mpa

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=4，压力角 20=α

齿条断面形状选取圆形

选取齿数z ＝60

齿顶高系数

1=*an h 顶隙系数 25

.0=*n C 齿顶高 h a =h *a m=1×4, h a =4 mm

齿根高 h f =( h *a + c *)m ， h f =（1+0.25）×4=5 mm

齿高 h = h a + h f =4+5， h=9 mm

最终确定齿条为650mm 长