直齿轮与齿条设计案例
第八章齿轮机构案例
§8-1 齿轮传动的特点和基本类型
一、齿轮传动的特点
优点：1）传动效率高 2）传动比恒定 3）结构紧凑 4）工作可 靠、寿命长 缺点：1）制造、安装精度要求较高 2）不适于中心距a较大两轴 间传动 3）使用维护费用较高 ）精度低时、噪音、振动较大 二、齿轮传动的主要类型 平面齿轮机构： ①外啮合；②内啮合； 直齿圆柱齿轮机构（直齿轮）—— ③齿轮齿条 平行轴斜齿轮机构（斜齿轮）：①外；②内；③齿轮齿条 空间齿轮机构： 圆锥齿轮机构—— ①直齿；②斜齿；③曲线齿 交错轴斜齿轮机构 蜗杆机构：两轴垂直交错
二、标准齿轮的基本参数 1、模数m
d zp
d p
分度圆就是齿轮上 具有标准模数和标 准压力角的圆。
p
z
定义模数 m
或
p m
∴d=mz 单位：mm ； 2、分度圆压力角α
rK rb cos K
m标准化。
分度圆和节圆区别 与联系
rb r cos
mz cos （α 是决定渐开线齿廓形状的一个基本参数） 2
O P r r i12 1 2 2 b 2 常数 2 O1 P r1 rb1
Ⅰ
1 r'1
O1
rb1 g' 2
' N1 P g2 g' 1 rb2 r'2 K g1 ' t
t II N2
' 2 O2
§8-4 渐开线标准齿轮的各部分名称和几何尺寸
一、齿轮各部分名称和基本参数
GB1356-88规定标准值α=20° 某些场合：α =14.5°、15°、22.5°、25°。
3、齿数z
d mz 表明：齿轮的大小和渐开线齿轮 mz rb cos 2 形状都与齿数有关
零件造型实例(直齿圆柱齿轮)
12、阵列齿槽轮廓， 12、阵列齿槽轮廓，创建整体轮齿结构 （1）、在操控板阵列方式栏目中选“轴”阵列方式； （2）、在模型树或图中拾取基准轴线“A-1”； （3）、在操控板“数量”栏目中，输入阵列总数量值为：“32”；在操控板 “角度”栏目中，输入阵列时相邻两特征间角度值为： “360/z”。 13、编辑上一步创建的阵列特征， 13、编辑上一步创建的阵列特征，并再生模型 （1）、拾取上一步创建的阵列特征，并右击鼠标，选“编辑”选项； （2）、将图中的阵列总数量代号，用关系式表示：P#=Z （指阵列总数量 即为齿数Z） （3）、点击“再生模型”工具，让模型再生成。 14、任意修改齿轮的一个或多个参数， 14、任意修改齿轮的一个或多个参数，使模型再生成 （1）、例如：将齿轮参数中的齿数Z由“32”修改为“36” （2）、点击“再生模型”工具，让模型再生成，并观察模型的变化。 15、 15、隐藏不需要显示的相关特征 点击模型树上方的“显示”→“层树”，新建图层“LAY0001”，并出现 “层属性”对话框，然后再在模型树中选取四个草绘圆、PNT0、DTM1、DTM2、 CSO及二渐开线等对象，让这些对象位于“LAY0001”图层中，点“确定”， 然后在层树中对照“LAY0001”图层点右键→“隐藏”→“保存状态”。返回 模型树。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
16、创建齿轮其它轮体结构（如辐板式齿轮） 16、创建齿轮其它轮体结构（如辐板式齿轮）（尺寸均为假设值） （1）、创建轮体两侧的圆柱凹坑结构（如左下图所示）。 “孔特征”，孔直经值：m*(z-5) m*(zm*(z 5)，孔深度值：b/3 b/3
（2）、创建轮体两侧的圆柱凸台结构（如右上图所示）。 m*(z/2“拉伸特征”，圆柱直径值：m*(z/2-4) m*(z/2 4)，拉伸深度值：b/3 b/3 （3）、创建基准平面DTM3 DTM3平行于TOP面，且向下偏移：b/2 b/2 （4）、将上述两个结构镜像至另一侧。 （如右图所示）
齿轮齿条的设计
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。
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。
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 VF P ⨯=F=N 5106⨯ 1V 取（米/秒）KW P 4808.01065=⨯⨯=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KW KW P P 12044804===' 转矩公式：595.510P T n⨯=所以转矩 T=mm N n.120105.955⨯⨯ 式中n 为转速（单位r/min ）1.2.2 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A K 、动载系数V K 、齿间载荷分配系数K α及齿向载荷分配系数K β，即K=A V K K K K αβ1）使用系数A K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A K 取。
2）动载系数V K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。
齿条和齿轮的配合设计方案
齿条和齿轮的配合设计方案
齿条和齿轮是广泛应用于机械制造领域的基础元件，用于传递动力和转动力。
齿条和齿轮的配合设计方案是非常重要的，因为它直接影响到机械设备的性能和使用寿命。
首先，齿条和齿轮的模数应该是相同的，以确保它们之间的配合精度。
齿条和齿轮的模数应该根据传动的功率、速度和负载来确定。
其次，齿条和齿轮的压力角也是一个重要的因素。
压力角越小，齿轮的齿形越优美，但是齿轮的强度就会相应降低。
因此，设计人员需要在齿条和齿轮的压力角之间进行权衡，以获得最佳的配合效果。
另外，齿条和齿轮的齿数也需要考虑。
齿数越多，速比越精确，但是齿条和齿轮之间的配合面积就会相应减小。
因此，设计人员需要在速比和配合面积之间进行权衡，以获得最佳的配合效果。
最后，齿条和齿轮的材料也需要考虑。
一般来说，齿条应该采用较硬的材料，而齿轮则应该采用较耐磨的材料。
这样可以确保齿条和齿轮之间的配合效果和寿命。
综上所述，齿条和齿轮的配合设计方案需要考虑多个因素，包括模数、压力角、齿数和材料等。
设计人员需要在这些因素之间进行权衡，以获得最佳的配合效果和寿命。
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直齿轮传动设计计算实例
直齿轮传动设计计算实例直齿轮传动设计计算实例已知条件：斜齿圆柱齿轮传动，输入功率为PI =4.17kw，齿轮转速为nI=626r/min，传动比为i2=3.7，由电动机驱动，工作寿命为10年，每年工作300天，每天工作16小时，轻微冲击，转向不变。
1、齿轮基本参数选定（齿轮设计参照《机械设计》教材进行设计）（1）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度。
（2）材料：参照表10-1高速级小齿轮选用45#钢调质处理，齿面硬度为250HBS。
高速级大齿轮选用45#钢调质，齿面硬度为220HBS。
（3）小齿轮齿数初选为，大齿轮齿数。
2、按齿面接触强度计算由设计计算公式（10-9a）进行计算，即（1）确定公式内的各计算数据①试选载荷系数②计算小齿轮传递的转矩③由表10-7选取齿宽系数④由表10-6查得材料的弹性影响系数⑤由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限⑥由式10-13计算应力循环次数。
⑦由图10-19取接触疲劳寿命系数。
⑧计算接触疲劳许用应力取失效概率为1％，安全系数S=1，由式（10-12）得﹙2﹚计算①试算小齿轮分度圆直径,代入中最小值。
②计算圆周速度v③计算齿宽b④计算齿宽与齿高之比模数齿高⑤计算载荷系数根据，8级精度，由图10-8查得动载荷系数；直齿轮,；由表10-2查得使用系数；由表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，。
由，查图得；故载荷系数⑥按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得⑦计算模数m3、按齿根弯曲强度设计由式（10-5）得弯曲强度的设计公式为（1）确定公式内的各计算数值①由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限；②由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,；③计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.3，由式(10-12)得④计算载荷系数K⑤查取齿形系数由表10-5查得⑥查取应力校正系数由表10-5查得⑦计算大、小齿轮的并加以比较故小齿轮的数值较大。
齿轮齿条传动设计计算完整版
齿轮齿条传动设计计算 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】1.选定齿轮类型、精度等级、材料级齿数1）选用直齿圆柱齿轮齿条传动。
2）速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）。
3）材料选择。
由表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质)，硬度为280HBS，齿条材料为45钢（调质）硬度为240HBS。
4）选小齿轮齿数Z1=24，大齿轮齿数Z2=∞。
2.按齿面接触强度设计由设计计算公式进行计算，即d1t≥2.32√K t T1φdu+1u(Z E[σH])23(1)确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数K t=。
2）计算小齿轮传递的转矩。
（预设齿轮模数m=8mm,直径d=160mm）T1=95.5×105P1n1=95.5×105×0.24247.96=2.908×105N?mm3) 由表10-7选齿宽系数φd=0.5。
4）由表10-6查得材料的弹性影响系数Z E=189.8MPa12。
5）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa;齿条的接触疲劳强度极限σHlim2=550MPa。
6）由式10-13计算应力循环次数。
N1=60n1jL h=60×7.96×1×(2×0.08×200×4)=6.113×1047)由图10-19取接触疲劳寿命系数K HN1=1.7。
8）计算接触疲劳许用应力。
取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12）得[σH]1=K HN1σHlim1S=1.7×600MPa=1020MPa(2)计算1）试算小齿轮分度圆直径d t1,代入[σH]1。
d 1t ≥2.32√K t T 1φd u +1u (Z E [σH ])23=2.32√1.3×2.908×1050.5∞+1∞ (189.81020)23=68.89mm2） 计算圆周速度v 。
齿轮齿条设计实例
齿轮齿条设计实例
齿轮齿条的设计涉及到很多因素，包括齿轮的模数、齿数、齿条的长度、宽度、厚度等。
以下是一个简单的齿轮齿条设计实例：
1. 确定齿轮模数：假设我们选择模数为2mm，这是齿轮和齿条强度和精度的基本要求。
2. 确定齿数：假设我们选择齿数为30，这将影响齿轮和齿条的传动比和运动特性。
3. 确定齿条长度：假设我们选择齿条长度为500mm，这将影响齿轮齿条的应用范围。
4. 确定齿条宽度和厚度：假设我们选择齿条宽度为20mm，厚度为5mm，这将影响齿轮齿条的承载能力和稳定性。
根据以上参数，我们可以使用以下公式计算齿轮和齿条的基本参数：
1. 齿轮分度圆直径 = 模数× 齿数= 2mm × 30 = 60mm
2. 齿条齿顶高 = 模数× (齿数+ 2) = 2mm × (30 + 2) = 64mm
3. 齿条齿根高 = 模数× (齿数+ ) = 2mm × (30 + ) = 65mm
4. 齿条长度 = 500mm
5. 齿条宽度 = 20mm
6. 齿条厚度 = 5mm
以上数据仅供参考，实际设计时还需要考虑齿轮和齿条的材料、热处理方式、加工工艺、安装方式等因素。
齿轮齿条设计计算举例
齿轮齿条设计计算举例Chapter 4 Gear Design4.1 n of Gear Parameters [8]The gear module value is selected as m=10.the number of teeth on the driving gear is z=6.the pressure angle is α=20°。
and the helix angle is β=12°。
The number of teeth on the gear rack should be determined based on the value ___。
The gear speed is n=10 r/min。
the gear n torque is 221 N·m。
and the steering gear works for 8 hours a day with a service life of not less than 5 years.The driving small gear is made of 20MnCr5 material and is carburized and quenched。
while the gear rack is commonly made of 45 steel or 41Cr4 and is quenched by high frequency。
The surface hardness should be above 56HRC。
To ce weight。
the shell is made of aluminum alloy die-casting.4.2 n of Gear Geometric ns [2]___ top height ha = 17.tooth root height hf = 5.5.and tooth height h = ha + hf = 22.5.The ___ χ=1.The tooth thickness at theaddendum circle is han=2.5×(1+χ)/n=4.25 mm。
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直齿轮与齿条设计案例
一、汽车变速器中的直齿轮与齿条设计
在汽车变速器中，直齿轮与齿条的设计是至关重要的，它们的组合可以实现不同档位的切换。
设计一个适用于汽车变速器的直齿轮与齿条系统，需要考虑以下几个方面：
1. 齿轮的模数选择：根据汽车的功率和转速要求，选择合适的齿轮模数。
模数越大，齿轮的齿数越少，但承载能力越大。
2. 齿轮的材料选择：汽车变速器中的齿轮需要承受较大的扭矩和冲击力，因此应选择高强度和耐磨损的材料，如合金钢或硬质合金。
3. 齿轮的齿数选择：根据变速器的设计要求，选择合适的齿数组合，以实现不同档位的切换。
通常情况下，低速档位需要较小的齿数，高速档位需要较大的齿数。
4. 齿条的设计：齿条是直齿轮与齿条系统中的另一个重要组成部分，它可以将旋转运动转化为直线运动。
设计齿条时，需要考虑齿条的长度、齿数和齿形等因素，以实现平稳的变速切换。
5. 齿轮的传动比选择：根据变速器的设计要求和车辆的使用情况，选择合适的齿轮传动比。
传动比越大，车辆的加速性能越好，但牺牲了一定的最高速度。
6. 齿轮的装配与调试：在设计完成后，需要进行齿轮的装配与调试工作。
确保齿轮与齿条的啮合精度和传动效率达到设计要求，同时保证齿轮的运转平稳和噪音低。
二、工业机械设备中的直齿轮与齿条设计
工业机械设备中常常使用直齿轮与齿条系统，实现运动传动和位置控制。
以下是一些工业机械设备中直齿轮与齿条的设计案例：
1. CNC数控机床：CNC数控机床中的主轴传动系统通常采用直齿轮与齿条组合，实现工件的加工和运动控制。
通过设计合适的齿轮传动比和齿条长度，可以实现高精度的位置控制。
2. 输送机系统：在物流和生产线上，输送机系统常常使用直齿轮与齿条传动。
通过设计合适的齿轮和齿条参数，可以实现物料的平稳传送和定位。
3. 机械手臂：工业机械手臂中的关节传动通常采用直齿轮与齿条系统。
通过设计合适的齿轮模数和齿数，可以实现机械手臂的高精度运动和位置控制。
4. 提升机系统：在仓储和物流领域，提升机系统常常使用直齿轮与齿条传动。
通过设计合适的齿轮传动比和齿条长度，可以实现货物的垂直运输和定位。
5. 混合动力车辆传动系统：混合动力车辆传动系统中的功率分配装
置常常采用直齿轮与齿条传动。
通过设计合适的齿轮传动比和齿条长度，可以实现发动机和电动机之间的动力分配和切换。
6. 切割机系统：在金属加工和切割领域，切割机系统常常使用直齿轮与齿条传动。
通过设计合适的齿轮和齿条参数，可以实现切割工具的高速和精度。
7. 包装机械设备：在包装行业，包装机械设备中的输送和定位系统常常采用直齿轮与齿条传动。
通过设计合适的齿轮和齿条参数，可以实现产品的平稳输送和定位。
8. 纺织机械设备：在纺织行业，纺织机械设备中的拉伸和传送系统常常采用直齿轮与齿条传动。
通过设计合适的齿轮和齿条参数，可以实现纺织品的均匀拉伸和传送。
9. 印刷机械设备：在印刷行业，印刷机械设备中的传动系统常常采用直齿轮与齿条传动。
通过设计合适的齿轮和齿条参数，可以实现印刷品的高速传送和定位。
10. 泵和压缩机系统：在流体传动领域，泵和压缩机系统中的传动装置常常采用直齿轮与齿条传动。
通过设计合适的齿轮和齿条参数，可以实现流体的高效输送和压缩。
直齿轮与齿条在汽车、工业机械设备等领域中都有广泛应用。
通过合理的设计和选择，可以实现运动传动、位置控制和功率分配等功
能，为各种设备的正常运行提供关键支持。