齿轮齿条设计

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1Z =24,大齿轮齿数2Z =∞;2. 按齿面接触强度设计由设计计算公式进行计算,即(1)确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数t K =;2）计算小齿轮传递的转矩;预设齿轮模数m=2mm,直径d=65mm3 由表10-7选齿宽系数d ϕ=;4由表10-6查得材料的弹性影响系数218.189MPa E =Z ;5由图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPa im H 6001l =σ;齿条的接触疲劳强度极限a 5002 lim MP H =σ;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7.11=K HN ;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1d t ,代入[]1H σ;2）计算圆周速度v;3计算齿宽b;4计算齿宽与齿高之比;模数齿高5）计算载荷系数;根据,7级精度,由图10-8查得动载荷系数1=V K ;直齿轮,1==ααF H K K ;由表10-2查得使用系数5.1=A K ;由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮为悬臂布置时250.1=βH K ; 由33.5=hb ,250.1=βH K 查图10-13得185.1=βF K ；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m;3. 按齿根弯曲强度设计由式10-5得弯曲强度设计公式为（1） 确定公式内各计算数值1）由图10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限a 5501MP FE =σ;齿条的弯曲强度极限a 3802MP FE =σ；2）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数1.11=FN K ,2.12=FN K ;3）计算弯曲疲劳许用应力;取弯曲疲劳安全系数S=,由式10-12得4计算载荷系数K;5查取齿形系数;由表10-5查得65.21a =F Y ,06.22a =F Y ;6查取应力校正系数;由表10-5查得58.11a =S Y ,97.12a =S Y ;7）计算齿轮齿条的[]F Sa Fa Y Y σ并加以比较;齿条的数值大;（2） 设计计算由于齿轮模数m 的大小主要决定弯曲强度,而齿面接触疲劳强度主要取决于齿轮直径;可由弯曲强度算得的模数并就近圆整为标准值m=4mm,按接触强度算得的分度圆直径mm d 84.771=,算出齿轮齿数以上计算过程验证了模数m=2,直径d=65的齿轮是符合强度要求的。

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。

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 m, h 和c 分别称为齿顶高系数和顶隙系数。

正常齿制齿轮h =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 =( h + c )m, h =（1+0.25）×4=5 mm齿高 h = h + h =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=12.564.3 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°.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 KT22Y F Y S ≤[σF ]m ≥32][2F S F d Y Y z KT σψ• T=9.55×106×ωωn P [σF ]=FF 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 ·mσF —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 ）—齿宽因数, 见表7-12Y —齿形修正因数, 见表7-11Y —应力修正因数, 见表7-11Y —弯曲疲劳寿命因数, 见图7-30—弯曲疲劳极限, 见图7-31S —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 201.25MpaσF =189≤201.25= [σF ]m ≥4, 取m=44.3.3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=1.2Z —材料的弹性因数 , 见表7-9, 取 Z =144σH —齿面的实际最大接触应力μ—齿数比[σH ]=HH N S Z lim σ 式中[σH ]—齿轮的许用接触应力—接触疲劳寿命因数, 如图7-27取 =1.6—接触疲劳极限, 如图7-28, 取 =600—接触疲劳强度安全因数, 见表7-10, 取 =1.2[σH ]=800MpaσH =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, 压力角齿条断面形状选取圆形选取齿数z＝60齿顶高系数1= *anh顶隙系数25.0=*nC齿顶高ha =h*am=1×4, ha=4 mm齿根高h =( h + c )m, h =（1+0.25）×4=5 mm 齿高h = h + h =4+5, h=9 mm最终确定齿条为650mm长。

专业资料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()160d 333n 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min /r 147n 32==n ，取4i 12=则由4i 211212===n n z z 得80min,/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mmmz 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。

1齿轮齿条式转向器简介1.1齿轮齿条式转向系转向系是通过对左、右转向之间的合理匹配来保证汽车能沿着理想的轨迹运动的机构，它由转向操纵机构转向器和专项传动机构组成。

齿轮齿条机械转向器是将司机对转向盘的转动变为或齿条沿转向车轴轴向的移动，并按照一定的角传动比和力传动比进行传递的机构。

机械转向器与动力系统相结合，构成动力转向系统。

高级轿车和中兴载货汽车为了使转向轻便，多采用这种动力转向系统。

采用液力式动力转向时，由于液体的阻尼作用，吸收了路面上的冲击载荷，故可采用可逆程度大、正效率又高的转向器结构。

1.2转向系设计要求通常，对转向系的主要要求是:(1)保证汽车有较高的机动性，在有限的场地面积内，具有迅速和小半径转弯的能力，同时操作轻便;(2) 汽车转向时，全部车轮应绕一个瞬时转向中心旋转，不应有侧滑;(3) 传给转向盘的反冲要尽可能的小;(4) 转向后，转向盘应自动回正，并应使汽车保持在稳定的直线行驶状态;(5) 发生车祸时，当转向盘和转向轴由于车架和车身变形一起后移时，转向系统最好有保护机构防止伤及乘员；(6) 转向器和专项传动机构因摩擦产生间隙时，应能调整而消除之。

2转向系主要性能参数2.1转向器的效率功率P1从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率称为正效率，用符号η+表示，η+=(P1—P2)／Pl；反之称为逆效率，用符号η-表示，η-=(P3—P2)／P3。

式中，P2为转向器中的摩擦功率；P3为作用在转向摇臂轴上的功率。

为了保证转向时驾驶员转动转向盘轻便，要求正效率高。

为了保证汽车转向后转向轮和转向盘能自动返回到直线行驶位置，又需要有一定的逆效率。

为了减轻在不平路面上行驶时驾驶员的疲劳，车轮与路面之间的作用力传至转向盘上要尽可能小，防止打手又要求此逆效率尽可能低。

2.1.1转向器正效率η+影响转向器正效率的因素有：转向器的类型、结构特点、结构参数和制造质量等。

(1)转向器类型、结构特点与效率在前述四种转向器中，齿轮齿条式、循环球式转向器的正效率比较高，而蜗杆指销式特别是固定销和蜗杆滚轮式转向器的正效率要明显的低些。

汽车齿轮齿条式转向器设计设计目标：1.高效转向：齿轮齿条式转向器应当能够有效转换转向力，确保车辆可以顺利转向，提供良好的操控性。

2.轻量化：为了减轻车辆重量，并达到节能减排的目标，齿轮齿条式转向器的设计应尽量减少材料使用。

3.高可靠性：齿轮齿条式转向器需要经受长时间的运转和负荷，因此其设计应具有良好的可靠性和耐久性。

设计过程：1.齿轮的选择：根据汽车转向角度的需求以及转向力的大小，选择合适的齿轮来实现转动方向到线性运动的转换。

齿轮的设计应考虑密齿设计，以保证转向的精准性。

2.齿条的设计：根据齿轮的尺寸和形状，设计相匹配的齿条。

齿条的设计应考虑到强度和刚度，以确保转向过程中不会出现弯曲等变形。

3.齿轮齿条的配合：齿轮和齿条的配合应具有紧密的工作间隙，以确保传动效率和转向的精确性。

在配合过程中，还需要考虑润滑剂的使用，以减少摩擦和磨损。

4.结构设计：齿轮齿条式转向器的整体结构设计应兼顾刚度和重量。

采用轻量化的材料，并合理设计零件的形状和连接方式，以减少材料使用，并提供良好的强度和刚度。

设计优化：1.模拟仿真：使用计算机辅助设计软件对齿轮齿条式转向器进行模拟仿真，分析不同参数对性能的影响。

通过优化设计参数，提高转向的效率和精确度。

2.材料选择：选择具有高强度、低摩擦系数和良好的耐磨性的材料，以确保齿轮齿条的操作寿命和可靠性。

3.系统集成：将齿轮齿条式转向器与其他转向系统零件进行合理的系统集成，以提供最佳的转向和操控性能。

4.优化结构：通过减少零件数量和优化结构的形状，减少齿轮齿条式转向器的重量，提高汽车整体的轻量化水平，减少能耗和排放。

总结：。

齿轮齿条设计计算公式齿轮和齿条是机械传动中常见的元件，用于传递动力和转速。

齿轮齿条的设计计算是设计师在进行齿轮齿条设计时所必须掌握的知识。

本文将介绍齿轮齿条设计计算的一些基本公式和原理。

一、齿轮设计计算公式1. 齿数计算公式齿数是齿轮设计中最基本的参数之一，可以通过以下公式计算：N = (π * D) / m其中，N为齿数，D为齿轮直径，m为模数。

2. 齿轮间距计算公式齿轮间距是指两个相邻齿轮之间的中心距离，可以通过以下公式计算：P = (N1 + N2) / 2 * m其中，P为齿轮间距，N1和N2分别为两个相邻齿轮的齿数，m为模数。

3. 齿轮传动比计算公式齿轮传动比是指两个相邻齿轮的转速之比，可以通过以下公式计算：i = N2 / N1其中，i为传动比，N1和N2分别为两个相邻齿轮的齿数。

4. 齿轮模数计算公式齿轮模数是指齿轮齿数和齿轮直径之间的比值，可以通过以下公式计算：m = D / N其中，m为模数，D为齿轮直径，N为齿数。

二、齿条设计计算公式1. 齿条模数计算公式齿条模数是指齿条齿数和齿条长度之间的比值，可以通过以下公式计算：m = L / N其中，m为模数，L为齿条长度，N为齿数。

2. 齿条传动比计算公式齿条传动比是指齿条的移动距离与齿轮转动角度之间的比值，可以通过以下公式计算：i = L / (π * D)其中，i为传动比，L为齿条的移动距离，D为齿轮的直径。

3. 齿条齿数计算公式齿条齿数是指齿条上的齿数，可以通过以下公式计算：N = L / m其中，N为齿数，L为齿条长度，m为模数。

三、齿轮齿条设计计算实例假设有一对齿轮，其中一个齿轮的齿数为20，直径为40mm，另一个齿轮的齿数为40，直径为80mm，模数为2mm。

我们可以通过上述公式进行计算。

根据齿数计算公式，可得第一个齿轮的齿数为20，第二个齿轮的齿数为40。

根据齿轮间距计算公式，可得齿轮间距为(20+40)/2*2=60mm。

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。

齿轮齿条设计计算公式齿轮和齿条是机械传动中常用的两种元件，用于传递动力和运动。

齿轮和齿条的设计计算公式是设计和计算这两种元件的基础，下面将详细介绍齿轮和齿条的设计计算公式。

一、齿轮的设计计算公式1. 齿轮的模数（m）计算公式：齿轮的模数是齿轮齿数与齿轮的直径比，用于表示齿轮的尺寸。

模数的计算公式为：m = d / z其中，m为模数，d为齿轮的直径，z为齿轮的齿数。

2. 齿轮的分度圆直径（d）计算公式：齿轮的分度圆直径是齿轮齿数与模数的乘积，用于确定齿轮的尺寸。

分度圆直径的计算公式为：d = m * z其中，d为分度圆直径，m为模数，z为齿轮的齿数。

3. 齿轮的齿顶圆直径（da）计算公式：齿轮的齿顶圆直径是齿轮齿顶与齿根之间的直径，用于确定齿轮的尺寸。

齿顶圆直径的计算公式为：da = d + 2m其中，da为齿顶圆直径，d为分度圆直径，m为模数。

4. 齿轮的齿根圆直径（df）计算公式：齿轮的齿根圆直径是齿轮齿根与齿顶之间的直径，用于确定齿轮的尺寸。

齿根圆直径的计算公式为：df = d - 2.2m其中，df为齿根圆直径，d为分度圆直径，m为模数。

5. 齿轮的齿宽（b）计算公式：齿轮的齿宽是齿轮齿根与齿顶之间的宽度，用于确定齿轮的尺寸。

齿宽的计算公式为：b = m * zc其中，b为齿宽，m为模数，zc为齿轮齿数系数。

二、齿条的设计计算公式1. 齿条的模数（m）计算公式：齿条的模数是齿条齿数与齿条的厚度比，用于表示齿条的尺寸。

模数的计算公式为：m = t / z其中，m为模数，t为齿条的厚度，z为齿条的齿数。

2. 齿条的分度圆直径（d）计算公式：齿条的分度圆直径是齿条齿数与模数的乘积，用于确定齿条的尺寸。

分度圆直径的计算公式为：d = m * z其中，d为分度圆直径，m为模数，z为齿条的齿数。

3. 齿条的基圆直径（db）计算公式：齿条的基圆直径是齿条齿槽底部的直径，用于确定齿条的尺寸。

基圆直径的计算公式为：db = d - 2m其中，db为基圆直径，d为分度圆直径，m为模数。