升降动力系统齿轮齿条的校核

升降系统动力齿轮齿条的校核升降系统齿轮齿条是整个升降系统中重要元件，直接关系到系统的运行寿命，因此对升降系统齿轮齿条的校核是非常必要的。本升降系统采用齿轮齿条提升方式来完成升降运动。齿条为通长齿条，齿轮与其啮合，与齿轮同时啮合的齿数是周期性变化的，也就是说，作用在一个齿上的载荷是变化的。同时由于齿轮制造及安装误差，不可避免要产生动载荷而引起振动和噪音，常常成为主要噪声源，并影响运行的平稳性。在设计齿轮时，应充分考虑这些问题。材料选择：升降动力系统齿轮运行过程中属中速、中载荷，并且受到一定的冲击载荷，因此齿轮采用40Cr制造并调质处理，齿条采用45号钢加工并高频淬火。计算模数：按接触疲劳和弯曲强度计算齿轮模数比较复杂，而且有些系数只有在齿轮各参数都已知的情况下才能确定，所以只在草图画完之后校核用。在画草图之前，先估算，再选用标准齿轮模数，升降系统传动齿轮传动为开式传动，一般不出现点蚀失效，主要的失效形式是磨损，齿轮因磨损使齿厚边薄后，容易产生齿根弯折，因此一般只按弯曲强度计算得出模数m的值并且增大10%～20%。。按齿根弯曲疲劳强度计算模数mw：FPmFSwZYTKm211135.12K——载荷系数，查《机械设计教程》西北工业大学出版1994年修订本取K为1.2；T1——主动轮上的理论转距,为598N.m；FSY——力作用与齿顶时的复合齿形系数，按大小齿轮实际齿数分别查看《机械设计实用手册》机械工业出版社出版p994图5.5-10，或图5.1-11取FSY=3.95m——齿宽系数查《机械设计实用手册》机械工业出版社出版p991表5.5-16取m=0.25Z1——小齿轮的齿数取Z1=52FP——许用弯曲应力（Mpa)轮齿单向受力FP=1.6limF轮齿双向受力FP=1.2limFlimF：实验齿轮的接触疲劳极限（Mpa）,查《机械设计教程》西北工业大学出版社p112表8-9取limF=278Mpa此处轮齿单向受力则：FP=1.6limF=1.6x278=444.8]5.1221113FPmFSwZYTKm2.64实际m=mw(1+20%)=3.168考虑到系统运行的稳定性，运行寿命等因素本系统模数m取6齿数确定：升降系统的提升速度约为0.31m/s,每一层车位的间距约为2375mm.齿轮的Z取52。精度等级的选择：升降系统齿轮、齿条用于传递动力和运动。它的精度选择主要取决于周围速度。本设计齿轮周转速度约18.96n/min，周转速度很底。周围速度越高，振动和噪声越大。工作平稳性和接触误差对振动和噪音的影响比运动误差更大。本设计的齿轮精度采用IT8。齿轮、齿条加工方法：不同精度等级的齿轮、齿条要采用不同的加工方法，对结构要求也有不同。本系统中的齿轮齿条啮合精度要求不高，因此精度等级选择IT8。8级精度齿轮，一般滚齿或插齿就可以达到，经济实惠。齿轮结构简图如下所示3.1.15图3.1.15齿轮结构简图齿条结构由于升降动力系统单边采用双动力马达来带动齿轮，因此齿条采用双面齿，结构简图如图3.1.16所示。齿条结构简图3.1.16圆柱齿轮传动时作用力计算：计算得：Ft=N2412331296.185.795492000bmYKFFatF一对传动中的大，小齿轮上所受的圆周力Ft是相等的，同时，模数m也是相等的。但齿形系数不相同，许用弯曲应力也是不相等的，所以要分别计算大小两齿轮齿根弯曲应力21FF及。计算时应分别代入各自的齿形系数（Y1F或Y2F）及许用弯曲应力。强度条件为：2,1F2,1F式中1F，2F分别为大小齿轮及大齿轮的许用齿根弯曲应力，其值为：2,1F=FFFNSK2,1lim2,1式中：FS——齿根弯曲强度的安全系数。由于断齿比点蚀破坏有更大的危险性，所以FS应比HS有更大的值，其值见小表所示：安全系数软齿面（HBS350)硬齿面（HRC38)重要传动，渗碳淬火或铸造齿轮HS1.0~1.11.1~1.21.3FS1.3~1.41.4~1.61.6~2.2注：如在制造时对材质及工艺工艺均有严格检验的传动，安全系数数值还可以降低，但不小于12lim,1limFF——分别为小齿轮材料及大齿轮材料按齿轮试件进行试验求得的齿根弯曲疲劳极限值。与limH相似，试验结果有较大的离散性。表8-9《机械设计教程》西北工业大学出版1994年修订本p112列举了limH的最低值加25%的变化范围作为一般状况齿轮传动设计时的极限应力值。如齿根弯曲应力属于对称循环变应力时，应将表中查到的极限应力值减低30%。FNK____弯曲疲劳计算的寿命系数，FNK=mN6104，N=60nht.当N4x106时，取N=4x106.对于正火，调质的齿轮m=9；对于淬火，渗碳和氮化齿轮m=6.升降动力齿轮：67232.2241232.111bmYKFFatF155.46Mpa1F=FFFNSK1lim1=Mpa75.1736.127811F1F满足弯曲强度条件升降齿条：68006.2241232.122bmYKFFatF124.23Mpa2F=FFFNSK2lim2=Mpa75.1736.127812F2F满足弯曲强度条件齿轮齿条有关参数的选择能够满足要求