機(jī)械專業(yè)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)專題小論文950軋機(jī)推床傳動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)幾個(gè)問題分析

《機(jī)械專業(yè)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)專題小論文950軋機(jī)推床傳動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)幾個(gè)問題分析》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械專業(yè)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)專題小論文950軋機(jī)推床傳動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)幾個(gè)問題分析（7頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)專題小論文 內(nèi) 蒙 古 科 技 大 學(xué) Inner Mongolia University Of Science & Technology 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)專題小論文 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)：機(jī)械 07-1班 指導(dǎo)老師： 6 950軋機(jī)推床傳動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)幾個(gè)問

2、題分析 吳龍 （內(nèi)蒙古科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院， 包頭 014010） 摘 要：本文依據(jù)950軋機(jī)推床對(duì)齒輪齒條傳動(dòng)的要求，對(duì)如何消除傳動(dòng)誤差，增大齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的重疊系數(shù)，及提高其承載能力，延長(zhǎng)其使用壽命等問題，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的參數(shù)對(duì)其進(jìn)行了分析，并提出了的解決方法。 關(guān)鍵詞：推床 齒輪齒條 機(jī)構(gòu) 彎曲疲勞 The 950 push bed of rolling mill drive rack and pinion mechanism analysis of several problems Wu Long （Inner Mongolia University of

3、Science and Technology,Mechanical Engineering School, Baotou,014010） Abstract: Pushing this article based on 950 mill bed on the rack and pinion drive requirements, on how to eliminate transmission errors,increase the rack and pinion drive mechanism of overlap coefficient,and improve its bearing

4、 capacity,issues such as extending the life, by transmission parameters to be analysed, and proposed solutions. Keywords: Push-guide Rack and pinion Mechanism Bending fatigue 1、前言 齒輪齒條機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于礦山機(jī)械、工程機(jī)械和汽車制造等行業(yè)。但在起步或低速工況下操作時(shí)，該機(jī)構(gòu)負(fù)荷較大，容易造成機(jī)構(gòu)的損壞。本文依據(jù)950軋機(jī)推床對(duì)齒輪齒條傳動(dòng)的要求，對(duì)如何消除傳動(dòng)誤差，增

5、大齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的重疊系數(shù)，及提高其承載能力，延長(zhǎng)其使用壽命等問題，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的參數(shù)對(duì)其進(jìn)行了解分析，并提出解決方法。 2、齒輪齒條相對(duì)位置 950軋機(jī)推床上齒輪齒條傳動(dòng)如圖所示： 1—齒條機(jī)構(gòu) 2—齒輪機(jī)構(gòu) 圖1 950軋機(jī)推床上齒輪齒條機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 3、齒輪與齒條傳動(dòng)特點(diǎn) 齒輪作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，齒條作直線運(yùn)動(dòng)，齒條可以看作一個(gè)齒數(shù)無(wú)窮多的齒輪的一部分，這時(shí)齒輪的各圓均變?yōu)橹本€，作為齒廓曲線的漸開線也變?yōu)橹本€。齒條直線的速度與齒輪分度圓直徑、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為 式中 d——齒輪分度圓直徑，； ——齒輪轉(zhuǎn)速，。 其嚙合線與齒輪的基圓相切，由于齒條的基圓為無(wú)窮大

6、，所以嚙合線與齒條基圓的切點(diǎn)在無(wú)窮遠(yuǎn)處。 齒輪與齒條嚙合時(shí)，不論是否標(biāo)準(zhǔn)安裝（齒輪與齒條標(biāo)準(zhǔn)安裝即為齒輪的分度圓與齒條的分度圓相切），其嚙合角恒等于齒輪分度圓壓力角，也等于齒條的齒形角；齒輪的節(jié)圓也恒與分度圓重合。只是在非標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)，齒條的節(jié)線與分度線不再重合。 齒輪與齒條正確嚙合條件是基圓齒距相等，齒條的基圓齒距是其兩相鄰齒廓同側(cè)直線的垂直距離，即。 齒輪與齒條的實(shí)際嚙合線為，即齒條頂線及齒輪齒頂圓與嚙合線的交點(diǎn)及之間的長(zhǎng)度。 1—齒條機(jī)構(gòu) 2—齒輪機(jī)構(gòu) 圖2 齒輪齒條嚙合簡(jiǎn)圖 齒輪齒條傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算 表1齒輪齒條傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算 4、確定輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度

7、 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 式5-31a 式中： m——模數(shù),mm； k——載荷系數(shù)，可近似取1.3～1.7，這里取k=1.5； ——齒輪傳遞的名義扭矩，由前面計(jì)算； 式中為聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率； ——復(fù)合齒形系數(shù)； ——齒寬系數(shù)，，vb—輪齒寬度； ——小齒輪齒數(shù)； []——許用彎曲應(yīng)力； 5、齒條的主要特點(diǎn)： （1） 由于齒條齒廓為直線，所以齒廓上各點(diǎn)具有相同的壓力角，且等于齒廓的傾斜角，此角稱為齒形角，標(biāo)準(zhǔn)值為20。 （2） 與齒頂線平

8、行的任一條直線上具有相同的齒距和模數(shù)。 （3） 與齒頂線平行且齒厚等于齒槽寬的直線稱為分度線（中線），它是計(jì)算齒條尺寸的基準(zhǔn)線。 6、齒輪齒條傳動(dòng)產(chǎn)生誤差的原因 除了不可避免的制造誤差以外，主要是由于在齒輪齒條嚙合傳動(dòng)計(jì)算過程中存在著一個(gè)值，即周節(jié)（分度圓相切）。眾所周知不是一個(gè)定值，因而形成了進(jìn)給系統(tǒng)中名義進(jìn)給與實(shí)際進(jìn)給之間的誤差，所以說這種誤差實(shí)際上是設(shè)計(jì)時(shí)造成的理論誤差。如果用函數(shù)值代替齒條設(shè)計(jì)中的值，則可使設(shè)計(jì)中所產(chǎn)生的理論誤差為零。從而消除這種誤差。 具體消除的方法是： 1、 保持齒輪原設(shè)計(jì)不變 2、 用函數(shù)值消去齒條中的值，改變?cè)X輪的壓力角及周節(jié)(即周節(jié)變位) 這樣

9、根據(jù)基結(jié)相等的的原理（因?yàn)榛Y(jié)相等就能嚙合）改變后的傳動(dòng)系統(tǒng)保留了齒輪的原設(shè)計(jì)部分，僅僅改變了齒條的壓力角，就達(dá)到了減少誤差的目的。 7、齒輪齒條傳動(dòng)參數(shù)的優(yōu)化 在齒輪傳動(dòng)裝置的總體尺寸、軸和軸承的等結(jié)構(gòu)布置方案確定時(shí)，可以通過對(duì)齒輪嚙合參數(shù)的優(yōu)化，提高其承載能力或在已有的工作條件下延長(zhǎng)其使用壽命。 （1）目標(biāo)函數(shù) 利用求出的參數(shù)確定端面重疊系數(shù) 上式中的齒輪齒條機(jī)構(gòu)重疊系數(shù)與齒輪齒條所有參數(shù)有關(guān)，但是有些參數(shù)（如m、z、、d）由強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)特性、設(shè)計(jì)和工藝特點(diǎn)所決定，其余參數(shù)對(duì)齒的強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)有影響，可以在參數(shù)范圍內(nèi)變化，由設(shè)計(jì)者根據(jù)參數(shù)選擇和確定。重疊系數(shù)實(shí)際取值范圍，道具

10、結(jié)構(gòu)，工藝設(shè)備規(guī)定和工藝過程特點(diǎn)等。齒輪傳動(dòng)裝置可以選取最小體積或質(zhì)量為目標(biāo)函數(shù)，也可以選取齒輪傳動(dòng)裝置中傳動(dòng)參數(shù)最優(yōu)為目標(biāo)函數(shù)。以齒輪齒條重疊系數(shù)最大為目標(biāo)函數(shù)如下： 設(shè)計(jì)變量 目標(biāo)函數(shù) 約束條件 以齒輪齒條不發(fā)生根切時(shí)的最少齒數(shù)、不變尖和干涉、模數(shù)及螺旋角的取值范圍、齒輪齒條齒面接觸強(qiáng)度、齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度、軸的強(qiáng)度及剛度等得到保證為約束條件。 即 參數(shù)選擇范圍 應(yīng)大于不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)。 （3） 優(yōu)化方法 由上述所建立的目標(biāo)函數(shù)和給出的約束條件可知，這是一個(gè)具有多個(gè)不等式約束的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。為了確定重

11、疊系數(shù)最大值，在約束功能的基礎(chǔ)上，采用懲罰函數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，這種優(yōu)化算法的優(yōu)點(diǎn)是在給定一個(gè)可行的初始方案后，能給出一系列逐步改進(jìn)的可行設(shè)計(jì)方案。另外，這一算法的程序設(shè)計(jì)較為方便，加之其收劍速度也比較快，因此它是求解不等式約束優(yōu)化問題的一種較為有效的方法。通過選擇和修正參數(shù)約束，進(jìn)行嚙合幾何計(jì)算和運(yùn)動(dòng)計(jì)算，轉(zhuǎn)向器受力分析，齒輪齒條強(qiáng)度計(jì)算，制造和裝配誤差對(duì)嚙合指標(biāo)影響估算，特別是對(duì)重疊系數(shù)的計(jì)算，通過約束求解，得出目標(biāo)函數(shù)的最大值。結(jié)論通過增大齒輪齒條的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的重疊系數(shù)，從而提高齒輪齒條的承載能力，延長(zhǎng)了使用壽命，提高了生產(chǎn)的效率。 參考文獻(xiàn)： [1] 陳作模主編 《機(jī)械原理》 高等教育出版社 2000 [2] 濮良貴．機(jī)械設(shè)計(jì)北京：高等教育出版 I．1997，389～408 [3] 寧夏大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) 第20卷 第1期． [4] 黃平．常用機(jī)械零件及機(jī)構(gòu)圖冊(cè)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999．392