螺旋输送机减速器设计计算
螺旋输送机减速器设计计算
齿轮材料应具备下列条件：1）齿面具有足够的硬度，以获得较高的抗点蚀、抗磨粒磨损、抗胶合和抗塑性流动的能力；2）在变载荷和冲击载荷下有足够的弯曲疲劳强度；3）具有良好的加工和热处理工艺性；4）价格较低。
因此，采用合金钢、硬齿面齿轮是当前发展的趋势。采用硬齿面齿轮时，除应注意材料的力学性能外，还应适当减少齿数、增大模式，以保证轮齿具有足够的弯曲强度。
设计的该螺旋输送机的预期使用寿命10年，每年300个工作日，在使用期限内，工作时间占20%。
根据以上几点，我选择齿轮的材料为20CrMnTi，渗碳淬火处理，硬度56HRC~62HR平均取为60HRC。齿数比u=i=4.67计算步骤如下：（见文献[1]P233）
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计算项目
齿面接触疲劳强度计算
1. 初步计算
转矩T1
齿宽系数ψd
解除疲劳极限σHlim
初步计算的许用接触应 力[σH]
Ad值 |
计算内容
T1=49.24N·m
由图12－13,取ψd=0.5
由图12－17c
[σH1]≈0.9σHlim1 =0.9×1650
[σH2]≈0.9σHlim2 =0.9×1400
由表12－16,取Ad=85 |
计算结果
T1=49240N·mm
ψd=0.5
σHlim1=1650Mpa σHlim2=1400Mpa
式(12.15)
[σH1]=1485Mpa [σH2]=1260Mpa
Ad=85 |
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初步计算的小齿轮直径 d1
初步齿宽b
2. 校核计算
圆周速度ν
精度等级
齿数z和模数m
使用系数KA
动载系数KV
齿间载荷分配系数
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d1≥Ad
=85× =35.90
b=ψd d1 =0.5×40 =20
ν=πd1n1/(60×1000) =π×40×1440/（60×1000） =3.01
由表12－6
初取齿数z1=10, z2= iz1=4.67×10=46.7 m= d1/z1=40/10=4 由表12－3， 取m=4 则z1= d1/m =40/4=10 z2= iz1 =4.67×10 =46.7≈47
由表12－9
由表12－10，先求
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取d1=40mm
b=20mm
ν=3.01m/s
选8级精度
m=4 z1=10 z2=47
KA=1.75
KV=1.18
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齿向载荷分布系数
载荷系数K
弹性系数ZE
节点区域系数
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＞100 N/mm
=1.88-3.2( =1.49
=0.91 由此得
由表12-11
=1.75×1.18×1.21×1.23 =3.07
由表12－12
由图12－16 |
式（12.6）
式（12.10）
K=3.07
ZE=189.8
ZH=2.5 |
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接触最小安全系数SHmin
总工作时间th
应力循环系数NL
接触寿命系数ZN
许用接触应力[σH]
验算
3.确定传动主要尺寸
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由表12－14
th=10×300×8×0.2
由表12－15，估计107<NL<109,则指数m=8.78
原估计应力循环次数正确 NL2=NL1/I=8.34×107/4.67
由图12－18
[σH1]= （式12.11）
σH=ZEZHZΕ =189.8×2.5×0.91×
计算结果表明，接触强度较为合适，齿轮尺寸无需调整
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SHmin=1.05
th=4800h
NL1=8.34×107 NL2=1.79×107
ZN1=0.98 ZN2=1.13
[σH1]=1540MPa
[σH2]=1506.67MPa
式（12.8）
σH=1462.4MPa <[σH2]
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实际分度圆直径d
中心距a
齿宽b
齿根弯曲疲劳强度验算
重合系数YΕ
齿间载荷分配系数KFa
齿向载荷分布系数KFΒ
载荷系数K
齿形系数YFa
应力修正系数YSa
弯曲疲劳极限σFlim
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因为模数取标准值时，齿数已重新确定，但未圆整，故分度圆直径不会改变，即 d1=mz1=4×10=40mm d2=mz2=4×47=188mm
a=
b=ψdd1=0.5×40=20mm
YΕ=0.25+
由表12.10
KFa=
由图12－14
K=KAKVKFaKFΒ =1.75×1.18×1.33×1.18
由图12－21
由图12－22
由图12－23c
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d1=40mm d2=188mm
a=114mm
取b1=30mm b2=20mm
式（12.18） YΕ=0.75
KFa=1.33
KFΒ=1.18
K=3.24
YFa1=2.96 YFa2=2.35
YSa1=1.52 YSa2=1.7
σFlim1=750MPa σFlim2=600MPa
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弯曲最小安全系数SFmin
应力循环次数NL
弯曲寿命系数YN
尺寸系数YX
许用弯曲应力[σF]
验算
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由图12－14
由表12－15，估计3×106<NL<1010 则指数m=49.91
原估计应力循环次数正确 NL2=NL1／I =8.29×107／4.67
由图12－24
由图12－25
[σF1]=
[σF2]=
σF2=σF1
传动无严重过载。故不做静强度校核
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SFmin=1.25
NL1=8.29×107
NL2=1.78×107
YN1=0.95 YN2=0.98
YX=1.0
[σF1]=570MPa
[σF2]=470.4MPa
σF1=336.46MPa <[σF1] σF2=298.76MPa <[σF2]
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表3－1 齿轮传动参数表
(单位㎜)
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名称 |
符号 |
小齿轮 |
大齿轮 |
|
中心距 |
a |
114 |
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|
传动比 |
i |
4.67 |
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模数 |
m |
4 |
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啮合角 |
α |
20° |
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|
齿数 |
z |
10 |
47 |
|
分度圆直径 |
d |
40 |
188 |
|
齿顶圆直径 |
da |
48 |
192 |
|
齿根圆直径 |
df |
30 |
179 |
|
齿宽 |
b |
30 |
20 |
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