取弯曲疲劳安全系数 ,由式得:
〖[σ_F]〗_1=(K_FN1 σ_FE1)/S=(0.85×500)/1.4 MPa=303.57MPa (3.14)
〖[σ_F]〗_2=(K_FN2 σ_FE2)/S=(0.88×380)/1.4 MPa=238.86MPa (3.15)
4)计算载荷系数K。
K=K_A K_v K_Fα K_Fβ=1×1.1×1×1.2=1.32
5)查取齿形系数。
由表查得 Y_Fa1=2.72 Y_Fa2=2.28
6)查取应力校正系数。
由表查得 Y_Sa1=1.57 Y_Sa2=1.73
7)计算大、小齿轮的并加以比较。
(Y_Fa1 Y_Sa1)/〖[σ_F]〗_1 =(2.72×1.57)/303.57=0.01407 (Y_Fa2 Y_Sa2)/〖[σ_F]〗_2 =(2.28×1.73)/238.86=0.01651
设计计算
m≥∛((2KT_1)/(∅_d 〖z_1〗^2 )((Y_Fa Y_Sa)/([σ_F])))=∛((2×1.32×7958.33)/(1×〖22〗^2 )×0.01651)=0.89mm (3.16)
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径有关,可取由弯曲强度算得到模数m=0.89,并就近圆整为标准值m=1.25mm,按接触强度算的的分度圆直径d=30.04mm,算出小齿轮齿数z_1=d_1⁄m=30.04⁄1.25≈24。大齿轮齿数z_2=3×24=72。
这样设计出的齿轮传动,既满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费。
4、计算齿轮几何尺寸
计算分度圆直径
d_1=z_1 m=24×1.25mm=30mm
d_2=z_2 m=72×1.25mm=90mm
中心距
a=(d_1+d_2)/2=(30+90)/2=60mm
计算齿轮宽度
b=∅_d d_1=1×30mm
取B_2=mm,B_1=mm
5、 结构设计
如图3.2,3.3所示,小齿轮为实心结构,大齿轮采用腹板式结构,齿轮与轴采用单键连接:
图3.2 小齿轮结构
图3.3 大齿轮结构
3.4蜗杆蜗轮的选用与校核
由于前述所选电机可知P=1kW,传动比设定为i=63,效率η=0.8工作日安排每年300工作日计,寿命为10年。
1、选择蜗杆传动类型
蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动,两轴线间的夹角可为任意值,常用的为90°。蜗杆传动用于在交错轴间传递运动和动力。蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成,一般蜗杆为主动件。蜗杆和螺纹一样有右旋和左旋之分蜗杆传动,分别称为右旋蜗杆和左旋蜗杆。蜗杆上只有一条螺旋线的称为单头蜗杆,即蜗杆转一周,蜗轮转过一齿,若蜗杆上有两条螺旋线,就称为双头蜗杆,即蜗杆转一周,蜗轮转过两个齿。按蜗杆形状的不同可分:圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆传动。
蜗杆传动特点:传动比大,结构紧凑。蜗杆头数用Z1表示(一般Z1=1~4),蜗轮齿数用Z2表示。从传动比公式I=Z2/Z1可以看出,当Z1=1,即蜗杆为单头,蜗杆须转Z2转蜗轮才转一转,因而可得到很大传动比,一般在动力传动中,取传动比I=10-80;在分度机构中,I可达1000。这样大的传动比如用齿轮传动,则需要采取多级传动才行,所以蜗杆传动结构紧凑,体积小、重量轻。 传动平稳,无噪音。因为蜗杆齿是连续不间断的螺旋齿,它与蜗轮齿啮合时是连续不断的,蜗杆齿没有进入和退出啮合的过程,因此工作平稳,冲击、震动、噪音小。蜗杆传动。具有自锁性。蜗杆的螺旋升角很小时,蜗杆只能带动蜗轮传动,而蜗轮不能带动蜗杆转动。蜗杆传动效率低,一般认为蜗杆传动效率比齿轮传动低。尤其是具有自锁性的蜗杆传动,其效率在0.5以下,一般效率只有0.7~0.9。发热量大,齿面容易磨损,成本高。
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