计算选型
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锥齿轮设计的选型 |
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(1) 常规设计的选型 改进设计就是在原机械结构条件下(一般不变更齿轮箱结构)对原齿轮设计进行设计参数方面的改变，以获得更好的传动品质(如增大承载能力，加快速度，延长寿命，降低噪声，对齿轮轮体结构的薄弱环节加以改进等)，也可说是有条件的设计选型 国产化设计就是在国内材料质量和工艺条件下，将引进齿轮设计加以必要的改变，使国产齿轮的传动品质，与原国家产品齿轮媲美。除了英制改公制和选择相当的国产材料等工作以外，主要是由于国产材料(含热处理规定)的性能比国外相当材料的性能差，因而使国产齿轮在同等尺寸、同等精度条件下强度降低，寿命缩短，为此要作补救措施。例如选用优质材料，提高制造精度，改进设计以提高强度。前二者措施将提高成本，后者如获成功则是物美价廉的理想措施，这措施也可看作是设计强化的选型 下面提出一些选型设计参考资料(见表1~表4) |
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表1 锥齿轮类型的选择 |
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锥 齿 轮 类 型 |
直 齿 |
斜 齿 |
曲 齿 |
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特 征 |
强 度 比 |
弱(d1＝100) |
中(d1＝83~90) |
强(d1＝80~83)① |
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噪 声 |
高 |
中 |
低 |
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加工费用 |
低(刨齿) |
高(铣齿) |
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速 度 |
低 速 |
中 速 |
高 速 |
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轴 向 力 |
安全(离开锥顶) |
选择得当，主传动可离开锥顶 |
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① 根据实践，曲齿中的弧齿、外摆线齿、等高齿弧线锥齿轮的强度没有多大区别。 |
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表2 支承刚性的选择 |
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支承形式 |
简 支 |
一简支，一悬臂 |
悬 臂 |
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刚 性 |
好 |
中 |
差 |
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表3 材料和热处理后品质的选择 |
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钢材 |
铬镍钢 |
铬钢 |
氮化钢 |
调质钢 |
结构钢 |
球铁 |
铸铁 |
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σHlim比 |
1.88 |
1.47 |
1.3 |
1 |
0.84 |
0.70 |
0.50 |
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σFlim比 |
1.53 |
1.23 |
1.3 |
1 |
0.77 |
0.67 |
0.25 |
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耐冲击性 |
很高 |
高 |
中 |
低 |
很低 |
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耐磨性 |
很高 |
高 |
中 |
低 |
中 |
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热后变形 |
较小 |
较大 |
小 |
中 |
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价格比 |
4 |
2 |
3 |
1 |
0.7 |
0.5 |
0.3 |
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用途(推荐) |
很重要的传动、重载高速传动 |
重要传动(带冲击)、重载传动 |
重要传动(平稳性)、中载传动 |
一般传动、轻载传动、辅助传动 |
不重要传动、轻载传动 |
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用例 |
飞机 坦克 舰船 |
汽车、卡车 工程机械 内燃机车 |
矿山机械、冶金机械 机床、纺织 机械 |
农用机械、轻工机械 |
农用机械、食品机械 |
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表4 按载荷大小选择材料 |
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材 料 |
低碳钢 |
中碳钢 |
球墨铸铁 |
灰铸铁 |
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级别 |
1 |
2~4 |
5~6 |
7 |
8 |
9 |
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综合强度比 |
5 |
4 |
3 |
2.3 |
2 |
1 |
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齿面硬度 |
硬 |
中硬 |
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计算载荷 |
重载：Tc＞10000N·m，m＞12 |
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中载：Tc＞500~10000N·m，m＞3~12 |
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轻载：Tc＜500N·m，m＜3 |
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(2) 改进设计的选型 推荐采用新型非零变位锥齿轮，它有下述五个优点，见表5 并可在现有的任何锥齿轮加工机床和刀具用单面法或双面法(要特有的切齿调整数据)展成切出新齿形，不必另做工艺装备投资，故极易推广 1) 正传动的设计模型——x1+x2＞0 ① 它可以增大压力角Δα，提高接触强度 ② 它可以增加齿厚Δs，提高抗磨损能力 ③ 它可以降低滑动率η，提高抗胶合能力 ④ 它可以增加齿根齿厚ΔsF，提高弯曲强度 ⑤ 提高4种强度，提高结合强度，延长寿命 |
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表5 在相同制造精度、相同材料热处理、相同模数条件下的对比 |
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传动性能 |
长寿命 |
高强度 |
低噪声 |
小体积 |
大齿数比 |
齿廓对照 |
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世界各国通用 |
1 |
1 |
A(dB) |
1 |
＜8 |
零传动 |
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本发明技术 |
＞1.5 |
＞1.2 |
A-2 |
＜2/3 |
＞8 |
正传动 |
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专利号 |
8476 |
8571 |
8477 |
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正传动 |
负传动 |
小型传动 |
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在等强度下，可减小体积；或在同体积下，可提高综合强度 a.用于工程机械：拖拉机、装载机、压路机 b.用于内燃机车 c.用于连续作业传动机械：煤机、冶金机械、隧道机械、探矿机 d.用于船舶：水翼船(V形传动)、汽艇(舷外机) 2) 负传动的设计模型——x1+x2＜0降低α，提高εγ，增加平稳性，降低噪声 a.用于立式传动机床——立式铣床 b.用于室内相交轴传动装置 3) 小型传动的设计模型——x1+x2≥x1min+x2min，z2+z1≥26 a.用于微型传动(mini) b.用于无链条自行车传动 4) 用于现有各国通用锥齿轮所不能胜任的特殊要求的传动 a.用于少齿数传动，zmin≤4 b.用于大减速比传动(一级传动代替两级传动)，z2/z1≥8~12 c.用于小轴交角传动，S＜20° |
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