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产品与设计 赵婧·橡胶切条机的改进设计

此可以使用普通的 45 钢。而对于刀尖部分，切割橡 初选螺旋角 β=15
胶受冲击载荷较小，但要求有高的耐磨性，可选用 d cosβ 141 1 . × cos 15°
m = t = = . 2 84 mm
Cr12 钢 [6] 。故本文选定切割刀具的刀尖材料为模具钢 n Z 48
Cr12MoV。 （4）计算齿宽与高之比 b/h
2.2 齿轮设计 齿高 ： h=2.25×2.84=6.39 mm
2.2.1 整体方案 b = 56.44 = . 8 83
由于齿轮和刀具都是安装在轴上，它们具有相同 h . 6 39
的中心距，并且具有相同的角速度 [7] 。另外根据实际 （5）计算纵向重合度
ε β =0.318Φ d Ztanβ=0.318×0.4×0.48×tan15°=1.64
的要求，两切割刀具的转动是同步的，所以两齿轮的
（6）计算载荷系数 K
分度圆直径要相同。于是本文设计的两个齿轮应该是
相同的。 使用系数 K A =1.5 ；根 据 v=0.09 m/s，7 级精
2.2.2 齿轮的材料，热处理及精度 度，动载系数 K v =1.07 ； K Hα =K Fα =1.2 ； K Hβ =1.186 ；
选用 45 钢（调质 )，硬度 190HB，取齿轮齿数 K Fβ =1.35。
故载荷系数 K=K a ×K v ×K Hα ×K Hβ =1.5×1.07×1.186×
Z=48 ；按 GB/T10095—1998，齿轮精度选择 7 级。
2.2.3 初步设计齿轮传动的主要尺寸 1.2=2.28
按齿面接触强度设计 （7）实际载荷系数校正分度圆直径
3
3 2K T u ± 1 Z Z d =d t K/K =158.8 mm
1
t
H
d ≥ φ ε 1 × u × ( [σ ] E ) 2 （8）计算模数 t
1t
a
d
H
m=158.8×cos15°/2=3.2
确定公式中的各参数数值 ：
试选 K t =1.6 ；区域系数 Z H =2.433 ； ε α =1.56。齿轮 按齿根弯曲强度设计
的应力循环次数： N=60nj=60×12.8×1×8×300×10=0.18× 由弯曲强度的设计公式进行设计计算
h ；齿轮传递的转矩 T=9 550 P/n=9 550×0.67×1 000/ 3 2KT Y cos β Y Y
2
m ≥ 1 β ⋅ Fα Sα
n
2
12.8=499 883N . mm ；齿宽系数 Φ d =0.4 ；弹性影响系 Φ d Z ε α [σ F ]
1
数 Z E =189.8MPa 1/2 ；齿轮接触疲劳强度极限 σ Hlim1 =600 确定公式内各计算数值
MPa ；取接触疲劳寿命系数 K HN1 =0.90 ；接触疲劳许用 计算载荷系数 :K=K a K v K Fα K Fβ =1.5×1×1.35×1.2=
应力。 2.43 ；根 据 纵 向 重 合 度 ε=1.022， 螺 旋 角 影 响 系
取失效概率为 1%，安全系数 S=1 ： 数 Y β =0.76 ；齿形系数 ： Y fa =2.6，应力校正系数 ：
K σ
[σ H1 ] = HN1 S H lim 1 = 9 . 0 × 600 MPa = 540 MPa Y sa =1.595 ；弯曲疲劳强度极限 ： σ fe =380 MPa ；弯 曲
[σ H ]=(540+540)/2 MPa=540 MPa 疲劳寿命系数 ： K fn =0.88 ；弯曲疲劳安全系数 S=1.4。
K σ
设计计算 ： [σ F ] fn S fe = 238 . 86 MPa
（1）试计算齿轮分度圆直径 d t 计算模数得 ：
3 2 TK u + 1 Z Z m n ≥ 1.94 mm
d ≥ t t × × ( H E ) 2
t
ε
φ d α u [σ H ] 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面
3 2× 1 .5× 499883 2 2 .4 33× 189 .8
= × × （ ） 2 = 141 1 . mm 模数 m n 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，按
5 . 0 × 1 .56 1 540 GB/T1357—1987 圆整为标准模数，取 m n ＝ 2 mm，
（2）计算圆周速度
以满足弯曲强度。
π d n 3 .1 4× 141 1 . × 12 8 .
υ = t = = 9 0 . 0 m/ s 2.2.4 齿轮的最终选择
60× 1 000 60× 1 000
本文选择 SH 斜齿齿轮。
（3）计算齿宽 b 和模数 m n
选用的一对撮 合斜齿轮是 SH2-90R 和 SH2-
计算齿宽 b
b=Φ d ×d 1t =56.44 mm 90L。中心距 a=186.35 mm 所以刀具设计的中心距也
是 186.35 mm。齿宽 b=25 mm。螺旋角 β=15°。法向
计算摸数 m n

2019 第 46 卷 ·39·
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