【導讀】該裝置可以回收煙氣中的余熱，用來。加熱助燃空氣，從而達到減少空氣污染、節(jié)省能源、提高鐵水包烘烤溫度和速度的目的。用人工手動驅動，成本低、動作靈活、體積小、節(jié)省空間、使用方便。本設計對煤氣以及空氣需要量進行了簡單的計算，主要對傳動裝置進行了設計計算，從而確定了鐵水包烘烤裝置結構組成及其尺寸等。

　　

【正文】 標準值：齒頂系數(shù) 1ah?? ，壓力角 20?? ，齒根系數(shù) ? 。 （ 1） 蝸桿的主要參數(shù) 軸向齒距： ap π m 3 .1 4 5 1 5 .7 0 8? ? ? ?mm 直徑系數(shù)： 1 50 105dq m? ? ? 齒頂圓直徑 : 11 2 80 2 1 5 90aad d h m m m?? ? ? ? ? ? ? 齒根圓直徑 : 1 1 12 5 0 2 1 . 2 5 3 8ffd d h m m m? ? ? ? ? ? ? 導程角： 39。2a rc ta n 11 18 3610? ?? 軸向齒厚： 11 3. 14 5 7. 8522aS m m m?? ? ? ? ? （ 2） 蝸輪的主要參數(shù) 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 22 齒數(shù)： 2 1 1 2 3 0 6 0Z Z i? ? ? ? ? 分度圓直 徑： 2d? 2 5 6 0 3 0 0m z m m? ? ? 輪喉圓直徑： 2 2 22 3 0 0 2 5 3 1 0aad d h m m m? ? ? ? ? ? ? 齒根圓直徑 : 2 2 22 3 0 0 2 1 . 2 5 2 8 8ffd d h m m m? ? ? ? ? ? ? 咽喉圓半徑： 2212gaad? ?? 1 2 211()22ad d d? ? ? 11(50 300) 31022? ? ? 20mm? 校核齒根彎曲疲勞強度 ? ?1 Fa FkT YYd d m ????? 式中： F? —— 蝸輪齒根彎曲應力， aMP 2FaY — — 蝸輪齒形系數(shù)，可由蝸輪的當量齒數(shù) 22 3cosv zz ??及蝸輪 的變?yōu)橄禂?shù) 2x ,從 參考文獻 [1]圖 1119 中查得。 ? ?F? — — 蝸輪的許用彎曲應力，單位為 aMP 。 其余符號的意義和單位同前。 （ 1） 當量齒數(shù) : 22 3 60 6 3 .6 9c o s 0 .9 4 2v zz ?? ? ? （ 2） 蝸輪齒形系數(shù)的確定 : 根據(jù)： 221, ??。查 參考文獻 [1]圖 1119 得 2 ? （ 3） 蝸輪的許用彎曲應力的確定： 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 23 根據(jù) 鑄錫磷青銅 (ZCuSn10P1)，金屬模鑄造的蝸輪。查 參考文獻 [1]表 1118 得其基本許用彎曲應力 ? ? 56FaMP? ? （ 4） 齒根彎曲強度的校核 1 FakT YYd d m ?? ? 1 . 5 3 1 . 2 1 7 8 7 5 0 0 1 . 9 9 0 . 9 1 95 0 3 0 0 53 5 . 5 4 9 aMP??? ? ???? 所以： F? ? ? 56F MP??? 因此彎曲強度滿足。 蝸輪 的結構設計 蝸 輪的設計成腹板式結構，腹板上開有四個小孔， 如圖 所示。 圖 一級蝸輪結構示意圖 二級蝸輪蝸桿的設計及校核 選擇蝸桿的傳動類型 根據(jù)不同的齒廓曲線 ，普通圓柱蝸桿分為阿基米德蝸桿 (ZA 蝸桿 )，漸開線蝸桿 (ZI 蝸桿 )，法向直廓蝸桿 (ZN 蝸桿 )和錐面包絡蝸桿 (ZK)等四種。 GB/T 100851988 推薦采用 ZI 蝸桿和 ZK 蝸桿兩種 .在此設計中采用漸開線蝸桿 (ZI)。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 24 選擇蝸輪蝸桿的材料 蝸桿的材料一般是用碳鋼或合金鋼制成。高速重載蝸桿常采用 15Cr 或 20Cr，并經(jīng)滲碳淬火；也可以用 45 鋼或 40Cr 并經(jīng)淬火。這樣可以提高表面硬度 、 增加耐磨性。通常要求蝸桿淬火后的硬度為 4055HRC，經(jīng)氮化處理后的硬度為 5562HRC。一般不太重要的低速中載的蝸桿，可采用 40 或 45 號鋼，并經(jīng)調質處理，其硬度為 220300HBS。 常用的蝸輪材料為鑄錫磷青銅 (ZCuSn10P ZCuSn5Pb5Zn5)，鑄造鋁鐵青銅(ZAL10Fe3)及灰鑄鐵 (HT150、 HT200)等。 考慮蝸桿傳動的功率不大，其轉速也不大。所以蝸桿的材料采用 45 鋼，表面高頻淬火，硬度為 4555 HRC。蝸輪的材料采用鑄錫磷青銅 (ZCuSn10P1)，金屬模鑄造。 確定主要參數(shù) 蝸桿頭數(shù) 3Z 一般為 14，傳動比大時，可取 3Z =1。但效 率低傳動比不大和要求效率 高時，可取 3Z =24。蝸輪齒數(shù) 4Z ，對于普通圓柱蝸桿傳動一般取 4Z =2780。 對于小功 率傳動，常取 4Z =3050。若功率大于 20 千瓦。多取 4Z =5070。 當 4Z ≤ 22( 3Z =1)或 4Z ≥ 26( 3Z 1)時，將產(chǎn)生根切現(xiàn)象，當 4Z 80 時，會導致模數(shù)過小或蝸桿剛度降低。 綜合考慮： 取 3Z2? 則 4 3 2Z = Z i = 2 4 0 = 8 0?? 按齒面接 觸疲勞強度設計 根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則，先按接觸疲勞強度進行設計，在校核齒根彎曲疲勞 強度。 由式： ? ?23 EHZZa kT ????? ???? 式中： EZ —— 材料的彈性影響系數(shù) 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 25 Z? —— 蝸桿傳動接觸線長度和曲率半徑，對接觸強度的影響系數(shù)，簡稱接觸系數(shù)。 K—— 載荷系數(shù) （ 1） 確定作用在蝸輪上的轉矩 2 1 1 2 2T T i i??? ? ? ? ?入 3 7 .5 0 .7 0 3 0 0 .7 5 4 0? ? ? ? ? 23625Nm?? ? 323 62 5 10 N mm?? （ 2） 確定載荷系數(shù) 分析工作情況，因工作穩(wěn)定，故取載荷系數(shù) 1K? ? 查 參考文獻 [1]表 115 取 ? 由于轉速不大，沖擊很小，取動載系數(shù) ? 則： 1. 15 1 1. 05 1. 21AVK K K K?? ? ? ? ? （ 3） 確定彈性影響系數(shù) 因為選用的是鑄錫磷青銅 (ZCuSn10P1)與 45 號鋼的蝸桿相配合使用時，其彈性系數(shù)取 12160EaZ MP? （ 4） 確定接觸系數(shù) Z? 先假定蝸桿分度圓直徑 3d 與傳動中心距的比值 3 ? ，從 參考文獻 [1]圖 11— 18中，可查得 =? （ 5） 確定許用接觸應力 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 (ZCuSn10P1)，金屬模鑄造。蝸桿螺旋齒面強度＞45HRC，可從 參考文獻 [1]表 11— 7中，可查得基本許用應力 ? ? 268HaMP? ? 。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 26 （ 6） 計算中心距 ? ?23 EHZZa kT ????? ???? 233 16 0 1 23 62 5 10268???? ? ? ? ???? ? 可從 參考文獻 [2]表 14— 4— 9 中，查得可取中心距 , 500a mm? 因為 40i? ，取10m? ，蝸桿分度圓的直徑 3 200d mm? 。這時 3 200 ??， 可從 參考文獻 [1]圖 11—18 中，可查得接觸系數(shù) 39。 ? ? ，因為 39。ZZ??? ，因此以上數(shù)據(jù)結果可用。 二級 蝸桿蝸輪的主要參數(shù)的確定 標準值：齒頂系數(shù) 1ah?? ，壓力角 20?? ，齒根系數(shù) ? 。 （ 1） 蝸桿的主要參數(shù) 軸向齒距： 3 .1 4 1 0 3 1 .4apm?? ? ? ?mm 分度圓的直徑 3 200d mm? 直徑系數(shù)： 3 200 2021dq m? ? ? 齒頂圓直徑 : 33 2 2 0 0 2 1 1 0 2 2 0aad d h m m m?? ? ? ? ? ? ? 齒根圓直徑 : 3 3 12 2 0 0 2 1 .2 1 0 1 7 6ffd d h m m m? ? ? ? ? ? ? 導程 角： 39。3 2a r c ta n a r c ta n 5 4 220zq? ? ? ? 軸向齒厚： 11 3 .1 4 1 0 1 5 .722aS m m m?? ? ? ? ? （ 2） 蝸輪的主要參數(shù) 齒數(shù)： 4 3 2 2 4 0 8 0Z Z i? ? ? ? ? 分度圓直徑： 34 1 0 8 0 8 0 0 d m z m m? ? ? ? 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 27 輪喉圓直徑： 4 4 42 8 0 0 2 1 0 8 2 0aad d h m m m? ? ? ? ? ? ? 齒根圓直徑 : 4 4 42 8 0 0 2 1 .2 8 7 7 6ffd d h m m m? ? ? ? ? ? ? 咽喉圓半徑： 4412gaad? ?? 3 4 411()22ad d d? ? ? 11( 2 0 0 8 0 0 ) 8 2 022? ? ? ? ? 90mm? 校核齒根彎曲疲勞強度 ? ?2 3F F a FkT YYd d m ????? 式中： F? —— 蝸輪齒根彎曲應力， aMP 2FaY — — 蝸輪齒形系數(shù)，可由蝸輪的當量齒數(shù) 44 3cosv zz ??及蝸輪的 變?yōu)橄禂?shù) 2x ,從 參考文獻 [1]圖 1119 中查得。 ? ?F? — — 蝸輪的許用彎曲應力，單位為 aMP 。 其余符號的意義和單位同前。 （ 1） 當量齒數(shù) : 44 3 80 8 1 .2 1 8c o s 0 .9 8 5v zz ?? ? ? （ 2） 蝸輪齒形系數(shù)的確定 : 根據(jù)： 4 ? 。查 參考文獻 [1]圖 1119 得 2 ? （ 3） 蝸輪的許用彎曲應力的確定： 根據(jù) 鑄錫磷青銅 (ZCuSn10P1)，金屬模鑄造的蝸輪。查 參考文獻 [1]表 1118 得其基內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 28 本許用彎曲應力 ? ? 56FaMP? ? （ 4） 齒根彎 曲強度的校核 2 FakT YYd d m ?? ? 31 .5 3 1 .2 1 2 3 6 2 5 1 0 2 .2 1 5 0 .9 5 95 0 3 0 0 55 2 .6 2 4 aMP? ? ?? ? ???? 所以： F? ? ? 56F MP??? 因此彎曲強度滿足。 二級蝸輪 的結構設計 蝸 輪的設計成腹板式結構，腹板上開有四個小孔， 如圖 所示 圖 二 級蝸輪結構示意圖 齒輪軸與齒弧傳動的設計與校核 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) （ 1） 齒輪類型的選擇 根據(jù)對傳動方案的分析，應選用直齒圓柱齒輪傳動 （ 2） 精度等級的選擇 由 參考文獻 [1]表 108如下表 所示 ，根據(jù)該裝置的工作機速度不高，所以選用 7 級精度 。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 29 表 . 機器名稱 精度等級 機器名稱 精度等級 汽輪機 3 6 拖拉機 6 8 金屬切削機床 3 8 通用減速器 6 8 航空發(fā)動機 4 8 鍛壓機床 6 9 輕型汽車 5 8 起重機 7 10 載重汽車 7 9 農(nóng)業(yè)機械 8 11 （ 3） 齒輪材料的選擇 參考文獻 [1]表 101 如下表 所示。 表 . 材料牌號 熱處理方法 強度極限 MPa 屈服極限 MPa 硬度 HBS 45 調 質 650 360 217— 255 ZG340640 700 380 241— 269 30CrMnSi 1