005 - 設(shè)計示例(參考)

一、齒輪傳動的設(shè)計設(shè)計此帶式輸送機減速器的高速級齒輪傳動，輸入功率P=5.28kw，小齒輪轉(zhuǎn)速n1=320r/min，輸出轉(zhuǎn)速n2=？，齒輪傳動比i=4.19，由電動機驅(qū)動，工作壽命5年（設(shè)每年工作300天），三班制，帶式輸送機平穩(wěn)傳動，轉(zhuǎn)向不變。（1）選擇齒輪材料及精度等級大、小齒輪均選軟齒面。小齒輪的材料選用40Cr調(diào)制，齒面硬度為280HBS，大齒輪選用45鋼調(diào)制，齒面硬度為250HBS。兩者硬度差30HBS。齒輪精度初選8級。由圖6-27c中碳鋼調(diào)質(zhì)或正火圖線小齒輪280HBW查得σHlim1=770MPa；大齒輪250HBW查得σHlim2=610MPa；許用接觸應(yīng)力〔σH1〕=0.9σHlim1=0.9×770MPa=693MPa；〔σH2〕=0.9σHlim2=0.9×610MPa=549MPa；取兩式計算中的較小值,即[σH]=549Mpa。由圖6-29c中碳鋼調(diào)質(zhì)或正火圖線小齒輪280HBW查得σFlim1=310MPa；大齒輪250HBW查得σFlim2=240MPa；許用彎曲應(yīng)力〔σF1〕=0.7σFlim1=0.7×310MPa=248MPa；〔σF2〕=0.7σFlim2=0.7×240MPa=192MPa。（2）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算按式6-9計算小輪分度圓直徑確定各參數(shù)值：小齒輪名義轉(zhuǎn)矩T1T1=9.55×106×P/n1=1.5758×105N·mm由表6-7查得電動機驅(qū)動,平穩(wěn)傳動，取K=1.2查表6-8，因單級齒輪傳動為對稱布置，而齒輪齒面又為軟齒面，選取Ψd=1。于是（3）確定齒輪的參數(shù)，計算主要尺寸小齒輪的齒數(shù)取為Z1=24。則大齒輪齒數(shù)Z2=z1×i=24×4.19=100.56，取Z2=100計算模數(shù)m=d1/z1=2.7172mm，取標(biāo)準值m=3計算主要傳動尺寸d1=72mmd2=300mma=186mmb=ψdd1=72mm，取b2=72mmb1=b2+(5～10）mm=77～82mm，取b1=77mm（4）按齒根彎曲疲勞強度校核計算Z1=24，Z2=100，由圖6-28查得復(fù)合齒形系數(shù)YFS1=4.25,YFS2=3.98小輪分度圓直徑d1=mz1=72mm;齒輪嚙合寬度b=Ψdd1=72mm由式（6-10）校核齒根彎曲疲勞強度計算得σF1＜〔σF1〕σF2＜〔σF2〕故滿足齒根彎曲疲勞強度要求。（5）驗算初選精度等級是否合適齒輪的圓周速度V由此可知，圓周速度為1.206m/s，小于6m/s，對照表6-5可知選擇8級精度合適。由表6-5可知，選8級精度是合格的?！拨襀F1〕=549Mpa〔σF1〕=248Mpa〔σF2〕=192MpaZ1=24Z2=100m=3d1=72mmd2=300mmb2=57mma=186mmb1=77mmb2=72mmYFS1=4.25YFS2=3.98V=1.206m/s8級精度＜〔σ＜〔σF1〕二、軸的設(shè)計（參考P228頁例11-2）高速軸1的設(shè)計：1、已知高速齒輪軸的輸入功率P1=5.28kw，轉(zhuǎn)速n1=320r/min；齒輪傳動主要參數(shù)：傳動比i=4.19，中心距a=186mm，小齒輪分度圓直徑d1=72mm；齒寬b1=77mm，b2=72mm。按要求設(shè)計高速軸1.解：擬定軸上零件裝配圖方案見圖。確定軸上零件的定位和固定方式。按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的直徑。選45鋼，高速軸的輸入功率P=5.28kw，轉(zhuǎn)速n1=320r/min?？傻茫篸=A=(107~118)×0.255=(32.077~26.22)mm根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段長度和直徑=1\*GB3①從飛輪向左去第一段，由于聯(lián)軸器處有鍵槽，軸徑應(yīng)增加5%，取d=32mm，所以該段直徑d=34mm。=2\*GB3②左起第二段，考慮聯(lián)軸器的定位和安裝密封圈的需要，取定位軸肩高h=(0.07~0.1)d1，故取d2=40mm=3\*GB3③左起第三段，該段安裝軸承，為便于裝拆應(yīng)取d3>d2，且與軸承的內(nèi)徑標(biāo)準系列相符，故取d3=45mm初選軸承型號為6009型，查表附表可知，B=16mm。D=75mm。取該軸段直徑為d3=45mm.=4\*GB3④左起第四段；此段軸與齒輪連接，直徑盡可能采用推薦的標(biāo)準系列值，但軸的尺寸不宜取的過大。取d4=48mm。=5\*GB3⑤左起第五段為軸環(huán)；考慮右邊軸承的拆卸以及齒輪的定位和固定，取軸徑d5=55mm。=6\*GB3⑥左起第六段；同一軸上軸承選擇同一型號，以便減少軸承座孔鏜制和減少軸承型。故d6=d3=40mm各州段直徑匯總：軸段d1d2d3d4d5d6直徑mm3440454855452、各軸段長度的計算：為保證齒輪固定可靠，軸段④的長度應(yīng)略短于齒輪輪轂的長度（設(shè)齒輪輪轂長與齒寬b相等，為77mm），取L4=75mm。為保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰，應(yīng)留一定間隙，取兩者間距為15mm，為保證軸承含在箱體軸承孔內(nèi)，并考慮軸承的潤滑，取軸承端面距箱體內(nèi)壁距離為5mm（圖示為油潤滑，如為脂潤滑應(yīng)取大些），故軸段⑤長度為L5=（15+5）mm=20mm。根據(jù)軸承內(nèi)圈寬度B=16mm，故取軸段⑥L6=30mm。因兩軸承相對齒輪對稱，故取軸段③L3=（2+20+16）mm=38mm；為保證聯(lián)軸器不與軸承端蓋聯(lián)接螺釘相碰，并使軸承蓋拆卸方便，聯(lián)軸器左端面與端蓋間應(yīng)留適當(dāng)?shù)拈g隙，再考慮箱體和軸承端蓋的尺寸取定軸段②的長度，經(jīng)查《機械零件設(shè)計手冊》，取L2=40mm；根據(jù)聯(lián)軸器軸孔長度L1＇=84mm,（見《機械零件設(shè)計手冊》，本題選用凸緣聯(lián)軸器，型號為TL7,J型軸孔），取L1=82mm。名稱L1L2L3L4L5L6長度mm824038752030總長度：L=285mm。兩軸承之間的跨距L：因深溝球軸承的支反力作用點在軸承寬度的中點，故兩軸承之間的跨距L=（77+20×2+16）mm=133mm。軸II，低速軸的設(shè)計1、已知低速齒輪軸的輸入功率P=P1·η軸承·η齒輪=5.28×0．99×0.97kW=5.09kWP，轉(zhuǎn)速n2=76.37r/min；齒輪傳動主要參數(shù)：傳動比i=4.19，中心距a=186mm，大齒輪分度圓直徑d2=300mm；齒寬b1=77mm，b2=72mm。按要求設(shè)計低速軸II。（1）擬定軸上零件裝配圖方案見圖（2）確定軸上零件的定位和固定方式（3）按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的直徑選45鋼，高速軸的輸入功率P2=5.09kw，轉(zhuǎn)速n2=76.37r/min?？傻茫篸=C=(107~118)×0.4049=(41.7~51.01)mm慮該軸段上有一個鍵槽，故應(yīng)將直徑增大4%，；軸段安裝聯(lián)軸器，應(yīng)取對應(yīng)的標(biāo)準直徑系列值，取d1=45mm。(4)、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段長度和直徑=1\*GB3①從飛輪向左去第一段，該段直徑為最小直徑，d=45mm。=2\*GB3②右起第二段，必須符合軸承密封原件的要求，取d2=50mm，取定位軸肩高h=（0.07～0.1）d1=3\*GB3③右起第三段，該段裝滾動軸承，為便于裝拆應(yīng)取d3>d2，且與軸承的內(nèi)徑標(biāo)準系列相符，故取d3=55mm（軸承型號為6311，查表附表可知，B=16mm。D=80mm。=4\*GB3④右起第四段；此段軸與通過鍵連接齒輪，此直徑盡可能采用推薦的標(biāo)準系列值，但軸的尺寸不宜取的過大，故取d4=56mm=5\*GB3⑤右起第五段；為軸環(huán)，考慮左面軸承的拆卸以及右面齒輪的定位和固定，取軸徑d5=65mm=6\*GB3⑥右起第六段；取與軸段3同樣的直徑，即d6=55mm。同一軸上軸承選擇同一型號，以便減少軸承座孔鏜制和減少軸承型。各軸段直徑匯總：軸段d1d2d3d4d5d6直徑mm4550555665552、各軸段長度的計算：為保證齒輪固定可靠，軸段④的長度應(yīng)略短于齒輪輪轂的長度（設(shè)齒輪輪轂長與齒寬b相等，為72mm），取L4=70mm。為保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰，應(yīng)留一定間隙，考慮兩個齒輪的寬度差為5mm，取小齒輪至箱體內(nèi)壁的距離18mm，為保證軸承含在箱體軸承孔內(nèi)，并考慮軸承的潤滑，取軸承端面距箱體內(nèi)壁距離為5mm（圖示為油潤滑，如為脂潤滑應(yīng)取大些），故軸段⑤長度為L5=（18+5）mm=23mm。根據(jù)軸承內(nèi)圈寬度B=16mm，故取軸段⑥L6=30mm。因兩軸承相對齒輪對稱，故取軸段③L3=（38+2）mm=40mm；為保證聯(lián)軸器不與軸承端蓋聯(lián)接螺釘相碰，并使軸承蓋拆卸方便，聯(lián)軸器左端面與端蓋間應(yīng)留適當(dāng)?shù)拈g隙，再考慮箱體和軸承端蓋的尺寸取定軸段②的長度，經(jīng)查《機械零件設(shè)計手冊》，取L2=40mm；根據(jù)1段與聯(lián)軸器連接，根據(jù)該段直徑d1=45mm，轉(zhuǎn)矩為887.6NM,選擇彈性聯(lián)軸器:（GB/T5014-2003）型號：HL4參數(shù)：公稱扭矩：1250NM;軸孔直徑：45mm；軸孔長度：112mm；D=195mm；質(zhì)量：22kg；轉(zhuǎn)動慣量：3.4kg/M所以選取該段軸的長度為：L1=116mm。名稱L1L2L3L4L5L6長度mm1164040702330總長度：L=319mm。三、滾動軸承的選擇根據(jù)初算軸徑，考慮軸上零件的軸向定位和固定，假設(shè)選用深溝球軸承，查表可估選出裝軸承處的軸徑及軸承型號，見下表：軸號裝軸承處的軸徑軸承型號I高速軸40mm滾動軸承6008GB/T276-93I低速軸50mm滾動軸承6010GB/T276-93滾動軸承6008GB/T276-93參數(shù)：內(nèi)圈內(nèi)徑：40mm外圈外徑：68mm軸承寬度：15mm基本額定：Cr=17.0KnC0=11.8Kn滾動軸承6010GB/T276-93參數(shù)：內(nèi)圈直徑：50mm外圈外徑：80mm軸承寬度：16mm基本額定：Cr=22.0KnC0=16.2Kn四、平鍵的連接的選擇和計算I軸與飛輪傳動接觸的鍵=1\*romani的選擇：軸直徑：34mm根據(jù)軸的直徑，依據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表11-6普通平鍵和鍵槽的尺寸（摘自GB/T1095-2003，GB/T1096-2003）選擇平鍵：圓頭普通平鍵（A）型10x80GB/1095-2003鍵1的尺寸：b=10mm；h=8mm；C或r=0.4~0.6；鍵長L=80mm鍵1槽：t=5.0mm；t1=3.3mm半徑r=0.25~0.4I軸與小齒輪接觸的鍵=2\*romanii的選擇：軸的直徑：42mm根據(jù)軸的直徑，依據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表11-6普通平鍵和鍵槽的尺寸（摘自GB/T1095-2003，GB/T1096-2003）選擇平鍵：圓頭普通平鍵（A）型12x65GB/1095-2003鍵2的尺寸：b=12mm；h=8mm；C或r=0.4~0.6；鍵長L=65mm鍵2槽：t=5.0mm；t1=3.3mm半徑r=0.25~0.4II軸與大齒輪接觸的鍵=3\*romaniii的選擇軸的直徑：55mm根據(jù)軸的直徑，依據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表11-6普通平鍵和鍵槽的尺寸（摘自GB/T1095-2003，GB/T1096-2003）選擇平鍵：圓頭普通平鍵（A）型16x65GB/1095-2003鍵2的尺寸：b=16mm；h=10mm；C或r=0.4~0.6；鍵長L=59mm鍵2槽：t=6.0mm；t1=4.3mm半徑r=0.25~0.4II軸與聯(lián)軸器接觸的鍵=4\*romaniv的選擇軸的直徑：45mm根據(jù)軸的直徑，依據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表11-6普通平鍵和鍵槽的尺寸（摘自GB/T1095-2003，GB/T1096-2003）選擇平鍵：圓頭普通平鍵（A）型16x65GB/1095-2003鍵2的尺寸：b=16mm；h=9mm；C或r=0.4~0.6；鍵長L=90mm鍵2槽：t=5.5mm；t1=3.8mm半徑r=0.25~0.4五、鍵強度的校核聯(lián)接中輪轂材料的強度最弱，由表可以查得鍵的工作強度強度計算由公式可得：由公式可得：鍵名鍵=1\*romani鍵=2\*romanii鍵=3\*romaniii鍵=4\*romaniv鍵的有效長度/mm70534374?p0.03530.37750.09620.0667許用擠壓應(yīng)力【?】100100100100許用壓強【p】100100100100由表計算結(jié)果得，都滿足強度和擠壓要求。六、齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計（參考）小齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計：小齒輪齒根圓直徑：df1=64.5mmI軸齒輪處直徑d=42mm軸槽深度：d=42-5=37mm；輪轂轂槽深=42+3.