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轴的结构设计示例

2022-03-04    作者:未知    来源:网络文摘

例题:某一化工设备中的输送装置运转平稳,工作转矩变化很小,以圆锥-圆柱齿轮减速器作为减速装置。试设计该减速器的输出轴。减速器的装置简图如下。输入轴与电动机相联,输出轴通过弹性柱销联轴器与工作机相联,输出轴为单向旋转(从装有联轴器的一端看为顺时针方向)。已知电动机功率P=10kW,转速n1=1450r/min,齿轮机构的参数列于下表:

级 别
z1
z2
mn(mm)
mt(mm)
β
αn
轴的结构设计示例 图1
齿 宽(mm)
高速级
20
75
3.5
轴的结构设计示例 图2
1
大圆锥齿轮轮毂长L=50
低速级
23
95
4
4.0404
轴的结构设计示例 图3
B1=85,B2=80

解:  1.求输出轴上的功率P3、转速n3和转矩T3

     若取每级齿轮传动的效率(包括轴承效率在内)η=0.97,则

          轴的结构设计示例 图4

     又    轴的结构设计示例 图5

     于是   轴的结构设计示例 图6

    2.求作用在齿轮上的力

     因已知低速级大齿轮的分度圆直径为

        轴的结构设计示例 图7

     而  轴的结构设计示例 图8

        轴的结构设计示例 图9

        轴的结构设计示例 图10

     圆周力Ft,径向力Fr及轴向力Fa的方向如图。

轴的结构设计示例 图11

3.初步确定轴的最小直径

  先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45号钢,调质处理。取A0=112,于是得

轴的结构设计示例 图12

  输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径dⅠ-Ⅱ。为了使所选的轴直径dⅠ-Ⅱ与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。

  联轴器的计算转矩Tca=KAT3,考虑到转矩很小,故取KA=1.3,则:

Tca=KAT3=1.3×960000 N·mm=1248000 N·mm

按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB5014-85或手册,选用HL4型弹性柱销联轴器,其公称转矩为1250000N·mm。半联轴器Ⅰ的孔径dⅠ=55mm;故取dⅠ-Ⅱ=55mm;半联轴器长度L=112mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=84mm。

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