带传动、齿轮、轴的设计实例

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1、一)带传动设计实例【例8 - 1】某带式输送机采用V带传动，已知电动机的额定功率P= 8 kW,转速化= 1460 r/min,传动比i = 2，两班制工作，试设计该V带传动。解 (1)确定计算功率P。c由表8-10查得工作情况系数K = 1. 2，根据式(8 - 22),有Ap = KP=1. 2X8=9. 6 kWcA(2) 选取V带类型。根据P = 9.6 kW、n = 1460 r/min，从图8 - 14中选用A型V带。c1(3) 确定带轮基准直径并验算带的速度。由表8 - 11查得小带轮的最小基准直径d= 75mm,从基准直径系列中选取dd =d1mind190mm。根据式(8 -

2、 23)，计算大带轮的基准直径dd2:d = id = 2X90 = 180mmd2d1从表8-11的标准系列中，选取基准直径d = 180mm。d2根据式(8 - 24)，有兀d nn x 90 x 1460 ,.v =sr-r = 6.9m / s60x100060x1000由于带的速度在525m/s的范围之内，因此，带的基准直径合适。(4) 确定普通V带的基准长度和传动中心距。 根据式(8 - 25)，得0. 7 X (90 + 180 )V a V 2 X (90 + 180 )01 89 a 120小带轮上的包角合适。(6) 计算V带的根数z。 根据式(8 - 27)，得根据A型V带

3、，ni = 得AP。= 0.17Kw；由得 % = 0.96。贝yz = c(P +AP ) K K00 a l1460r/min,d =90mm，查表 8-4,得 P = 1.07kW；由 i=2，查表 8 -4，d10169 ，查表 8-9，得 K =0.96；由 L =1400mm，查表 8-2，adai =9.6(1.07 + 0.17)X0.96X0.96 一8取z = 9根。 从计算的结果来看，传动带的根数偏多。为减少带的根数，将传动带的型号增大，改选B型V带，按照上述步骤重新进行计算，最终得到的结果是dd1 = 140mm, a = 634mm, a =167 ,i(7)计算初拉

4、力F0。由式(8 - 28)，得did =280mmd2L =1800mm, v=10.7 dz=3P ( 2.5 J - 一 1 + qv 2vz i K 丿查表 8-1，有 q=0.17 kg/m ；由 a =167 ,查表 8-9，得人=0.96，故1a(2 5 1 + 0.17 x 10.72 = 240N 10.7 x 3 ( 0.96 丿(8) 计算作用在轴上的压力F。Qa1670F = 2zF sin r = 2 x 3 x 240 x sin= 1431NQ 022(9) 确定带轮结构。根据传动带的型号和带轮的基准直径，选择带轮的结构。具体可查阅相关的设计手册。F = 500c

5、0aai9 6F = 500 x *0r,nu- 76.4331= 76.433mm = 58.3mm13屮 ub 21x 4 x5602d Hd 58.32 33m = = mm = 2.33mmz 251由表10 - 2取标准模数m = 2.5mm。(3) 主要尺寸计算d = mz = 2.5 x 25mm - 62.5mm11d = mz = 2.5 x 100 mm = 250mm22b = p .d = 1 x 62.5mm = 62.5mmd1经圆整后取b2 = 65mm。b = b + 5 mm = 70mm12a = m(z + z )= x 2.5(25 + 100)mm =

6、 156.25 mm 2 1 2 2(4) 按齿根弯曲疲劳强度校核由式（10 - 24）得 c ，F确定有关系数与参数：如c F F 则校核合格。1)齿形系数Yf查表10 - 9得Yf 1二 2.65Y = 2.18。F22)应力修正系数YS由表10 - 9得YS1二 1.59 ,Y 二 1.80。S23)许用弯曲应力Q F由图 10 - 26 查得F lim1二 210 MPa ,c=190MPaF lim2由表10 - 5查得S =1.3。F由图 10- 25 查得Y = Y = 1。N1N 2由式（10 - 19）可得YcN1 FH limlSF袴 MPa=162MPaYc =F2c:F

7、 lim2SF190 MPa = 146 MPa1.3g 二一Y Y 二X2.65x1.59MPa二91MPavQ 二 162MPaF1 bm2z F s 65 x 2.52 x 25F 1iY y2 18 x 1 8g = g f2 s2 = 91xMPa = 85MPa v g = 146MPaf2f 1 y Y2.65 x 1.59f 2F1 S1齿根弯曲强度校核合格。(5) 验算齿轮的圆周速度v兀d n兀 x 62.5 x 955v =4= 3.13m / s60 x 100060 x 1000由表10 - 13知选8级精度是合适的；由于v W12mm/s齿轮选择浸油润滑方式。(6)

8、确定齿轮的结构形式，绘制齿轮零件工作图略。rfi - 16( C3= （118 107） x 3= 32.7 36.1 mm3 n280考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故将估算值增大3%5%，取为33.6837.91。由设计手册取标准直径d1=35mmo（3）设计轴的结构并绘制轴的结构草图由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧， 轴的外伸端安装半联轴器。1）确定轴上零件的位置和固定方式要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装 配顺序和固定方式。参考图13-20，确定齿轮从轴的右端装入，齿轮的左端用轴肩（或轴环） 定位，右端用套筒固定。这样

9、齿轮在轴上的轴向位置被完全确定。齿轮的周向固定采用平键 连接。轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩固定，周向采用过盈配合固定。2）确定各轴段的直径如图13-20 （a）所示，轴段（外伸端）直径最小d = 35 mm； 考虑到要对安装在轴段上的联轴器进行定位，轴段上应有轴肩，同时为能很顺利地在轴 段上安装轴承，轴段必须满足轴承内径的标准，故取轴段的直径d2为40 mm；用相 同的方法确定轴段、的直径d3=45 mm，d4=55 mm；为了便于拆卸左轴承，可查出6208 型滚动轴承的安装高度为3.5mm,取d5=47 mm。3）确定各轴段的长度齿轮轮毂宽度为60 mm,为保证齿轮固定可靠，轴段的

10、长度 应略短于齿轮轮毂宽度，取为58 mm；为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱 体内壁间应留有一定的间距，取该间距为15m m；为保证轴承安装在箱体轴承座孔中（轴承 宽度为18 mm）,并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm,所以轴段的 长度取为20mm,轴承支点距离C=118 mm；根据箱体结构及联轴器距轴承盖要有一定距离 的要求，取l为75 mm；查阅有关的联轴器手册取1为70 mm；在轴段、上分别加工出 键槽，使两键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的轮毂宽度小约510 mm, 键槽的宽度按轴段直径查手册得到。4）选定轴的结构细节，如圆角、倒角、退刀槽等的

11、尺寸。按设计结果画出轴的结构草图（见图13-20 （a）。（4）按弯扭合成强度校核轴径1）画出轴的受力图（图 13-20（b）.2）作水平面内的弯矩图（图13-20 （c）。支点反力为 F 2059F = F= 2059 = 1030 NHA HB 2 2I - I截面处的弯矩为：118M = 1030x = 60770 Nmm HI2csA29II(b)FtFt(e)Fi rFr2 IFhb(d)FvaFvb(c)FhaII(a) 一6208BL匸L匕-JFl图13 - 20减速器从动轴设计I-I截面：II-II截面处的弯矩为：M = 1030 x 29 = 29870 NmmHII3）作垂

12、直面内的弯矩图（图13- （d）,支点反力为F763.89 NF = Fr2 = 381.9 NVA VB 2 2I -1截面处的弯矩为：l118M = F 二381.9x = 22532.1 NmmVI VA 22IITI截面处的弯矩为：M = F 29 = 381.9 x 29 = 11075.1 NmmVII VB4) 作合成弯矩图(图 13-(e)M = jM 2 + M 2HVM 二 JM2 + M2 =(22532.1+(60770=64812 NmmI 、 VIHIII-II截面：M = J M 2 + M 2 =(11075.1+(2987ol = 31857 NmmIIVII

13、HII5) 作转矩图P8T = 9.55 x 106 = 9.55 x 106 x= 272900 Nmmn2806) 求当量弯矩因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数为0.6。 I - I截面M =、；M2 + 0 T1 = *648122 +(0.6 x 272900 = 176100 NmmelIII- II截面M = JM 2 +Q T=318572 +(0.6 x 272900 = 166810 Nmm ell II7）确定危险截面及校核强度由图13-20可以看出，截面I- I、II-II所受转矩相同，但弯矩MeIMeI，且轴上还 有键槽，故截面I - I可能为危险截面。但是由于轴径d3d2,故也应对截面II-II进行校核。I - I截面1761000.1 x 453=19.3 MPaM176100b = er =eI W0.1d33II- II截面Mb = eff-eI W1668100.1d 321668100.1x 403= 26.1 MPa查表13 - 3得0入=60“卩3,满足ef 1b的条件，故设计的轴有足够的强度，并有一 定的裕量。（5）修改轴的结构因所设计的轴的强度裕度不大，此轴不必再修改。（6）绘制轴的零件图