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
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z1
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z2
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mn(mm)
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mt(mm)
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β
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αn
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齿 宽(mm)
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高速级
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20
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75
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3.5
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1
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大圆锥齿轮轮毂长L=50
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低速级
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23
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95
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4
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4.0404
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B1=85,B2=80
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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
又
于是
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
而
圆周力Ft,径向力Fr及轴向力Fa的方向如图。
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
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。