实用设计示例和典型工作图解析

设计实例 已知一斗轮堆取料机回转机构中，功率P₁=15kW，转速n₁=1440r/min，通过一立式行星齿轮减速器，传动比i=605，传至销齿传动，齿轮齿数z₁=10，销齿齿数z₂=130，试设计该销齿传动。

解

1）计算销轮轴的转矩T₂。

总传动比i=605×13=7865

其中行星减速器的传动比i=605

销齿传动的传动比i₂=z₂/z₁=130/10=13

销轮功率P₂=P₁η₁η₂=15×0.93×0.9kW=12.56kW

销轮轴的转矩655454N·m

其中销轮轴的转速

n₂=n₁/i=（1440/7865）r/min=0.183r/min

2）选择材料及确定许用应力。销齿材料采用40Cr钢，调质处理，硬度为241～285HBW。按10r/min查表11-3得[σ_H]=1440MPa，查表11-4，按对称循环载荷计算[σ_F2]

齿轮材料采用42CrMo，调质处理，硬度为241～285HBW。按10r/min查表11-3得[σ_H]=1480MPa，[σ_F1]=200MPa。

3）选定b∗、z₁、d_p/p和确定z₁、h_a/p、z₂等参数。

按表11-1取b∗=1.5，z₁=10，d_p/p=0.475。

销轮齿数z₂=z₁i₂=10×13=130

按z₁=10，d_p/p=0.475查图11-5a得（h_a/p）max=0.478。为了保证齿顶不变尖且具有一定厚度，还要保证重合度ε的许用值为1.1～1.3。现按z₁=10、h_a/p=0.475查得ε=1.2，在许用范围内，故合格。

4）按强度计算确定销齿直径d_p。按表11-2中接触强度计算公式计算dp

今取d_p=75mm

式中 i₂——销齿传动的传动比，i₂=13；

z₁——齿轮的齿数，z₁=10；

b∗——齿轮齿宽系数，b∗=b/d_p=2；

[σ_H]——许用接触应力，[σ_H]=1440MPa。

按表11-4中弯曲强度公式校核dp

传递圆周力

取L=1.6d_p=1.6×75mm=120mm

齿宽b=b∗d_p=2×75mm=150mm

因为σ_F2=98＜[σ_F2]=159MPa，所以销齿弯曲强度足够。

按表11-2中弯曲强度验算公式校核齿轮轮齿的弯曲强度，因

所以齿轮轮σ齿^F1弯=1曲³⁶强^M度^Pa足＜够[σ。F1]=200MPa

此销齿传动用于电厂煤场的斗轮堆取料机上，要求有高可靠性，较长的使用寿命。为此将齿轮做成双联，使载荷沿齿宽分布均衡，传动平稳，提高其使用可靠度。

5）几何尺寸计算。(www.xing528.com)

齿轮齿数z₁=13，销齿齿数z₂=130

销齿直径d_p=75mm

齿距p=d_p/0.475=（75/0.475）mm=157.89mm

齿轮节圆直径d₁=pz₁/π=（157.89×10/π）mm=502.58mm

销轮节圆直径d₂=pz₂/π=（157.89×130/π）mm=6533.53mm

齿轮齿根圆角半径ρ_f=（0.515～0.52）d_p=（0.515～0.52）×75mm=38.625～39mm，取ρ_f=39mm

半径中心至节圆距离c=（0.04～0.05）d_p=（0.04～0.05）×75mm=3～3.75mm，取c=3.5mm

齿轮齿顶高h_a=0.43p=0.43×157.89mm=67.89mm

齿轮齿根高h_f=ρ_f+c=（39+3.5）mm=42.5mm

齿轮全齿高h=h_a+h_f=（67.89+42.5）mm=110.39mm

齿轮齿廓过渡圆弧半径R=（0.3～0.4）d_p=（0.3～0.4）×75mm=22.5～30mm，取R=25mm

齿轮齿顶圆直径d_a1=d₁+2h_a=（502.58+2×67.89）mm=638.36mm

齿轮齿根圆直径d_f1=d₁-2h_f=（502.58-2×42.5）mm=417.58mm

中心距

今取a=3500mm，其他参数作相应的调整。

齿轮齿宽b=2d_p=2×75mm=150mm

销齿计算长度L=1.6b=1.6×150mm=240mm

销齿中心至夹板边缘距离l=（1.5～2）d_p=112.5～150mm，取l=100mm

销轮夹板厚度δ=（0.25～0.50）d_p=18.75～37.5mm，取δ=25mm

验算夹板挤压强度，按表11-2中验算公式，取[σ_pr]=120～150MPa，材料为16Mn。

因为σ_pr=54MPa＜[σ_pr]=120MPa，所以夹板挤压强度足够，满足使用要求。

销齿传动的工作图，齿轮（z₁=10）如图11-6所示，材料为42CrMo；销齿轴如图11-7所示，材料为40Cr；销齿传动的支座如图11-8所示，为焊接件。图11-9为齿轮（z₁=13），图11-10为销轮的典型工作图。

图11-6 齿轮（z₁=10，材料：42CrMo）

图11-7 销齿轴（材料：40Cr）

图11-8 销齿传动的支座（焊接件）

图11-9 齿轮（z₁=13）（材料：42CrMo）

图11-10 销轮（材料：40Cr）