齒輪軸計(jì)算過(guò)程

倒檔器錐齒輪計(jì)算因?yàn)檗D(zhuǎn)向器沒有設(shè)置傳動(dòng)比我選用兩個(gè)材料和尺寸大小一樣的錐齒輪1）選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力由機(jī)械設(shè)計(jì)書表6.2選HBS1=260HBSHBS2=210HBS兩齒輪材料為：小齒輪40CrHBS1=260HBSHBS2=210HBS大齒輪45正火許用接觸應(yīng)力［，］由€，］HHSNHmin=700N/mmHlim1接觸疲勞極限，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖=700N/mmHlim1Hlim2接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)Z接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)ZN應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=550N/mmHlim2N=60njL=60x8000x1x(10x300x4)hN=5.76x109查圖機(jī)械設(shè)計(jì)6-5（如沒有特殊說(shuō)明圖表都來(lái)源于機(jī)械設(shè)計(jì)書）得ZNZ=1N接觸最小安全系數(shù)SHlim［,］=700xl/1H1［,］=550xl/1H2許用彎曲應(yīng)力［，］FS=1Hlim€， ]=700N/mm2H1[,]=550N/mm2H2由式[，]? F4imYYFSNXFmin設(shè)模數(shù)設(shè)模數(shù)m小于5）彎曲疲勞極限， 查圖6-7Flim彎曲強(qiáng)度壽命Y 查圖6-8N彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)Y查圖6-9X彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)SFmin則［，］=540xlx1/1.4F1［,］=420x1x1/1.4F22）齒面解除疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算=540N/mm2,, ?420N/mm2Flim1 Flim2Y?Y=1

N1 N2Y=1XS=1.4Fmin[,]=450N/mm2F1[,]=300N/mm2F2確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，估取圓周速度€二7m/s，參考表6-7、6-8選取,公差等級(jí)組7級(jí)錐齒輪分度圓直徑d齒寬系數(shù)… 查表6.14dm小齒輪齒數(shù)z=131那么 大齒輪齒數(shù)z二zi=18.2圓整211齒數(shù)傳動(dòng)比u=1.385z二18差等級(jí)組7級(jí)錐齒輪分度圓直徑d齒寬系數(shù)… 查表6.14dm小齒輪齒數(shù)z=131那么 大齒輪齒數(shù)z二zi=18.2圓整211齒數(shù)傳動(dòng)比u=1.385z二182u=1.385傳動(dòng)比誤差為u/uu/u=(1.4-1.385)/1.4=0.0107<0.05倒檔器輸入軸扭矩T1T二9550P/n=10050Nm111T=10050N?mm1K—A—使用系數(shù)查表6.3K=1.1AK—V—?jiǎng)虞d系數(shù)由推薦值1.05-1.4K=1.2VK——齒向載荷分布系數(shù)由推薦值1.0-1.2K=1.1載荷系數(shù)K=KKKAV卩載荷系數(shù)KK二KKK二1.1x1.2x1.1AV卩K=1.452材料彈性系數(shù)ZE查6.4Z=189.8N/mm2E節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Z查圖6-3H計(jì)算得d1>44.74mm齒輪模數(shù)m m=dl/zl=3.44圓整Z=2.5Hd1>44.74mmm=3.5小齒輪大端分度圓直徑d1=mz1=3.5x13d1=45.5mm大齒輪大端分度圓直徑 d2=mz2=3.5x18d2=63mm齒輪平均分度圓直徑d=d/(1+dm)m Ju2+1d=45.5/(1+m10.3<1.385d=45.5/(1+m10.3<1.3852€1d=38.7mmm1d=53.59mmm2u，16.2m/sm1u，18.84m/sm2b1=12mmb2=16mmz=16.04v1z，30.75u2Y=3.21，Y，2.91Fa1 Fa2Y=1.46，Y=1.53Sa1 Sa2所以齒根彎曲強(qiáng)度滿足TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"d=63/(1+ 0.3 )m2 <1.3852€1圓周速度u，3.14dn/60000ml mlIu，3.14dn/60000m2 m22齒寬b b1=?d=11.61mm圓整dmm1b2=?d=16.007mm圓整dmm2齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算由式q,竺[(1+?dm)2YY<[c]TOC\o"1-5"\h\zFbdm J%2+1 FaSa F當(dāng)量齒數(shù)zz，z/cos8，30—-—，16.04v v1 1 uz，zu2=30.75u2 u1齒形系數(shù)Y應(yīng)力修正系數(shù)Y查表6.5Fa Sa計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度Q，197.17V[Q]F1 H4）齒輪其他主要尺寸計(jì)算分度錐角cos8=-=L== 1.385 =0.8107 8=35.831 +171.3852+1 1錐距 R，弋2xq2/2，55.1 R=55.1mm齒頂咼 h，h<m，3mmaa齒根高h(yuǎn)，(h<+c<)m，3.6mmfa齒頂圓直徑 d，d+2hcos8，82.24mmaa齒根圓直徑d，d一2hcos8,72.9mmff齒頂角€=arctan(h/R)=3.1aa齒根角€=arctan(h/R)=3.7ff4)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖花鍵連接強(qiáng)度計(jì)算花鍵軸的內(nèi)徑為20mm,軸與發(fā)動(dòng)機(jī)軸用凸緣聯(lián)軸器連接；選取花鍵規(guī)格N,d,D,B為6,20,24,5；因?yàn)榛ㄦI是連接發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸和轉(zhuǎn)向器軸，因此，他們是動(dòng)連接。動(dòng)連接強(qiáng)度計(jì)算條件為：<[P<[P?P二 …zhldm式中，T為工作轉(zhuǎn)矩，T=6180N.mm；…為各齒間載荷分配不均勻系數(shù)，一般取…=0.7-0.8，我們?nèi)?.8:；z為花鍵齒數(shù)，取z=6；hm為花鍵齒面的工作高度，對(duì)矩形花鍵h=0.5(D-d)-2c，其中d和D為花鍵軸的內(nèi)徑和外徑，c為齒頂?shù)牡箞A半徑。計(jì)算h=3；d=0.5(D+d),計(jì)算得22mm；l為工作長(zhǎng)度40mm；[P?——

許用擠壓應(yīng)力,N/mm ,查看機(jī)械設(shè)計(jì)書表3.4為10-20:p= 2€6180 =2.93<\_P］；0.8€6€3€40€22發(fā)動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)向器連接的聯(lián)軸器選型（1）轉(zhuǎn)向器輸入軸的設(shè)計(jì)與校核輸入功率P?4.851kw轉(zhuǎn)速n?7500r/min齒寬B=31mm11模數(shù)m=3壓力角…?201） 計(jì)算作用在軸上的力轉(zhuǎn)矩T1=6180Nmm齒輪分度圓直徑d=78mm圓周力F?2T/d?2€6180/78?206Nt11徑向力F?Ftan20/cos45?106Nrt軸向力F?F?106Nar軸材料：45號(hào)鋼軸材料：45號(hào)鋼選用45號(hào)鋼作為軸的材料,調(diào)質(zhì)處理由式8-2 d>A3 計(jì)算軸的最小直徑并加大3%以考慮鍵槽的影響ndmin查表8.6取A=dmind=26mmmin3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案軸承靠軸肩定位，左端軸承靠套筒與端蓋定位。兩軸承之間靠套筒定位，因?yàn)槭驱X輪軸，無(wú)須定位齒輪，軸承選用角接觸球軸承（2）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度Q段根據(jù)d圓整，選擇連軸器YL4型，連軸器轂孔長(zhǎng)62mm，該min段應(yīng)比連軸器短1?4mm 取dl=28mml=60mm1Q段為使連軸器定位，軸肩高度h€c+（2~3）mm，孔倒角C取3mm,d€d+2h且符合標(biāo)準(zhǔn)密封內(nèi)徑，取端蓋寬度15mm，轉(zhuǎn)向器齒輪軸兩軸承接21在同一個(gè)軸肩上，中間用套筒固定，軸承選用角接觸球軸承型號(hào)為7001ACd,D,B,a=35,62,14,18.5 l=15+2B+77 l=120mmd222=35mmQ段為了卡住軸承d=d2+2h軸肩h取5mmd=45mml=3310mmQ4段本身這跟齒輪軸就是齒輪與軸連在一起，這段是齒輪寬l=42mm44）軸的強(qiáng)度校核齒輪采用的是直齒，因此軸主要承受扭矩，其工作能力按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算。扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：TPN/mm2…€ €9.55,106, <|rN/mm2tW 0.2d3n tTmmmm式中，…―軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，N/mm2；TT―軸所受的扭矩，Nmm；W－軸的抗扭截面模量，mm3；Tn－軸的轉(zhuǎn)速，r/min；P－軸所傳遞的功率，Kw;k]—軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，N/mm2,見表8.6；TA—取決于軸材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力I，]的系數(shù)，其值可查表8.6.TP30,二二9.55?106? 二9.55?106?tW 0.2d3n 0.2?283?7500T,=8.7N/mm2…\r]=40N/mm2TT精確校核軸的疲勞強(qiáng)度(1)選擇危險(xiǎn)截面在第一段軸與第二段軸之間有應(yīng)力集中源，第一段軸上有鍵，其應(yīng)力較大，應(yīng)力集中嚴(yán)重，選其接近第二段軸處截面為危險(xiǎn)截面。（2）計(jì)算危險(xiǎn)截面上工作應(yīng)力軸主要承受扭矩，其扭矩T=6180Nmm其抗彎截面系數(shù)兀d3bt(d-1)2兀?28338?4.3?(28-4.3)2=1030mm332d3228抗扭截面系數(shù)兀d3bt(d-1)2兀?28316?4.3?(28-4.3)2-=2928.08mm3.16d1628W=WT截面上的扭剪應(yīng)力：，=T/W=6180/2928.08=2.11N/mm2T扭切應(yīng)力：，=，=，/2=1.055N/mm2am3）確定軸材料機(jī)械性能查表8.2，彎曲疲勞極限a=275mm2，剪切疲勞極限,=155N/mm2-1 -1碳鋼材料特性系數(shù)：甲=0.1，甲=0.5?a ， a

（4）確定綜合影響系數(shù)K,KTOC\o"1-5"\h\z€ T軸肩圓角處有效應(yīng)力集中系數(shù)k,k,根據(jù)r/d，1.6/28，0.057,由€ T表8.9插值計(jì)算得k，1.86,k，1.30€ T配合處綜合影響系數(shù)K，K，根據(jù)d，€，配合H7/r6，由表8.11€ T b插值計(jì)算得K，3.4,K，0.4+0.6K，2.44€ T €鍵槽處有效應(yīng)力集中系數(shù)k,k，根據(jù)€，由表8.10插值計(jì)算得k，1.80，€T b €k，1.61T尺寸系數(shù)?，?，根據(jù)d，由表8-12查得，?，0.81，?，0.75。€ T € T表面狀況系數(shù)…，根據(jù)€，表面加工方法查圖8-2得€b…，…,0.84€ T軸肩處的綜合影響系數(shù)K，K為:€ TK€，^T，08^84=2.73€€2.44K，二，一，3.87

t?… 0.75x0.84TT鍵槽處綜合影響系數(shù)K，K為:€ T1.800.811.800.81x0.84，2.64€€1.610.751.610.75x0.84，2.56同一截面上有兩個(gè)以上應(yīng)力集中源，取其中較大的綜合影響系數(shù)來(lái)計(jì)算安全系數(shù)，故按配合處系數(shù)K，K。€ T（5）計(jì)算安全系數(shù)由表8.13取許用安全系數(shù)[S]=1.6由式8-6

S= -1 = =80.1€k€+申€ 3.4…1+0.1x0€a€m155二3.77T155二3.77= -1 =kt+qt2.44…16.5?0.05…16.5TaTmScaSca二5.2軸的彎矩圖和扭矩圖求軸承反力H軸的彎矩圖和扭矩圖求軸承反力H水平面R二R二103N,H1R二103NH2VV垂直面R=—R=—60N,V1R=166NV2(2)求第一個(gè)軸承處彎矩H水平面(2)求第一個(gè)軸承處彎矩H水平面M二10918NmmHV垂直面M=6360M=6360Nmm,V1M二9960NV2mm合成彎矩MM合成彎矩MM=14080Nmm， M=17680mm12扭矩TT=6180NmmM=%/M2?(aT)2=14560Nmm彎扭合成當(dāng)量彎矩ca1 _J M=、IM2+(aT)2=18064.7Nmmca2 2彎矩圖，扭矩圖如下：軸上鍵的設(shè)計(jì)及校核靜聯(lián)接，按擠壓強(qiáng)度條件計(jì)算，其計(jì)算式為,=竺?€,]PdhlP式中，T—轉(zhuǎn)矩，Nmm；d－軸徑，mm;h—鍵的高度，mm;

l—鍵的工作長(zhǎng)度,mm,A型鍵l€L-b；B型鍵l=L；C型鍵l=L-b/2,其中L為鍵的長(zhǎng)度，b為鍵的寬度；[?]—許用擠壓應(yīng)力，N/mm2,見表3.2；P根據(jù)軸徑，選用C型鍵，b=15mm,h=10mm,L=18-90mm,取L=38mml€L-b/2€38-15/2=30.5=4T=4…6180=2.32Pdhl28…10…38按輕微沖擊算b]=100~120N/mm2P所以此鍵符合強(qiáng)度要求2）輸出軸的設(shè)計(jì)與校核輸出轉(zhuǎn)速n=7500r/min，轉(zhuǎn)矩T=5930Nmm221）計(jì)算作用在軸上的力轉(zhuǎn)矩T=5930Nmm，總傳動(dòng)效率取n=0.97，則輸出功率P=30x0.97222）初步估算軸的直徑選用40Cr作為軸的材料，由式8—2 d>A3 計(jì)算軸的最小直徑并加大3%以考慮鍵槽的影響n查表8.6取A