齒輪和軸的計(jì)算過程

1、.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 選兩齒輪材料為 ： 小齒輪 40Cr調(diào)質(zhì)HBS1=260 HBS大齒輪 45正火HBS2=210 HBS許用接觸應(yīng)力H由H=H lim Z NSH min接觸疲勞極限H lim 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖 6-4H l i m 1 700N/ 2接觸強(qiáng)度壽命系數(shù) ZN應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NH l i m 2=550N/ N=60njL h = 6080001(10 300 4)N=5.76109查圖機(jī)械設(shè)計(jì)6-5 （如沒有特殊說明圖表都來源于機(jī)械設(shè)計(jì)書）得 ZNZN =1接觸最小安全

2、系數(shù) SH limSH l i m=1H 1=7001/1H 1=700N/mm2H 2550 1/1H 2=550N/ mm2許用彎曲應(yīng)力F由式FF lim YN YXSF min彎曲疲勞極限F lim查圖 6-7F lim1 =540N/mm2 ,F lim 2420N / mm2彎曲強(qiáng)度壽命 YN查圖 6-8YN1YN2 =1.下載可編輯 .彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù) YX 查圖 6-9 （設(shè)模數(shù) m 小于 5）YX =1彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù) SF minSF m i n=1.4則F 1=540 11/1.4F1=450 N/mm 2F 2=42011/1.4F 2 =300N/mm 22）齒面解

3、除疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí) ，估取圓周速度t7m / s ，參考表 6-7、 6-8 選取公差等級(jí)組 7 級(jí)3u2錐齒輪分度圓直徑 dd(1dm)2KT11(ZEZH )2u 21dmuH齒寬系數(shù)dm 查表 6.14dm =0.3小齒輪齒數(shù) z1 =13z1 =13那么大齒輪齒數(shù) z2 z1i1 =18.2 圓整z218齒數(shù)傳動(dòng)比 u=1.385u=1.385傳動(dòng)比誤差為u / uu / u(1. 41. 385) /1. 40. 0107倒檔器輸入軸扭矩 T1T1 9 55 0P1/n1=10050N mT1 =10050Nmm載荷系數(shù) K= K AKV KK A 使用系數(shù)查表

4、6.3K A =1.1KV 動(dòng)載系數(shù)由推薦值 1.05-1.4KV =1.2K 齒向載荷分布系數(shù)由推薦值 1.0-1.2K=1.1載荷系 數(shù)KKKAKVK1.1 1.21.1K=1.452材料彈性系數(shù)ZE查 6.4ZE =189.8N / mm2.下載可編輯 .節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH查圖 6-3ZH =2.5計(jì)算得d144.74mmd144.74mm齒輪模數(shù) mm=d1/z1=3.44圓整m=3.5小齒輪大端分度圓直徑d1=mz1=3.513d1=45.5mm大齒輪大端分度圓直徑d2=mz2=3.518d2=63mm齒輪平均分度圓直徑 d m = d /(1dm)u21d m1 =45.5/(1+0

5、.3)d m1 = 38.7mm1.38521d m 2 =63/(1+0.3)d m 2 =53.59mm1.38521圓周速度 m13.14 dm1n / 60000m116.2m/sm 23.14 dm2 n2 / 60000m218.84m/s齒寬 b b1=dm d m1 =11.61mm圓整b1=12mmb2=dm d m2 =16.007mm圓整b2=16mm3)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算由式 F2KT1 (1dm) 2YFa YSaFbdmu21當(dāng)量齒數(shù) zvzv1u21zv1 =16.04z1 / cos3016.04uz 2z 1u2 = 30.75z 2 30.75.下載可

6、編輯 .齒形系 數(shù) YFa應(yīng)力修正系 數(shù) YSa 查表 6.5YFa 1 =3.21 ， YFa 22.91YSa1=1.46，YSa2 =1.53計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度F1197.17<H所以齒根彎曲強(qiáng)度滿足4）齒輪其他主要尺寸計(jì)算分度錐角 cos 1 =u=1.385= 0.81071 = 35.83u21.385211錐距R2 d12/2 55.1R=55.1mm齒頂高h(yuǎn)ah a m3mm齒根高h(yuǎn)f(hac)3. 6mmm齒頂圓直徑dad2c o s82. 24hamm齒根圓直徑d fd2hfc o s7 2.mm9齒頂角齒根角aa r c t a n (/) 3.haRfarctan(

7、hf/ R)3.74）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.下載可編輯 .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NdDB 為 620245；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 ：2TPPzhld m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)?0.8:； z 為花鍵齒數(shù) ，取度，對(duì)矩形花鍵 h=0.5 （ D-d ）-2c, 其中 d 和 D頂?shù)牡箞A半徑 。 計(jì)算 h=3 ；d=0.5(D+d) , 計(jì)算得P 許 用 擠 壓 應(yīng) 力 ， N/mm,

8、 查z=6 ； h m 為花鍵齒面的工作高為花鍵軸的內(nèi)徑和外徑 ，c 為齒22mm ；l 為工作長(zhǎng)度 40mm ；看機(jī)械設(shè)計(jì)書表3.4為10-20:p=26180=2.93 P ；63400.822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 P14.851kw轉(zhuǎn)速 n17500r / min齒寬 B=31mm模數(shù) m=3壓力角201）計(jì)算作用在軸上的力.下載可編輯 .轉(zhuǎn)矩 T1=6180 N mm齒輪分度圓直徑d=78mm圓周力 Ft2T1 / d126180 / 78 206N徑向力 FrFttan 20/ cos 45 106N軸向力 FaFr106N2）初步估

9、算軸的直徑選用 45 號(hào)鋼作為軸的材料 ，調(diào)質(zhì)處理軸材料：45 號(hào)鋼由式 82dA3 P計(jì)算軸的最小直徑并加大以考慮鍵槽的影響n3查表 8.6取 A110則dm i n 110 3 4. 8 5 1dm i n=26mm75003）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)度段根據(jù)dmin圓整，選擇連軸器 YL4 型，連軸器轂孔長(zhǎng) 62mm ，該1段應(yīng)比連軸器短14mm取 d1=28mml1 =60mm段為使連軸器定位 ，軸肩高度h c (2 3)mm ，孔倒

10、角 C 取23mm, d2d12h 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7001AC dDB a3562 14 18.5 l215 2B 77l 2 =120mmd2.下載可編輯 .=35mm段為了卡住軸承 d= d2+2h軸肩 h 取 5mm d3 =45mm l3310mm4 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 4 =42mm4）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 ：TT9. 55 160PT N / mm2WT0. 2

11、d3 nd A3 P mm n式中， T 軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ， N / mm2 ；T 軸所受的扭矩 ， N mm ；WT軸的抗扭截面模量 ， mm3 ；n 軸的轉(zhuǎn)速 ， r / min ；P 軸所傳遞的功率 ，Kw;T 軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ， N / mm2 ，見表 8.6；A 取決于軸材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力T的系數(shù)，其值可查表8.6.TT9.55 106P9.55 10630WT0.2d 3 n0.2 283 7500T8.7N / mm2T 40N / mm25）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度.下載可編輯 .（ 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)

12、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 6180N mm其抗彎截面系數(shù)：Wd 3bt (dt) 2283384.3(284.3)2=1030mm 332d3228抗扭截面系數(shù)：WTd 3bt (dt )2283164.3(284.3)2=2928.08mm3 .16d1628截面上的扭剪應(yīng)力 ：T /WT6180 / 2928.08 =2.11 N / mm2扭切應(yīng)力 ： am/ 2 =1.055 N / mm2（3）確定軸材料機(jī)械性能查表 8.2，彎曲疲勞極限1275mm2 ，剪切疲勞極限1155 N / mm2碳鋼材料特性系數(shù) ：0

13、.1，0.5（ 4）確定綜合影響系數(shù) K , K軸肩圓角處有效應(yīng)力集中系數(shù)k ， k ，根據(jù) r / d1.6/ 28 0.057，由表 8.9 插值計(jì)算得k 1.86 ， k1.30配合處綜合影響系數(shù)K， K，根據(jù) d ， b ，配合 H 7 / r 6 ，由表 8.11插值計(jì)算得 K3.4, K0.40.6K2.44.下載可編輯 .鍵槽處有效應(yīng)力集中系數(shù)k ， k ，根據(jù)b ，由表 8.10插值計(jì)算得k 1.80 ， k1.61尺寸系數(shù)，根據(jù) d ，由表 8-12 查得，0.81 ，0.75 。表面狀況系數(shù)，根據(jù)b ，表面加工方法查圖8-2 得0. 84軸肩處的綜合影響系數(shù) K，K 為：K

14、k1.802. 730. 810. 84Kk2. 443. 870.750. 84鍵槽處綜合影響系數(shù)K， K 為：k1.80K0.812.640.84k1.61K0.752.560.84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)來計(jì)算安全系數(shù)，故按配合處系數(shù) K， K。（5）計(jì)算安全系數(shù)由表 8.13 取許用安全系數(shù)S1.6由式 8-6SkSk127580.13.4=am10.1011553.772.4416.5 0.05am16.5S S5.2ScaS2S2.下載可編輯 .6）軸的彎矩圖和扭矩圖（1）求軸承反力H 水平面RH1103N ， RH 2103NV 垂直面RV160N

15、 , RV2166N(2)求第一個(gè)軸承處彎矩H 水平面M H10918 N mmV 垂直面M V 16360 Nmm , M V 29960 Nmm合成彎矩 MM 11 4 0 8 0N m m，M 217680 mm扭矩 TT6180N mmM彎扭合成當(dāng)量彎矩Mca1M 12(aT) 214560N mmca 2M 22(aT )218064.7N mm彎矩圖，扭矩圖如下 ：.下載可編輯 .7）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 ：P4TdhlP式中， T轉(zhuǎn)矩， N mm ；d 軸徑 ，mm;.下載可編輯 .h 鍵的高度 ， mm;l 鍵 的工作 長(zhǎng)度 ， mm,A

16、型鍵 lLb； B 型鍵 lL ； C 型鍵l L b / 2 ，其中 L 為鍵的長(zhǎng)度 ， b 為鍵的寬度 ；P 許用擠壓應(yīng)力 ， N / mm2 ，見表 3.2；根據(jù)軸徑 ，選用 C 型鍵，b=15mm,h=10mm,L=18-90mm,取 L=38mml L b/ 23815 /=302.54T46180Pdhl28102.3238按輕微沖擊算P 100 120 N / mm2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 n27500 r / min ，轉(zhuǎn)矩 T25930N mm1）計(jì)算作用在軸上的力轉(zhuǎn) 矩 T25930 N mm， 總 傳 動(dòng) 效 率 取0.97 ， 則 輸 出 功 率P2300.972）初步估算軸的直徑選用 40Cr 作為軸的材料 ，由式 82dA3P計(jì)算軸的最小直徑并加大以考慮鍵槽的影響n3查表 8.6取 A 100d A 3P100 329.1n583）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).下載可編輯 .（1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案行星輪上有一與行星輪固聯(lián)的圓盤，該圓