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HBS1=260HBSHBS2=210HBS兩齒輪材料為：小齒輪40Cr調(diào)質(zhì)大齒輪45正火許用接觸應(yīng)力h由Lh】=2SHminZn接觸疲勞極限0Hlim查機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-4二HiimT700N/mm接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)ZN應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N0Hlim=550N/mmN=60njLh=6080001(103004)9N=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接觸最小安全系數(shù)SHlimlcH1=7001/1kH2I-5501/1SHl

2、im=1l-H11=700N/mm2l-H21=550N/mm2許用彎曲應(yīng)力屏】由式卜L&YnYxSFmin彎曲疲勞極限與/查圖6-7仃Flm1=540N/mm2,0>舊2=420N/mm2彎曲強(qiáng)度壽命Yn查圖6-8YN1=YN2=1彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)Yx查圖6-9（設(shè)模數(shù)m小于5）彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)SFmin則kF1l=54011/1.4>>F21=42011/1.42）齒面解除疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算Yx=1SFmi=1.4二F11=450N/mm2l；F21=300N/mm2確定齒輪傳動(dòng)精度等級，估取圓周速度5=7m/s,參考表6-7、6-8選取口公差等級組7級3錐齒輪

3、分度圓直徑dd_(；,dm)2KT1u21(ZeZh)2、.U21dmU"J齒寬系數(shù)Vdm查表6.14Wdm=0.3小齒輪齒數(shù)z1=134=13那么大齒輪齒數(shù)z2=如尸18.2圓整z2=18齒數(shù)傳動(dòng)比u=1.385u=1.385傳動(dòng)比誤差為-u/u-u/u=(1.41.385=)/1.4<0.010倒檔器輸入軸扭矩TiT1=955Pn=10050N酊T1=10050N*mm載荷系數(shù)K=KaKvKiKA使用系數(shù)查表6.3KA=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1.0-1.2Kp=1.1載荷系數(shù)KK=KAKVKp=1.1M1.2x1.1

4、K=1.452材料彈性系數(shù)Ze查6.4ZE=189.8,N/mm2節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Zh查圖6-3Zh=2.5計(jì)算得d1-44.74mmd1-44.74mm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dm=d/(1：i一三),u21dmi=45.5/(1+0.31.3852-1一03dm2=63/(1+04=),1.3851圓周速度：mi=3.14dmin-/60000.m2=3.14dm2n2/60000齒寬bb1=dmdm1=11.61mm圓整b2=%dm

5、2=16.007mm圓整3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算2KT1bdm(1dm2Vv)YFaYSa,u21當(dāng)量齒數(shù)zvzv!=z,/cos、=301=16.04u2_z2=z.jU=30.75齒形系數(shù)YFa應(yīng)力修正系數(shù)Ysa查表6.5dm1=38.7mmdm2=53.59mm:m1=16.2m/sm2=18.84m/sb1=12mmb2=16mmzv1=16.04z2=30.75YFa1=3.21,YFa2=2.91計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度:總二197.17VAh1Ysa1=1.46,Ysa2=1.53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cos1=7rU=/1.385=:=0.8107，u

6、21.1.38521錐距R=2d:/255.1,尸35.83R=55.1mm齒頂高h(yuǎn)a=ham=3mm齒根高h(yuǎn)f=(hacm=3mm齒頂圓直徑da=d-2hacos=82mm4齒根圓直徑df=d-2hfcoa=7mm9齒頂角%=arctOnp(R&)3齒根角、=arctan(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NxdMDMB為6M20M24M5;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：2TP二zhldm式中，T為工作轉(zhuǎn)矩，T=6180N.mm；中為各齒間載

7、荷分配不均勻系數(shù)，一般取中=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為工作長度40mm；P】許用擠壓應(yīng)力，N/mm7,查看機(jī)械設(shè)計(jì)書表3.4為10-20:p=261800.8634022=2.93<IP;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R=4.851kw轉(zhuǎn)速n1=7500r/min齒寬B=31mm模數(shù)m=3壓力角ot=201)計(jì)算作用在軸上的力轉(zhuǎn)矩T1=6180Nmm齒輪

8、分度圓直徑d=78mm圓周力Ft=2T1/d1=26180/78-206N徑向力Fr=Fttan20/cos45=106N軸向力Fa=Fr=106N2)初步估算軸的直徑選用45號鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理軸材料：45號鋼由式82d之A3R計(jì)算軸的最小直徑并加大3%以考慮鍵槽的影響查表8.6取A=110則dmin-1103t8517500dmin=26mm3)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度段根據(jù)dmin圓整，選擇連軸器YL4型，連軸器轂孔長62mm,該段應(yīng)比

9、連軸器短14mm取d1=28mml1=60mm段為使連軸器定位，軸肩高度h=c+(23)mm,孔倒角C取3mm,d2=d1+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為7001ACdDBa=35621418.5l2=152B77l2=120mmd2=35mm段為了卡住軸承d=d2+2h軸肩h取5mmd3=45mml3=10mm4段本身這跟齒輪軸就是齒輪與軸連在一起，這段是齒輪l4=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：T-6P,2T=9.55103

10、-<l.T1N/mmWT0.23n,a.萬d_A3mm式中，所一軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，N/mm2;T一軸所受的扭矩，N如m;W一軸的抗扭截面模量，mm3;n一軸的轉(zhuǎn)速，r/min;P軸所傳遞的功率，Kw;院】一軸的許用扭轉(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)力的系數(shù)，其值可查表8.6.T6P630T='=9.551063-=9.55106Wt0.2dn0.2287500T=8.7N/mm2MIT)-40N/mm25)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

11、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苴/、抗彎截面系數(shù):W,3二d2bt(d-t)二2832384.3(28-4.3)=1030mm332d3228抗扭截面系數(shù):Wt二d3(-b二)2td23=2928.8)8mm3.1261d61628截面上的扭剪應(yīng)力2.=T/Wt=6180/2928.08=2.11N/mm4扭切應(yīng)力：.a=.m=./2=1.055N/mm2(3)確定軸材料機(jī)械性能查表8.2,彎曲疲勞極限cr=275mm2,剪切疲勞極限e=155N/mm2碳鋼材料特性系數(shù)：中門=0.1,中丁=0.5中門(4)確定綜合影響系數(shù)KK軸肩圓角處有效應(yīng)力集中系數(shù)

12、kG,根據(jù)r/d=1.6/28=0.057,由表8.9插值計(jì)算得Q=1.86,&=1.30配合處綜合影響系數(shù)K。，Kt,根據(jù)d,%,配合H7/r6,由表8.11插值計(jì)算得K._=3.4,Kh,-0.40.6K.-2.44鍵槽處有效應(yīng)力集中系數(shù)k仃,根據(jù)仃由表8.10插值計(jì)算得7=1.80,k=1.61V尺寸系數(shù)%,%,根據(jù)d,由表8-12查得，汨=0.81,=0.75。表面狀況系數(shù)P。，根據(jù)6,表面加工方法查圖8-2得:二=0.84軸肩處的綜合影響系數(shù)K。，&為:KT0.810.841.80=2.730.750.842.44=3.87鍵槽處綜合影響系數(shù)KK為:1.800.810

13、.84kDI1.61=2.64K二一一二二2.56；-0.750.84VV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)S=1.6由式8-6275_3.410.10一80.1=3.77.=155ka：m-2.4416.50.0516.5Sea=S：S=5.2S2：S26)軸的彎矩圖和扭矩圖(1)求軸承反力H水平面Rh1=103N,Rh2=103NV垂直面R/1u-60N,Rv2-166N(2)求第一個(gè)軸承處彎矩H水平面Mh=10918NmmV垂直面MV1=6360Nmm,MV2=9960N2mm合成彎矩

14、MM1=14080N和m,M2=17680mm人,一Mca1彎扭合成當(dāng)量彎矩Mca2扭矩TT=6180Nmm=M12(aT)2=14560Nmm二M22(aT)2=18064.7N：mm彎矩圖，扭矩圖如下: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:4T.i1二p二一Jdhl式中，T轉(zhuǎn)矩，N酊m；d一軸徑，mm;h一鍵的高度，mm;l鍵的工作長度，mm,A型鍵l=Lb;B型鍵l=L;C型鍵l=Lb/2,其中L為鍵的長度，b為鍵的寬度；kp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-b2=38-15=/30.54T46180:-p=2.32dhl281038按輕微沖擊算kP.1-100120N/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n2=7500r/min,轉(zhuǎn)矩T2=5930N酊m1)計(jì)算作用在軸上的力轉(zhuǎn)矩T2=5930N"m，總傳動(dòng)效率取"=0.97,則輸出功率巳=30父0.972)初步估算軸的直徑選用40Cr作為軸的材料，由式82d>A3-計(jì)算軸的最小直徑并加大3%以考慮鍵槽的影響查表8.6取A=100d-A3P-100329.1583)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(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