毕业设计（论文）-太阳能混合动力观光车驱动系统设计（全套图纸）.pdf

毕业设计（论文）报告毕业设计（论文）报告 题 目 太阳能混合动力观光车驱动系统设计 目目 录录 摘要 关键词 Abstract Key words 1 绪论1 1.1 引言1 1.2 太阳能电动车的发展趋势1 1.3 太阳能电动车的组成1 1.4 太阳能电动车驱动系统组成2 2 电动车总体设计 3 2.1 技术参数3 2.2 构造形式及工作条件3 2.3 主要参数选择3 2.3.1 主要尺寸3 2.3.2 电动车质量3 2.3.3 电动机参数3 2.3.4 轮胎参数4 2.3.5 传动比计算4 2.3.6 最大爬坡度计算4 2.4 核心件参数4 2.5 总体布置计算5 2.5.1 各部分质量及重心坐标5 2.5.2 空载及满载时重心坐标5 2.5.3 轴荷分配计算5 2.6 稳定性计算 6 2.6.1 汽车不纵向翻倒的条件6 2.6.2 汽车不横向翻倒的条件6 2.7 最小转弯直径的计算6 2.8 行程计算7 3 双电动机驱动桥设计8 3.1 驱动系统总体设计8 3.2 减速器的设计8 3.2.1 传动比分配8 3.2.2 运动和动力参数计算8 3.2.3 齿轮参数计算9 3.2.4 轴的设计19 3.2.5 平键的强度校核20 3.2.6 轴的强度校核20 3.2.7 轴承的寿命校核25 3.2.8 减速器箱体的设计27 3.3 半轴的设计 27 3.3.1 半轴的形式27 3.3.2 半轴轴径的确定28 3.3.3 花键的设计和校核28 3.3.4 半轴连接螺钉强度校核29 3.4 轮毂的设计29 3.4.1 轮毂的外形设计29 3.4.2 轮毂与轮辋的连接螺栓强度校核29 3.5 驱动桥壳的设计30 3.5.1 驱动桥壳的结构设计30 3.5.2 驱动桥壳的强度计算30 3.5.3 桥壳与减速器连接螺钉强度校核33 3.6 轮毂轴承的寿命计算33 致谢35 参考文献36 附录37 太阳能混合动力观光车驱动系统设计太阳能混合动力观光车驱动系统设计 摘要：太阳能是一种清洁能源，不仅可以部分代替石化燃料，而且可以减少二氧化碳和有害气体 的排放，防止地球环境恶化。太阳能车尤其适合在环保要求较高的旅游景点使用，可以做到真正 的零排放，实现完全意义上的环保。 全套图纸，加 153893706 毕业设计的主要内容是太阳能混合动力观光车的总体方案设计和驱动系统设计。 总体方案设计包括：分析给定的技术参数及工作条件，进行调查研究、收集资料，确定个部 分的构造型式、主要尺寸及估重，并做布置位置草图；初算整机重心位置、桥负荷、稳定性、牵 引性、制动性、机动性等，绘制总体外型尺寸及参数性能图。 驱动系统设计包括： 驱动系统传动方案的确定。采用单电机集中驱动系统，由减速箱总成、差速器总成及驱动 桥组成，驱动电机与减速器主动齿轮直接相连，通过两级减速及差速器，将扭矩传送到左右两个 驱动轮。电机轴线与车轮轴线平行，因此减速器采用两极圆柱齿轮传动。半轴采用全浮式结构， 与轮毂用螺钉连接传递转矩。桥壳采用组合式结构，一端由轮毂轴承支承在车轮上，另一端与减 速器相连。 减速器的设计。分配传动比，计算动力和运动参数；按接触强度确定中心距，计算齿轮的 主要参数；按扭转强度设计轴的尺寸，按弯扭合成校核轴的强度；减速器箱体的设计；轴承的寿 命校核。 半轴、桥壳等零件的结构设计与强度校核。 关键词：电动车；驱动桥；减速器 太阳能混合动力观光车驱动系统设计 1 绪论 1.1 引言 伴随着21世纪的到来，由于降低公害、安全节能及新颖化的社会要求，汽车技术在不断引入 以新材料、电子技术为基础的新技术过程中取得巨大的进步。 汽车能源利用效率、有害物排放、车用新能源的开发和利用等问题，近年来一直受到各国政 府、专家和公众的关注。人们投入巨额资金和大量人力研究更加清洁的汽车，寻找更加洁净的， 可持续利用的替代能源。使用最清洁、最丰富的能源一太阳能作为燃料的太阳能电动车诞生了， 它已成为当前世界各发达国家竞相研究开发的前沿项目。 1.2 太阳能电动车的发展趋势 太阳光能变为电能，是利用太阳能的一条重要途径。太阳能属于清洁能源，绿色环保，绝无 污染，取之不尽，用之不竭。对太阳能的直接利用，代表了人类文明发展的新水平，有利于人类 社会的可持续发展。因此太阳能电动车被人类称之为“未来汽车。电动汽车是最近这些年来世 界各大汽车厂竞相开发的项目，因为清洁环保汽车一直是人们追求的目标。随着人类对地球升温 的担心和大气污染的日益加重，人们对太阳能的关心越来越增长。 1.3 太阳能电动车的组成 太阳能电动车是指利用太阳能电池的光伏特性将太阳能转化为电能，并利用该电能作为能源 驱动行使的汽车 1。它由驱动桥、转向系、制动系、车架、车身、太阳能电池板、蓄电池、驱动 电机和电控系统等组成。 电动汽车的驱动桥处于传动系的末端，它的基本功用是增大由传动器传来的转矩，将转矩分 配给左右驱动车轮，并使左右驱动车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能；同时，驱动桥还 要承受作用于路面和车架之间的铅垂力、纵向力和横向力8。 转向系的功用是改变汽车的行驶方向和保持汽车稳定的直线行驶。汽车一般采用前轮转向。 转向系的主要组成机构包括：转向盘、转向器、转向传动杆系等 1。 制动系是用来强制汽车减速或停车，并可使汽车在坡道上停放的装置 1。为保证汽车在紧急 情况下可靠的制动，应有两套独立的制动系统，其中一种是用机械方式传递其操纵力的 1。制动 系的主要组成机构包括：制动踏板、驻车制动杆、车轮制动器等 1。 车身包括驾驶室和各种形式的车厢，用以容纳驾驶员、乘客和装载货物 1。 太阳能电池置于车身表面，主要由半导体硅制成，在被光照射以后，由于其吸收光能，激发 出电子和空穴，从而产生电动势，如果接上负载，就形成电流；再通过 MPPT（最大功率跟踪）装 置给电机和蓄电池提供能量，实现太阳能转换为电能。 1.4 太阳能电动车驱动系统组成 一般的汽车结构中，驱动桥包括减速器、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件7。 根据其齿轮类型、主动齿轮和从动齿轮的安置方法以及减速方式的不同，减速器的结构形式 也不同。减速器的传动比、驱动桥的离地间隙和计算载荷是减速器设计的原始数据，要在总体设 计时就确定。由于发动机在汽车上是纵向安置的，减速器将用来改变转矩的传递方向7。为了使 汽车有足够的牵引力和适当的最高车速，减速器进行增大转矩、降低转速的变化7。 差速器用来解决左右车轮间的转矩分配问题和差速要求7。 当汽车转弯或在不平路面上行驶 时，左右车轮在同一时间内所滚动的行程是不一样的，因此其转速也应不同。因此，要求驱动桥 在传递转矩给左右车轮的同时，能使它们以适应上述运动学要求的不同角速度旋转，这一要求是 由差速器来实现的7。装有差速器的汽车，当左右齿轮与地面的附着系数不同且一个驱动车轮滑 转而失去牵引力时，另一个附着好的驱动车轮也将丧失牵引功能。 驱动车轮的传动装置的功用在于将转矩由差速器半轴齿轮传到驱动车轮。对转向驱动桥，则 必须在驱动车轮的传动装置中安装等速万向节，对于非转向驱动桥来说，驱动车轮的传动装置也 要用万向节传动7。如果驱动车轮不是转向轮，则车轮直接由连接差速器和轮毂的半轴来驱动， 这时半轴将差速器半轴齿轮与轮毂连接起来。在装有轮边减速器的驱动桥上，轮边减速器的主动 齿轮与半轴齿轮以半轴连接 7。 桥壳起着支撑汽车荷重的作用，并将载荷传递给车轮，作用在车轮上的牵引力、制动力等力 都是通过桥壳传到车架上7。因此，桥壳既有承载作用，又有力的传递，同时还是减速器、差速 器、半轴的外壳。在汽车行使过程中，桥壳承受繁重的载荷。因此，桥壳既要结构简单，降低成 本以及方便拆装维修，又要考虑在动载荷下有足够的强度和刚度7。 轮胎与车轮支撑汽车质量，并承受路面的各种反力，如驱动力和制动力，在汽车转弯时，还 要承受侧向力以及吸收汽车行使时产生的动载荷和振动7。车轮由轮辋和轮辐组成。轮胎装在轮 辋上，轮辐用轮胎螺栓固定在轮毂上。轮辋是轮胎安装的基础，既要支撑轮胎，又要保证轮胎拆 卸方便7。 2 电动车总体设计 2.1 技术参数 1、 额定载人数 46 人 2、 总质量 约 1000 kg 3、 最大行驶速度 V行 30km/h 4、 最大爬坡度（满载） 10% 5、 最小离地间隙 150mm 6、 最小转弯半径 Rmin 4500mm 7、 最大制动距离 6m 8、 自重 576 kg 9、 蓄电池电压 48V 10、电控 Acl/48/180 2.2 构造形式及工作条件 1、电动车形式：后置后驱 2、电动车动力：蓄电池组直流串励电动机驱动 额定电压：48V 3、工作场所：旅游景点 4、路面条件：沥青或混凝土路面 2.3 主要参数选择主要参数选择 2.3.1 主要尺寸主要尺寸 总长 a=3200mm，总宽 w=1600mm，总高 h=1900mm， 轴距 L=（54%60%）a 代入数据，取整为 2000mm, 轮距 B=0.75L+100(80) 代入数据，取整为 1350mm, 前悬 LF=450mm,后悬 LR=700mm， 最小离地间隙 150mm 2.3.2 电动车质量电动车质量 座位数：4 座， 整车质量=人均整备质量 座位数=96 5=480kg，参考同类车取 600kg； 总质量取整为 1000 kg 。 2.3.3 电动机参数：电动机参数： 最大功率 P maxe = 1 T （ 3600 r a m gf V maxa + 76140 D C A V maxa 3） （2- 1） = 1 0.9 ( 600 9.8 0.0165 3600 30+ 0.65 1.35 1.9 76140 30 3) =1.56kw 其中： T 传动效率 0.9，g 重力加速度，f r滚动阻力系数 0.0165， CD空气阻力系数 0.65，A 汽车正面投影面积，ma汽车质量。 取 安全裕量系数为 1.1，则电机最大功率应为 2.18kW，根据电机资料，以最接近原则选取 2.2kW 的 串 励 直 流 电 机 ， 其 额 定 转 速 为2800 / min p nr=， 额 定 转 速 时 的 扭 矩 为 max 2.2 955095507.5 2800 e e p p TN m n =； 2.3.4 轮胎参数轮胎参数 直径550, e dmm=工作半径270 k rmm=，单边宽160, k bmm=最大承载 437kg，胎压 0.3MPa； 2.3.5 传动比计算传动比计算 0 0 max 0.377 a rn i V = 0.377 0.270 2800 30 =9.15 （2- 2） 式中： maxa V为汽车的最高车速； 0 n是最高车速时发动机的转速； r为车轮的滚动半径。 2.3.6 最大爬坡度计算最大爬坡度计算 max T= max maxe V T V 过 爬 （2- 3） =46.6 30 20 =36.6Km 最大牵引力 Fmax= max Ti r （2- 4） = 36.6 9.15 0.75 9.8 0.26 =118Kg max a F m r f= 118 880 0.0165 =11.8%10%，故满足设计要求。 2.4 核心件参数核心件参数 铅酸蓄电池：DC 48V，160Ah，外形尺寸 522mm 240mm 242mm，重量 260kg； 电动机： 2.2kW，DC 48V，56A，2800r/min，重量 26kg; 太阳能电池板：多晶硅材料，最大转换效率 ,最大输出功率约 470W，外形尺寸 2200mm 1650mm 50mm，重量 65kg； 转向系 60kg； 驱动桥 100kg； 车架车厢 80kg。 2.5 总体布置计算总体布置计算 2.5.1 各部分质量及重心坐标：各部分质量及重心坐标： 蓄电池：尺寸 522240242,总电压 48V,容量 160AH,重 260Kg,重心坐标（720,371）. 直流电动机：功率 2.2KW,电压 48V,电流 57A,转速 2800r/min,重 26Kg，重心坐标(1840，260). 太阳能电池:多晶硅,13 %,功率430W,最大功率时电压52V,尺寸 2200160050, 重约 60Kg,重心坐标(1600,1875). 转向系统:包括前车轮、悬架、制动器,重约 60Kg,重心坐标(100,260). 驱动系统:包括减速器、差速器、半轴、后车轮、制动器,重约 100Kg,重心坐标(1950,260). 车架、车身:重约 80Kg,重心坐标(1000,225). 2.5.2 空载及满载时重心坐标空载及满载时重心坐标 空载总质量约 600Kg,满载总质量约 880Kg 则空载时重心坐标 ii ii Mxm x Mym y = = （2- 5） 600260 72026 184060 160060 100 100 195080 100 600260 37126 26060 187560 260 100 26080 225 x y =+ =+ 计算结果 x=1020，y=460 满载时重心坐标 880612000 140 (800 1600) 880275320800 2 140 x y = + = + 计算结果 x =1080, y =570 2.5.3 轴荷分配计算轴荷分配计算 满载静止时 1 2 G LGb G LGa = = （2- 6） 其中： 1 G前轴负荷， 2 G后轴负荷，G汽车总质量 L 汽车轴距，a 质心距前轴距离，b 质心距后轴距离 1 2 2000880 920 2000880 1080 G G = = 1 G=405Kg, 2 G=475Kg 满载行驶时 1 2 () g z g z g G bh F Lh Ga F Lh = = （2- 7） 其中为附着系数，在干燥的沥青或混凝土路面上，该值为 0.70.8，取 0.75。 1 2 880 (9200.75 570) 20000.75 570 880 1080 20000.75 570 z z F F = = 1z F=275Kg, 2z F=605Kg 满载制动 1 2 () () g z g z G bh F L G ah F L + = = （2- 8） 1 2 880 (9200.75 570) 2200 880 (10800.75 570) 2200 z z F F + = = 1 539 z F=Kg, 2 z F=341Kg 2.6 稳定性计算稳定性计算 2.6.1 汽车不纵向翻倒的条件汽车不纵向翻倒的条件 g b h ，=0.75 （2- 9） 920 570 0.75 即满足条件 2.6.2 汽车不横向翻倒的条件汽车不横向翻倒的条件 2 g B h ，=0.75 （2- 10） 1350 2 570 0.75 即满足条件 2.7 最小转弯直径的计算最小转弯直径的计算 汽车最小转弯直径 min D=9m D2 22 () L LB tg + （2- 11） 90002 22 2000 2000(1350) tg + 汽车前内轮最大转角36.7 o 2.8 行程计算行程计算 S=Vat （2- 17） = Va( s ee QPt PP + 电日 ) = 30( 48 160430 0.8 8 2.22.2 +) =158Km 大于目标里程 120Km，故满足要求。 3 双电动机驱动桥设计 3.1 驱动系统总体设计 驱动系统的总体设计方案示意图如图 3- 1 所示，采用单电机集中驱动系统，由减速箱总成、 差速器总成及驱动桥组成，驱动电机与减速器主动齿轮直接相连，通过两级减速，将扭矩传送到 左右两个驱动轮7。电机轴线与车轮轴线平行，因此减速器采用两极圆柱齿轮传动。半轴采用全 浮式结构，与轮毂用螺钉连接传递转矩。桥壳采用组合式结构，一端由轮毂轴承支承在车轮上， 另一端与减速器相连。桥壳的设计还要与悬架等配合，根据它的结构和尺寸设计连接部件7。 3.2 减速器的设计 3.2.1 传动比分配传动比分配 总传动比9.15i =，故采用两级圆柱齿轮减速器。 根据 21 4 . 1 ii =的经验公式，取 1 3.55i =, 2 2.54i =。 3.2.2 运动和动力参数计算运动和动力参数计算 高速轴： 0 2.2Pkw= 0 2800 / minnr= 000 9550/9550 2.2/ 28007.5TPnN m= 图 3- 1 驱动桥总成 中间轴： 1012 3 0.98 0.982.1PPkw= = 101 /2800/3.55789 / minnnir= 111 9550/9550 2.1/78926.625TP nN m= 低速轴 2112 2.1 0.98 0.982.0PPkw= 212 /789/ 2.54311 / minnnir= 222 9550/9550 2.0/31164.95TPnN m= 3.2.3 齿轮参数计算齿轮参数计算 高速级齿轮传动设计： （1）齿轮均采用斜齿传动，6 级精度，齿面渗碳淬火。材料选择： 小齿轮：38SiMnMo,调质，硬度 320340HBS； 大齿轮：35SiMn，调质，硬度 280300 HBS。 查得， lim1H =790 2 /N mm, lim2H =760 2 /N mm； 1FE =640 2 /N mm， 2FE =600 2 /N mm。 （2）按接触强度初步确定中心距，并初选主要参数。 () 1 3 2 4761 aHP KT au u + （3- 1） 式中 小齿轮传递的转矩 1 T=7.5N m 载荷系数 K：K=1.6。 齿宽系数 a ：取 a =0.4。 齿数比 u:暂取 u=3.55。 许用接触应力 HP ： lim lim H HP H S = 取最小安全系数 limH S=1.1，按大齿轮计算 2 760 1.1 HP = 2 /N mm=691 2 /N mm 将以上数据代入计算中心距的公式得 () 3 2 1.6 7.5 4763.55 1 0.4 6913.55 a + mm=56mm 圆整为标准中心距为a=60mm。 按经验公式， n m=（0.0070.02）a=（0.0070.02）60=0.421.2mm 取标准模数 n m=1mm。 初取10 = o ，cos=cos100.985= o 。 ()() 1 2 cos2 60 0.985 25.98 113.55 1 n a Z mu = + 取 1 26Z =， 21 26 3.5592.393ZuZ= 精求螺旋角 ()() 12 12693 cos0.99 22 60 n mZZ a + = 所以8 6= o 1 1.0101 cos0.99 n t m m = 11 1.0101 2626.263 t dm Zmm= 0.4 6024 a bamm= （3）校核齿面接触疲劳强度 1 1 t HHEAVHH F u Z Z ZK K KK bdu + = （3- 2） 式中 分度圆上的圆周力 t F 1 1 22 0.75 571 0.02626 t T FNN d = 使用系数:1.5 AA KK = 动载系数 V K： 2 11 2 1 2 1 1001 V A KZ vu K F u KK b = + + + （3- 3） 1 1 26.26 2800 3.85/ 60 100060 1000 d n vm s = 根据齿轮圆周速度，齿轮精度等级为 9 级。 12 13.3,0.0087KK= 将有关值代入式（3- 17）得 2 2 13.326 3.853.55 11.36 571 1001 3.6 1.50.0087 24 V K = += + + 齿向载荷系数 H K ： 2 3 1 1.120.180.15 10 H b Kb d =+ 2 3 24 1.120.180.15 1024 26.26 =+ 1.26= 齿向载荷分配系数 H K ：按 2 /1.5 571/ 2435.69/ AT K FbN mm=，查得1.1 H K = 节点区域系数 H Z：按8 6,0 x= o ，查得2.74 H Z=。 查得 2 189.8/ E ZN mm= 接触强度计算的重合度及螺旋角系数查得Z： 首先计算当量齿数 1 1 33 26 26.80 cos0.99 v Z Z = 2 2 33 93 95.85 cos0.99 v Z Z = 求当量齿轮的端面重合度: vv =+。按 12 8 6,26.80,95.85 vv ZZ= o ，分别 查得0.82,0.92 =。所以0.820.921.74 v =+=。 按/24/124, m b m =8 6= o ，纵向重合度1.0 =。 按1.74 v =，1.0 =，8 6= o ，查得0.77Z=。 将以上各数值代入齿面接触应力计算公式得 5714.55 2.47 189.8 0.771.5 1.36 1.26 1.1 24 26.263.55 H = 2 654/N mm= 计算安全系数 H S： limHNTLVRWX H H ZZZ Z S = （3- 4） 式中，寿命系数 NT Z：先计算应力循环次数： 9 11 6060 1 2800 180003.02 10Nknt= = 8 22 6060 1 789 180008.52 10Nkn t= = 对调质钢，查得 12 0.90,1.02 NTNT ZZ=。 润滑油模影响系数 LVR Z：按照3.58/vm s=，选用 220 号中级压型工业齿轮油，其运动粘 度 2 40 220/vmms=，查得1.08 LVR Z=。 工作硬化系数 W Z：因为小齿轮齿面未硬化处理，齿面未光整，故取1 W Z=。 接触强度计算的尺寸系数1.0 X Z=。 将以上数值代入安全系数的计算公式得 1 790 0.90 1.08 1 1.0 1.17 654 H S = 1 760 1.02 1.08 1 1.0 1.28 654 H S = 查得， lim 1.1 H S=。 limHH SS，故安全。 （4）校核齿根弯曲疲劳强度 t FAVFFFS n F K K KKY Y bm = （3- 5） 式中 弯曲强度计算的载荷分布系数 F K ： 1.26 FH KK = 弯曲强度计算的载荷分配系数 F K ： 1.1 FH KK = 复合齿行系数 FS Y：按 12 26.8,95.85 vv ZZ=，查得 12 4.17,3.95 FSFS YY=。 弯曲强度计算的重合度与螺旋角系数Y：按1.74,8 6 v = o ，查得0.67Y= 将以上各数值代入齿根弯曲应力计算公式得 1 571 1.5 1.36 1.26 1.1 4.17 0.67 24 1 F = 2 187.9/N mm= 2 2 21 1 187.9 3.95178.0/ 4.17 FS FF FS Y N mm Y = 计算安全系数 F S： FENTrelTRrelTX F F Y YYY S = （3- 6） 式中， 寿命系数 NT Y： 对调质钢， 按 9 1 3.024 10N =， 查得 1 0.98 NT Y=， 按 9 2 1.512 10N =， 查得 2 0.99 NT Y= 相对齿根圆角敏感系数 12 1 relTrelT YY =。 相对齿根表面状况系数：齿面粗糙度 12 1.6 aa RRm=，得1 RrelT Y=。 尺寸系数 X Y：查得1 X Y =。 将以上数值代入安全系数 F S的公式得 640 0.98 1 1 1 3.34 187.9 F S = 600 0.99 1 1 1 3.34 178.0 F S = 查得，取 min 1.6 F S=。 1F S及 2F S均大于 minF S，故安全。 （5）主要几何尺寸 12 1,1.0101,26,93,8 6 nt mmm mmm zz= o 11 26 1.010126.263 t dz mmmmm= 22 93 1.010193.939 t dz mmmmm= 11 226.2632 128.263 aa ddhmm=+=+ = 22 293.9292 195.939 aa ddhmm=+=+ = ()() 12 11 26.26393.93960 22 addmm=+=+= 0.4 6024 h bamm= 取 12 26,24bmm bmm= 低速级齿轮传动设计 （1）齿轮均采用斜齿传动，6 级精度，齿面渗碳淬火。材料选择： 小齿轮：38SiMnMo,调质，硬度 320340HBS； 大齿轮：35SiMn，调质，硬度 280300 HBS。 查得， lim1H =790 2 /N mm, lim2H =760 2 /N mm； 1FE =640 2 /N mm， 2FE =600 2 /N mm。 （2）按接触强度初步确定中心距，并初选主要参数。 () 2 3 2 4761 aHP KT au u + （3- 1） 式中 小齿轮传递的转矩 2 T=26.625N m 载荷系数 K：K=1.6。 齿宽系数 a ：取 a =0.54。 齿数比 u:暂取 u=2.54。 许用接触应力 HP ： lim lim H HP H S = 取最小安全系数 limH S=1.1，按大齿轮计算 2 760 1.1 HP = 2 /N mm=691 2 /N mm 将以上数据代入计算中心距的公式得 () 3 2 1.6 26.625 4762.54 1 0.4 6912.54 a + mm=74.9mm 圆整为标准中心距为a=100mm。 按经验公式， n m=（0.0070.02）a=（0.0070.02）100=0.72mm 取标准模数 n m=1.5mm。 初取10 = o ，cos=cos100.985= o 。 ()() 1 2 cos2 100 0.985 55.65 112.54 1 n a Z mu = + 取 1 37Z =， 21 372.5493.9894ZuZ= 精求螺旋角 ()() 12 1.53794 cos0.9825 22 100 n mZZ a + = 所以10 43= o 1.5 1.5267 cos0.9825 n t m m = 11 1.5267 3756.49 t dm Zmm= 0.4 10040 a bamm= （3）校核齿面接触疲劳强度 1 1 t HHEAVHH F u Z Z ZK K KK bdu + = （3- 2） 式中 分度圆上的圆周力 t F 2 1 22 26.625 943 0.05649 t T FNN d = 使用系数:1.5 AA KK = 动载系数 V K： 2 11 2 1 2 1 1001 V A KZ vu K F u KK b = + + + （3- 3） 12 56.49 789 2.33/ 60 100060 1000 d n vm s = 根据齿轮圆周速度，齿轮精度等级为 9 级。 12 13.3,0.0087KK= 将有关值代入式（3- 17）得 2 2 13.3372.332.54 11.3 943 10012.54 1.50.0087 40 V K = += + + 齿向载荷系数 H K ： 2 3 1 1.120.180.15 10 H b Kb d =+ 2 3 40 1.120.180.15 1040 56.49 =+ 1.22= 齿向载荷分配系数 H K ：按 2 /1.5 943/ 4035.36/ AT K FbN mm=，查得1.1 H K = 节点区域系数 H Z：按10 43,0 x= o ，查得2.47 H Z=。 查得 2 189.8/ E ZN mm= 接触强度计算的重合度及螺旋角系数查得Z： 首先计算当量齿数 1 1 33 37 38.33 cos0.9825 v Z Z = 2 2 33 94 97.38 cos0.9825 v Z Z = 当量齿轮的端面重合度: vv =+。按 12 10 43,38.33,97.38 vv ZZ= o ，分别 查得0.82,0.88 =。所以0.820.881.70 v =+=。 按40/40/140, m m =10 43= o ，纵向重合度1.4 =。 按1.70 v =，1.4 =，10 43= o ，查得0.76Z=。 将以上各数值代入齿面接触应力计算公式得 9432.54 1 2.47 189.8 0.761.5 1.3 1.22 1.1 40 53.492.54 H + = 2 451/N mm= 计算安全系数 H S： limHNTLVRWX H H ZZZ Z S = （3- 4） 式中，寿命系数 NT Z：先计算应力循环次数： 8 11 6060 1 789 180008.52 10Nknt= = 8 22 6060 1 311 180003.36 10Nkn t= = 对调质钢，查得 12 0.90,1.02 NTNT ZZ=。 润滑油模影响系数 LVR Z：按照2.33/vm s=，选用 220 号中级压型工业齿轮油，其运动粘 度 2 40 220/vmms=，查得0.95 LVR Z=。 工作硬化系数 W Z：因为小齿轮齿面未硬化处理，齿面未光整，故取1 W Z=。 接触强度计算的尺寸系数1.0 X Z=。 将以上数值代入安全系数的计算公式得 1 790 1.02 0.95 1 1.0 1.30 451 H S = 1 760 1.08 0.95 1 1.0 1.33 451 H S = 查得， lim 1.1 H S=。 limHH SS，故安全。 （4）校核齿根弯曲疲劳强度 t FAVFFFS n F K K KKY Y bm = （3- 5） 式中 弯曲强度计算的载荷分布系数 F K ： 1.20 FH KK = 弯曲强度计算的载荷分配系数 F K ： 1.1 FH KK = 复合齿行系数 FS Y：按 12 38.33,97.38 vv ZZ=，查得 12 4.15,3.96 FSFS YY=。 弯曲强度计算的重合度与螺旋角系数Y：按1.7,10 43 v = o ，查得0.67Y= 将以上各数值代入齿根弯曲应力计算公式得 1 943 1.5 1.3 1.2 1.1 4.15 0.67 40 1.5 F = 2 112.5/N mm= 2 2 21 1 112.5 3.96107.3/ 4.15 FS FF FS Y N mm Y = 计算安全系数 F S： FENTrelTRrelTX F F Y YYY S = （3- 6） 式中，寿命系数 NT Y：对调质钢，按 8 1 8.52 10N =，查得 1 0.98 NT Y=，按 8 2 3.36 10N =， 查得 2 0.99 NT Y= 相对齿根圆角敏感系数 12 1 relTrelT YY =。 相对齿根表面状况系数：齿面粗糙度 12 1.6 aa RRm=，得1 RrelT Y=。 尺寸系数 X Y：查得1 X Y =。 将以上数值代入安全系数 F S的公式得 640 0.99 1 1 1 5.63 112.5 F S = 600 0.99 1 1 1 5.54 107.3 F S = 查得，取 min 1.6 F S=。 1F S及 2F S均大于 minF S，故安全。 （5）主要几何尺寸 12 1.5,1.5267,37,94,10 43 nt mmm mmm zz= o 11 37 1.526756.488 t dz mmmmm= 22 94 1.5267143.510 t dz mmmmm= 11 256.4882 1.559.488 aa ddhmm=+=+ = 22 2143.5102 1.5146.510 aa ddhmm=+=+ = ()() 12 11 56.488 143.510100 22 addmm=+=+= 0.4 10040 h bamm= 取 12 42,40bmm bmm= 3.2.4 轴的设计轴的设计 材料选择 45 钢，调质处理，硬度 217255HBS，许用疲劳应力MPa207180 1 = 。 （1）高速轴 a 最小轴径的确定 取 A=115 0 3 3 44 0 112.2 11510.6 11 0.282800 P dAmm n = 由于有花键，适当增加轴径，取 1min 15dmm=。 b 主要分布零件有：齿轮、轴承、轴承端盖等。 c 根据工况，选择轴承类型为滚动轴承 6002。 基本尺寸：15mm32mm9mm 配合轴段直径为 15mm d 齿轮安装：安装轴段直径 24mm，轴段长度 26mm。 e 齿轮定位：由于齿轮分度圆直径小于两倍轴径，故齿轮采用齿轮轴。 （2）中间轴 a 中间轴为实心轴，故 0= 取 A=115 1 3 3 1 2.1 11515.9 789 P dAmm n = 由于开有键槽，轴径适当增加，取 2min 20dmm=。 b 主要分布零件有：齿轮、轴承、键、轴承