齿轮和轴的计算过程.docx

倒档器锥齿轮计算因为转向器没有设置传动比 我选用两个材料和尺寸大小一样的锥齿轮1）选择齿轮材料，确定许用应力由机械设计书表6.2选 两齿轮材料为： 小齿轮40Cr 调质 HBS1=260 HBS大齿轮 45 正火 HBS2=210 HBS 许用接触应力 由= 接触疲劳极限查机械设计 图6-4 700N/接触强度寿命系数 应力循环次数N =550N/ N=60njL= N=5.76 查图机械设计6-5（如没有特殊说明图表都来源于机械设计书）得 =1接触最小安全系数 =1 =700 =700N/mm =550N/ mm 许用弯曲应力 由式 弯曲疲劳极限 查图6-7 =540N/mm, 弯曲强度寿命 查图6-8 =1弯曲强度尺寸系数 查图6-9（设模数m小于5） =1弯曲强度最小安全系数 =1.4则= =450 N/mm = =300 N/mm2）齿面解除疲劳强度设计计算 确定齿轮传动精度等级，估取圆周速度，参考表6-7 、6-8选取公差等级组7级 锥齿轮分度圆直径d 齿宽系数 查表6.14 =0.3 小齿轮齿数=13 =13那么 大齿轮齿数=18.2圆整 18 齿数传动比u=1.385 u=1.385 传动比误差为 倒档器输入轴扭矩 =10050 =10050N mm 载荷系数K= 使用系数 查表6.3 =1.1动载系数 由推荐值 1.05-1.4 =1.2齿向载荷分布系数 由推荐值1.0-1.2 =1.1载荷系数 K K=1.452 材料弹性系数 查6.4 =189.8 节点区域系数 查图6-3 =2.5计算得d144.74 mm d144.74mm 齿轮模数m m=d1/z1=3.44 圆整 m=3.5 小齿轮大端分度圆直径 d1=mz1=3.513 d1=45.5mm 大齿轮大端分度圆直径 d2=mz2=3.518 d2=63mm 齿轮平均分度圆直径d= d=45.5/(1+ ) d=38.7mm d=63/(1+) d=53.59mm 圆周速度3.14 16.2m/s 3.14 18.84m/s 齿宽b b1=d=11.61mm 圆整 b1=12mm b2=d=16.007mm 圆整 b2=16mm3)齿根弯曲疲劳强度校核计算由式当量齿数 =16.04 =30.75 30.75齿形系数 应力修正系数查表6.5 =3.21， =1.46，=1.53计算弯曲疲劳强度197.17 所以齿根弯曲强度满足4）齿轮其他主要尺寸计算 分度锥角=0.8107 =35.83 锥距 R=55.1mm 齿顶高 齿根高 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿顶角 齿根角 4）结构设计及绘制齿轮零件图 花键连接强度计算花键轴的内径为20mm,轴与发动机轴用凸缘联轴器连接；选取花键规格为； 因为花键是连接发动机输出轴和转向器轴，因此，他们是动连接。动连接强度计算条件为： 式中，T为工作转矩，T=6180N.mm；为各齿间载荷分配不均匀系数，一般取=0.7-0.8，我们取0.8:；z为花键齿数，取z=6；h为花键齿面的工作高度，对矩形花键h=0.5（D-d）-2c,其中d和D为花键轴的内径和外径，c为齿顶的倒圆半径。计算h=3；d=0.5(D+d) ,计算得22mm；l为工作长度40mm；许用挤压应力，N/mm,查看机械设计书表3.4为10-20:p=2.93；发动机和转向器连接的联轴器选型（1）转向器输入轴的设计与校核输入功率 转速 齿宽B=31mm模数 m=3 压力角1） 计算作用在轴上的力 转矩 T1=6180 齿轮分度圆直径 d=78mm 圆周力 径向力 轴向力 2）初步估算轴的直径 选用45号钢作为轴的材料，调质处理 轴材料：45号钢由式82 计算轴的最小直径并加大3以考虑键槽的影响查表8.6 取A110则 =26mm 3）轴的结构设计 （1）确定轴的结构方案轴承靠轴肩定位，左端轴承靠套筒与端盖定位。两轴承之间靠套筒定位，因为是齿轮轴，无须定位齿轮，轴承选用角接触球轴承（2）确定轴各段直径和长度 段 根据圆整，选择连轴器YL4型，连轴器毂孔长62mm，该段应比连轴器短14mm 取d1=28mm =60mm 段 为使连轴器定位，轴肩高度 ，孔倒角C取3mm, 且符合标准密封内径，取端盖宽度15mm，转向器齿轮轴两轴承接在同一个轴肩上，中间用套筒固定，轴承选用角接触球轴承 型号为7001AC =120mm =35mm 段 为了卡住轴承 d= d2+2h 轴肩h取5mm =45mm 10mm 段 本身这跟齿轮轴就是齿轮与轴连在一起，这段是齿轮 宽=42mm4）轴的强度校核 齿轮采用的是直齿，因此轴主要承受扭矩，其工作能力按扭转强度条件计算。 扭转强度条件为： mm 式中， 轴的扭转切应力，； 轴所受的扭矩，； 轴的抗扭截面模量，； 轴的转速，； 轴所传递的功率，Kw; 轴的许用扭转切应力，见表8.6； 取决于轴材料的许用扭转切应力的系数，其值可查表 8.6.5）精确校核轴的疲劳强度 （1）选择危险截面 在第一段轴与第二段轴之间有应力集中源，第一段轴上有键，其应力较大，应力集中严重，选其接近第二段轴处截面为危险截面。 （2）计算危险截面上工作应力 轴主要承受扭矩，其扭矩其抗弯截面系数：=1030mm 抗扭截面系数：=2928.08mm. 截面上的扭剪应力：=2.11 扭切应力： =1.055 （3）确定轴材料机械性能 查表8.2，弯曲疲劳极限 ，剪切疲劳极限碳钢材料特性系数：， （4）确定综合影响系数, 轴肩圆角处有效应力集中系数 ，根据，由表8.9插值计算得 ， 配合处综合影响系数 ，根据， ，配合，由表8.11插值计算得 , 键槽处有效应力集中系数，根据，由表8.10插值计算得 ，尺寸系数 ，根据，由表8-12查得，。表面状况系数，根据 ，表面加工方法查图8-2得 轴肩处的综合影响系数，为： 键槽处综合影响系数，为： 同一截面上有两个以上应力集中源，取其中较大的综合影响系数来计算安全系数，故按配合处系数， 。（5）计算安全系数由表8.13取许用安全系数 由式8-6 = 6）轴的弯矩图和扭矩图 （1）求轴承反力 水平面 ， 垂直面 , (2)求第一个轴承处弯矩 水平面 垂直面 , 合成弯矩 ， 扭矩 弯扭合成 当量弯矩弯矩图，扭矩图如下：7）轴上键的设计及校核静联接，按挤压强度条件计算，其计算式为： 式中， 转矩，； 轴径，mm; 键的高度，mm; 键的工作长度，mm, A型键；B型键；C型键，其中为键的长度，为键的宽度； 许用挤压应力，见表3.2；根据轴径，选用C型键，b=15mm,h=10mm,L=18-90mm,取L=38mm =30.5按轻微冲击算所以此键符合强度要求（2）输出轴的设计与校核输出转速，转矩1）计算作用在轴上的力 转矩 ，总传动效率取 ，则输出功率 2）初步估算轴的直径选用 40Cr 作为轴的材料，由式82 计算轴的最小直径并加大3以考虑键槽的影响查表 8.6 取A1003）轴的结构设计 （1）确定轴的结构方案 行星轮上有一与行星轮固联的圆盘，该圆盘与输出轴相连，从而将转矩传递到输出端。输出轴一端与圆盘相连，另一端通过连轴器输出，