【《某机械式变速器轴的设计计算与校核》3200字】

某机械式变速器轴的设计计算与校核目录TOC\o"1-3"\h\u28221某机械式变速器轴的设计计算与校核 16531.1轴的结构和尺寸设计 1134801.2轴的刚度计算 2264001.3轴的强度计算 10295781、输入轴强度校核 10103092、输出轴强度校核 11276131.4轴承选择与寿命计算 12278221.4.1输入轴轴承的选择与寿命计算 13298541.4.2输出轴轴承的选择与寿命计算 141.1轴的结构和尺寸设计变速器轴的设计变速器在工作时，由于齿轮上有圆周力、径向力和轴向力作用，变速器的轴要承受转矩和弯矩。要求变速器的轴应有足够的刚度和强度。因为刚度不足轴会产生弯曲变形，结果破坏了齿轮的正确啮合，对齿轮的强度、耐磨性和工作噪声等均有不利影响。因此，在设计变速器轴时，其刚度大小应以保证齿轮能有正确的啮合为前提条件。设计阶段可根据经验和已知条件先初选轴的直径，然后根据公式进行有关刚度和强度方面的验算。设计变速器时主要考虑的问题有：轴的结构形状、轴的直径、长度、轴的强度和刚度等。初选轴的直径在已知两轴式变速器中心距时，轴的最大直径和支承距离的比值可在以下范围内选取：对输入轴，=0.16～0.18；对输出轴，0.18～0.21。输入轴花键部分直径（mm）可按下式初选取如下式（5-1）： （5-1）式中：——经验系数，=4.0～4.6；——发动机最大转矩（N.m）。带入（5-1）得输入轴花键部分直径：=24.8628.59初选输入、输出轴支承之间的长度=261mm。按扭转强度条件确定轴的最小直径如下式（5-2）： （5-2）式中：d——轴的最小直径（mm）；——轴的许用剪应力（MPa）；P——发动机的最大功率（kw）；n——发动机的转速（r/min）。将有关数据代入（5-2）式，得：mm所以，选择轴的最小直径为25mm。1.2轴的刚度计算对齿轮工作影响最大的是轴在垂直面内产生的挠度和轴在水平面内的转角。前者使齿轮中心距发生变化，破坏了齿轮的正确啮合；后者使齿轮相互歪斜，致使沿齿长方向的压力分布不均匀。初步确定轴的尺寸以后，可对轴进行刚度和强度验算。图5-1变速器轴的挠度和转角轴的挠度和转角如图5-1所示，若轴在垂直面内挠度为，在水平面内挠度为和转角为δ，可分别用下式计算： （5-3） （5-4） （5-5） （5-6） （5-7） （5-8）式中：——齿轮齿宽中间平面上的径向力（N）；——齿轮齿宽中间平面上的圆周力（N）；——弹性模量（MPa），=2.1×105MPa；——惯性矩（mm4），对于实心轴，；——轴的直径（mm），花键处按平均直径计算；、——齿轮上的作用力距支座、的距离（mm）；——支座间的距离（mm）。轴的全挠度为mm。轴在垂直面和水平面内挠度的允许值为=0.05～0.10mm，=0.10～0.15mm。齿轮所在平面的转角不应超过0.002rad。一档工作时由公式（5-6）、（5-7）、（5-8）计算得：NN输入轴的挠度和转角的计算：已知：a=25mm；b=236mm；L=261mm；d=30mm，把有关数据代入（5-3）、（5-4）、（5-5）得到：mmmmmmrad输出轴的挠度和转角的计算：输出轴上作用力与输入轴上作用力大小相等，方向相反。已知：a=25mm；b=236mm；L=261mm；d=45mm，把有关数据代入（5-3）、（5-4）、（5-5）得到：mmmmrad二档工作时由公式（5-6）、（5-7）、（5-8）计算得：NNN输入轴的挠度和转角的计算：已知：a=76mm；b=185mm；L=261mm；d=40mm，把有关数据代入（5-3）、（5-4）、（5-5）得到：mmmmrad输出轴的挠度和转角的计算：输出轴上作用力与输入轴上作用力大小相等，方向相反。已知：a=76mm；b=185mm；L=261mm；d=42mm，把有关数据代入（5-3）、（5-4）、（5-5）得到：mmmmmmrad三档工作时由公式（5-6）、（5-7）、（5-8）计算得：NNN输入轴的挠度和转角的计算：已知：a=99；b=162mm；L=261mm；d=50mm，把有关数据代入（5-3）、（5-4）、（5-5）得到：mmmmmmrad输出轴的挠度和转角的计算：输出轴上作用力与输入轴上作用力大小相等，方向相反。已知：a=99mm；b=162mm；L=261mm；d=40mm，把有关数据代入（5-3）、（5-4）、（5-5）得到：mmmmmmrad四档工作时由公式（5-6）、（5-7）、（5-8）计算得：NNN输入轴的挠度和转角的计算：已知：a=150mm；b=111mm；L=261mm；d=50mm，把有关数据代入（5-3）、（5-4）、（5-5）得到：mmmmmmrad输出轴的挠度和转角的计算：输出轴上作用力与输入轴上作用力大小相等，方向相反。已知：a=150mm；b=111mm；L=261mm；d=35mm，把有关数据代入（5-3）、（5-4）、（5-5）得到：mmmmmmmm五档工作时由公式（5-6）、（5-7）、（5-8）计算得：NNN输入轴的挠度和转角的计算：已知：a=160mm；b=104mm；L=261mm；d=55mm，把有关数据代入（5-3）、（5-4）、（5-5）得到：mmmmrad输出轴的挠度和转角的计算：输出轴上作用力与输入轴上作用力大小相等，方向相反。已知：a=160mm；b=104mm；L=261mm；d=30mm，把有关数据代入（5-3）、（5-4）、（5-5）得到：mmmmmmmm六档工作时由公式（5-6）、（5-7）、（5-8）计算得：NNN输入轴的挠度和转角的计算：已知：a=166mm；b=95mm；L=261mm；d=60mm，把有关数据代入（5-3）、（5-4）、（5-5）得到：mmmmmmrad输出轴的挠度和转角的计算：输出轴上作用力与输入轴上作用力大小相等，方向相反。已知：a=166mm；b=95mm；L=261mm；d=35mm，把有关数据代入（5-3）、（5-4）、（5-5）得到：mmmmmmmm倒档工作时由公式（5-6）、（5-7）、（5-8）计算得：NNN输入轴的挠度和转角的计算：已知：a=216mm；b=45mm；L=261mm；d=30mm，把有关数据代入（5-3）、（5-4）、（5-5）得到：mmmmmmmm输出轴的挠度和转角的计算：输出轴上作用力与输入轴上作用力大小相等，方向相反。已知：a=216mm；b=45mm；L=261mm；d=30mm，把有关数据代入（5-3）、（5-4）、（5-5）得到：mmmmmmmm由以上可知道，变速器在各档工作时均满足刚度要求。1.3轴的强度计算1、输入轴强度校核=5266.29N,=1799.18N，=tg=5266.29×tg21°=1711.12N（1）求H面内支反力、和弯矩输入轴受力如图5-2（a）所示，则由公式（5-9）、（5-8）所示： += （5-8） ×=× （5-9）由式（5-9）、（5-8）可得=4833.96N，=432.33N，=89428.26N·mm。（a）输入轴水平方向受力图（b）输入轴垂直方向受力图图5-2输入轴受力图（2）求V面内支反力、和弯矩输入轴受力如图5-2（b）所示，则由公式（5-10）、（5-11）所示： += （5-10） （+）－×－=0 （5-11）由式（5-10）、（5-11）可得=1747.15N，=52.03N，=32322.28N·mm弯矩图如图5-3所示。轴上的总力矩如下式（5-12）所示： （5-12）由式（5-12）得：==115953.25N·mm==103.74＜[]=89428.26N·mm=32322.28N·mm输入轴水平弯矩图（b）输入轴垂直弯矩图图5-3输入轴弯矩图输出轴强度校核=5213.62N，=1781.19N，=tg=5213.62×tg24.11°=1694.01N（1）求H面内支反力、和弯矩输出轴受力如图5-4（a）所示，则由公式（5-13）、（5-14）所示： += （5-13） = （5-14）由（5-13）、（5-14）两式可得=1243.54N，=539.63N，=117946.68N·mm（2）求V面内支反力、和弯矩输出轴受力如图5-4（b）所示，则由公式（5-15）、（5-16）所示： += （5-15） （+）=－=0 （5-16）由（5-15）、（5-16）两式可得=1243.54N，=539.63N，=31710.27N·mm由式（5-12）得：==265267.77N·mm==29.67＜[]（a）输出轴水平方向受力图（b）输出轴垂直方向受力图图5-4输出轴受力图弯矩图如图5-5所示。=17946.68N·mm=31710.27N·mm（a）输出轴水平弯矩图（b）输出轴垂直弯矩图图5-5输出轴弯矩图1.4轴承选择与寿命计算轴承的使用寿命可按汽车以平均速度行驶至大修前的总行驶里程S来计算，对于汽车轴承寿命的要求是轿车30万公里，货车和大客车25万公里，其公式如下（5-17）： （5-17）式中，，h1.4.1输入轴轴承的选择与寿命计算初选轴承型号根据机械设计手册选择30305型号轴承KN，KN。1、变速器一档工作时：N，N轴承的径向载荷：=3314.07N；N轴承内部轴向力：查机械设计手册得：Y=2公式如下（5-18）、（5-19）所示： N （5-18） N （5-19）N由公式（5-18）、（5-19）得：NN计算轴承当量动载荷查机械设计手册得到，代入公式得：，查机械设计手册得到；，查机械设计手册得到当量动载荷如公式（5-20）所示： （5-20）由量动载荷如公式得（5-20）：NN为支反力公式如（5-21）所示。 （5-21）由支反力公式（5-21）得：h所以：h。则轴承寿命满足要求。1.4.2输出轴轴承的选择与寿命计算1、初选轴承型号根据机械设计手册选择轴承型号为：右轴承采用30305型号KN，KN左轴承采用30210型号KN，KN变速器一档工作时：一档齿轮上力为：N，N锥齿轮上的力如公式（5-22）： （5-22）由公式（5-22）得：轴