【正文】 三 齒輪和齒輪軸的設(shè)計及較核 （一） .一級變速的計算及 校 核 齒輪傳動的失效形式主要是齒的折斷和 齒面的損壞。齒輪齒面膠合強(qiáng)度的計算是以限定接觸處的瞬時溫度的溫升，保證潤滑不失效為計算準(zhǔn)則，目前只在氣輪機(jī)，船舶等高速，重載傳動中試用，尚有待進(jìn)一步的驗證和完善。 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算是以受拉力為計算依據(jù)，因為當(dāng)齒輪長期工作后，在受拉力和壓力將先后產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋發(fā)展、速度前者較慢，后者較快，故輪齒疲勞折斷通常是從受拉力開始發(fā)生。 因傳動力矩較大，批量較小，故小齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度 241286HB，平均取為 260HB，大齒輪用 45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 229286HB，平均取為 240HB。 選擇軸材料為 40Cr，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能 查《機(jī)械設(shè)計》表 61得 抗拉強(qiáng)度 750b MPa? ? 屈服極限 550s MPa? ? 彎曲持久極限 1 350MPa?? ? 剪切持久極限 1 200MPa?? ? 軸的許用彎曲應(yīng)力 查《機(jī)械設(shè)計》表 64得 ? ?1 75b MPa?? ? 17 查《機(jī)械設(shè)計》表 63 C=105 33m i n 901 0 5 4 1 . 2 91480Pd C m mn? ? ? ? 考慮到軸端裝聯(lián)軸器需開鍵槽，將其軸徑增加 4%5%，故取軸的直徑45mm. 由《機(jī)械零件設(shè)計手冊》表 122，取工作情況系數(shù) ? 則計算轉(zhuǎn)矩 902 . 3 9 5 5 0 2 . 3 9 5 5 0 1 3 3 61480c PT K T N mn? ? ? ? ? ? ? 聯(lián)軸器的選擇 ：根據(jù) mind 和 cT 查《機(jī)械設(shè)計實踐》表 168取 HL5 彈性柱銷聯(lián)軸器 50 10750 107ZCJB ?? 公稱轉(zhuǎn)矩 2022 /.nT Nmm ； 許用轉(zhuǎn)速 3550 /minn ； 1336TT?? 由于選取聯(lián)軸器的內(nèi)徑為 50，故取最小軸徑為 50。這樣齒輪軸的機(jī)構(gòu)就確定了。 580 743MT?? ? ? ? 見圖 348445T N mm? ?? 當(dāng)量彎矩 在小齒輪中間截面處 ? ? 239。 90d m m m m? ?? ? ?39。mm531386 Nmmgh 圖 1 21 四 連桿尺寸的初步確定 （一） 連桿各部分的尺寸 ： 查《機(jī)械設(shè)計大典》 曲軸軸拐的直徑 ? ?( 0 .5 4 0 .7 2 ) 0 .5 4 ~ 0 .7 2 1 .2d P p s?? ? ? 20 .5 4 ~ 0 .7 2 3 2 4 0 1 .24?? ? ? ? =10 ~ 14 mm 取 142d mm? 查《中國機(jī)械設(shè)計大典》表 ， 取連桿大頭軸瓦外徑 2 150LD mm? 壁厚 mm? ? 連桿各部分尺寸的確定，查《內(nèi)燃機(jī)設(shè)計》表 61，如圖 2； 連桿大頭直徑 39。42/ 5 ? 4 72H mm? 連桿小頭厚度 11/ ? 1 80B mm? 連桿大頭厚度 22/ ? 2 86B mm? 連桿小頭外徑 1 / 5Dd? 1 108D mm? 連桿小頭襯套內(nèi)徑 1 / ~ ? 1 80d mm? 查《機(jī)械設(shè)計大典》取小頭襯套外徑 92 , 90Lxd mm b mm??寬 度 連桿小頭直徑 39。工作 時，它將承受周期性的交變載荷，產(chǎn)生交變的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，因此也是曲軸連桿機(jī)構(gòu)中最重要的受力部件。軸的外伸端叫前端。主軸頸系指軸端上安裝主軸承（滾動軸承）或曲軸支承在機(jī)體主軸承上的部件。曲柄和曲柄頸的組合體稱為曲拐。曲柄錯角選擇還應(yīng)該考慮到有利于流量不均勻（性）度，慣性力和慣性力矩的平衡并有利于兩主軸頸處撓曲變形相接近。二支承三拐曲軸的剛度較差，主軸承處的主軸頸變形，傾角較大，故主軸承多采用允許傾角較大的調(diào)心滾子軸承。 往復(fù)泵曲軸常采用的曲柄外形有 橢圓形，圓形和矩形三種形式。曲柄設(shè)計原則總是盡肯能的將曲柄不 影響強(qiáng)度的多余金屬去掉，以減少曲柄重量，減少旋轉(zhuǎn)慣性質(zhì)量。這種過渡圓角的特點是：可減少軸頸與曲軸相連處的應(yīng)力集中，疲勞強(qiáng)度較高，并便于軸頸和圓角部分的加工。過渡圓角設(shè)計是應(yīng)注意： 。 r1≥ t1,t1由具體結(jié)構(gòu)決定，但不應(yīng)小于 2mm。過渡圓角常見形式有單圓弧過渡圓角和雙圓弧圓角、內(nèi)凹過渡圓角。成形方法：一般為鍛造成形，也有用棒料車削而成的。 由于制造工藝的原因，短在曲軸的軸頸一般均制成實心圓柱體。這樣才有利于主軸頸處的變形相近，特別是軸前端主軸頸外伸部 位有附加力矩時，更是如此。由主軸頸中心到任意曲柄頸中心的距離稱為曲柄半徑。 ③ .曲拐，曲柄，曲柄半徑 曲軸上連接主軸頸和曲柄頸或兩相鄰曲柄銷的部位，叫曲柄。相對的另一端叫后端，也叫尾端。 因其支承少，使曲軸和機(jī)體的加工量減少，傳動端裝配也簡單；相反地，因曲柄錯角為 120 度的三拐二支承曲軸不能簡化為平面曲軸，故受力狀況復(fù)雜，剛度和強(qiáng)度較差，在同等條件下就顯得粗笨。1 92D mm? 連桿兩螺栓中心距 39。2 / ? 208D mm? 連桿座螺釘厚度 39。mm6346 74 N 331 80bMd ?????? ? 39。39。由《機(jī)械傳動設(shè)計手冊》圖 717，表 7116得具體尺寸如圖 。 要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定軸上零件的拆裝順序和固定方式。 實際分度圓直徑 d 11 4 25 100d m z mm? ? ? ? ? 1 100d mm? 22 4 61 244d m z mm? ? ? ? ? 2 244d mm? 基圓直徑 11cosbd mz ?? 1 94bd mm? 22cosbdd?? 2 230bd mm? （國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定分度圓壓力角 ? 的標(biāo)準(zhǔn)值 020?? ） 齒頂高 *aah hm? 4ah mm? 齒根高 ? ?**fah h C m?? 5fh mm? （正常齒標(biāo)準(zhǔn) **1, ??） 齒頂圓直徑 112aad d h?? 1 108ad mm? 222aad d h?? 2 252ad mm? 齒跟圓直徑 112ffd d h?? 1 90fd mm? 222ffd d h?? 2 234fd mm? 中心距 a ? ? ? ?12 4 2 5 6 122m z za ? ? ??? 172a mm? 齒寬 b 1 100 120db d mm?? ? ? ? 1 125b mm? 15 2 120b mm? 齒形系數(shù) FaY 由 《機(jī)械設(shè)計》 圖 314 1 ? 2 ? 應(yīng)力修正系數(shù) SaY 由 《機(jī)械設(shè)計》 圖 315 1 ? 2 ? 彎曲疲勞極限 limF? 由 《機(jī)械設(shè)計》 圖 317 得 lim 1 285F MPa? ? lim 1 225F MPa? ? 彎曲最小安全系數(shù) minFS 由 《機(jī)械設(shè)計》 表 34 m in 1 m in 2 ?? 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) LN 11 60L V hN N n t??? 60 1 1480 4800? ? ? ? 81 10LN ?? 821 / 4 .2 6 1 0 / 2 .4 2LLN N i? ? ? 8