【正文】 Z1=Z2=50，傳動比=1 錐齒輪的初步設(shè)計：由《機械設(shè)計》1026齒面接觸疲勞強度設(shè)計公式 （31）試選載荷系數(shù) =輪傳動的轉(zhuǎn)矩 （32）查《機械設(shè)計》取=，由表106彈性影響系數(shù)=根據(jù)循環(huán)次數(shù)公式設(shè)機械使用壽命10年，每年按300天計算，每天工作10小時： (33)查《機械設(shè)計》圖1019確定疲勞壽命系數(shù)= 查圖1021得疲勞極限應(yīng)力=600 取失效概率為1%安全系數(shù)S=《機械設(shè)計》1021得 (34) 齒數(shù)比u=1估算結(jié)果 (35) 查《機械設(shè)計》表102齒輪的使用系數(shù)：=, 表108齒輪的動載系數(shù)：= 由錐齒輪特性取,齒向載荷分布洗漱計算公式 ，表109查?。? 則 由載荷系數(shù) （36）由公式1010a得按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 （37）通過模數(shù)計算公式 （38） 取大端模數(shù)標準值則m=9取大端參數(shù)為標準值，其壓力角： （39）齒頂高系數(shù)： （310）頂隙系數(shù)： （311）齒數(shù)： Z1=Z2=50 （312）大端模數(shù)： =9 （313）分錐角： ==arctan(Z1/ Z2) （314）大端分度圓直徑： = Z1= （315）外錐距： （316）齒寬系數(shù)：取齒寬： （317）圓整齒寬 b=95mm中點模數(shù)： = （318） 中點分度圓直徑: （319）頂隙： （320）大端齒頂高： （321）大端齒根高： ） （322）全齒高： ） （323）當量齒數(shù): （324）當量齒輪分度圓直徑： （325）當量齒輪頂圓直徑： （326）當量齒輪基圓直徑： （327）當量齒輪根圓直徑： （328） 錐齒輪傳動的強度校核在前面的參數(shù)選取中，有一些參數(shù)是按照經(jīng)驗來選取的，必須進行強度校核。 軸的相關(guān)設(shè)計計算 設(shè)計初步設(shè)想換向器在豎直和水平雙方向都可以使用，即箱體零件不用重裝只改變箱體箱體方向就可實現(xiàn)互換。 齒輪、套筒、左端軸承、聯(lián)軸器依次從軸端左端裝入，僅右端軸承和軸承端蓋從右端裝入。選根據(jù)表153，取，于是得 (338) 軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器的直徑，需要開鍵槽，故將最小軸徑增加5%。其公稱轉(zhuǎn)矩為，半聯(lián)軸器的孔徑，半聯(lián)軸器的轂孔長度。軸端ⅠⅡ的長度比半聯(lián)軸器的轂孔長度（132mm）要短23mm，這樣可擺正軸端擋圈只壓在軸的端面上，故改軸段的長度去130mm。3) 聯(lián)軸器是靠軸段ⅡⅢ的軸肩進行定位的，為了保證定位可靠，軸段ⅡⅢ要比軸段ⅠⅡ直徑大510mm，故取軸段ⅡⅢ的直徑為85mm。4) 軸段CⅣ考慮拆卸方便，只要別軸段ⅡⅢ的直徑大5mm，故取95mm。⑶.軸上零件的周向定位齒輪與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接由CⅣ，《機械設(shè)計手冊》查得：該處的鍵公稱尺寸，鍵槽：軸，半徑，鍵長度。假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵聯(lián)接的強度條件為： (340)作用在鍵上的力矩： (341)鍵與輪轂鍵槽的接觸高度： (342)鍵的工作長度： (343)軸的直徑:于是 (344)經(jīng)查《機械設(shè)計》表62，輕微沖擊，～＜，故安全⑴畫出軸的力學模型，如圖34。齒輪、套筒、右端軸承、依次從軸端右端裝入，聯(lián)軸器、左端軸承和軸承端蓋從左端裝入。軸段ⅡⅢ要放軸承端蓋（端蓋總寬度為28mm）。4) 軸段ⅣⅤ為了定位軸承故只需比軸段ⅢⅣ大24mm，故取94mm，考慮軸的平穩(wěn)型和可靠型參考《機械設(shè)計手冊》確定長度為100mm。其次，在上述研究的基礎(chǔ)上建立直齒圓錐齒輪的學模型，并運用 UG實現(xiàn)各種齒輪的三維參數(shù)化造型。由圖可知，當發(fā)生線在基圓上做純滾動時，發(fā)生線上的一些任意點如B、C都會展出漸開線。(2)漸開線上任意點的法線必切于基圓，切于基圓的直線必為漸開線上一點的法線。(4)同一基圓上任意兩條漸開線之間各處的公法線長相等。(6)漸開線上任意點的法線長度(也是曲率半徑)等于發(fā)生線在基圓上滾過的弧長。漸開線齒輪傳動，如果把兩輪的中心距離稍微增大或減小些，此時，兩輪的嚙合時的傳動比仍能保持不變。(4)互換性好。故目前絕大部分的齒輪都是采用漸開線作為齒形。第二種方法是先調(diào)用繪制工程圖形的專用軟件，然后把圖形文件導入CAD系統(tǒng)。 建模思路首先利用UG中的規(guī)律曲線(Law Curve)功能生成齒廓曲線———漸開線,然后利用掃掠和抽取幾何元素特征操作,建立錐齒基本齒形,接著對該齒形和錐臺進行求和特征操作、陣列操作得到相應(yīng)的直齒錐齒輪三維模型。②從“插入→曲線→規(guī)律曲線”進入對話框,然后點擊規(guī)律函數(shù)對話框的“確定“按鈕,設(shè)置以t為自變量,橫坐標為xt的因變量。如圖43?！安迦搿獟呗印獟呗印?，截面線串，引導線串，創(chuàng)建出一個齒外形，如圖48。圖410回轉(zhuǎn)曲線草圖411初步確定齒輪圖形，經(jīng)添加錐體，創(chuàng)建基準面，經(jīng)修剪體切除頂錐多余的部分，以及根據(jù)與軸配合的孔徑尺寸建孔，最后完善的直齒錐齒輪如圖412和413。 有限元法基本原理用彈性力學經(jīng)典方法分析連續(xù)體時，是從研究連續(xù)體中微元體的性質(zhì)著手，在分析過允許微元體的數(shù)目無限多而它的大小趨近于零，從而得出描述彈性體性質(zhì)的偏微分方程，求解偏微分方程可以得到一個解析解。有限元法在處理連續(xù)體問題時，首先把連續(xù)體離散化，即“化整為零”。一般情況下這是一組以節(jié)點位移為未知量的方程組，代入邊界條件后，解此方程組可求得連續(xù)體上有限個節(jié)點上的位移，并進一步得單元的內(nèi)力。建立階梯軸的參數(shù)化模型時，首先根據(jù)所要建立的主軸的階數(shù)、各階的直徑和長度、各鍵槽的位置參數(shù)和形狀尺寸等因素來決定需要設(shè)計的主軸的參數(shù)化模型。網(wǎng)格劃分中要綜合考慮分析要求和對象結(jié)構(gòu)特征，選用適當?shù)膯卧愋秃蛥?shù)進行劃分。各種材料己經(jīng)按照基本特性(各向同性、正交各向同性、各向異性等)進行分類，在相應(yīng)類別材料庫附有大部分常用材料。本設(shè)計所仿真的主軸所設(shè)定的邊界條件是：在與動錐接觸的主軸上端斜軸添加應(yīng)力載荷，即徑向力，大小為5598N。有限元分析過程中既有大量的初始信息需要加工，同時也產(chǎn)生相當數(shù)量的結(jié)果信息。圖52初始位移值圖53初始應(yīng)力值圖54優(yōu)化分析結(jié)果根據(jù)圖54優(yōu)化分析結(jié)果可知，當?shù)谌偷谒拇螘r應(yīng)力已經(jīng)超過允許的最大應(yīng)力，第一次和第二次雖然符合應(yīng)力要求但不是最優(yōu)解故也應(yīng)該舍去。綜合優(yōu)化分析的結(jié)果總結(jié)出提高軸的強度的方法：（1）改變的直徑；(2)減小軸上載荷；（3）改進軸的表面質(zhì)量，以提高軸的疲勞強度（4）改變軸的材料考慮到工藝設(shè)計要求，本設(shè)計不適合大量生產(chǎn)，盡管優(yōu)化結(jié)果理論上達到最優(yōu)解，但工藝工程實現(xiàn)困難，故不采用，還選用94mm。實現(xiàn)換向器功能的錐齒輪種類繁多，在本論文中，只圍繞直齒錐齒輪進行參數(shù)化的三維建模和有限元分析的介紹。相信我今后的生活與工作都將受益于本設(shè)計。2003[3] 孫恒，陳作模，葛文杰. 機械原理. 第七版. 北京. 高等教育出版社. 2006[4] 成大先. 機械設(shè)計手冊第五版第二卷. 北京. 北京化學工業(yè)出版社. 2008[5] 成大先. 機械設(shè)計手冊第五版第三卷. 北京. 北京化學工業(yè)出版社. 2008[6] 。rner,　K. Humm,　Dr. F. Joachim,　Dr. H. Friedrichshafen AG , 88038Friedrichshafen, Germany；2003謝 辭值此畢業(yè)之際，首先感謝我尊敬的指導老師劉海老師，本設(shè)計的完成得益于劉老師和李華強老師對我課題結(jié)構(gòu)框架、材料收集、論文修改的精心指導！在這個過程中，老師們淵博的知識和嚴謹?shù)闹螌W風范、求實創(chuàng)新的工作精神，給我留下了深刻的印象。最后，向培養(yǎng)我的母校，關(guān)心和支持我學習的所有老師、同學表示最誠摯的謝意！40