【文章內(nèi)容簡介】 匯總，如下表 表 3 各軸設(shè)計參數(shù)匯總 軸名 功率 P/w 轉(zhuǎn)矩 T/(N mm) 轉(zhuǎn)速 n/(r/min) 傳動比 i 效率 ? 1軸 2軸 190/t 120 1080/t 2 3軸 4軸 4 小車主要零件的設(shè)計與計算 齒輪 1 與齒輪 2 的設(shè)計 選擇齒輪材料、精度等級、齒輪數(shù)選擇 考慮到傳動功率比較小，要求結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，由《機械設(shè)計簡明手冊》表 636，選齒輪 1 和齒輪 2 材料用非金屬材料聚酚氧，齒面硬度 430 HBS, M P aB 98~?? ，M P as ~?? ，齒輪精度為 8 級精度。 a. 對閉式齒輪面齒輪傳動，一般工業(yè)用齒輪傳動， Z=20~40。對于高速或?qū)υ肼曈袊?yán)格要求的齒輪傳動，建議 Z≥25； b. 閉式硬齒面齒輪，開式齒輪和鑄鐵齒輪，因齒根彎曲強度往往是薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)取較小齒數(shù)以保證齒輪具有較大的模數(shù)，以提高輪齒抗彎能力。一般取 Z=17~25； c. 為了避免根切現(xiàn)象，對于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，應(yīng)取 Z≥17。 為了使小車的結(jié)構(gòu)簡單，并能完成傳動要求，選用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱傳動。 綠色小車 10 選用 齒輪 1 的齒數(shù) 171?Z ，齒輪 2 的齒數(shù) , 取 ,取 傳動比 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 開式齒輪傳動，齒根彎曲強度是其薄弱環(huán)節(jié)，故按彎曲強度設(shè)計，驗算接觸強度 .由《機械設(shè)計》式 有： 3 2112mFPsaFadYYYZKT ?? ??? 確定式中各項的數(shù)值： 由《機械設(shè)計》式 有： ??? KKKKK A? 重塊下降過程可以近似認(rèn)為是均勻平穩(wěn)，小車運動過程也近似為均勻平穩(wěn)查《機械設(shè)計》表 得 11?AK 。直齒圓柱齒輪傳動，可取 ~??K ， ~1??K ，運動過程中速度比較低取 ??K ，齒面硬度高， ??K 取兩齒面為硬面，可取~??K ，齒輪在兩支承中間不成對稱布置，取 ??K 。 數(shù)據(jù)代入上式得： ?K ， mmNTT ??? a x11 齒輪估算許用應(yīng)力 ： ? ? M P aM P aFP m i n ???? ?? 查《機械設(shè)計》表 ~ ?? ，取 ?? ， 查《機械設(shè)計》表 由 171?Z 得： ?FY ， ?saY 由《機械設(shè)計》（修訂版）式 67 得： 端面重合度 ??? c 21 ?????? ??? ）（ ZZ 對于直齒輪 ? =0 代入數(shù)據(jù)得： 12?? = 2 ,取 ~??Y 齒數(shù)比較少，取1?Y = 所有數(shù)據(jù)代入得： m 3 2 ???????? 綠色小車 11 為了不妨礙后輪運動，中心距 mm50)(2 211212 ??? ZZma，即 ? 由《機械設(shè)計》表 ，選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 2m12? mm。 齒輪主要尺寸 ； mmZm 112d 2122 ?? ； mm73)(2 211212 ??? ZZma ； mmdb d ?? ? ，取 112?B mm, 161?B mm 校核齒面接觸疲勞強度 小車運動速度比較低，齒輪傳動的轉(zhuǎn)矩也很小 ,接觸肯定能夠滿足要求。 齒輪 3 和齒輪 4 設(shè)計 暫定與一二級齒輪相同 選擇齒輪材料、精度等級、齒輪數(shù)選擇 選齒輪 3 和 齒 輪 4 材 料 用 非 金 屬 材 料 聚 酚 氧 ， 齒 面 硬 度 430 HBS, M P aB 98~?? ， M P as ~?? ，齒輪精度為 8 級精度。 選用齒輪 3 的齒數(shù) 233?Z ，齒輪 4 的齒數(shù) ,Z4=47 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 開式齒輪傳動，齒根彎曲強度是其薄弱環(huán)節(jié)，故按彎曲強度設(shè)計，驗算接觸強度由《機械設(shè)計》式 有： 3 2112mFPsaFadYYYZKT ?? ??? 確定式中各項的數(shù)值： 由《機械設(shè)計》式 有： ??? KKKKK A? 重塊下降過程可以近似認(rèn)為是均勻 平穩(wěn)，小車運動過程也近似為均勻平穩(wěn)查《機械設(shè)計》表 得 13?AK 。直齒圓柱齒輪傳動，可取 ~??K ， ~1??K ，運動過程中速度比較低取 ??K ，齒面硬度高， ??K 取兩齒面為硬面，可取~ ??K ，齒輪在兩支承中間不成對稱布置，取 ??K 。 數(shù)據(jù)代入上式得： ?K 綠色小車 12 mmNTT ??? 120m a x22 齒輪估算許用應(yīng)力 ? ? M P aM P aFP m i n ???? ?? 查《機械設(shè)計》表 ~ ?? ，取 ?? ， 查《機械設(shè)計》表 由 233?Z 得： ?FY ， ?saY 由《機械設(shè)計》（修訂版）式 67 得： 端面重合度 ??? c 43 ?????? ??? ）（ ZZ 對于直齒輪 ? =0 代入數(shù)據(jù)得： 3?? = 2 ,取 ~??Y 齒數(shù)比較少，取3?Y = 所有數(shù)據(jù)代入得： m 3 2 ????? ??? 又因為齒輪 2 的直徑為 112mm,為了保證齒輪 2 能正常轉(zhuǎn)動有： mm562d)(2 243342 ???? ZZma ，即 ? 由《機械設(shè)計》表 ，選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 2m34? mm。 齒輪主要尺寸 mmZm 46d 3343 ?? ； mmZm 92d 4344 ?? ； mm69)(2 43342 ??? ZZma ； mmdb d ?? ? ，取 144?B mm, 193?B mm 校核齒面接觸疲勞強度 小車運動速度比較低，齒輪傳動的轉(zhuǎn)矩也很小 ,接觸肯定能夠滿足要求。 軸設(shè)計 在 兩級斜齒園柱齒輪 減速器 中，三根軸跨距相差不易過大，故一般先進行中間軸得設(shè)計，以確定跨距。 原動軸 (2軸 )設(shè)計 選擇軸的材料 選材料為 45 鋼正火，查 《機械設(shè)計》表 得 b2? =590Mpa 。 12? =140Mpa 。 綠色小車 13 12? =255Mpa ； 查表 得 b][a1? =170Mpa 。 b][a0 =75Mpa。 b][a1 =45Mpa 求出軸上的功率 、 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由表 3 可知 2P =190/t W。 2n =1080/t r/min。 2T =120Nmm 軸的初估計算 查 《機械設(shè)計》 表 取 107C2 ? ，初估算軸的最小直徑 2mind 222m i n ???? tnPC 原動軸的最小直徑顯然是安裝螺母處軸的直徑，采用六角螺母，查 《機械零件手冊》表 499 選用 mm6d 21 ?? d ，緊固螺母選用 C級 1型的六角螺母，查《機械零件手冊》表 499得 mm6?d 的 C 級 1 型的六角螺母對應(yīng)螺母厚度 ? ,查表 4116 得 mm6?d 對應(yīng) C級平墊圈的厚度 ? ，由軸承端蓋設(shè)計，取其總寬度為 4mm。則 mmhmdll ??????????? ?? ⅩⅣⅩⅢⅡⅠ 圓整取 mm14?? ?? ⅩⅣⅩⅢⅡⅠ ll 理想情況下，直齒輪傳動只受徑向力根據(jù)《機械設(shè)計》表 選深溝球軸承（主要承受徑向力，也可同時承受少量的雙向的軸向負(fù)荷）。 查《機械零件手冊》表 7112選軸承型號 1000087， 3 . 5 m m1 4 m m7 m mBDd ????? ，即 7mmd 22 ? ，為了保證軸承端蓋能夠壓緊軸承內(nèi)圈?。? 3 m m?? ?? ⅩⅢⅫⅢⅡ ll 軸承通過軸肩軸向定位，軸肩高度必須低于軸承內(nèi)圈端面高度，以便拆卸軸承，取軸肩 高度 ? ，即 8mmd 23 ? 非定位軸肩一般取 1～齒輪 2 和齒輪 3 出軸頭直徑均取 24d = 29d =10mm。 齒輪 2的左端與齒輪 3 的右端采用套筒開口擋圈定位，由《機械零件手冊》表 4130，選用公稱直徑為 6mm 的開口擋圈，即 6mmd 20 ? 。已知齒輪 2 輪轂的跨度為 11mm，齒輪 3輪轂的跨度為 19mm。為了使開口擋圈可靠地壓緊齒輪，此軸端應(yīng)略短于 輪轂寬度，故取 mm10??ⅤⅣl ， mm18??ⅪⅩl ,擋圈卡槽寬度統(tǒng)一設(shè)計為 2mm。齒輪 2的右端與齒輪 3的左端采用軸肩定位，軸肩高度 dh ? ，故取 mm1?h 。即 ,mm122825 ?? dd 為了給曲軸運動留下足夠的位置取 mm40?? ?? ⅫⅪⅣⅢ ll 由繞線軸部分設(shè)計得：中mm6,mm12,mm2 mm8,mm9 2726 ??? ?? ??? ⅨⅧⅧⅦⅦⅥ lll dd 繞線軸位于原動軸的正間，有： 綠色小車 14 mm1510)1840314(2202102mm2310)1040314(2202102????????????????????????ⅩⅣⅩⅩⅨⅤⅠⅥⅤlBllBl 至此，已初步確定了軸的各段和長度。 圖 7 原動軸示意圖 軸上零件的周向定位 齒輪 2 和齒輪 3 與軸的周向定位均采用平鍵連接。按 24d = 29d =10mm， 由《機械設(shè)計簡明手冊》表 81 查得平鍵截面為 mmmmhb 33 ??? ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，選用系列中長為 8mm和 14mm的 A型平鍵。同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配額為 6k7H 。 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考《機械設(shè)計》表 直徑為 6～ 10mm取軸端圓角 ? ? ，軸內(nèi)圓弧倒角為 ,直徑大于 10mm取軸端圓角 ? ? ，軸內(nèi)圓弧倒角為 。 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)作出軸的計算簡圖（圖 8） ???? 24232221 LLLL +28mm+44mm+=169mm 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸受的彎矩圖和扭矩圖（圖 8）。 從軸的 結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面 C 是軸的危險截面。現(xiàn)將計算出的截面Ⅵ處的 T 及 M 的值列于下表。 表 4 原動軸上的 載荷 載荷 豎直面 齒輪 2 齒輪上的力 F NdT 2m a x222 ???? 齒輪 3 3m a x223 ???? dT N 軸承上的力 左軸承力 NLLLL LLLFLFLLmgF 242322222423242321 ???? ??????? ）（）（ 綠色小車 15 右軸承力 NFFFF )(mg 23222124 ????????? 彎矩 M a x ??M 轉(zhuǎn)矩 T mm120m ax ?? NT 圖 8 驅(qū)動軸上受力、彎矩、轉(zhuǎn)矩圖 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 進行校核時，通常校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面Ⅵ）的強度，另開擋圈卡槽處，直徑最小而且所受彎矩和扭矩也比較大，這里也需要校核。根據(jù)上表數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取 ?? ，軸的計算應(yīng)力公式有： ?caW 綠色小車 16 W TMca22 )(?? ?? 對于截面 Ⅵ 數(shù)據(jù)帶入上式得： M P aM P a bca 45][ 1 ??? ??? Ⅵ 故安全 對于有擋圈卡槽處，由圖三可得左邊卡槽所受彎矩比右邊大，若左邊卡槽強度能夠滿足則右邊卡槽強度一定能夠滿足。校核左邊卡槽代入數(shù)據(jù)得： M P aM P a bca 45][ 1 ??? ??? 卡 故安全 精確校核軸的疲勞強度 （ 1） 判斷危險截面 危險截面的位置應(yīng)是彎矩和轉(zhuǎn)矩較大，截面較小且應(yīng)力集中較嚴(yán)重處