【文章內(nèi)容簡介】 的傳動比。通過經(jīng)驗(yàn)公式對一級、二級嚙合齒輪的齒數(shù)和模數(shù)進(jìn)行設(shè)計，選擇齒輪所用的材料，并通過強(qiáng)度校核公式對所設(shè)計的齒輪進(jìn)行校核。使得齒輪符合強(qiáng)度和剛度的要求，并得出符合要求的齒輪參數(shù)，同時對傳動比進(jìn)行修正。第3章 軸的設(shè)計 一級主動齒輪軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計由上面所設(shè)計出來的齒輪的大小和軸承的大小，裝配時所要求的間隙等，參照現(xiàn)有車型對軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，(如圖31)，可得到主動一級主動齒輪的基本尺寸大小，并滿足其所要的要求。 一級主動齒輪軸其軸的各段的尺寸為：第1段：主動錐齒輪，其齒寬為42，大端分度圓直徑為120，；第2段：這段與軸承配合，其軸的直徑為80，長度為25。其選用的軸承代號為30216，其小徑為80，大徑為140；第3段：大端直徑為80，小端直徑為60，長度為20；第4段：軸直徑為60，長度為25mm；第5段：大端直徑為75，小端直徑為60，其5段的總長為135；第6段：這段與軸承配合，軸的直徑為65，長度為22。其選用的軸承代號為30212。 第7段：花鍵軸，直徑為60，花鍵軸長度為65；第8段：螺栓軸，螺栓直徑為M30。螺栓長度為58。由計算可得主動錐齒輪的總長度為280。 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 對于中間軸的結(jié)構(gòu)，二級主動齒輪和中間軸加工成一體，其上面還要有一個與一級從動錐齒輪的裝配凸臺，兩個支承軸承和相應(yīng)要求的間隔。()： 其軸的各段尺寸為：第1段：第一段與軸承想配合，直徑為80mm，軸的長度為26mm；軸承代號30212；第2段：這段為了滿足主減速器的殼體與零件之間的距離，其直徑設(shè)計為74mm，長度為30mm；第3段：二級主動斜齒圓柱齒輪，齒寬為94mm，分度圓直徑為110mm，齒頂圓為126mm；第4段：主要是為了使一級從動齒輪與二級主動齒輪之間有一定的距離，直徑為74mm，長度為25mm；第5段：一級從動輪凸臺，與其從動錐齒輪配合，它的直徑與從動錐齒輪的與其配合部分的尺寸相同；第6段：與從動錐齒輪用螺栓連接的圓盤，軸的直徑為196mm，厚度為12mm；第7段：作用是為了加工時方便和減小軸的質(zhì)量，軸的直徑為50mm，長度為5mm；第8段：與第1段一樣和相同的軸承配合，并保證零件間的間隙，其設(shè)計尺寸同第1段相同。 本章小結(jié) 通過設(shè)計的零件的結(jié)構(gòu)大小，軸與箱體的配合，各零件之間的間隙等，設(shè)計出符合強(qiáng)度要求的軸。使其它能安全可靠的工作。第4章 軸的校核 主動錐齒輪軸的校核由第3章可知，齒輪的圓周力，軸向力，徑向力，并還知道兩軸承受徑向力和軸向力分別為，；。其軸承所受的軸向力與軸受到的軸向力是一對作用了與反作用力，徑向力也是一對作用力與反作用了。規(guī)定齒輪受的軸向力和徑向力為正，()，前、后軸承給軸的力的方向分別與圓錐齒輪受的力方向相反，則為負(fù)；徑向力為正，為負(fù)。后面花鍵軸和螺栓軸可以不用計算，其結(jié)果不受多大影響。 主動錐齒輪軸受力圖求出水平面上的彎矩并畫出彎矩圖：= （）規(guī)定順時針方向?yàn)樨?fù)，其齒輪受到的彎矩為正，后齒輪受到的彎矩為負(fù)，前齒輪受到的彎矩為正，()： 垂直面上彎矩圖求出垂直面上的彎矩并畫出彎矩圖：== （）根據(jù)上面的方向，彎矩圖()： 垂直面上彎矩圖合成彎矩可得：= = （）由上面的圖可知，在后軸承受力點(diǎn)上的彎矩最大，其彎矩為： 計算危險截面上的軸的直徑，軸的材料選擇20CrMnTi，經(jīng)過調(diào)質(zhì)等處理，彎曲許用應(yīng)力，則：= （）由于截面處軸的直徑為80，所以校核成功。 ()，有第3章可知，從動錐齒輪受到的圓周力，軸向力，徑向力；，軸向力，徑向力；軸承C所受的軸向力，徑向力；軸承D所受的軸向力，徑向力。 中間軸受力圖求出水平面上的彎矩并畫出彎矩圖： == = =規(guī)定順時針方向?yàn)樨?fù)，其齒輪受到的彎矩為正，后齒輪受到的彎矩為負(fù)，前齒輪受到的彎矩為正，()：圖 垂直面上彎矩圖求出垂直面上的彎矩并畫出彎矩圖： =0 = = =根據(jù)規(guī)定的方向，()： 垂直面上的彎矩圖由上圖可知，在A點(diǎn)的垂直面上的彎矩最大，最危險。這一點(diǎn)的合成彎矩得：= （）計算危險截面上的軸的直徑，軸的材料選擇20CrMnTi，經(jīng)過調(diào)質(zhì)等處理，彎曲許用應(yīng)力，則：=由于截面處軸的直徑為186，所以校核成功。 通過本章對軸的校核，軸滿足其要求，對它所受的彎矩計算有更深的認(rèn)識，對自己的計算水平有一定的提高，對將來對軸的設(shè)計和校核積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。第5章 軸承的選擇和校核錐齒輪齒面上的作用力錐齒輪在工作過程中，相互嚙合的齒面上作用有一法向力。該法向力可分解為沿齒輪切向方向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于齒輪軸線的徑向力。為計算作用在齒輪的圓周力，首先需要確定計算轉(zhuǎn)矩。汽車在行駛過程中，由于變速器擋位的改變，且發(fā)動機(jī)也不全處于最大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，故主減速器齒輪的工作轉(zhuǎn)矩處于經(jīng)常變化中。實(shí)踐表明，軸承的主要損壞形式為疲勞損傷，所以應(yīng)按輸入的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計算。作用在主減速器主動錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩可按下式計算：　（） 式中：——發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，在此取700；，…——變速器在各擋的使用率，；，…——變速器各擋的傳動比；，…——變速器在各擋時的發(fā)動機(jī)的利用率，； 　 及的參考值 車型 變速器檔位 轎車公共汽車載貨汽車Ⅲ擋Ⅳ 擋Ⅳ擋Ⅳ擋帶超速擋Ⅳ擋Ⅳ擋帶超速擋Ⅴ擋＜80＞80Ⅰ擋11211Ⅱ擋946432Ⅲ擋90201627151175Ⅳ擋756550855915Ⅴ擋──超速擋3030Ⅰ擋6070657070505050Ⅱ擋6065607070606060Ⅲ擋5060506060707070Ⅳ擋60506060607070Ⅴ擋──60超速擋7570注：表中，其中——發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，；——汽車總重力，kN。齒寬中點(diǎn)處的圓周力齒寬中點(diǎn)處的圓周力為 ＝ N 　 （） 式中：——作用在主減速器主動錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩見式()；——該齒輪的齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑；對于螺旋錐齒輪 （） 式中：——主、從動齒面寬中點(diǎn)分度圓的直徑； ——從動齒輪齒寬； ——從動齒輪節(jié)圓直徑； ——主、從動齒輪齒數(shù)； ——從動齒輪的節(jié)錐角。由式（）可以算出：。按式（）主減速器主動錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的圓周力==主動錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的圓周力= =。錐齒輪的軸向力和徑向力 一級減速機(jī)構(gòu)作用在主、從動錐齒輪齒面上的軸向力A和徑向力R分別為： （） （）= （）= （）由上面已知可得：=由式（）、（）可算得：=。 =二級減速齒輪齒寬中點(diǎn)處的圓周力為 ＝ N　 （）式中：——作用在主減速器主動錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩=；——該齒輪的齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑。二級減速機(jī)構(gòu)作用在二級主、從動齒輪面上的軸向力A和徑向力R分別為：== （）== () 式中：——齒輪的螺旋角，；把已知條件代入式（）和式（）可算出==，==。一級主動錐齒輪軸的設(shè)計計算：對于軸是用懸臂式支撐的，（），齒輪以其齒輪大端一側(cè)的軸頸懸臂式地支承于一對軸承上。為了增加支承剛度，應(yīng)使兩軸承的支承中心距比齒輪齒面寬中點(diǎn)的懸臂長度大兩倍以上，同時尺寸應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的70%還大，并使齒輪軸徑大于或小于懸臂長。為了減小懸臂長度和增大支承間距，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的小端相向朝內(nèi)，而大端朝外，以使拉長、縮短，從而增強(qiáng)支承剛度。由于圓錐滾子軸承在潤滑時，潤滑油只能從圓錐滾子軸承的小端通過離心力流向大端，所以在殼體上應(yīng)該有通入兩軸承間的右路管道和返回殼體的回油道。另外，為了拆裝方便，應(yīng)使主動錐齒輪后軸承（緊靠齒輪大端的軸承）的支承軸徑大于其前軸承的支持軸徑。根據(jù)上面可算出軸承支承中心距﹥70%=84，在這里取。軸承的的選擇，在這里選擇主動錐齒輪后軸承為圓錐滾子軸承30212型，此軸承的額定動載荷為160，前軸承圓錐滾子軸承30214型，此軸承的額定動載荷為132。由此可得到：式中：——軸承的最小安裝尺寸[由殷玉楓主編的《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》書表124可查的]。及=，取=34。齒輪軸承徑向載荷的計算軸承A、B的徑向載荷分別為： = ()= ()根據(jù)上式已知==，==，=，=34mm ，=80mm，=114mm。后軸承徑向力== 前軸承徑向力==軸承的校核對于前軸承，采用圓錐滾子軸承30214型，此軸承的額定動載荷為132KN，在此徑向力=，軸向力=0N。當(dāng)量動載荷 Q= ()式中、 、。由式（518）可得當(dāng)量動載荷Q=XR=1=再由公式： s ()式中：——為溫度系數(shù)，；——為載荷系數(shù)。所以==s此外對于無輪邊減速器的驅(qū)動橋來說，主減速器的從動錐齒輪軸承的計算轉(zhuǎn)速為 r/min ()式中：——輪胎的滾動半徑，m； ——汽車的平均行駛速度，km/h。對于載貨汽車和公共汽車可取30～35 km/h，在此取35 km/h。所以由式（511）可得==；而主動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)速==。所以軸承能工作的額定軸承壽命： h () 式中： ——軸承的計算轉(zhuǎn)速，r/min。由上式可得軸承A的使用壽命=。若大修里程S定為100000公里，可計算出預(yù)期壽命即 = h () 所以==，＞，故軸承符合使用要求。對于后軸承，在此選用30216型型軸承，此軸承的額定動載荷為160KN，在此徑向力=，軸向力=，所以=＞==，=。由式（311）可得當(dāng)量動載荷Q=+=。所以軸承的使用壽命：==s=＞所以軸承符合使用要求。對于從動圓錐齒輪的圓周力、徑向力、軸向力、由計算公式可知=，==，==，在這里我們把二級主動齒輪與軸做成一體的，選擇軸承時應(yīng)與齒輪的外尺寸176相當(dāng)，選擇軸承為30316型，它的外直徑為170，剛好滿足要求，它的額定動載荷為278。根據(jù)軸承和齒輪的尺寸，如下圖設(shè)計計算,。 雙級主減速器中間軸軸承載荷計算圖如上圖所示，根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊和齒輪的尺寸可算得：，，,。所以，軸承C的徑向力：= ()軸承D的徑向力：= ()式中：,——第一級從動齒輪受的圓周力，軸向力和徑向力，N； ——第一級減速從動錐齒輪齒面寬中點(diǎn)的分度圓直徑，mm； ——第二級減速主動齒輪（斜齒圓柱齒輪）的節(jié)圓直徑，mm； ——第二級主動齒輪受的圓周力，軸向力和徑向力，N。根據(jù)上面所算得的數(shù)據(jù)代入式（516），（517）可得：====對于軸承C，在此選用30316型軸承，此軸承的額定動載荷為278KN，== 軸向力=，方向與第一級從動齒輪的相反，所以軸承C不受軸向力，因此=0＜=，此時=1，=0。 由式（511）可得當(dāng)量動載Q==1=[13]。所以軸承的使用壽命：==s=＞所以軸承C符合使用要求。對于軸承D，在此選用30316型軸承，由機(jī)械設(shè)計手冊查得此軸承的額定動載荷為278KN，= 在此軸承D的徑向力=，軸向力=，所以=﹥=，[15]。 由式（520）可得當(dāng)量動載荷Q===，所以軸承的使用壽命：==s=＞所以軸承D符合使用要求。 本章主要是對軸承的選取和對軸承的校核，通過齒輪的尺寸和與箱體的裝配關(guān)系，合理的選擇軸承的大小。在這一張中最主要的是考慮到主