【文章內(nèi)容簡介】 （311） 式中 K——載荷系數(shù)； T1——齒輪所受到的力矩，單位為N㎜ Ψd——齒寬系數(shù)； U——齒數(shù)比； ZE——彈性系數(shù) ZH——節(jié)點區(qū)域系數(shù) Zε——重合度系數(shù)式中“＋”用于外嚙合，“”號用于內(nèi)嚙合。 參數(shù)計算載荷系數(shù)K： （212）式中 KA——使用系數(shù) Kv——動載系數(shù) Kα——齒間載荷分配系數(shù) Kβ——齒向載荷分布系數(shù)使用系數(shù)KA用于考慮動力機和工作機的運轉(zhuǎn)特性、聯(lián)軸器的緩沖性能等外部因素引起的動力載荷而引入的系數(shù)。按表查得KA=1動載系數(shù)Kv用以考慮齒輪副在嚙合過程中因嚙合誤差（基節(jié)誤差，齒形誤差，輪齒變形等）而引起的內(nèi)部附加動載荷的系數(shù)。 (213)查圖可得Kv=1齒輪傳動的端面重合度一般都大于1。工作時，單齒對嚙合和雙齒對嚙合交替進行，前者作用力由一對齒承擔，后者作用力由兩對齒分擔。齒間載荷分配系數(shù)就是考慮同時嚙合的各對齒輪間的載荷分配不均勻的系數(shù)。根據(jù)εr查表得Kα=傳動工作時，由于軸的彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形、軸承的彈性位移以及傳動裝置的制造和安裝誤差等原因，將導(dǎo)致齒輪副相互傾斜及輪齒扭曲，使齒輪延接觸線產(chǎn)生載荷分布不均勻現(xiàn)象，其影響用系數(shù)Kβ修正。根據(jù)齒寬系數(shù)Ψd查表得Kβ=代入式（212）得 扭矩T1： （214）式中 Fh——作用在方向盤上的切向力，單位為N； R——方向盤的半徑，單位為㎜。彈性系數(shù)ZE：材料彈性模量E和泊松比u對接觸應(yīng)力的影響用彈性系數(shù)ZE修正。根據(jù)齒輪副的材料，查表得：ZE=節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH：節(jié)點區(qū)域系數(shù)用于考慮節(jié)點處齒廓曲率相對接觸應(yīng)力的影響，查表得：ZH=重合度系數(shù)Zε:重合度系數(shù)用以考慮重合度對單位齒寬的影響， （312） 螺旋角系數(shù)Zβ: （313） 將以上系數(shù)代入式（311）得已求出d1=㎜,㎜。齒面接觸強度復(fù)合要求。 齒根彎曲強度校核挾持圓柱齒輪傳動的接觸線是傾斜的，股齒輪往是局部折斷。齒根彎曲應(yīng)力關(guān)系比較復(fù)雜，很難精確計算，通常安斜齒輪的當量法面當量直齒輪進行，分析的剖面應(yīng)為法向剖面，模數(shù)應(yīng)為法向模數(shù)mn，寬度的最小接觸線長度Lmin?？紤]到接觸線傾斜對彎曲強度的有利影響，在引入螺旋角細說Yβ，于是斜齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強度的校核公式為： (314)式中 YF——齒形系數(shù)，當量齒數(shù)ZV=Z/cosβ； YSa——應(yīng)力修正系數(shù)，安當量齒數(shù)ZV插圖； Yε——重合度系數(shù)； Yβ——螺旋角系數(shù)； Ft——齒輪所收的圓周切向力，單位為N㎜。參數(shù)計算：齒形系數(shù)YFa：由于l和s均與模數(shù)成正比，故YFa只取決與齒輪的形狀（隨齒數(shù)z和變位系數(shù)x而定），而與模數(shù)大小無關(guān)。查圖得：YFa=應(yīng)力修正系數(shù)YSa：應(yīng)力修正系數(shù)用于綜合考慮齒根過度曲線處的應(yīng)力集中和處彎曲應(yīng)力外其余應(yīng)力對齒根應(yīng)力的影響系數(shù)。查圖得：YSa=重合度系數(shù)Yε： (325)螺旋角系數(shù)Yβ: （326）將以上系數(shù)代入式（314）得：σF[σF]齒根彎曲強度復(fù)合要求。 齒輪軸強度校核軸的強度計算主要有三種方式：許用切應(yīng)力計算；許用彎曲應(yīng)力計算；安全系數(shù)校核計算。許用切應(yīng)力計算只需知道轉(zhuǎn)矩的大小，方法簡單，但計算精度低。他主要用于下列情況；1 傳遞以轉(zhuǎn)矩為主的傳動軸；2 初步估算軸頸以便進行結(jié)構(gòu)設(shè)計；3 不重要的軸。彎矩等的影響，可在計算中適當降低許用切應(yīng)力。許用彎曲應(yīng)力計算必須已知作用力的大小和作用點的位置、軸承跨距、各段軸徑等參數(shù)。為此，常先按轉(zhuǎn)矩估算軸徑并進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計后，即可繪出軸的彎扭合成圖，然后計算危險剖面的最大彎曲應(yīng)力。它主要用于計算一般重要的、扭彎復(fù)合的軸，計算精度中等。安全系數(shù)校核計算也要在結(jié)構(gòu)設(shè)計后進行，不僅要定出軸的各段直徑，而且要定出過渡圓角、過盈配合、表面粗糙度等細節(jié)。它主要用于重要的傳動軸或工作軸，計算精度較高，但計算較復(fù)雜，且常要有足夠的資料才能進行。安全系數(shù)校核計算能判斷各危險截面的安全程度。從而改變各薄弱環(huán)節(jié)，有利于提高軸的疲勞強度。以上三種方法各單獨使用或逐個使用。一般轉(zhuǎn)軸安許用彎曲應(yīng)力計算機足夠可靠，不一定在用安全系數(shù)法校核。需要用安全系數(shù)法校核的軸，不一定需要再用許用彎曲應(yīng)力進行計算。強度計算不能滿足要求是，應(yīng)修改結(jié)構(gòu)設(shè)計，兩者唱想和配合，交叉運行。為了保證所設(shè)計轉(zhuǎn)向器的可靠性。本次設(shè)計采用按許用彎曲應(yīng)力計算法與許用安全系數(shù)相結(jié)合的方法校核。 齒輪齒條傳動受力分析若略去齒面間的摩擦力，則作用于節(jié)點P的法向力Fn可分解為徑向力Fr和分力F，分力F又可分解為圓周力Ft和軸向力Fa。Ft= (327) (228) 齒輪軸的強度校核選用安全系數(shù)校核中的疲勞安全強度校核。疲勞強度的校核即計入應(yīng)力集中、表面尺寸和尺寸影響以后的精確校核。繪出軸的彎矩M圖和轉(zhuǎn)矩T圖以后選擇軸上的危險截面進行校核。根據(jù)截面上受到的彎矩和扭矩可求出彎曲應(yīng)力和切應(yīng)力，這兩項循環(huán)應(yīng)力可分解成平均應(yīng)力可分解成平均應(yīng)力σm和гm和應(yīng)力幅σa和гa。然后分別求出彎矩作用下的安全系數(shù)Sσ和轉(zhuǎn)矩作用下的安全系數(shù)Sг。 (329) (330)式中 kσ和kг——彎矩和轉(zhuǎn)矩作用的有效應(yīng)力集中系數(shù)； β——表面狀態(tài)系數(shù)； εσ和εr——影響彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的尺寸系數(shù)； Ψσ和Ψг——材料對循環(huán)載荷的敏感性系數(shù)； kN——壽命系數(shù)； No——循環(huán)基數(shù)。材料不同，No值夜不同。鋼的硬度、強度越高，No值越大。指數(shù)m對于鋼：拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和切應(yīng)力是，m=9；接觸應(yīng)力，m=6。對于青銅：彎曲應(yīng)力，m=9；接觸應(yīng)力時：m=8。最后可求出綜合安全系數(shù)并應(yīng)滿足下列條件：當材料質(zhì)地均勻、載荷與應(yīng)力計算較精確，可取[S]≧；材料不夠均勻、計算不夠精確是，可取[S]≧；材料均勻性和計算精確度都很低，或尺寸很大轉(zhuǎn)軸（d≧200㎜），則取[S]≧。重要的軸，破壞后悔引起重大事故，應(yīng)適當增大[S]值。1. 軸的受力分析(1) 畫軸的結(jié)構(gòu)簡圖(2) 畫軸的受力簡圖在垂直面上 (332) (333)在水平面上 (334)(3) 畫彎矩圖在水平面上，aa剖面左側(cè)、右側(cè) (335)在垂直面上，aa剖面左側(cè) (336)aa剖面右側(cè) (337)合成彎矩，aa剖面左側(cè) (338) (4) 畫轉(zhuǎn)矩圖轉(zhuǎn)矩 (340)2. 判斷危險截面顯然，aa剖面左側(cè)合成彎矩最大、扭矩為T,該截面左側(cè)可能是危險截面。3. 軸的彎扭合成強度校核由《機械設(shè)計》查得：[σ]=[σ1]b=60MPa[σ]b=100MPaα=[σ1]b/[σ]b=aa剖面左側(cè) (341)4. 軸的疲勞強度安全系數(shù)校核查得 σB=650MPaσ1=300MPaг1=155MPaΨσ=Ψг=aa剖面左側(cè) (343)查得 kσ=Kг=由表查得絕對尺寸系數(shù)：εσ=εr=軸經(jīng)磨削加工，查得質(zhì)量系數(shù)β=：彎曲應(yīng)力 應(yīng)力幅 σa=σb=平均應(yīng)力 σm=0切應(yīng)力 將以上系數(shù)代入式（329）、（330）得： 將以上兩數(shù)代入式（331）得：查得許用安全系數(shù)[S]=,顯然S[S],故aa剖面安全。圖 31 彎矩、扭矩圖 滾動軸承的失效形式及計算準則滾動軸承的失效形式主要分為疲勞剝落，過量永久變形和磨損。1. 疲勞剝落 滾動軸承受載后，滾動體和套圈減產(chǎn)生變化的接觸應(yīng)力，工作循環(huán)達到一定次數(shù)后，個元件接觸表面可能發(fā)生疲勞剝落。如果安裝不當，軸承局部受載較大，會促使剝落早期發(fā)生。2. 過量永久變形 當載荷很大火受沖擊載荷時，滾動體或套圈滾道上將出現(xiàn)不均勻的在塑性變形凹坑，是軸承在運轉(zhuǎn)中差生劇烈的震動和噪聲。3. 磨損 由于密封盒輪滑不良，使維護不當?shù)?，滾動體育套圈可能產(chǎn)生磨損，磨損使軸承游隙、噪聲及震動增大，降低運動精度。此外，還有元件破裂、膠合、電蝕、銹蝕等失效形式。在正常使用情況下，這些失效是應(yīng)該避免的，因此稱為非正常失效。疲勞剝落可根據(jù)使用壽命，由基本額定動載荷限定載荷能力；過量永久變形可由基本額定靜載荷限定載荷能力；磨損尚無統(tǒng)一的計算方法。 軸承校核計算校核7024C角接觸軸承，軸承間距54mm,軸承轉(zhuǎn)速n=15r/min,預(yù)期壽命L′h=12000h初步計算當量動負荷：X=,暫選一近似中間值Y=。另查表得fp= （344）計算軸承應(yīng)有的基本額定動負荷C′r：查表得： ft=1ε=1初選軸承型號：查《機械工程及自動化簡明設(shè)計手冊》,選擇7024C軸承,Cr=，其基本額定靜負荷Cor=4驗算并確定軸承型號：1) FA/Cor=9/600=,。2) 計算當量動載荷 （345）3) 驗算6204軸承的壽命選用的軸承即高于預(yù)定壽命，能滿足設(shè)計要求。 本章小結(jié)本章的主要內(nèi)容是對齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的各部件進行校核。包括主動小齒輪的齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲強度校核、齒輪軸的強度校核及軸承的校核。為了保證轉(zhuǎn)向器運行時的的可靠性和穩(wěn)定性。以上的校核是非常必要的，必須非常認真的進行。第4章 應(yīng)用CATIA進行三維圖以及二維圖的繪制 CATIA相關(guān)內(nèi)容簡介 CATIA是英文Computer Aided TriDimensional Interface Application 的縮寫。是世界上一種主流的CAD/CAE/CAM 一體化軟件。在70年代Dassault Aviation 成為了第一個用戶，CATIA 也應(yīng)運而生。從1982年到1988年，CATIA 相繼發(fā)布了1版本、2版本、3版本，并于1993年發(fā)布了功能強大的4版本，現(xiàn)在的CATIA 軟件分為V4版本和 V5版本兩個系列。V4版本應(yīng)用于UNIX 平臺，V5版本應(yīng)用于UNIX和Windows 兩種平臺。V5版本的開發(fā)開始于1994年。為了使軟件能夠易學(xué)易用，Dassault System 于94年開始重新開發(fā)全新的CATIA V5版本，新的V5版本界面更加友好，功能也日趨強大，并且開創(chuàng)了CAD/CAE/CAM 軟件的一種全新風格。法國 Dassault Aviation 是世界著名的航空航天企業(yè)。其產(chǎn)品以幻影2000和陣風戰(zhàn)斗機最為著名。CATIA的產(chǎn)品開發(fā)商Dassault System 成立于1981年。而如今其在CAD/CAE/CAM 以及PDM 領(lǐng)域內(nèi)的領(lǐng)導(dǎo)地位，已得到世界范圍內(nèi)的承認。其銷售利潤從最開始的一百萬美圓增長到現(xiàn)在的近二十億美圓。雇員人數(shù)由20人發(fā)展到2000多人。CATIA是法國Dassault System公司的CAD/CAE/CAM一體化軟件，居世界CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、造船、機械制造、電子\電器、消費品行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有的產(chǎn)品設(shè)計與制造領(lǐng)域，其特有的DMU電子樣機模塊功能及混合建模技術(shù)更是推動著企業(yè)競爭力和生產(chǎn)力的提高。CATIA 提供方便的解決方案，迎合所有工業(yè)領(lǐng)域的大、中、小型企業(yè)需要。包括:從大型的波音747飛機、火箭發(fā)動機到化妝品的包裝盒，