【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(diǎn)區(qū)域系數(shù) Zε——重合度系數(shù)式中“＋”用于外嚙合，“”號(hào)用于內(nèi)嚙合。 參數(shù)計(jì)算載荷系數(shù)K： （212）式中 KA——使用系數(shù) Kv——?jiǎng)虞d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(dòng)力機(jī)和工作機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性、聯(lián)軸器的緩沖性能等外部因素引起的動(dòng)力載荷而引入的系數(shù)。按表查得KA=1動(dòng)載系數(shù)Kv用以考慮齒輪副在嚙合過(guò)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(dòng)載荷的系數(shù)。 (213)查圖可得Kv=1齒輪傳動(dòng)的端面重合度一般都大于1。工作時(shí)，單齒對(duì)嚙合和雙齒對(duì)嚙合交替進(jìn)行，前者作用力由一對(duì)齒承擔(dān)，后者作用力由兩對(duì)齒分擔(dān)。齒間載荷分配系數(shù)就是考慮同時(shí)嚙合的各對(duì)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(dòng)工作時(shí)，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(dòng)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(duì)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(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH：節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)用于考慮節(jié)點(diǎn)處齒廓曲率相對(duì)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(duì)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(qiáng)度復(fù)合要求。 齒根彎曲強(qiáng)度校核挾持圓柱齒輪傳動(dòng)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(jì)算，通常安斜齒輪的當(dāng)量法面當(dāng)量直齒輪進(jìn)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(zhǎng)度Lmin?？紤]到接觸線傾斜對(duì)彎曲強(qiáng)度的有利影響，在引入螺旋角細(xì)說(shuō)Yβ，于是斜齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核公式為： (314)式中 YF——齒形系數(shù)，當(dāng)量齒數(shù)ZV=Z/cosβ； YSa——應(yīng)力修正系數(shù)，安當(dāng)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(jì)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(wú)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(guò)度曲線處的應(yīng)力集中和處彎曲應(yīng)力外其余應(yīng)力對(duì)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(qiáng)度復(fù)合要求。 齒輪軸強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度計(jì)算主要有三種方式：許用切應(yīng)力計(jì)算；許用彎曲應(yīng)力計(jì)算；安全系數(shù)校核計(jì)算。許用切應(yīng)力計(jì)算只需知道轉(zhuǎn)矩的大小，方法簡(jiǎn)單，但計(jì)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(dòng)軸；2 初步估算軸頸以便進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；3 不重要的軸。彎矩等的影響，可在計(jì)算中適當(dāng)降低許用切應(yīng)力。許用彎曲應(yīng)力計(jì)算必須已知作用力的大小和作用點(diǎn)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(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，即可繪出軸的彎扭合成圖，然后計(jì)算危險(xiǎn)剖面的最大彎曲應(yīng)力。它主要用于計(jì)算一般重要的、扭彎復(fù)合的軸，計(jì)算精度中等。安全系數(shù)校核計(jì)算也要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后進(jìn)行，不僅要定出軸的各段直徑，而且要定出過(guò)渡圓角、過(guò)盈配合、表面粗糙度等細(xì)節(jié)。它主要用于重要的傳動(dòng)軸或工作軸，計(jì)算精度較高，但計(jì)算較復(fù)雜，且常要有足夠的資料才能進(jìn)行。安全系數(shù)校核計(jì)算能判斷各危險(xiǎn)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(qiáng)度。以上三種方法各單獨(dú)使用或逐個(gè)使用。一般轉(zhuǎn)軸安許用彎曲應(yīng)力計(jì)算機(jī)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(jìn)行計(jì)算。強(qiáng)度計(jì)算不能滿足要求是，應(yīng)修改結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，兩者唱想和配合，交叉運(yùn)行。為了保證所設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向器的可靠性。本次設(shè)計(jì)采用按許用彎曲應(yīng)力計(jì)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(dòng)受力分析若略去齒面間的摩擦力，則作用于節(jié)點(diǎn)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(qiáng)度校核選用安全系數(shù)校核中的疲勞安全強(qiáng)度校核。疲勞強(qiáng)度的校核即計(jì)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(xiǎn)截面進(jìn)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(xiàng)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(duì)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(qiáng)度越高，No值越大。指數(shù)m對(duì)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(duì)于青銅：彎曲應(yīng)力，m=9；接觸應(yīng)力時(shí)：m=8。最后可求出綜合安全系數(shù)并應(yīng)滿足下列條件：當(dāng)材料質(zhì)地均勻、載荷與應(yīng)力計(jì)算較精確，可取[S]≧；材料不夠均勻、計(jì)算不夠精確是，可取[S]≧；材料均勻性和計(jì)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(dāng)增大[S]值。1. 軸的受力分析(1) 畫(huà)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖(2) 畫(huà)軸的受力簡(jiǎn)圖在垂直面上 (332) (333)在水平面上 (334)(3) 畫(huà)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(huà)轉(zhuǎn)矩圖轉(zhuǎn)矩 (340)2. 判斷危險(xiǎn)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(xiǎn)截面。3. 軸的彎扭合成強(qiáng)度校核由《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(qiáng)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(duì)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(dòng)軸承的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則滾動(dòng)軸承的失效形式主要分為疲勞剝落，過(guò)量永久變形和磨損。1. 疲勞剝落 滾動(dòng)軸承受載后，滾動(dòng)體和套圈減產(chǎn)生變化的接觸應(yīng)力，工作循環(huán)達(dá)到一定次數(shù)后，個(gè)元件接觸表面可能發(fā)生疲勞剝落。如果安裝不當(dāng)，軸承局部受載較大，會(huì)促使剝落早期發(fā)生。2. 過(guò)量永久變形 當(dāng)載荷很大火受沖擊載荷時(shí)，滾動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)中差生劇烈的震動(dòng)和噪聲。3. 磨損 由于密封盒輪滑不良，使維護(hù)不當(dāng)?shù)?，滾動(dòng)體育套圈可能產(chǎn)生磨損，磨損使軸承游隙、噪聲及震動(dòng)增大，降低運(yùn)動(dòng)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(dòng)載荷限定載荷能力；過(guò)量永久變形可由基本額定靜載荷限定載荷能力；磨損尚無(wú)統(tǒng)一的計(jì)算方法。 軸承校核計(jì)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(jì)算當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷：X=,暫選一近似中間值Y=。另查表得fp= （344）計(jì)算軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)負(fù)荷C′r：查表得： ft=1ε=1初選軸承型號(hào)：查《機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》,選擇7024C軸承,Cr=，其基本額定靜負(fù)荷Cor=4驗(yàn)算并確定軸承型號(hào)：1) FA/Cor=9/600=,。2) 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 （345）3) 驗(yàn)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(jì)要求。 本章小結(jié)本章的主要內(nèi)容是對(duì)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的各部件進(jìn)行校核。包括主動(dòng)小齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度校核、齒輪軸的強(qiáng)度校核及軸承的校核。為了保證轉(zhuǎn)向器運(yùn)行時(shí)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(rèn)真的進(jìn)行。第4章 應(yīng)用CATIA進(jìn)行三維圖以及二維圖的繪制 CATIA相關(guān)內(nèi)容簡(jiǎn)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(gè)用戶，CATIA 也應(yīng)運(yùn)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(qiáng)大的4版本，現(xiàn)在的CATIA 軟件分為V4版本和 V5版本兩個(gè)系列。V4版本應(yīng)用于UNIX 平臺(tái)，V5版本應(yīng)用于UNIX和Windows 兩種平臺(tái)。V5版本的開(kāi)發(fā)開(kāi)始于1994年。為了使軟件能夠易學(xué)易用，Dassault System 于94年開(kāi)始重新開(kāi)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(qiáng)大，并且開(kāi)創(chuàng)了CAD/CAE/CAM 軟件的一種全新風(fēng)格。法國(guó) 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(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)最為著名。CATIA的產(chǎn)品開(kāi)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(rèn)。其銷售利潤(rùn)從最開(kāi)始的一百萬(wàn)美圓增長(zhǎng)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(guó)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(jī)械制造、電子\電器、消費(fèi)品行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，其特有的DMU電子樣機(jī)模塊功能及混合建模技術(shù)更是推動(dòng)著企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)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(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)到化妝品的包裝盒，