【文章內(nèi)容簡介】 2. 齒輪的材料，精度和齒數(shù)選擇 : 大小齒輪采用 40Cr 號(hào)鋼，鍛選項(xiàng)毛 坯，大齒輪、正火處理，小齒輪調(diào)質(zhì)。齒輪精度用7級(jí)，輪齒表面精糙度為 ，小齒輪硬度 280HBC，大齒輪硬度 240HBC。 初取 Z1=24 i1= 則 Z2=Z1 =24 = 取 z2=81 。 首先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算，由式（ 79）［機(jī)設(shè)］ ? ?311 12 uudKH tZZZd aEZHt ??? ?? 由圖（ 76）選取材料的接觸疲勞，極限應(yīng)力為 б HILim=600 б HILin=580 由［ 2］圖 77 選取材料彎曲疲勞極限應(yīng)力 б HILim=500 б HILin=380 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N由式（ 73）計(jì)算 N1=60n at=60 720 (8 360 8)= 910 N2= N1/u= 910 /2= 910 由［ 2］圖 78 查得接觸疲勞壽命系數(shù)； ZN1= ZN2= 由［ 2］圖 79 查得彎曲 疲勞壽命系數(shù) ； YN1=1 YN2=1 由［ 2］圖 72 查得接觸疲勞安全系數(shù)： SFmin= 又 YST= 試選 Kt= 由［ 2］式 (71)(72)求許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力 li m1m i n 546H Nam H MZPS???? ???? l im22 m in 5 2 2 . 5H NaH H MZPS???? ???? 將有關(guān)值代入式 (79)得 2 13122 1( ) 55 .36U E tt Hdu mmuZ Z Z K Td ? ?? ??????? 則 V1=(π d1tn1/60 1000)=廣東工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 查［ 2］圖 710 得 Kv= 由表 73 查和得 K A= 74查得 Kβ = Kα =.則 KH=KAKVKβ Kα = ,修正 311 6 3 .7 1ttK mmKdd?? 取 ? ? 則 B= ? ?? mm M=d1/24= 由表 76取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)： mn= 3. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 計(jì)算公式： 13 212 ()[]Fa sadFYYkTm z??? 由［ 2］圖 718查得， YFS1=， YFS2= 取 Yε = 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 1 11m i n303STF lin NaFFMY YPS???? ???? 222 m i n 238STF lin NaF F MY YPS???? ???? 查取齒形系數(shù) , 6FaY Y sa?? 計(jì)算載 荷 系數(shù) bA F F a FK K K K K?? 計(jì)算大小齒輪的[]Fa saFYY?并加以比較 111[]Fa saFYY? ? []Fa saFYY? ? 顯然大齒輪的值大些 計(jì)算得 13212 ( ) 1 . 8 4[]F a sadFYYkTm z???? 對(duì)比計(jì)算結(jié)果：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的模數(shù)大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 并圓整為 2，并接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑?jīng)Q定小齒輪齒數(shù) Z1=d1/m=, 取 Z1＝ 32 則 Z2= 1Zi? ＝ 取 Z2＝ 108 3．幾何尺寸計(jì)算 廣東工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 分度圓直徑 11 64d z m?? mm 22 216d z m?? mm 兩齒輪中心距 12( ) / 2 140a d d? ? ? mm 1. ??? mm 取 B1=42mm B2=40mm 低速級(jí)齒輪傳動(dòng) 4. 齒輪的材料，精度和齒數(shù)選擇 : 大小齒輪采用 40Cr 號(hào)鋼，鍛選項(xiàng)毛坯， 大齒輪、正火處理，小齒輪調(diào)質(zhì)。齒輪精度用7級(jí)，輪齒表面精糙度為 ，小齒輪硬度 280HBC，大齒輪硬度 240HBC。 初取 Z1=24 i1= 則 Z2=Z1 i=24 = 取 z2=58 。 首先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算，由式（ 79）［機(jī)設(shè)］ ? ?3 1112 uudKH tZZZd aEZHt ??? ?? 由圖（ 76）選取材料的接觸疲勞，極限應(yīng)力為 б HILim=600 б HILin=580 由［ 2］圖 77 選取材料彎曲疲勞極限應(yīng)力 б HILim=500 б HILin=380 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N由式（ 73）計(jì)算 N1=60n at=60 (8 360 8)= 810 N2= N1/u= 810 /= 810 由［ 2］圖 78 查得接觸疲勞壽命系數(shù)； ZN1= ZN2= 由［ 2］圖 79 查得彎曲 疲勞壽命系數(shù) ； YN1=1 YN2=1 由［ 2］圖 72 查得接觸疲勞安全系數(shù)： SFmin= 又 YST= 試選 Kt= 由［ 2］式 (71)(72)求許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力 li m 1m i n552H NamHMZPS???? ???? l im22 m in 5 2 2 . 5H NaH H MZPS???? ???? 將有關(guān)值代入式 (79)得 廣東工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 2 13122 1( ) 83 .79U E tt Hdu mmuZ Z Z K Td ? ?? ??????? 則 V1=(π d1tn1/60 1000)=查［ 2］圖 710 得 Kv= 由表 73 查和得 K A= 74 查得 Kβ = Kα =.則 KH=KAKVKβ Kα = ,修正 311 9 8 .4 5ttK mmKdd?? 取 ? ? M=d1/24= 由表 76取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)： mn= 5. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 計(jì)算公式： 13 212 ()[]Fa sadFYYkTm z??? 由［ 2］圖 718查得， YFS1=， YFS2= 取 Yε = 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 1 11m i n3 9 0 . 9STF lin NaFFMY YPS???? ???? 222 m i n 3 0 7 . 4 5STF lin NaF F MY YPS???? ???? 查取齒形系數(shù) , Y sa?? 計(jì)算載 荷 系數(shù) bA F F a FK K K K K?? 計(jì)算大小齒輪的[]Fa saFYY?并加以比較 111[]Fa saFYY? ? []Fa saFYY? ? 顯然大齒輪的值大些 計(jì)算得 13212 ( ) 2 . 4 9[]F a sadFYYkTmz???? 對(duì)比計(jì)算結(jié)果：齒面接觸疲勞強(qiáng)度的模數(shù)大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 并圓整為 ，并接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑?jīng)Q定小齒輪齒數(shù) Z1=d1/m=, 取 Z1＝ 40 廣東工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 則 Z2= 1Zi? ＝ 96 取 Z2＝ 96 3．幾何尺寸計(jì)算 分度圓直徑 11 100d z m?? mm 22 240d z m?? mm 兩齒輪中心距 12( ) / 2 170a d d? ? ? mm 1. 50dbd??? mm 取 B1=52mm B2=50mm 五 軸的設(shè)計(jì) 機(jī)器上所安裝的旋轉(zhuǎn)零件，例如帶輪、齒輪、聯(lián)軸器和離合器等都必須用軸來支承，才能正常工作，因此軸是機(jī)械中不可缺少的重要零件。本章將 討論軸的類型、軸的材料和輪轂聯(lián)接，重點(diǎn)是軸的設(shè)計(jì)問題，其包括軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是合理確定軸的形狀和尺寸，它除應(yīng)考慮軸的強(qiáng)度和剛度外，還要考慮使用、加工和裝配等方面的許多因素。 軸的分類 按軸受的載荷和功用可分為： ：只承受彎矩不承受扭矩的軸，主要用于支承回轉(zhuǎn)零件。如 .車輛軸和滑輪軸。 ：只承受扭矩不承受彎矩或承受很小的彎矩的軸 ,主要用于傳遞轉(zhuǎn)矩。如汽車的傳動(dòng)軸。 ：同時(shí)承受彎矩和扭矩的軸，既支承零件又傳遞轉(zhuǎn)矩。如減速器軸。 主要承受彎矩和扭矩。軸的失效形式是疲勞斷裂，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。軸的材料從以下中選?。? 廣東工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 1. 碳素鋼 優(yōu)質(zhì)碳素鋼具有較好的機(jī)械性能，對(duì)應(yīng)力集中敏感性較低，價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛。例如：3 4 50 等優(yōu)質(zhì)碳素鋼。一般軸采用 45鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)或正火處理；有耐磨性要求的軸段，應(yīng)進(jìn)行表面淬火及低溫回火處理 。輕載或不重要的軸，使用普通碳素鋼 Q23 Q275 等。 2. 合金鋼 合金鋼具有較高的機(jī)械性能，對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，淬火性較好，熱處理變形小，價(jià)格較貴。多使用于要求重量輕和軸頸耐磨性的軸。例如：汽 輪發(fā)電機(jī)軸要求，在高速、高溫重載下工作，采用 27Cr2Mo1V、 38CrMoAlA 等?；瑒?dòng)軸承的高速軸，采用 20Cr、 20CrMnTi 等。 3. 球墨鑄鐵 球墨鑄鐵吸振性和耐磨性好，對(duì)應(yīng)力集中敏感低，價(jià)格低廉，使用鑄造制成外形復(fù)雜的軸。例如：內(nèi)燃機(jī)中的曲軸。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 如圖所示為一齒輪減速器 中的的高速軸。軸上與軸承配合的部份稱 為軸頸，與傳動(dòng)零件配合的部份稱為軸 頭，連接軸頸與軸頭的非配合部份稱為軸 身，起定位作用的階梯軸上截面變化的部 分稱為軸肩。 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求 有： （ 1）、便于軸上零件的裝 配 軸的結(jié)構(gòu)外形主要取決于 軸在箱體上的安裝位置及形式，軸上零件的布置和固定方式，受力情況和加工工藝等。 為了便于軸上零件的裝拆，將軸制成階梯軸， 中間直徑最大，向兩端逐漸直徑減小。近似為等強(qiáng)度軸。 （ 2）、保證軸上零件的準(zhǔn)確定位和可靠固定 軸上零件的軸向定位方法主要有：軸肩定位、套筒定位、圓螺母定位、軸端擋圈定位和軸承端蓋定位。 1）軸向定位的固定 ① 軸肩 或軸環(huán) ：如 教材 圖 107 所 示。軸肩定位是最方便可靠的定位方法，但采用軸肩 定位會(huì)使軸的直徑加大，而且軸肩處由于軸徑的突變 而產(chǎn)生應(yīng)力集中。因此，多用于軸向力 較大的場(chǎng)合。定位軸肩的高度h=(—)d， d 為與零件相配處的軸徑尺寸。 要求 r 軸 R 孔 或 r 軸 C 孔 廣東工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 ② 套筒和圓螺母 定位套筒用于軸上兩零件 的距離較小，結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠。圓螺母用于軸上兩零件距離較 大，需要在軸上切制螺紋，對(duì)軸的強(qiáng)度影響較大。 ③ 性擋圈和緊定螺釘 這兩種固定的方法，常用于軸向力較小的場(chǎng)合。 ④ 軸端擋圈圓錐面： 軸端擋圈與軸肩、圓錐面與軸端擋圈聯(lián)合使用，常用于軸端起到雙向固定。裝拆方便，多用于承受劇烈振動(dòng)和沖擊的場(chǎng)合。 2）周向定位和固定 軸上零件的周向固定是為了防止零件與軸 發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的固定方式有： b.過盈配合聯(lián)接 鍵聯(lián)接和圓錐銷聯(lián)接見 教材 167。 10— 4節(jié)。過盈配合是利用軸和零件輪轂孔之間的配合過盈量來聯(lián)接，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)周向和軸向固定，結(jié)構(gòu)簡單，對(duì)中性好，對(duì)軸削弱小，裝拆不便。成型聯(lián)接是利用非圓柱面與相同的輪轂孔配合，對(duì)中性好，工作可靠，制造困難應(yīng)用少。 （ 3）、具有良好的制造和裝配工藝性 1） . 軸為階梯軸便于裝拆。軸上磨削和車螺紋的軸段應(yīng)分別設(shè)有砂輪越程槽和螺紋退刀槽。如教材圖 10— 12 所示。 2） . 軸上沿 長度方向開有幾個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)將鍵槽安排在軸的同一母線上。同一根軸上所有圓角半徑和倒角的大小應(yīng)盡可能一致，以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)。為使軸上零件容易裝拆，軸端和各軸段端部都應(yīng)有 45176。的倒角。為便于加工定位，軸的兩端面上應(yīng)做出中心孔。 （ 4）、減小應(yīng)力集中，改善軸的受力情況 軸大多在變應(yīng)力下工作，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)減少應(yīng)力集中，以提高軸的疲勞強(qiáng)度，尤為重要。軸截面尺寸突變處會(huì)造成應(yīng)力集中，所以對(duì)階梯軸，相鄰兩段軸徑變化不宜過大，在軸徑變化處的過渡圓角半徑不宜過小。盡量不在軸面上切制螺紋和凹槽以免引起應(yīng)力集中。盡量使用圓 盤銑刀。此外，提高軸的表面質(zhì)量，降低表面粗糙度，采用表面碾 壓、噴丸和滲碳淬火等表面強(qiáng)化方法，均可提高軸的疲勞強(qiáng)度。 當(dāng)傳矩由一個(gè)傳動(dòng)件輸入，而由幾個(gè)傳動(dòng)件輸出時(shí)，為了