【文章內(nèi)容簡介】 P ——— 軸上傳遞的功率， km ； n ——— 軸的轉(zhuǎn)速， /minr 。 初估軸徑。 主動(dòng)撥盤上： 由機(jī)械設(shè)計(jì)第十九章表 （軸幾種常用材料的 []? 及 A 值），選擇軸的材料為 45 鋼，查得取 103A? ， 1 , 72 0 / m inP kw n r?? ，初算軸徑：31 11 0 3 2 4 .7 572d m m? ? ?。槽輪 1 上： 32 11 0 3 5 012d m m? ? ?。 在根據(jù)上面 1d 、 2d 的條件限制，而且功率 上面是按 100%的效率計(jì)算，所以實(shí)際的軸徑比求的要小些， 可以滿足 要求 。 為減少設(shè)計(jì)的工作量和方便加工制造，槽輪 2 的設(shè)計(jì)尺寸可以和槽輪 1 的一樣。 根據(jù)槽輪齒頂厚度 5b mm? ，確定鎖止弧是以半徑為 40mm ，弧所對(duì)應(yīng)的圓心度為 0120 的三分之一圓弧。 需要注明的是，為了避免或減輕槽輪在開始轉(zhuǎn)動(dòng)和停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的碰撞或沖擊，圓銷在開始進(jìn)入徑向槽或從徑向槽脫出的瞬間，圓銷中心的線速度方向均沿著徑向槽的中心線方向，以便槽輪在啟動(dòng)或停止的瞬時(shí)角速度為零。 所以，如 圖 三 所示的幾何關(guān)系及槽輪的相關(guān)尺寸，圓銷在進(jìn)入或脫出槽輪時(shí)，其線速度都要沿著槽輪的中心線方向， 即主動(dòng)撥盤的圓銷在進(jìn)入或脫出槽輪的瞬間要與水平線成 060 ，如圖 3。 5 錐齒輪的 傳動(dòng) 設(shè)計(jì) 5． 1 2n 軸上的錐齒輪 1z 與槽輪 2 軸上相嚙合的錐齒輪 2z 的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 這對(duì)錐齒輪要求實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比 為 1213zi z??。 一、 選定錐齒輪材料、熱處理及精度 考慮此對(duì)錐齒輪的功率及安裝的限制，故大小錐齒輪都選用硬齒面漸開線直齒錐 齒 輪。 （ 1） 錐齒輪材料及熱處理 第 16 頁 共 46 頁 大小錐齒輪（整鍛結(jié)構(gòu)）材料為 20CrMoTi 。齒面滲碳淬火，齒面硬度為58 62HRC ，有效硬化層深 。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)第九章圖 和圖 ，取 l im 1 l im 2 l im 1 l im 2150 0 , 500H H F FM P a M P a? ? ? ?? ? ? ?，齒面最終成形工藝為磨齒。 （ 2） 輪齒精度 按 / 10 09 5 19 88 , 6GB T ? 級(jí)，齒面粗糙度 um? ，齒根噴丸強(qiáng)化。裝配后齒面接觸率為 70%。 二、 初步設(shè)計(jì)錐齒輪傳動(dòng)的主要尺寸 （ 1） 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 6 11 19 .5 5 1 0PT n? ? ? 計(jì) 1P =1kw ， 1 36 / minnr? ，則： 6 11 19 .5 5 1 0PT n? ? ? = 6 19 . 5 5 1 0 2 6 5 2 7 8 *36 N m m? ? ? （ 2） 確定齒數(shù) 因?yàn)槭怯昌X面，故取 1 23z? ， 21 3 23 69z iz? ? ? ?。 （ 3） 計(jì)算基本尺 寸 a 標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪 b 受力分析 圖 4 第 17 頁 共 46 頁 安全系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)九章表 查得 ? （按 1%失效概率考慮） 。小錐齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 71 60 60 36 1 16 30 0 7 7. 3 10hN nk t? ? ? ? ? ? ? ? ? 大錐齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 721/ 10N N u? ? ? 由圖 查得壽命系數(shù) , ??；實(shí)驗(yàn)齒輪應(yīng)力修正系數(shù) ? ；由圖 預(yù)取尺寸系數(shù) 1xY? ，則許用彎曲應(yīng)力： l i m 11 768F N S T xFP FY Y Y M P aS?? ?? l i m 22 752F N S T xFP FY Y Y M P aS?? ?? 根據(jù)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算式： ( 1 0 . 5 )ttF F a s a F a s a F PmRK F K FY Y Y Yb m b m?? ?? ? ?? 式中， FaY ——— 齒形系數(shù)，根據(jù)當(dāng)量齒數(shù) vz ，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖 查得 ? ； saY ——— 應(yīng)力修正系數(shù)，根據(jù)當(dāng)量齒數(shù) vz ，由圖 查得 ? 。 得： 312 2 214(1 ) 1 Fa saFPRRYYKTmzu ???? ??= 取整數(shù) 3m? ， 則正確嚙合條件： 001 2 1 2 1 23 。 20 。 90m m m ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? 所以，小錐齒輪的分度圓直徑： 11 3 23 69d m z m m? ? ? ? 大錐齒輪的分度圓直徑： 22 3 69 207d m z m m? ? ? ? 因 221212R d d??，所以 109R mm? 。由 1 1 2 22 si n , 2 si nd R d R????得： 011 s in ( ) 1 8 . 52da c r R? ?? 022 s in ( ) 7 1 . 52da c r R? ?? 第 18 頁 共 46 頁 小錐齒輪當(dāng)量齒輪的齒數(shù)： 11 01 23 2 4 . 2 3c o s c o s 1 8 . 5v zz ?? ? ?（當(dāng)量齒輪的齒數(shù)無須元整），同理，大錐齒輪當(dāng)量齒輪的齒數(shù)： 22 02 69 2 1 7 . 4 5c o s c o s 7 1 . 5v zz ?? ? ?。 為保證錐齒輪的連續(xù)傳 動(dòng)，其應(yīng)該滿足重合度 1?? ，直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的重合度可按當(dāng)量齒輪進(jìn)行計(jì)算。即： 1 1 2 21 [ ( ) ( ) ]2 v v v vz tg tg z tg tg? ? ? ? ??? ? ? ? 式中 1v? ， 2v? 分別為大小錐齒輪當(dāng)量齒輪的齒頂圓壓力角。其計(jì)算過程如下： 11 3 3 9vvd mz? ? ? ?， 22 3 217 .45 652 .35vvd m z? ? ? ? 當(dāng)量齒輪基圓直徑： 011 c o s 3 2 4 .2 3 c o s 2 0 6 8 .3v b vd m z ?? ? ? ? ? ? 022 c os 3 21 7. 45 c os 20 61 3v b vd m z ?? ? ? ? ? ? 當(dāng)量齒輪的齒頂圓直徑，由 *1 1 122va v a v ad d h d m h? ? ? ?得： 1278. 69 , 658 .35v a v ad m m d m m?? 由 11 1cos vbva vadd? ?，得 011 1 6 8 . 3a r c c o s ( ) c o s ( ) 2 9 . 87 8 . 6 9vbva vad a c rd? ? ? ? 同樣可得： 022 2 613a r c c o s ( ) c o s ( ) 2 1 . 46 5 8 . 3 5vbva vad a c rd? ? ? ? 所以，重合度 ? ： 1 1 2 21 [ ( ) ( ) ]2 v v v vz tg tg z tg tg? ? ? ? ??? ? ? ? = 0 0 0 01 [ 2 4 . 2 3 ( 2 9 . 8 2 0 ) 2 1 7 . 4 5 ( 2 1 . 4 2 0 ) ]2 tg tg tg tg? ? ? ? ? ? 滿足重合度大于 1 的要求。 齒寬系數(shù) /R bR? ? ，取 13R??，且 12b b b??。 現(xiàn)將該對(duì)錐齒輪的主要幾何尺寸計(jì)算列出，如下表： 表 3 錐齒輪基本尺寸 第 19 頁 共 46 頁 名 稱 代 號(hào) 計(jì)算數(shù)值 分度錐角 ? , ???? 分度圓直徑 d 126 9 , 2 0 7d m m d m m?? 錐距 R 109R mm? 齒頂高 ah 3ah mm? 齒根高 fh mm? 齒頂圓直徑 ad 127 4 .6 9 , 2 0 8 .9aad m m d m m?? 齒根圓直徑 fd 1262 .1 7 , 20 4. 72ffd m m d m m?? 齒頂角 a? ???? 齒根角 f? ???? 齒頂錐角 a? 001220 .0 8 , 73 .0 8aa???? 齒根錐角 f? 001216 .6 1 , 69 .6 1ff???? 分度圓齒厚 s mm? 齒 寬 b 30b mm? 當(dāng)量齒數(shù) vz 122 4 .2 3 , 2 1 7 .4 5vvzz?? 當(dāng)量齒數(shù)比 vu 9vu? 平均模數(shù) m ? 平均分度圓直徑 md . 172 .5mmd mm d mm?? 當(dāng)量齒輪的分度圓直徑 mvd 1260. 63 . 543 .64m v m vd m m d m m?? 三、 錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度校核 直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算比較復(fù)雜。為了簡化計(jì)算，通常按其齒寬中點(diǎn)的當(dāng)量齒輪進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。這樣，就可以直接引用直齒圓柱齒輪的相應(yīng)公式。因直齒錐齒輪的制造精度較低，在強(qiáng)度計(jì)算中一般不考慮重合度的影響，即取齒間載荷分配系數(shù) K? 、重合度系數(shù) Z? 、 Y? 的值為 1。 （ 1） 輪齒受力分析 忽略齒面摩察力，并假設(shè)法向力 nF 集中作用在齒寬中點(diǎn)上，在分度圓上可第 20 頁 共 46 頁 將其分解為圓周力 tF 、徑向力 rF 和軸向力 aF 相互垂直的三個(gè)分力，如圖 4 b 所示。各力的大小分別為： 111211c o s22(1 0 .5 )tnttmRFFTTFFdd???? ? ? ? ? 1 2 1 11 2 1 1ta n c o sta n s inr a ta t tF F FF F F ????? ? ?? ? ? 式中， 1T 為小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩， 則 661 19 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 2 6 5 2 7 836PT N m mn? ? ? ? ? ? ? ? 各力的方向：主動(dòng)圓周力的方向與輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反；從動(dòng)輪圓周力的方向與輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同；主從動(dòng)輪的徑向力分別指向各自的輪心；軸向力則分別指向各自的大端。 （ 2） 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 以當(dāng)量齒輪作齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，則： 111tvH E H H PmvK F uZZ b d u????? 其中 HP? 為許用接觸應(yīng)力，其計(jì)算式為： l imH N W XHP HZ Z ZS?? ? 式中： limH? ——— 失效概率為 1%時(shí)，試驗(yàn)齒輪的齒面接觸疲勞極限，由圖 查得 lim 1500H? ? ； NZ ——— 接觸疲勞強(qiáng)度的壽命系數(shù)，其值可根據(jù)當(dāng)量齒輪的應(yīng)