【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 AVK K K K K??? (17) 使用系數(shù) AK 查表得 AK =1 動(dòng)載荷系數(shù) VK 查相關(guān)圖得初值 vtK = 齒向載荷分布系數(shù) K? 查相關(guān)圖得 K? = 齒間載荷分配系數(shù) K? 由 ? =0 得 121 1 1 1[ 1 . 8 8 3 . 2 ( ) ] c o s [ 1 . 8 8 3 . 2 ( ) ] 1 . 72 6 5 5ZZ??? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? (18) 則載荷系數(shù) K 的初值 tK 1 1 .1 5 1 .0 7 1 .1 5 1 .4 2tK ? ? ? ? ? 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 彈性系數(shù) EZ 查表得 21 8 9 .8EE NZZ mm? 節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)查相關(guān)圖及 HZ =0,查相關(guān)圖 (? =0, 1x = 2x =0)得 HZ = 重合度系數(shù) Z? 查相關(guān)圖（ 0?? ?）得 Z? = 許用接觸應(yīng)力 [ H? ] [ H? ]= limH n w HZ Z S? (19)接觸疲勞極限應(yīng)力 lim1H? , lim2H? 查相關(guān)圖得 lim1H? =570 N/mm2 lim2H? =460 N/mm2 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 1N 、 2N 1N =60nj hL = 1060 141 3 1 ( 8 300 8 ) 3 10? ? ? ? ? ? ? 2N = 8 81 1 .6 3 1 0 7 .7 0 7 1 02 .1 1 5NU ?? ? ? 由查相關(guān)圖得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù) 1NZ 、 2NZ （不允許有點(diǎn)蝕） 1NZ = 2NZ =1 硬化系數(shù) WZ 查相關(guān)圖得 WZ =1 接觸強(qiáng)度安全系數(shù) HS 查表得，按一般可靠度查 ~ 取 HS = 21 5 7 0 1 1[ ] 5 1 81 . 1H N m m? ????, 22 4 6 0 1[ ] 4 1 81 .1H N m m? ??? 故 根據(jù)式 (26) 1d 的設(shè)計(jì)初值 1td 為 231 2 1 . 4 2 1 0 1 2 0 . 6 2 . 1 2 1 1 8 9 . 8 2 . 5 0 . 8 8( ) 3 7 . 5 20 . 8 2 . 1 2 4 1 8td ? ? ? ? ??? 得： 1td ? 齒輪模數(shù) m m= 11tdZ = = 查表得 m=； 小輪分度圓直徑的圓整值 39。1td 39。11 26 1. 5 39td Z m? ? ? ?mm； 圓周速度 v 39。11 3 9 1 4 1 5 .4 3 2 .8 96 0 0 0 0 6 0 0 0 0tdnv ? ? ??? ? ?m/s； 與估取 3tv? 很相近 ,對(duì) VK 取值影響不大 ,不必修正 VK ； 泵體蓋 孔加工 專機(jī)及夾具設(shè)計(jì) 12 V VtKK? , ?? ； 小輪分度圓 直徑 39。1139tdd?? mm； 大輪分度圓直徑 22 55 82. 5d m Z? ? ? ? mm； 中心距 12() 1 . 5 ( 2 6 5 5 ) 6 0 . 7 522m Z Za ? ??? ? ? mm； 齒寬 1 m in ?? ? ? ? mm； 大輪齒寬 2 30bb?? ； 小輪齒寬 12 (5 ~ 10) 35bb? ? ?； 3) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 112 []F F a Sa FKT Y Y Ybd m ?????； 齒形系數(shù) FaY 查相關(guān)圖得 小輪 1FaY = 大輪 2FaY =； 應(yīng)力修正系數(shù) SaY 查相關(guān)圖得 小輪 1SaY = 大輪 2SaY =； 重合度系數(shù) 0 .2 5 0 .7 5 0 .2 5 1 .7 50 .6 91 .7Y? ????? ? ?； 許用彎曲應(yīng)力 []F? m i n[] FF N XF YYS?? ? N/mm2； 彎曲疲勞極限 minF? 查相關(guān)圖得 min1F? =460， min2F? =390； 彎曲壽命系數(shù) NY 查相關(guān)圖得 1NY = 2NY =1； 尺寸系數(shù) XY 查相關(guān)圖得 XY =1； 安全系數(shù) FS 查表得 FS =； 則 l i m1 1 11 4 6 0 1 1[ ] 3 5 3 . 8 51 . 3F N XF FYYS?? ??? ? ? N/mm2； l i m 2 2 22 3 9 0 1 1[ ] 3 0 01 . 3F N XFFYYS?? ??? ? ? N/mm2； 故 ? ?112 1 . 4 2 1 0 1 2 0 . 6 2 8 7 4 2 . 5 0 42 . 6 1 . 6 0 0 . 6 9 2 . 8 7 4 0 . 2 93 5 3 9 1 . 5 2 0 4 7 . 5FF????? ? ? ? ? ? ? ???； 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 ? ?222 1 . 4 2 1 0 1 2 0 . 6 2 8 7 4 2 . 5 0 42 . 3 1 . 7 2 0 . 6 9 2 . 7 3 4 4 . 7 13 0 3 9 1 . 5 1 7 5 5FF????? ? ? ? ? ? ? ??? ； 可得 結(jié)論 :齒根彎曲強(qiáng)度足夠 。 4) 齒輪其它尺寸計(jì)算 分度圓直徑 11 1 .5 2 6 3 9d m Z? ? ? ?； 1d =39, 2d =； 齒項(xiàng)高 *aah h m? ； 1ah = 2ah =； 齒根高 **()fah h C m?? ； 1fh=2fh=； 齒全高 *(2 )ah h C m?? ； 1h = 2h =； 齒頂圓直徑 *2 ( 2 )a a ad d h Z h m? ? ? ?； 1ad =42 , 2ad =； 齒根圓直徑 *2 ( 2 )f a ad d h Z h m? ? ?； 1fd=36, 2fd=； 基圓直徑 c o s c o sbd d m Z????； 1bd =, 2bd =； 齒距 pm?? ； 1p = 2p =； 齒厚 2ms ?? ； 1s =2s =； 齒槽寬 2me ?? ； 1e =2e =； 基圓齒距 cosbpp?? ； 1bp = 2bp =； 法向齒距 cosnbp p p ??? ； 1np = 2np =； 頂隙 *c c m? ； 1c =2c =； 分度圓壓力角 1220???? [7]。 軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 1) 軸的材料的選擇 軸的材料種類很多，要根據(jù)強(qiáng)度、剛度核耐磨性等要求，選擇材料種類 及 熱處理方式，軸的常用材料是碳素鋼和合金鋼。碳素鋼價(jià)格較低，對(duì)應(yīng)力集中敏感性小，通常使用中碳鋼，最常用的是 45 號(hào)鋼，不太重要或受力小的軸可以使用 Q235 等鋼材。 合金鋼比碳素鋼具有更高的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)良的熱處理性能，但對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，對(duì)于受力較大又要減小軸的尺寸和重量，或者需要提高軸頸的耐磨性，或者在高溫、腐蝕等條件下工作的軸，可以采用合金鋼。在低于 200℃ 的工作溫度下，合金鋼和碳素鋼的彈性模量 相差不大，因此，使用合金鋼代替碳素鋼并不能提高軸的剛度。 球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵適合于制造形狀復(fù)雜的軸（如曲軸、凸輪軸等），它具有良好泵體蓋 孔加工 專機(jī)及夾具設(shè)計(jì) 14 的吸振性和耐磨性，對(duì)應(yīng)力集中不敏感，但是鑄造質(zhì)量不易控制。 小直徑的軸可以使用軋制圓鋼，大直徑 或直徑變化較大的階梯軸需要使用 鍛件，形狀復(fù)雜的軸通常采用鑄造方式制造。 根據(jù)軸的常用材料及主要機(jī)械性能，選擇 45＃ 正火為軸的材料。 2) 軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算 對(duì)于僅傳遞扭矩或主要裝的扭矩的傳動(dòng)軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算 。對(duì)于既受彎矩又受扭矩的轉(zhuǎn)軸，可 以通過(guò)降低許用剪應(yīng)力的方法考慮彎矩的影響，用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算轉(zhuǎn)軸的最小直徑，然后進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)計(jì)算公式為 3 PdAn? (110) 式中 d—— 軸的直徑， mm； A—— 考慮了彎矩影響的設(shè)計(jì)系數(shù) ； P—— 軸傳遞的功率， kW； n—— 軸的轉(zhuǎn)速， r/min。 本 節(jié) 設(shè)計(jì)機(jī)床的傳動(dòng)結(jié)構(gòu) ， 下面對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中的高速軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。 a 求輸出軸上的轉(zhuǎn)矩 1T 66111 .59 .5 5 1 0 9 .5 5 1 0 1 0 1 2 0 .61 4 1 5 .4 3pT n? ? ? ? ? ? Nmm b 求作用在齒輪上的力 輸出軸上的小齒輪的分度圓直徑為 11 1 .5 2 6 3 9d m Z? ? ? ? mm 圓周力 tF 、徑向力 rF 、和軸向力 F? 的大小如下，方向如圖 11 所示。 圖 11 軸的受力分析圖 Axis stress analysis chart 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 由此可得 ： 222 2 1 0 1 2 0 . 651939t TF d ?? ? ? N 1ta n ta n 2 05 1 9 1 8 9c o s c o s 0rtFF ??? ? ? N tan 519 tan 0 0tFF? ?? ? ? ? N 式中 1? —— 壓力角； ? —— 螺旋角，因是直齒圓柱齒輪，因此 ? ＝ 0。 c 確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 45 鋼，正火處理。按式 110 初估軸的最小直徑，查表取 A＝ 115，可得 ： 1 33m i n11 . 51 1 5 1 1 . 7 21 4 1 5 . 4 3PdA n? ? ? ? mm 圖 12 軸的結(jié)構(gòu)圖 Structure drawing of axis 由于主軸內(nèi)部為中空 ， 所以 軸段 ① （見(jiàn)圖 12）用于安裝聯(lián)軸器， 其直徑應(yīng)該與聯(lián)軸器的孔徑相配合，因此要先選用聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ca AT KT? ，根據(jù)工作情況選取 AK＝ ，則 ca AT KT? ＝ ＝ 。根據(jù)工作要求選用十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器，型號(hào)為 WSD2，許用轉(zhuǎn)矩 [T]＝ 22400Nmm 。 與輸出軸聯(lián)接的半聯(lián)軸 器孔徑 1d ＝ 34mm，因此取軸段 ① 的直徑 1d ＝ 34mm。聯(lián)軸器輪轂總寬度 L＝ 74mm（ J1形軸孔），與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 L＝ 62mm。 d 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1) 擬定軸上零件的裝配方案 裝配方案見(jiàn)鉆床的裝配總圖。 泵體蓋 孔加工 專機(jī)及夾具設(shè)計(jì) 16 2) 按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度 具體結(jié)構(gòu)見(jiàn) 頭架主軸 圖 ， 3）軸上零件的周向定位 半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用 A 型普通平鍵聯(lián)接，按 d1=34mm，從手冊(cè)中查得平鍵截面尺寸 bh=66,根據(jù)輪轂 寬度，由鍵長(zhǎng)系列中選取鍵長(zhǎng) L=38mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6。 齒輪與軸的周向定位采用 A 型普通平鍵聯(lián)接，平鍵的尺寸為 bhL=88齒輪與軸具有良好的對(duì)中性，取齒輪與軸的配合為 H7/r6。 滾動(dòng)軸承與軸的周向定位采用過(guò)渡配合保證的，因此軸段 直徑尺寸公差取為 m6。 4）確定軸上圓角和倒角尺寸 各軸肩處的圓角半徑見(jiàn)圖 21，軸端倒角取 145176。 5) 軸的強(qiáng)度校核 a 求軸的載荷 在進(jìn)行軸校核時(shí)按軸是實(shí)心進(jìn)行校核， 因此軸的尺寸相應(yīng)減少 ． 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 （見(jiàn)圖 13） 。在確定軸承的支撐點(diǎn)位置時(shí)，從手冊(cè)中查取 a 值 。對(duì)于 61803型 深溝球軸承， 因此軸的支承跨距 L=65+65=130mm。 根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作為軸的彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖中可以看出， C 截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。 C 截面處的 HM 、 VM 、 M 、 T 及caM 的數(shù)值如下。 支反力 水平面 1HR =209 N ， 2HR =209 N 垂直面 1VR =197 N , 2VR =76 N 彎矩 HM 和 VM 水平面 HM = Nmm 垂直面 1VM = Nmm 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 caMTMVM2VR HM 2HR2VR 2VRrFaFtF D?1HR1VR39。1VRBAT1L 2L 3LtFHM1HR rF2aaFdM ?39。1VaRM?1VR 1VM2VM 1M2M?2caM 1caMaF( a )( b )( c )( d )( e )( f ) 圖 13 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 Computation diagram of axis 合成彎矩 M 22HVM M M??= ? = Nmm 扭矩 T T =