【導(dǎo)讀】本文根據(jù)TYQ4190型半掛牽引車(chē)的設(shè)計(jì)要求，完成了輪邊減速器的設(shè)計(jì)。求較高，且其載重量大，對(duì)其結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求較高。對(duì)比已有車(chē)型并考慮各種傳動(dòng)的優(yōu)缺。后按照扭矩特性和輪齒的彎曲強(qiáng)度公式計(jì)算出齒輪副的模數(shù)。參數(shù)設(shè)計(jì)齒輪副的其它尺寸和輪邊減速器的結(jié)構(gòu)參數(shù)。對(duì)該齒輪副進(jìn)行效率檢驗(yàn)和強(qiáng)度校。同時(shí)對(duì)軸承和連接花鍵的選擇和設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了強(qiáng)度校和。步檢驗(yàn)，而且也是對(duì)零件仿真分析和加工的一個(gè)基礎(chǔ)。在三維圖合理無(wú)干涉的情況下用CAD. 軟件繪制圖紙完成設(shè)計(jì)任務(wù)。

　　

【正文】 應(yīng)力σ H=1358N/㎜ 2﹤σ Hp=1386 N/㎜ 2； 故齒輪副 ac滿(mǎn)足接觸應(yīng)力的強(qiáng)度條件。 （二） 齒根彎曲強(qiáng)度的校核 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 3480— 1977 是以載荷作用側(cè)的齒廓根部的最大拉應(yīng)力作為名義彎曲應(yīng)力，并經(jīng)相應(yīng)的系數(shù)修正后作為計(jì)算齒根應(yīng)力。考慮到使用條件、要求及尺寸的不同，標(biāo)準(zhǔn)將修正后的試件彎曲疲勞極限作為許用齒根應(yīng)力。 齒根應(yīng)力 齒根應(yīng)力 F? 按式 和 計(jì)算 FpFFVAFF KKKKK ???? 0? (4. 12) ??? YYYYbmF SaFantF ?0 (4. 13) 式中， VK — 動(dòng)載系數(shù)； AK — 使用系數(shù)； FK? — 計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí)齒向載荷分布系數(shù)； FK? — 計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí)齒間載荷分布系數(shù)； FpK — 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)； 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文 ） 22 22 0F? — 齒根應(yīng)力的基本值， N/㎜ 2； FaY — 載荷作用于齒頂時(shí)的齒形系數(shù)； SaY — 載荷作用于齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù)； Y? — 計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí)的重合度系數(shù)； Y? — 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)； b — 工作齒寬， mm； 相關(guān)系數(shù) 使用系數(shù) AK 和動(dòng)載系數(shù) VK 前文已求得 ? 、 ? 計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí)齒向載荷分布系數(shù) FY? FY? 按式 計(jì)算 1 ( 1)F b FY ? ??? ? ? (4. 14) 取μ f= 按 ?? 取θ b= 將μ f=、θ b= 代入式 可得 KFβ = 計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí)齒間載荷分布系數(shù) FY? 查手冊(cè)，得 ?? ； 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷分配不均勻系數(shù) FpY ； FpY 可由式 計(jì)算 1 ( 1)Fp HpYK? ? ? (4. 15) 將 KHP= 代入式 可得 KFP=； 載荷作用于齒頂時(shí)的齒形系數(shù) FaY ； Ya1=Ya2= ； 載荷作用于齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù) SaY ； Ysa1=Ysa2= ； 計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí)的重合度系數(shù) Y? ； 可由式 計(jì)算 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文 ） 23 23 0 .7 51 .5 50 .2 5 0 .7 3ZY ? ? ?； (4. 16) 將ε α = 代入式 可得 0 .7 50 .2 5 0 .7 31 .5 5Y? ? ? ?； 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)； 取 1Y?? ； 計(jì)算齒根應(yīng)力 前文已求得名義切向力 Fτ =57KN、工作齒寬 b=57 ㎜、模數(shù) m=5，將相關(guān)系數(shù)代入式 () 和 ()可得 =415 故取齒根應(yīng)力σ F=415N/㎜ 2； 許用齒根應(yīng)力 許用齒根應(yīng)力 Fp? 可按式 計(jì)算： XR re lTre lTF NTSTFFp YYYSYY ???m inlim? (4. 17) 式中， limF? — 試驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞極限， 2/mmN ； minFS — 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)； STY — 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)； NTY — 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的壽命系數(shù)； relTY? — 相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)； RrelTY — 相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)； XY — 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的尺寸系數(shù)； （ 1） 相關(guān)系數(shù) 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) STY ； 根據(jù)文獻(xiàn)，取 ? ； 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的壽命系數(shù) NTY ； 取 6 10()LNT NY ??，將 10LN ??代入得 ? ； 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文 ） 24 24 相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù) relTY? ； 取 ? ? ； 相對(duì)齒根表面狀況系數(shù) relTY? ； relTY? 按式 計(jì)算； )1( ??? ZR re lT RY (4. 18) 取齒根表面微觀不平度 ? ，代入式 可得 ? ? ； 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的尺寸系數(shù) xY ； 尺寸系數(shù) ? ? ? ? ?； 最小安全系數(shù) minFS ； 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取 min ? ； （ 2） 計(jì)算許用齒根應(yīng)力 Fp? 將 2lim 500F Nmm? ? 以及相關(guān)系數(shù)代入式 可得 l i m4 7 0 2 0 . 8 6 9 0 . 9 5 0 . 9 8 0 . 9 9 4 7 01 . 6F S T N TF p r e l T R r e l T XF l i nYY Y Y YS ??? ??? ? ? ? ? ? 取 2470 /Fp N mm? ? 彎曲強(qiáng)度校核 校核齒應(yīng)力的強(qiáng)度條件是計(jì)算齒根應(yīng)力 F? 應(yīng)不大于許 用齒根應(yīng)力 F?? ,即 FpF ?? ? 因?yàn)?,故滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度條件。 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文 ） 25 25 三、 行星輪 內(nèi)齒圈齒輪副的校核 （一） 齒面接觸強(qiáng)度的校核計(jì)算 齒面接觸應(yīng)力 仿上，通過(guò)查表查圖和采取相應(yīng)的公式計(jì)算，可以得到與外嚙合副 ac不同的系數(shù)有 使用系數(shù) KA=,動(dòng)載荷系數(shù) KV=, 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) HZ 將 39。 20?? ??? 代入式 ZH= 重合度系數(shù) Z? 將ε α = 代入式 可得 Zτ = 齒間載荷分配系數(shù) HK? 1 1HK? ? ， 2 ? ? 對(duì)行星輪 c進(jìn)行受力分析易知內(nèi)齒圈 b作用于行星輪 c 的切向力等于中心輪 1 作用于行星輪 c的切向力，故仍有名義切向力 Fτ =57KN 考慮盡一步減小結(jié)構(gòu)尺寸，取內(nèi)齒圈 b 的齒寬 b3=57 ㎜ 故齒輪副 cb的工作寬度 b=57 ㎜ 將各系數(shù)及 u=、 d1=240 代入式 可得 =729 =957 =978 故取齒面接觸應(yīng)力σ H=978N/㎜ 2 許用接觸應(yīng)力 仿上，通過(guò)查表查圖和采取相應(yīng)的公式計(jì)算，可以得到變化的系數(shù)有 潤(rùn)滑油膜影響系數(shù) ,LVZZ 由式 可得滾動(dòng)壓力 6 5 0 0 0 2 . 8 3 1 2 . 3 1 61 4 4 1 2 6 2 . 8 3K s ?? ? ?? 行星輪 2的圓周線(xiàn)速度 1 4 4 ( 3 3 3 7 5 )22 2336 0 1 0 6 0 1 0dnv ? ? ??? ? ??? 故力 速度因子ε = 可得 50℃時(shí)潤(rùn)滑油的名義運(yùn)動(dòng)黏度 250 70 /mm s? ? 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文 ） 26 26 按 250 70 /mm s? ? 可得 ? 按 vx=，可得 ? 壽命系數(shù) NTZ 82551 0 3 0 0 1 6 3 6 0 0 7 . 3 1 060LN ? ? ? ? ? ? ? 按不允許點(diǎn)蝕的公式 7 10()LNT NZ ??，則 ? 將各系數(shù)代入式 可得 l iml im1500 0 .9 1 6 0 .9 5 0 .9 2 0 .9 5 1 .2 0 .9 5 1 0 0 01 .3HH p NT L V R W XHZ Z Z Z Z ZS?? ?? ? ? ? ? ? ? ? 取許用接觸應(yīng)力 21000 /HP N mm? ? 強(qiáng)度校核 齒面接觸應(yīng)力 故齒輪副 bc滿(mǎn)足接觸應(yīng)力的強(qiáng)度條件 （二） 齒根彎曲強(qiáng)度的校核計(jì)算 齒根彎曲應(yīng)力 通過(guò)查表查圖和采取相應(yīng)的公式計(jì)算，可以得到與外嚙合副 ac 不同的系數(shù)有： 載荷作用于齒頂時(shí)的齒形系數(shù) FaY ； 1 ? ， 2 ? ； 載荷作用于齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù) saY ； 1 ? ， 2 ? ； 計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí)的重合度系數(shù) Y? ； 將 ?? ? 代入式 可得 0 .7 51 .6 80 .2 5 0 .6 9 6Y? ? ? ?； 齒間載荷分配系數(shù) ?FK ； 1 1FK? ? ， 2 ? ? ； 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文 ） 27 27 將相關(guān)系數(shù)代入式 和 可得； 故取齒根應(yīng)力σ F=538N/㎜ 2。 許用齒根應(yīng)力 只有壽命系數(shù) NTY 改變，取 6 10()LNT NY ??，將 10LN ??代入得 ? ，將相關(guān)系數(shù)代入式 可得 l iml im4 7 0 2 .0 0 .8 9 3 1 .0 1 0 .9 8 0 .9 5 5 6 31 .4F S T NTF p re lT R re lT XFYY Y Y YS ??? ???? ? ? ? ? 取σ Fp=563N/㎜ 2。 齒根彎曲強(qiáng)度校核 因?yàn)?,故滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度條件。 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文 ） 28 28 第五章 軸承載荷和壽命的校核 一、 承載軸承的選用 本課題設(shè)計(jì)的輪邊減速器的傳動(dòng)中都是直齒輪傳動(dòng)，因此不會(huì)有軸向載荷，只有徑向載荷作用到軸承上，在實(shí)際工作中可能會(huì)受到外界的干擾 而存在軸向力也較小，為了盡可能的減小尺寸，所以采用了無(wú)套圈式滾針軸承。 前文已求得中心輪 a在每一個(gè)功率分流上的切向力 Ft=57KN，由牛頓第三定律知道行星輪 c受到中心輪 a的切向力大小也為 Ft，對(duì)行星輪 c 作受力分析可知：內(nèi)齒圈 b 作用于行星輪 c的切向力大小為 Ft，行星輪軸對(duì)行星輪 c 的作用力為 2Ft。 行星輪軸材料選用 45 鋼，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) YB 690 知其屈服強(qiáng)度極限： σ s=300，抗拉強(qiáng)度σ b=600，考慮到可能的沖擊，取安全系數(shù) S=4，其許用彎曲應(yīng)力 ? ? 245b MPa? ? 。 當(dāng)行星輪相對(duì)于行星架對(duì)稱(chēng)配置時(shí)，載荷 Ft作用在軸跨距的中間。根據(jù)行星輪齒寬，并給將來(lái)設(shè)計(jì)選擇的軸承留余量，取跨距長(zhǎng)度。 L=90 ㎜，當(dāng)行星輪在轉(zhuǎn)臂中的配合選為 H7/h6 時(shí)，就可以把它看成是具有跨距為 l 的雙支點(diǎn)梁。由于軸較短，可以認(rèn)為軸是沿整個(gè)跨度承受均布載荷 q=F/l。 危險(xiǎn)截面（在跨度中間）內(nèi)的彎矩可由式 計(jì)算： 288tFlqlM ?? (5. 1) 代入式 ； 故行星輪軸的最小直徑： 出于軸承潤(rùn)滑考慮和沖擊載荷，故將直徑放大，取行星輪軸的外徑 40 ㎜。 二、 行星輪軸軸承的校核 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用軸承型號(hào)為，其內(nèi)徑為 40mm，外徑為 45mm，寬度為 27mm，基本額定動(dòng)載荷 Cr=。 由于該軸承不受軸向力，當(dāng)量動(dòng)載荷 1 .5 1 5 0 0 0 2 2 5 0 0pP f T?? ? ? ?，前文已求得行星輪 c相對(duì)于行星架 H1 的轉(zhuǎn)速 258r/min。 由式 求得計(jì)算額定動(dòng)載荷： 3 16670hnLCP?? () 可見(jiàn)所選軸承滿(mǎn)足載荷條件。 相對(duì)