【正文】 5）得： min mm? （ 2） 中間軸結構設計 第一段：軸承段。 根據(jù)標準取 1 25d mm? ，則查表選用圓錐滾子軸承30205， 25 52 16 .2 5 15d D T B? ? ? ? ? ? ?。根據(jù)軸徑，選用卡環(huán)對軸承進行軸向固定，查手冊選用 檔 圈 GB/T 52，取 1 16l mm? 。 第二段：齒輪段。通過滾針軸承接一 檔 齒輪，取 21 2 2 8d d h mm? ? ? ，2 25l mm? 。選用向心滾針和保持架組件 K28 35 20?? 。 22 第三段：花鍵軸段，接同步器。根據(jù) 2 28d mm? ，選用矩形花鍵6 30 34 6N d D B? ? ? ? ? ? ?，則取 3330 , 26d mm l mm??。 第四段：齒輪段，通過滾針軸承接二 檔 從動輪。根據(jù)第二段軸的結構選用向心滾針和保持架組件 K35 40 20?? ，取 4 35d mm? ， 4 23l mm? 。 第五段：過渡軸段，取 5542 , 2. 5d mm l mm??。 第六段：齒輪段，三 檔 從動輪和四 檔 從動輪與軸鑄成一體。65 2 d h mm? ? ? ，取 6 30d mm? ，根據(jù)輸入軸取 6 79l mm? 。 第七段：軸承段。根據(jù)軸承標準取 7 25d mm? ，查表選用圓錐滾子軸承 30205， 25 52 16 .2 5 15d D T B? ? ? ? ? ? ?。根據(jù)軸徑，選用卡環(huán)對軸承進行軸向固定。查手冊選用 檔 圈 GB/T 52，取 7 16l mm? 。 第八段：過度軸段。 87 2 d h mm? ? ? ，取 8822 , 43d mm l mm??。 第九段：齒輪段，常嚙合主動輪通過花鍵與軸相連，選用矩形花鍵6 18 22 5N d D B? ? ? ? ? ? ?，則取 9918 , 18d mm l mm??。 第十段：螺紋段，擰上螺母進行固定及軸向定位。根據(jù)標準選普通螺紋 M186g（公稱直徑 18，螺距 的細牙右旋外螺紋，中徑和大徑的公差帶均為 6g，中等旋合長度），取 1 1 1 118 , 18d mm l mm??。 查表選用螺紋規(guī)格 D=M18，性能等級為 8 級，不經表面處理， A 級的 I 型六角螺母，標記為螺母 GB/T 6170 M18。 軸的校核 變速器在工作時，由于齒輪上有圓周力、徑向力和軸向力作用，變速器的軸要承受轉矩和彎矩，要求變速器的軸應有足夠的剛度和強度。為了驗證結構方案的合理性及變速器的可靠性需對軸進行校核。 應當對每個 檔 位下的軸的剛度和強度都進行驗 算，因為 檔 位不同不僅齒輪的圓周力、徑向力和軸向力不同，而且著力點也有變化。驗算時可將軸看作是鉸接支承的梁，第一軸的計算轉矩為發(fā)動機最大轉矩 maxeT 。 檔 齒輪嚙合的圓周力 tF 、 徑向力 rF 及軸向力 aF 23 max2 et TiF d? max2 tancoser TiF d ??? (36) max2 tanea TiF d ?? 式中： i—— 齒輪的傳動比； d—— 齒輪的節(jié)圓直徑， mm； ? —— 節(jié)圓處壓力角； ? —— 螺旋角； maxeT —— 發(fā)動機最大轉矩。 一 檔 1 , , d m m ?? ? ?代入（ 36）式得： 41 2 10tFN?? 31 5. 80 10r ?? 31 7. 18 10aFN?? 二 檔 282 .4 6 , 5 6 .7 , 2 2i d m m ?? ? ?代入（ 36）式得： 32 8. 85 10tFN?? 32 3. 47 10r ?? 32 3. 58 10aFN?? 三 檔 361 .8 2 , 6 7 .5 , 2 2i d m m ?? ? ?代入（ 36）式得： 33 5. 50 10tFN?? 33 2. 16 10r ?? 33 2. 22 10aFN?? 四 檔 5 , 77. 84 , 25. 8i d m m ?? ? ?代入（ 36）式得： 34 3. 54 10tFN?? 34 1. 93 10r ?? 34 1. 71 10aFN?? 24 倒 檔 122. 73 52 .5 , 0i d m m ?? ? ?倒 ，代入（ 36）式得： 41. 06 10tFN??倒 33. 86 10r ??倒 0aFN?倒 五 檔 10PTn?? （ 37） 式中： P—— 輸出軸功率， kw ； n—— 輸出軸轉速， r/min； T—— 輸出軸轉矩， Nmm。 輸出軸功率 3321 60 0. 98 56 .4 7P P k w?? ? ? ?軸 承 ； 12 5 6 0 0 0 / m innnri??，代入（ 37）式得 10T ?? Nmm。 25 1 , 88 , 24 .4i d m m ?? ? ?代入（ 37）式得： 35 10tFN?? 5 ? 5 ? （ 1）軸的強度計算 應該校核在彎矩和轉矩聯(lián)合作用下的變速器軸的強度。作用在齒輪上的徑向力 rF 和軸向力 aF 使軸在垂直面內彎曲變形并產生垂向撓度 cf ；而圓周力 tF 使軸在水 平面內 彎曲變形并產生水平撓度 sf ，則在彎矩和轉矩聯(lián)合作用下的軸應力()MPa? 為： 332 []wMMWd???? ? ? （ 38） 2 2 2c s jM M M T? ? ? （ 38）式中： jT —— 計算轉矩， Nmm； 25 d—— 軸在計算斷面處的直徑，花鍵處取內徑， mm； wW —— 彎曲截面系數(shù)， 3mm ； cM —— 在計算斷面處軸的垂向彎矩， Nmm； sM —— 在斷面處軸的水平彎矩， Nmm； []? —— 許用應力，在抵 檔 工作時取 [ ] 400Mpa? ? 。 一 檔 受力圖如圖 33 。 計 算 得 ： AB=, BC=,CD=； 水平面 t SB SDF F F?? 5 141 .625SB SDFF? ? ? 8SDFN? 垂直面 r CB CDF F F?? 3CBFN? 3 0 . 1 2 5 1 4 1 . 6 2 5 2C B C D a dF F F? ? ? ? ? ? 3 5 2 .7 4S SBM F B C? ? ? Nm； C BM F B C? ? ? Nm； 69 . 5 5 1 0 9 1 . 6 8j PT n? ? ? Nm； d=26mm，代入（ 37）（ 38）得： 23 0. 31 [ ]MPa????，故滿足強度要求。 26 水平面垂直面圖 33 一 檔 受力圖 （ 2）軸的剛度計算 對齒輪工作影響最大的是軸在垂直面內產生的撓度和軸在水平面內的轉角。前者使齒輪中心距發(fā)生變化，破壞了齒輪的正確嚙合；后者使齒輪相互歪斜，致使沿齒長方向的壓力分布不均勻。 若軸在垂直面內撓度為 cf ，在水平面內撓度為 sf 和轉角為 ? ，可以分別用下式計算： 221222133()3csF a bfEILF a bfEILF ab b aEIL????? （ 39） 27 式中： 1F —— 齒輪齒寬中間平面上的徑向力（ N）； 2F —— 齒輪齒寬中間平面上的圓周力（ N）； E—— 彈性模量（ MPa）， 10E MPa?? ； I—— 慣性矩（ 4mm ），對于實心軸， 432dI ?? ； d—— 軸的直徑（ mm），花鍵處按平均直徑計算； a、 b—— 齒輪上的作用力距支座 B、 D 的距離（ mm）； L—— 支座間的距離（ mm）。 計算得：一 檔 齒輪 a=， b=； 311 10rF F N? ? ?, 421 10tF F N? ? ?； 4 444 .4 8 1 032dI m m?? ? ?； 由公式（ 39）得： mm? ， mm? ， ?? ， 軸的全撓度為 22 0 .0 3 2 0 .2csf f f m m m m? ? ? ?。 由于軸在垂直面和水平面內撓度的允許值為 [ ] ~ mm? ，[ ] ~ mm? ，齒輪所在平面的轉角不應超過 。滿足[]ccff? ， []ssff? ， []??? ，故滿足剛度要求。 同理計算出：二 檔 斜齒輪軸應力 24 4. 32 [ ]MPa????，故強度足夠。 撓度 7 [ ]ccf mm f??， 3 [ ]ssf mm f??， 轉角 0. 00 01 4 [ ]rad??，故剛度足夠。 三 檔 齒輪軸應力 12 3. 80 [ ]MPa????，故強度足夠。 撓度 2 [ ]ccf mm f??， 7 [ ]ssf mm f??， 轉角 0. 00 01 1 [ ]rad????，故剛度足夠。 四 檔 齒輪軸應力 63 .1 9 [ ]MPa????，故強度足夠。 撓度 58 [ ]ccf mm f??， 1 [ ]ssf mm f??， 28 轉角 0. 00 01 8 [ ]rad????，故剛度足夠。 倒檔齒輪軸應力 24 7. 42 [ ]MPa??，故強度足夠。 撓度 7 [ ]ccf mm f??， 5 [ ]ssf mm f??， 轉角 0. 00 03 6 [ ]rad??，故剛度 足夠。 由于輸出軸在運轉的過程中所受的彎矩很小，可以忽略，可認為其只受扭矩。軸的扭轉切應力： 639 .5 5 1 00 .2TTPW d n? ??? （ 310） 式中： ? —— 軸的扭切應力， MPa； T—— 轉矩， Nmm； TW —— 抗扭截面系數(shù)， 3mm ，對圓截面軸 3 dWd???； P—— 傳遞的功率， kw； n—— 軸的轉速， r/min； d—— 軸的直徑， mm。 其中， 5 P i kw???， 1 42d d mm?? ， n=6000r/min 代入（ 310）式得： ? ? 查表可知： 45 號鋼許用扭切應力 [ ] 30 ~ 40 M Pa? ? ，故 []??? 符合強度要求。 軸承的選用及校核 變速器軸承型式的選擇 變速器軸承多選用滾動軸承，即向心球軸承，向心短圓柱滾子軸承，滾針軸承以及圓錐滾子軸承。通常是根據(jù)變速器的結構選定，再驗算其壽命。 輸入軸及中間軸的兩個軸承采用圓錐滾子軸承，輸出軸的軸承采用深溝球軸承， 它不僅承受徑向負荷，而且承受向外的軸向負荷。齒輪內孔與軸的配合采 29 用滾針軸承。 軸承的校核 32305 查《機械設計手冊》可知： , orC K N C K N??； 2, ??； 圓錐滾子軸承受力如圖 。 圖 35 軸承受力圖 根據(jù)力矩平衡得出： 2 5 51 7 1 .7 5 2 1 5 .7 52r a rdF F F? ? ? ? ? 1 5 2r r rF F F?? （ 311） 解（ 311）式得出： 1 ? ； 2 ? ； 軸承內部軸向力： 11 3 4 .9 92rs FFNY??；