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【正文】 33 3][ 109550 nPd ??? （ ） 式中 ： d—— 軸的最小直徑（ mm）； ][? —— 軸的許用剪應(yīng)力（ MPa）； P—— 發(fā)動機(jī)的最大功率（ kw）； n—— 發(fā) 動機(jī)的轉(zhuǎn)速（ r/min） 。 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入（ ）式，得： 109550][ 109550 33 333 3 ?????? nPd ? mm 所以，選擇軸的最小直徑為 25mm。 根據(jù)軸的制造工藝性要求 [20]，將 軸的各部分尺寸初步設(shè)計(jì)如圖 、 所示 ： 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 30 圖 . 輸入軸各部分尺寸 圖 1..3 輸出軸各部分尺寸 . 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 與 軸的剛度 計(jì) 算 對齒輪工作影響最大的是軸在垂直面內(nèi)產(chǎn)生的撓度和軸在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)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。初步確定軸的尺寸以后，可對軸進(jìn)行剛度和強(qiáng)度驗(yàn)算。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 31 圖 1..4 變速器軸的撓度和轉(zhuǎn)角 軸的撓度和轉(zhuǎn)角如圖 所示 ，若軸在垂直面內(nèi)撓度為 cf ，在水平面內(nèi)撓度為 sf 和轉(zhuǎn)角為 δ，可分別用下式計(jì)算： EILbaFfc 3221? （ ） EILbaFfs 3222? （ ） ? ?EILababF 31 ??? （ ） 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）， E =105 MPa； I —— 慣性矩（ mm4），對于實(shí)心軸， 644dI ?? ； d —— 軸的直徑（ mm），花鍵處按平均直徑計(jì)算； a 、 b —— 齒輪上的作用力距支座 A 、 B 的距離（ mm）； L —— 支座間的距離（ mm）。 軸的全撓度為 ??? sc fff mm。 軸在垂直面和水平面內(nèi)撓度的允許值為 ??cf =～ ， ??sf =～ 。課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 32 齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過 。 一檔工作時： os101502c os22 31 111 11 ????????? ?zmTdTF ngt ?N os 90c ostan 111 ???? ???? ntr FF N 0 5 9 6 a 0 9 0t a n 111 ???? ??ta FF N 輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算： 已知： a=23mm； b=； L=； d=25mm，把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（ ）、（ ）、（ ）得到： LdE baFE ILbaFf rrc 4221221 3 643 ? ??? ~][ 45 22 ???????? ???? cfmm ~][ 64 45 224221 ???????? ?????? sts fLdE baFf ? mm 2222 ?????? sc fff mm 64)( )( 451 ??????? ???????? E IL ababF r? rad 輸出軸上作用力與輸入軸上作用力大小相等，方向相反。 三 檔工作時： os101502c os22 33 333 33 ????????? ?zmTdTF ngt ?N os 20t a ost a n 111 ???? ???? ntr FF N 2 9 a 2 6 3t a n 111 ???? ??ta FF N 輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算： 已知： a=； b=153mm； L=； d=40mm，把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（ ）、（ ）、（ ）得到： 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 33 LdE baFE ILbaFf rrc 4221221 3 643 ? ??? ~][ 45 22 ???????? ???? cfmm ~][ 64 45 224221 ???????? ?????? sts fLdE baFf ? mm 2222 ?????? sc fff mm 64)( )( 451 ??????? ???????? E IL ababF r? rad 輸出軸上作用力與輸入軸上作用力大小相等，方向相反。 由于四檔距離支撐 與三檔相仿 ，而且受力相對于其它各檔的受力比較小，所以其撓度和轉(zhuǎn)角相 對于一、二、檔可以忽略。 由以上可知道，變速器在各檔工作時均滿足剛度要求。 . 軸的強(qiáng)度計(jì)算 變速器在一檔工作時： 對輸入軸校核： 計(jì)算輸入軸的支反力： os101502c os22 31 111 11 ????????? ?zmTdTF ngt ?N os 90c ostan 111 ???? ???? ntr FF N 0 5 9 6 a 0 9 0t a n 111 ???? ??ta FF N 已知： a=23mm； b=； L=； d=25mm 垂直面內(nèi)支反力 對 B 點(diǎn)取矩，由力矩平衡可得到 C 點(diǎn)的支反力，即： bFLF rA 1? （ ） 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入（ ）式，解得： AF = 同理，對 A 點(diǎn)取矩，由力矩平衡公式可解得： NFB ? 水平面內(nèi)的支反力 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 34 由力矩平衡和力的平衡可知： bFaF BHAH ? （ ） 1tBHAH FFF ?? （ ） 將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入（ ）、（ ）兩式，得到： ??BHAHF NF 計(jì)算垂直面內(nèi)的彎矩 B 點(diǎn)的最大彎矩為： 1BBAB MMM ?? ???? aFM ABA Nmm os2 os221 ?? ????? ??zmFdFM naaB Nmm 3 2 8 1 5 3 6 7 4 4 9m a x ???BM Nmm B 點(diǎn)的最小彎矩為： 2 0 8 5 3 6 7 4 4 9m in ???BM Nmm 計(jì)算水平面內(nèi)的彎矩 9 5 5 1 5 0 0 ???? aFM AHBH Nmm 計(jì)算合成彎矩 222 TMMM BHB ??? 4 7 1 1 31 5 0 0 0 9 5 5 1 2 0 8 9 22222m i n2m i n ??????? TMMM BHB Nmm 8 9 9 3 51 5 0 0 0 9 5 5 1 3 2 8 1 0 22222m a x2m a x ??????? TMMM BHB Nmm 軸上各點(diǎn)彎矩如圖 所示： 作用在齒輪上的徑向力和軸向力，使軸在垂直面內(nèi)彎曲變形，而圓周力使軸在水平面內(nèi)彎曲變形。在求取支點(diǎn)的垂直面和水平面內(nèi)的支反力 之后，計(jì)算相應(yīng)的彎矩BM 、 BHM 。軸在轉(zhuǎn)矩 T 和彎矩的同時作用下，其應(yīng)力為 332dMWM ?? ?? () 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 35 式中 ： 222 TMMM BHB ??? （ ）； d —— 軸的直徑（ mm），花鍵處取 內(nèi)徑； W —— 抗彎截面系數(shù)（ mm3）。 將數(shù)據(jù)代入（ ）式，得： 33m i nm i nm i n ?????? dMWM ?? MPa 33m a xm i nm a x ?????? dMWM ?? MPa 在低檔工作時， ???? 400MPa，符合要求。 圖 輸入軸的彎矩圖 由于一檔軸段載荷最大且對應(yīng)輸出軸軸段較輸入軸軸徑大所以其強(qiáng)度一定滿足是有要求。 第 11章 軸承選擇與 壽命計(jì)算 軸承的使用壽命可按汽車以平均速度 amv 行駛至大修前的總行駛里程 S 來計(jì)算，對課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 36 于汽車軸承壽命的要求是轎車 30 萬公里， amvSL? 式中， m a x ??? aam vv ， 3185 1030 4 ????Lh . 輸入軸軸承的選擇 與壽命計(jì)算 初選軸承型號根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選擇 30205 型號軸承 37?orC KN， ?rC KN。 變速器一檔工作時 ?rF N， ?aF N 軸承的徑向載荷： AF =； ?BF N 軸承內(nèi)部軸向力： 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得： Y=2 ???? YFs A N ???? YFs B N 8 0 9 6 211 ?????? sNFs a N 所以 ?aF N ????? aa FsF N 計(jì)算軸承當(dāng)量動載荷 p 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得到 ?e eFF Aa ??? ，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得到 01??yx ； eFF Ba ??? ，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得到 ??yx 當(dāng)量動載荷： )( arp yFxFfP ?? 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 37 ?pf 3 3 1)8 4 4 106 6 6 0 91( ??????p N 1 7 4 3) 8 0 3 ( ??????p N rF 為支反力。 ) 743 (40 0060 10)(6010 3103626 ????? ?PCnL hh 表 變速器各檔的相對工作時間或使用率 gif 車型 檔 位 數(shù) 最高檔 傳動比 gif /% 變速器檔位 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 轎 車 普通 級 以下 3 1 1 30 69 4 1 3 20 4 1 1 8 23 68 中 級 以 上 3 1 1 22 77 4 1 2 87 4 1 3 20 5 1 2 4 75 5 1 2 15 25 查表 可得到該檔的使用率 ，所以： 9 4 7 8 00 ??? h 所以軸承壽命滿足要求。 變速器四檔工作時 os101502c os22 3 ????????? ?zmTdTF ngt ?N os ostan ???? ???? ntr FF N ???? ??ta FF N 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 38 軸承的徑向載荷： AF =； ?BF N 軸承內(nèi)部軸向力： 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得： Y=2 ???? YFs A N 7 2 3 0 4 8 2 21 ?????? sNFs a N 所以 ?aF N ????? aa FsF N 計(jì)算軸承當(dāng)量動載荷 p 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得到 ?e eFF Aa ??? ，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得到 01??yx ； eFF Ba ??? ，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得到 ??yx 當(dāng)量動載荷： )(? ??p arpf yFxFfP rF —— 支反力。 )( ??????p N )( ??????p N 96 16) 01 (32 0060 10)(6010 3103626 ????? ?PCnL hh 查表 可得到該檔的使用率 ，于是 00 ??? h 所以軸承壽命滿足要求。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 39 . 輸出軸軸承的選擇 與壽命計(jì)算 初選軸承型號 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選擇 軸承型號為： 右軸承采用 30206 型號 ?orC KN， ?rC KN 左軸承采用 30205 型號 ?orC KN， ?rC KN 變速器一檔工作時： 一檔齒輪上力為： ?rF N， ?aF N 錐齒輪上的力： 17544 312 ??????? Mmt DTiDTF N )c oss i ns i n(t a nc os ????? ?? taz FF ) i i n16(t a os ?????? ????? N )s i ns i nc os(t a nc os ????? ?? trz FF ) i i os16(t a os ????? ????? N 軸承的徑向載荷： AF =； ?BF N 軸承內(nèi)部軸向力： 查機(jī)械設(shè) 計(jì)手冊得： Y=2 6821 ???? YFs A N 922 ???? YFs B N 0 9 7