【正文】 用它來(lái)驗(yàn)算最大應(yīng)力。M3)按常用受載扭矩來(lái)確定從動(dòng)錐齒輪上的載荷 輪式裝載機(jī)作業(yè)工況非常復(fù)雜，要確定各種使用工況下的載荷大小及其循環(huán)次數(shù)是困難的，只能用假定的當(dāng)量載荷或平均載荷作為計(jì)算載荷。M）式中：f 道路滾動(dòng)阻力系數(shù)。M主動(dòng)小錐齒輪上的常用受載扭矩為： N齒輪端面模數(shù)ms的選擇 由式 ms=d2/z2=370/37=10取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) ms=10 mm (見(jiàn)現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè) GB/T 123681990 )為了知道所選模數(shù)是否合適需用下式校對(duì)： （《底盤(pán)設(shè)計(jì)》 吉林工業(yè)大學(xué)諸文農(nóng)編 P233） 式中： Km 系數(shù)，～ 即： ～所以所選齒輪端面模數(shù)ms=10 mm合適。z1=107=70 mm d2=ms30’，選擇標(biāo)準(zhǔn)壓力角有易于選擇制造齒輪的刀具，降低生產(chǎn)成本。齒面寬b的確定 增加齒面寬理論上似乎可以提高齒輪的強(qiáng)度及使用壽命，但實(shí)際上齒面寬過(guò)大會(huì)使齒輪小端延長(zhǎng)而導(dǎo)致齒面變窄，勢(shì)必減小切削刀尖的頂面寬及其棱邊的圓角半徑。此外由于安裝誤差及熱處理變形等影響會(huì)使齒輪的負(fù)荷易于集中小端而導(dǎo)致輪齒折斷。通常推薦螺旋錐齒輪傳動(dòng)大齒輪的齒面寬為： 式中：D從動(dòng)錐齒輪傳動(dòng)分度圓直徑 所以：同時(shí)b2不應(yīng)超過(guò)端面模數(shù)ms的10倍即：b2≤10ms=1010=100 mm 所以取 b2=58 mm取小錐齒輪的齒面寬和大錐齒輪的相同，即：小錐齒輪齒面寬 =b2=58 mm螺旋方向的選擇在螺旋齒輪傳動(dòng)中，齒的螺旋方向和軸的旋轉(zhuǎn)方向決定了錐齒輪傳動(dòng)時(shí)軸向力方向，由于軸承中存在間隙，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使齒輪軸向力的方向能將大小錐齒輪相互推開(kāi)，以保證必要的齒側(cè)間隙，防止輪齒卡住，加速齒面磨損，甚至引起輪齒折斷。齒高參數(shù)的選擇輪式裝載機(jī)主傳動(dòng)器的螺旋錐齒輪采用短齒制和高度修正，這樣可以消除小錐齒輪可能發(fā)生的根切現(xiàn)象，提高輪齒的強(qiáng)度。小錐齒輪齒頂高的增高值與大錐齒輪齒頂高的減低值是相等的。齒側(cè)間隙過(guò)小不能形成理想的潤(rùn)滑狀態(tài)，會(huì)出現(xiàn)表面摩擦，加速磨損，甚至卡死現(xiàn)象；齒側(cè)間隙過(guò)大易造成沖擊，增大噪聲。切向變位修正指的是使小齒輪的齒厚增加Δs=τms （τ是切向變位系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知τ=）大小錐齒輪大端面分度圓的理論弧齒厚度S01和S02可按下式計(jì)算： 所以：S02= mm S01= mm1分錐角δ（分度圓錐角）小錐齒輪分錐角：大錐齒輪分錐角：1節(jié)錐距Ra mm1齒根角θf(wàn) 小錐齒輪齒根角： 大錐齒輪齒根角：1頂錐角和δk根錐角δr小錐齒輪根錐角：大錐齒輪根錐角：小錐齒輪頂錐角：大錐齒輪頂錐角：此次設(shè)計(jì)的35 186。19螺旋方向小錐齒輪左旋，大錐齒輪右旋20周節(jié) mm21理論弧齒厚 mm mm(二)螺旋錐齒輪的強(qiáng)度校核 齒輪材料的選擇齒輪材料的種類(lèi)有很多，通常有45鋼、30CrMnSi、35SiMn、40Cr、20Cr、20CrMnTi、12Cr2Ni20Cr2Ni4等。2） 應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小，毛坯成型方法及熱處理和制造工藝。4） 合金鋼常用于制作高速重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。根據(jù)以上原則選小齒輪材料為20Cr2Ni4（滲碳后淬火齒面硬度 58～62HRC）選取大齒輪材料為30CrMnSi(調(diào)質(zhì) 硬度310～360HBW )錐齒輪的強(qiáng)度校核 1）輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算其齒根彎曲應(yīng)力可用以下公式計(jì)算：式中：彎曲應(yīng)力，MpaP 作用在輪齒中心上的圓周力，=26732N M 作用在大齒輪上的計(jì)算扭矩 大齒輪平均分度圓直徑 mm 分錐角 K0 過(guò)載系數(shù)，與錐齒輪副運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性有關(guān)。當(dāng)輪齒接觸良好節(jié)距與同心度精度高時(shí)可取Kv=； Ks 尺寸系數(shù)，反映了材料性質(zhì)的不均勻性與輪齒尺寸熱處理等因素有關(guān)。查《工程機(jī)械底盤(pán)構(gòu)造與設(shè)計(jì)》P318頁(yè)圖3519可得： = Jw2=把以上各參數(shù)代入公式可得大小錐齒輪的彎曲許用應(yīng)力分別為： 。2)輪齒齒面的接觸強(qiáng)度計(jì)算 輪齒齒面的接觸強(qiáng)度可按下式計(jì)算：式中：接觸應(yīng)力，Mpa Cp 彈性系數(shù)， Pe 齒輪大端圓周力P=26732N K0 過(guò)載系數(shù)，取K0= Kv 動(dòng)載系數(shù)，取Kv= Ks 尺寸系數(shù)，當(dāng)材料選擇適當(dāng)，滲碳層深度與硬度符合要求時(shí)，可取Ks= Km 載荷分配系數(shù)，取Km= Kf 表面質(zhì)量系數(shù)，與表面光潔度，表面處理等有關(guān)，對(duì)精度較高的齒輪取Kf= b1 小錐齒輪寬度 d1 大錐齒輪大端分度圓直徑 Ji 表面接觸強(qiáng)度綜合系數(shù)，考慮到輪齒嚙合面的相對(duì)曲率半徑，載荷作用點(diǎn)位置，輪齒間的載荷分配，有效齒寬及慣性系數(shù)等。3）錐齒輪傳動(dòng)的當(dāng)量齒輪參數(shù)計(jì)算錐齒輪原始幾何參數(shù)：齒形壓力角α=20186。中點(diǎn)模數(shù)齒寬系數(shù)為1/4到1/3，所以mm= mm；中點(diǎn)法向模數(shù) mm；齒頂高h(yuǎn)a1= mm，ha2= mm；錐齒輪的當(dāng)量圓柱齒輪參數(shù)見(jiàn)表12名稱(chēng)代號(hào)計(jì)算公式結(jié)果中點(diǎn)端面當(dāng)量圓柱齒輪參數(shù)當(dāng)量齒數(shù)zv齒數(shù)比iv分度圓直徑dv中心距av頂圓直徑dva當(dāng)量齒輪端面壓力角avt基圓直徑dvb基圓螺旋角βvb端面基圓齒距Pvb嚙合線(xiàn)長(zhǎng)度gva端面重合度縱向重合度總重合度齒中部接觸線(xiàn)長(zhǎng)度lbm對(duì)于齒中部接觸線(xiàn)的投影長(zhǎng)度中點(diǎn)法面當(dāng)量直齒圓柱齒輪參數(shù)齒數(shù)分度圓直徑中心距頂圓直徑基圓直徑嚙合線(xiàn)長(zhǎng)度法面重合度3）輪齒齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算正交（Σ=90186。mm KA 使用系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》陸鳳儀P139表82取KA=。由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，所以 KHα端面載荷系數(shù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ZH 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，可由公式所以：中點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，可用下式計(jì)算：式中F1F2可由下表求出：縱向重合度F1F202由上表可求出： 所以：ZE 彈性系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 Zβ計(jì)算齒面接觸強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)，Zk 計(jì)算齒面接觸強(qiáng)度的錐齒輪系數(shù)，Zk=ZLS 計(jì)算齒面接觸強(qiáng)度的載荷分配系數(shù)。=1372 Mpa(工程機(jī)械底盤(pán)構(gòu)造與設(shè)計(jì) P319)所以 齒輪的接觸疲勞應(yīng)力滿(mǎn)足要求。二、差速器設(shè)計(jì)輪式機(jī)械的兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪不能固定在一根整軸上，因?yàn)檩喪焦こ虣C(jī)械在行駛過(guò)程中，為了避免車(chē)輪在滾動(dòng)方向產(chǎn)生滑動(dòng)，經(jīng)常要求左右兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪以不同的角速度旋轉(zhuǎn)。由于滑磨將增加輪胎的磨損，增加轉(zhuǎn)向阻力，同時(shí)也增加功率損耗。 現(xiàn)在輪式裝載機(jī)上多采用直齒螺旋錐齒輪差速器，差速器的外殼安裝在主傳動(dòng)器的從動(dòng)錐齒輪上，確定差速器尺寸時(shí)應(yīng)考慮到其與從動(dòng)錐齒輪尺寸之間的互相影響。（一） 圓錐直齒輪差速器基本參數(shù)的選擇 差速器球面直徑的確定 差速器球面直徑可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定：式中：φ 差速器球面直徑，mm Kφ球面系數(shù)，～，取Kφ= Mmax差速器承受的最大扭矩（公斤Mmax=M2max=10776 N毫米所以得 φ= mm 取φ=128 mm差速器齒輪系數(shù)的選擇 差速器的球面半徑確定后，差速器齒輪的大小也就基本確定下來(lái)了。為此，目前差速器大都采用α= 186。這種齒形由于最少齒數(shù)比20 186。1） 齒數(shù)的選取行星齒輪齒數(shù)多數(shù)采用Z1=Z行=10～12，半軸齒輪齒數(shù)多采用Z2=Z半=16～22 ～2之間。分度圓直徑分錐角δ節(jié)錐距周節(jié)齒頂高齒根高齒根角齒頂圓直徑側(cè)向間隙Cn（輪式裝載機(jī)設(shè)計(jì)P203表612）輪冠至錐頂距離（二） 差速器直齒錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算 齒輪材料的選取根據(jù)差速器齒輪工作環(huán)境和受載性質(zhì)，將差速器中行星齒輪和半軸齒輪的材料選為20CrMnTi（滲碳后淬火， Mpa Mpa）齒輪強(qiáng)度校核計(jì)算 由于差速器齒輪工作條件比主傳動(dòng)齒輪好，在平地直線(xiàn)行駛時(shí)，齒輪無(wú)嚙合運(yùn)動(dòng)，故極少出現(xiàn)點(diǎn)蝕破壞，一般只進(jìn)行半軸齒輪的彎曲強(qiáng)度計(jì)算。所以 N（三） 行星齒輪軸直徑dz的確定差速器十字行星齒輪軸選用40Cr制成，行星齒輪通過(guò)滑動(dòng)軸承即襯套安裝在十字軸上。 十字軸直徑d可參照吉林工業(yè)大學(xué)諸文農(nóng)主編的《底盤(pán)設(shè)計(jì)》P264 按下式計(jì)算： 式中：MG 差速器總扭矩，MG=M2max=10776 Nmm [τ]許用剪切應(yīng)力，安全系數(shù)取4,40Cr的屈服極限 Mpa（淬火回火），所以 n 行星齒輪數(shù)目，為4 rd行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x，mm。半軸一端用花鍵與差速器半軸齒輪連接，由差速器殼支承，另一端用花鍵與最終傳動(dòng)的太陽(yáng)輪連接，由行星輪起支承的作用，半軸只傳遞扭矩。可用前面1）按發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器共同輸出扭矩最大，變速箱一檔時(shí)，從動(dòng)錐齒輪上的最大扭矩 2）按驅(qū)動(dòng)輪附著極限扭矩來(lái)確定從動(dòng)錐齒輪的最大扭矩 兩種計(jì)算方法取得的較小值來(lái)代替。m 半軸桿部直徑的選擇桿部直徑d是半軸的主要參數(shù)，可用下式初選： 厘米 （《工程機(jī)械底盤(pán)構(gòu)造與設(shè)計(jì)》P323）式中：Mj 半軸計(jì)算扭矩，公斤m =107760公斤～，許用應(yīng)力可取[τ]=5000～6200公斤/厘米178。代入上式得：d= cm= mm圓整取d=48 mm半軸的桿部直徑應(yīng)小于或等于半軸花鍵的底徑，以使半軸各部分達(dá)到等強(qiáng)度。 半軸強(qiáng)度驗(yàn)算全浮式半軸只傳遞扭矩，其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力τ為： 將Mj =10776Nmm d=48 mm代入上式得： τ= Mpa 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力[τ]=5500 公斤/厘米178。此種傳動(dòng)形式傳動(dòng)比為1+α（α為齒圈和太陽(yáng)輪的齒數(shù)之比），可以在較小的輪廓尺寸獲得較大的傳動(dòng)比，可以布置在車(chē)輪輪轂內(nèi)部，而不增加機(jī)械的外形尺寸。（一） 行星排行星輪數(shù)目和齒輪齒數(shù)的確定 行星輪數(shù)目的選擇行星輪數(shù)目取的多，負(fù)荷由更多的行星輪來(lái)負(fù)擔(dān)，有可能減小尺寸和齒輪模數(shù)，但一般行星輪取3個(gè)，因?yàn)?點(diǎn)定一個(gè)圓位置，實(shí)際設(shè)計(jì)中行星輪數(shù)目一般為3～6個(gè)，行星輪數(shù)目不能增多往往是由于受行星架的剛度和強(qiáng)度的限制，因?yàn)樾行禽啍?shù)目增多使行星架連接部分金屬減少，受力后會(huì)產(chǎn)生扭曲變形，使齒輪接觸大大惡化。行星排各齒輪齒數(shù)的確定齒輪齒數(shù)間的關(guān)系公式：式中：if最終傳動(dòng)傳動(dòng)比，～，初取if = zq 齒圈齒數(shù)，zt 太陽(yáng)輪齒數(shù)，zx 行星輪齒數(shù)所以：由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》當(dāng)=，n=3時(shí)可選行星排各輪齒數(shù)為： 齒圈齒數(shù)zq =56 太陽(yáng)輪齒數(shù)zt =16 行星輪齒數(shù)zx =20驗(yàn)算傳動(dòng)比： 所以傳動(dòng)比合適模數(shù)的選擇同心條件校核為了使太陽(yáng)輪與齒圈的旋轉(zhuǎn)中心重合，太陽(yáng)輪與行星輪的中心距應(yīng)和齒圈與行星輪的中心距相等，即zq、zt、zx應(yīng)滿(mǎn)足下列條件：將zq =56，zt =16，zx=20 代入公式得： 5616=220滿(mǎn)足同心條件為了提高齒輪的承載能力，為采用角變位傳動(dòng)將行星輪齒數(shù)減少1齒，即：zx=19裝配條件的校核為使行星排各元件上所受徑向力平衡，應(yīng)使各行星輪均勻分布或?qū)ΨQ(chēng)分布，即zq、zt、zx、n應(yīng)滿(mǎn)足條件：，N為任意整數(shù)。用公式則可以表示為： 在實(shí)際設(shè)計(jì)中相鄰條件多控制在：式中：Atx太陽(yáng)輪與行星輪的中心距 因三行星輪均勻分布，所以 兩行星輪齒頂圓半徑之和，即行星輪齒頂圓直徑。齒輪變位能避免根切，提高齒面的接觸強(qiáng)度，提高齒根的彎曲強(qiáng)度，提高齒面的抗膠合和耐磨損能力，配湊中心距，修復(fù)舊齒輪等，因此本次設(shè)計(jì)需進(jìn)行齒輪變位。確定各輪齒數(shù)由前面計(jì)算已知：zq =56，zt =19，zx =16預(yù)計(jì)嚙合角根據(jù)公式 查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》P1057圖166得 太陽(yáng)輪行星輪傳動(dòng)變位系數(shù)計(jì)算（tx） 1)未變位時(shí)，行星輪與太陽(yáng)輪中心距為： mm 2)初算中心距變動(dòng)系數(shù)3）變位后中心距為： mm圓整取128 mm4)實(shí)際中心距變動(dòng)系數(shù)為：5）計(jì)算嚙合角所以 6）計(jì)算總變位系數(shù)式