安工大模版设计(6)

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图4-2 锥齿轮轴

4.5.3锥齿轮轴的固定

为了保证装配质量，机-6齿轮轴与手动升降系统的齿轮轴的轴心中心高等高。由于机-6的径向受载荷一般，所以由滚动轴承的支承轴向位置，轴向位置由卡簧固定。为了方便调整机-6齿轮轴轴向位置，因轴承套与箱体孔的配合面较大，所以对机-6圆锥齿轮与210圆锥齿轮的轴心的垂直度影响不大。

4.6机-4齿轮设计计算及校核

4.6.1 尺寸设计计算

已知：机-4齿轮的齿数Z=36，模数m=2

齿轮机-4选渐开线标准直齿圆柱齿轮，下面对机-4齿轮各部分参数进行设计计算（1）齿数：齿数一般应为整数，已知Z=36；（2）模数：模数也是已知的，m=2；（3）压力角：渐开线齿廓上的各点的压力角?规定为标准值，当只提“压力角”，而不指明哪个外圆时，即指分度圆压力角为?=20?；（4）分度圆直径：分度圆就是具有标准模数和标准压力角的圆，d=mz=72（5）齿顶高：分度圆与齿顶圆间的间的径向距离，齿顶高用齿顶高系数和模数的乘积表示，即h??h???m?2；（6）齿根高：分度圆

?与齿根高的径向距离，即hf?(h???c)?m?2.5；（7）顶隙：齿根高比齿顶高大一

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些，以便上顶圆和另一齿轮的齿根圆间形成间隙—顶隙C，既有利于储存的润滑油，也避免两齿轮卡死，顶隙用顶隙系数C?和模数的乘积来表示，即

C?C??m?0.25?2?0.5；（8）齿顶圆直径：过所有齿顶端的圆称为齿顶圆，齿顶圆

直径用d?表示，d?1?d?2?h?=76；（9）齿根圆直径：过所有齿槽底部的圆称齿根圆，齿根圆直径用df表示，df?d?2?hf?72?2?2.5?67；（10）齿高：齿高等于齿顶高加上齿根高，即h?h??hf?4.5；（11）基圆直径：产生渐开线的圆称基圆，基圆直径用db表示，db?d?cos20??67.66；（12）齿距：相邻两个轮齿同侧齿廓之间的弧线长度称该圆上的齿距，用P表示，P=πm=6.28；（13）齿厚：在任意半径圆周上，一个轮齿两侧齿廓之间的弧线长度称齿厚，用S表示，S=P/2=3.14；（14）齿槽宽：一个齿槽两侧齿廓之间的弧线长度称齿槽宽，用e表示，e=P/2=3.14;（15）标准中心距：中心距是齿轮传动的基本尺寸，齿轮箱体上轴承孔的尺寸就由中心距来决定的，为了使一对渐开线标准齿轮传动平稳，在确定中心距时，应该保证相啮合的两轮齿的齿侧无间隙存在，对于一对模数相等无间隙啮合的标准齿轮，其分度圆上的齿厚和齿槽宽相等，其齿轮中心距为标准中心距，计算公式为a?r1'?r2'?r1?r2?80

将各参数列表如下：

表4-5 齿轮设计参数

齿数 模数 压力角 分度圆直径 齿顶高 顶隙 齿根高 分度圆直径 4.6.2结构分析 2 0.5 2.5 72 齿距 齿厚 齿槽宽 6.28 3.14 3.14 36 2 20° 70 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿高 基圆直径 76 67 4.5 67.66 27

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机-4齿轮结构设计大体如下图5-3所示，各详细参数具体见CAD图纸YBZC-06。

图4-3 齿轮

4.6.3受力分析

对轮齿上的作用力进行分析是进行齿轮承载能力的计算、设计支承齿轮的轴以及选用轴承的基础。在工程上为了简化计算，常把作用在齿面上沿齿宽接触线上分布的全部作用力用一个作用在齿宽中点处的集中力来代替。当润滑较好时，可以忽略接触面上的摩擦力的影响，该集中力即法向力Fn，它的方向是沿着两齿廓接触点的公法线方向，即啮合线方向。方向力Fn有可以分解为圆周力Ft和径向力Fr，其计算公式分别为：

Ft?2T （5-7） dFr?Ft?tg20? （5-8）

Fn?Ft （5-9） cos?计算结果为：

Ft?2T?1548.75N dFr?Ft?tg20??563.70N

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Fn?Ft?1648.14N cos?4.7双联齿轮的设计计算

双联齿轮的两齿均设计为渐开线标准圆柱齿轮，现将其主要参数设计如下表5-6

表4-6 双联齿轮设计计算

基本参数 配对齿轮参数 名称 号 分度圆直径 中心距 齿顶高 齿根高 全齿高 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 分度圆齿距 P P=πm 8 分度圆齿厚 S S=πm/2 4 3.13.14 h d a d=mz 1a=(d1?d2) 2机-3 2齿数64 机-3 4齿数44 模数m均为2 与机-3 2、4配对齿轮齿数分别为28和36，模数m均为2； 符计算公式 3 2 128 92 2 2.5 4.5 132 87 120.28 6.29 6.28 机-4 88 80 2 2.5 4.5 84 75 82.6机-3 h?hfh??h???m ?hf?(h??c)?m ?h?h??hf da?d?2?h??m df?d?2?hf?m dadfdbdb?d?cos? 29

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分度圆槽宽 e E=πm/2 4 3.13.14 顶隙 基圆齿距 节圆处齿廓的曲率半径 C C?c??m 0.5 5.90 0.5 5.90 pbpb?πmcos20° ? ??d?sin? 221.89 5 15.04.8 过渡轴的设计 传动零件必须通过其他零件被支承起来才能进行工作，这种支承作用的零件称为轴。轴是组成机器的重要作用之一，它的主要功能是支承做回转运动的零件，并传递运动和动力。

4.8.1轴的失效形式

机械中的轴大多为转轴，同时承受弯曲应力和扭转切应力，且均为交变应力。在交变应力的作用下，轴的主要失效形式为疲劳断裂。因此，轴的材料应具有足够的疲劳强度、较好的应力集中敏感性和良好的加工性能。

4.8.2轴的材料

根据上述这些要求，轴的材料一般宜选用中碳钢和中碳合金钢。对于一般以内国土和较重要的轴，多采用优质碳素结构钢来制造，如45钢等。这类钢的加工性能和机械性能好，经过调质或者正火处理后可以获得良好的机械性能，且价格比较便宜。对于载荷不大、转速要求不高或者不重要的轴，可以采用普通的碳素结构钢来制造，如Q275等，以降低成本。

合金钢的机械性能和热处理工艺均优于碳素钢，对于强度要求高而结构要求紧凑、重量轻的重要的轴或者有特殊性能要求的轴，应该采用合金钢来制造，如40Cr钢等。

由于碳素钢与合金钢的弹性模量基本相同，因此采用合金钢并不能提高轴的强度。但是，碳素钢比合金钢的成本低，而且对于应力集中的敏感性小，所以得到了广泛的应用。

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