3噸調(diào)度絞車(chē),調(diào)度,絞車(chē) 中 國(guó) 礦 業(yè) 大 學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 姓 名： 張帥 學(xué) 號(hào)： 21040292 學(xué) 院： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 　 設(shè)計(jì)題目： 3.0噸調(diào)度絞車(chē)的設(shè)計(jì) 專 題： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院專業(yè)年級(jí) 機(jī)自04-3班 學(xué)生姓名 張帥 任務(wù)下達(dá)日期： 2008年1月11日 畢業(yè)設(shè)計(jì)日期： 2008年3月25日至2008年6月16日 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目： 3.0噸調(diào)度絞車(chē)的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)專題題目： 畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求： 設(shè)計(jì)3噸調(diào)度絞車(chē)， 主要設(shè)計(jì)參數(shù) 牽引力：≈30 速繩： ≈1.2 容繩量：≈500 m 院長(zhǎng)簽字： 指導(dǎo)教師簽字： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)閱書(shū) 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③研究?jī)?nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）： 成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書(shū) 評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③工作量的大?。虎苋〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點(diǎn)；⑤寫(xiě)作的規(guī)范程度；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）： 成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字： 年 月 日 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書(shū) 評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③工作量的大?。虎苋〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點(diǎn)；⑤寫(xiě)作的規(guī)范程度；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）： 成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字： 年 月 日 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及綜合成績(jī) 答 辯 情 況 提 出 問(wèn) 題 回 答 問(wèn) 題 正 確 基本 正確 有一般性錯(cuò)誤 有原則性錯(cuò)誤 沒(méi)有 回答 答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)及建議成績(jī)： 答辯委員會(huì)主任簽字： 年 月 日 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評(píng)定成績(jī)： 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人： 年 月 日 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第97頁(yè) 一、整體方案設(shè)計(jì) 1.1產(chǎn)品的名稱、用途及主要設(shè)計(jì)參數(shù) 本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品名稱是3噸調(diào)度絞車(chē)，調(diào)度絞車(chē)是一種小型絞車(chē)，通過(guò)緾繞在滾筒上的鋼絲繩牽引車(chē)輛在軌道上運(yùn)行，屬于有極繩運(yùn)輸絞車(chē)。調(diào)度絞車(chē)適用于煤礦井下或地面裝載站調(diào)度編組礦車(chē)，在中間巷道中拖運(yùn)礦車(chē)，亦可在其它地方作輔助運(yùn)輸工具。 主要設(shè)計(jì)參數(shù)為： 牽引力 ≈30 繩速 ≈1.2 容繩 ≈500 m 1.2整體設(shè)計(jì)方案的確定 ?該型絞車(chē)采用兩級(jí)內(nèi)嚙合傳動(dòng)和一級(jí)行星輪傳動(dòng)。Z1/Z2和Z3/Z4為兩級(jí)內(nèi)嚙合傳動(dòng)，Z5、Z6、Z7組成行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 A 1 2 3 4 5 6 7 B ? ?在電動(dòng)機(jī)軸頭上安裝著加長(zhǎng)套的齒輪Z1，通過(guò)內(nèi)齒輪Z2、齒輪Z3和內(nèi)齒輪Z4，把運(yùn)動(dòng)傳到齒輪Z5上，齒輪Z5是行星輪系的中央輪（或稱太陽(yáng)輪），再帶動(dòng)兩個(gè)行星齒輪Z6和大內(nèi)齒輪Z7。行星齒輪自由地裝在2根與帶動(dòng)固定連接的軸上，大內(nèi)齒輪Z7齒圈外部裝有工作閘，用于控制絞車(chē)滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)。 ?? 若將大內(nèi)齒輪Z7上的工作閘閘住，而將滾筒上的制動(dòng)閘松開(kāi)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)由兩級(jí)內(nèi)嚙輪傳動(dòng)到齒輪Z5、Z6和Z7。但由于Z7已被閘住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，所以齒輪Z6只能一方面繞自己的軸線自轉(zhuǎn)，同時(shí)還要繞齒輪Z5的軸線（滾筒中心線）公轉(zhuǎn)。從而帶動(dòng)與其相連的帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)Z6的運(yùn)行方式很類似太陽(yáng)系中的行星（如地球）的運(yùn)動(dòng)方式，齒輪Z6又稱行星齒輪，其傳動(dòng)方式稱為行星傳動(dòng)。 ?? 反之，若將大內(nèi)齒輪Z7上的工作閘松開(kāi)，而將滾筒上的制動(dòng)閘閘住，因Z6與滾筒直接相連，只作自轉(zhuǎn)，沒(méi)有公轉(zhuǎn)，從Z1到Z7的傳動(dòng)系統(tǒng)變?yōu)槎ㄝS輪系，齒輪Z7做空轉(zhuǎn)。倒替松開(kāi)（或閘?。┕ぷ鏖l或制動(dòng)閘，即可使調(diào)度絞車(chē)在不停電動(dòng)機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)運(yùn)行和停車(chē)。當(dāng)需要作反向提升時(shí)，必須重新按動(dòng)啟動(dòng)按鈕，使電機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)。 為了調(diào)節(jié)起升和下放速度或停止，兩剎車(chē)裝置可交替剎緊和松開(kāi)。 1.3 設(shè)計(jì)方案的改進(jìn) 為了達(dá)到良好的均載效果，在設(shè)計(jì)的均載機(jī)構(gòu)中采取無(wú)多余約束的浮動(dòng)，既在行星輪中安裝一個(gè)球面調(diào)心軸承。高速級(jí)行星架無(wú)支承并與低速級(jí)太陽(yáng)輪固定聯(lián)接。此法的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)構(gòu)中無(wú)多余約束，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，浮動(dòng)效果好，沿齒長(zhǎng)方向的載荷分布均勻。由于行星輪內(nèi)只裝一個(gè)軸承，當(dāng)傳動(dòng)比較小時(shí)，軸承尺寸小，壽命較長(zhǎng)。 設(shè)計(jì)中還采用了合理的變位齒輪，在漸開(kāi)線行星齒輪傳動(dòng)中，可以獲得如下的效果：獲得準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，提高嚙合傳動(dòng)質(zhì)量和承載能力，在傳動(dòng)比得到保證的前提下得到理想的中心距，在保證裝配及同心等條件下，使齒數(shù)的選擇有較大的靈活性。 二、 牽引鋼絲繩直徑及卷筒直徑的確定 2.1 鋼絲繩的選擇 2.1.1 根據(jù)GB/T8918－1996知，鋼絲繩直徑可由鋼絲繩最大工作靜拉力，按下式確定： d = （2-1） 式中d－鋼絲繩最小直徑 C－選擇系數(shù) ，取C =0.1 S－鋼絲繩最大靜拉力N 則由公式（2-1）可得： d =17.32 所以選擇鋼絲繩直徑d =19.5 初選鋼絲繩直徑 =19.5 型號(hào)為：6×19（a）－19.5－155 2.1.2鋼絲繩強(qiáng)度校核： 由鋼絲繩型號(hào)知： 鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度為1550 所以最小鋼絲破斷拉力總和 整條鋼絲繩的破斷拉力為 （2-2） 式中：—拉力影響系數(shù)，取=0.85 安全系數(shù) 所以=5 故所選鋼絲繩滿足要求。 2.2卷筒 2.2.1 卷筒的名義直徑 （2-3） 式中：—按鋼絲繩中心計(jì)算的卷筒最小直徑 d—鋼絲繩直徑 h—與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩的結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，因?yàn)闄C(jī)構(gòu)的工作級(jí)別為M5級(jí)，所以取h =18 2.2.2 確定卷筒的寬度B 初選每層纏繞圈數(shù)z=21 B= 式中：—鋼絲繩排列不均勻系數(shù) 2.2.3 初選鋼絲繩的纏繞層數(shù)為: n=13 2.2.4 驗(yàn)算卷筒容繩量L L = （2-4） =413.95 m 式中：—鋼絲繩每層降低系數(shù)。取=0.9 2.2.5 確定卷筒直徑 鋼絲繩的最小纏繞直徑 ==351+15.5=366.5 mm 鋼絲繩的最大纏繞直徑 =+d+2(n-1)d （2-5） =351+19.5+2(13-1)19.50.9 =791.7 mm 式中：—鋼絲繩每層降低系數(shù)。取=0.9 鋼絲繩在卷筒上的平均纏繞直徑： = （2-6） =（366.5+791.7）=579.1 卷筒的結(jié)構(gòu)外徑： =791.7+219.53=908.7 取=908.7 2.2.6 卷筒厚度： 對(duì)鑄鐵卷筒：厚度=0.02+(6-10)=0.02351+9=16.02 mm 三、 電機(jī)的選?。? 3.1系統(tǒng)的總效率 ==0.9600.990=0.825 式中：—卷筒上鋼絲繩纏繞效率，取=0.960 —攪油效率，取=0.990 —一級(jí)行星輪傳動(dòng)效率，各取=0.970 —七個(gè)滾動(dòng)軸承的效率，各取=0.990 ——兩級(jí)內(nèi)齒傳動(dòng)效率，各取=0.980 3.2繩速的確定 v ==1.2 m/s 3.3電機(jī)的選型 最大功率： =Fv =301.2 =36 kW 電機(jī)軸上的功率：P =/=36/0.825=43.636 kW 根據(jù)以上計(jì)算，選取電機(jī)的參數(shù)如下： 型號(hào)：Y250M-4 額定功率：55 KW 滿載轉(zhuǎn)速：1480 r/min 效率：92.5% ==2.0 ==7.7 電機(jī)的實(shí)際輸出功率：P==550.925=50.875 kW 所以該電機(jī)符合要求。 四、總傳動(dòng)比的計(jì)算及傳動(dòng)比的分配 4.1總傳動(dòng)比的計(jì)算： 由上面的選型及計(jì)算可知： 電機(jī)的轉(zhuǎn)速 =1480 r/min 卷筒轉(zhuǎn)速 =37.799 r/min 可得總傳動(dòng)比為 = = =39.15 4.2 傳動(dòng)比的分配 按三級(jí)傳動(dòng)，，因此應(yīng)進(jìn)行傳動(dòng)比分配，分配的原則為： 1）使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力大致相等，即齒面接觸強(qiáng)度大致相等； 2）使減速機(jī)構(gòu)獲得最小的外形尺寸和重量； 3）使各級(jí)傳動(dòng)的大齒輪浸油深度大致相等。 為此，一般取 q = 式中：—使用系數(shù)。 中等沖擊， = =1.25 —行星輪間載荷分配系數(shù)，行星架浮動(dòng)，6級(jí)精度，取 =1.20 —行星輪間載荷分配系數(shù)，太陽(yáng)輪浮動(dòng)，8級(jí)精度，取 =1.05 —綜合系數(shù)。=3，高精度，硬齒面，取 = =1.8 角標(biāo)1、2表示第一級(jí)和第二級(jí)傳動(dòng)。 = =2 查表定 = =0.7 = 則：q = = =1.143 計(jì)算 =1.143 ≈2 以此值和傳動(dòng)比得 =6.8 可知： =i/=39.15/7.8=4.99 則=2.79 =2.79 =4.99 五、 兩級(jí)內(nèi)齒圈傳動(dòng)設(shè)計(jì) 5.1齒輪材料處理工藝及制造工藝的選定 內(nèi)齒圈的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理，硬度為HBS 262～293 試驗(yàn)齒輪齒面接觸疲勞極限 =650 =220 齒輪的加工為插齒，精度為7級(jí)。 5.2確定各主要參數(shù) 由于屬于低速傳動(dòng)，采用齒形角=，直齒輪傳動(dòng)，精度為6級(jí)，為提高承載能力，兩級(jí)均采用直齒輪傳動(dòng)。 5.2.1傳動(dòng)比 =2.79 5.2.2 第一級(jí)傳動(dòng)齒輪模數(shù)m 模數(shù)m由強(qiáng)度計(jì)算或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定 式中 ——綜合系數(shù)，齒輪為7級(jí)精度等級(jí)沖擊取=1.6~2.6，8級(jí)精度等級(jí)中等沖擊取=2.5~3.9，沖擊較大、不變位時(shí)取較大值。 ——小齒輪的齒形系數(shù) ——小齒輪的傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ——額定功率， ——小齒輪轉(zhuǎn)數(shù)（一般為第一級(jí)即電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)）， ——實(shí)驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限，按MQ級(jí)中等質(zhì)量要求選取 ——齒寬系數(shù)，齒寬b與小齒輪分度圓直徑的比值。 則 取圓整 =4 5.2.3 內(nèi)嚙合標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算 分度圓的壓力角： 齒頂高系數(shù)： 縱向間隙系數(shù) 模數(shù)的選取 =4 5.2.4 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 小輪分度圓直徑，由下邊公式 齒寬系數(shù) 查表，按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置=0.8 小輪齒數(shù) 取=27 大輪齒數(shù) ==2.7927=75.33 齒數(shù)比 ==75/27 傳動(dòng)比誤差 =0.33/2.770.05 小輪轉(zhuǎn)矩 ===354899 載荷系數(shù) ——使用系數(shù)，查表取=1 ——?jiǎng)虞d系數(shù)，查表取=1.2 ——齒間載荷系數(shù)，由表取1.1 ——齒間載荷分布系數(shù)，查表取1.1 載荷系數(shù) =11.21.11.1=1.45 材料彈性系數(shù) 查表取=189.8 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 查圖取 =2.5 重合度系數(shù) 由推薦值0.850.92 ，則=0.87 = =96.41 齒輪模數(shù) ==96.41/27=3.57 ，取圓整 =5 小輪分度圓直徑 ==527=135 圓周速度 = 取=10.46 標(biāo)準(zhǔn)中心距 ==5（27+75）/2=255 齒寬 ==0.8135=108 大齒輪齒寬 小齒輪齒寬 = +（510）=115 分度圓直徑 ==75 5=375 基圓直徑 ==375=352 齒頂圓直徑 =- 式中 = 當(dāng) =1，=時(shí) ===1 =-=375-215+1=366 齒根圓直徑 =375+2（1+0.25）5=382.5 全齒高 =（382.5 366）=8.25 中心距 =（75-27）5=120 5.2.5齒輪強(qiáng)度校驗(yàn) Ⅰ）齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算接觸應(yīng)力 由公式（5-15）得齒面接觸應(yīng)力的基本值 = =2.58×189.8×0.91×1× =226.63 式中：—端面內(nèi)分度圓上的名義切向力，取 =2776.16 N b—工作齒寬， 取b =108 —小齒輪分度圓直徑，取 =144 u—齒數(shù)比，u =/ =75/27 =2.79 —節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，取 =2.58 =0，查圖6-10，取 =2.21 —彈性系數(shù)，查表取 =189.8 —重合度系數(shù)，查圖取 =0.91 —螺旋角系數(shù)，直齒 =0，取 =1， 由公式（5-14）得接觸應(yīng)力 = = 226.63× = 309.62 式中 —使用系數(shù)，中等沖擊，查表 取 =1.25 —?jiǎng)虞d系數(shù)，6級(jí)精度，查表 取 =1.01 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)，，取 =1.12 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒間載荷分布系數(shù)，取 =1 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù),查表取 =1.2 —計(jì)算齒面接觸應(yīng)力的基本值， 許用接觸應(yīng)力 = 式中：—試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，取 =1400 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取 =1.25 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)，取 =1.03 —潤(rùn)滑油系數(shù)，取 =1.06 —工作硬化系數(shù)， =1.1 —速度系數(shù)，取 =0.905 —粗糙度系數(shù)，取 =0.96 —尺寸系數(shù)，取 =1 則 = =1168.62 故 < 接觸強(qiáng)度通過(guò)。 Ⅱ）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度， 計(jì)算齒根應(yīng)力 式中： = —端面內(nèi)分度圓上的名義切向力，取 =2776.16 N b—工作齒寬， 取b =108 —法向模數(shù)，取=5 = =5.14 載荷系數(shù) =11.21.11.1=1.45 式中： —使用系數(shù)。取=1 —?jiǎng)虞d系數(shù)。取=1.2 —齒間載荷系數(shù)，取=1.1 —齒間載荷分布系數(shù)，取=1.1 彎曲強(qiáng)度的重合度系數(shù) 式中： —齒形系數(shù)。取=2.5 —應(yīng)力修正系數(shù)。取=1.605 —重合度系數(shù)。=0.716 —螺旋角系數(shù)。=1.0 則： 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 式中： —彎曲疲勞極限。由于材料為40Cr，故取=350 —最小安全系數(shù)。取=1.4 式中： —應(yīng)力修正系數(shù)。取=2.0 —壽命系數(shù)，取=1.0 —圓角敏感系數(shù)，取=0.99 —表面狀況系數(shù)。取=1.674-0.529=1.063 —尺寸系數(shù)。由，則=1.0 則： 故內(nèi)嚙合齒輪彎曲疲勞校核通過(guò)。 5.3 第二級(jí)傳動(dòng)齒輪模數(shù)m 模數(shù)m由強(qiáng)度計(jì)算或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定 式中 ——綜合系數(shù)，齒輪為7級(jí)精度等級(jí)沖擊取=1.6~2.6，8級(jí)精度等級(jí)中等沖擊取=2.5~3.9，沖擊較大、不變位時(shí)取較大值。 ——小齒輪的齒形系數(shù) ——小齒輪的傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ——額定功率， ——小齒輪轉(zhuǎn)數(shù)（一般為第一級(jí)即電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)）， ——實(shí)驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限，按MQ級(jí)中等質(zhì)量要求選取 ——齒寬系數(shù)，齒寬b與小齒輪分度圓直徑的比值。 則 取圓整 =4 5.3.1 內(nèi)嚙合標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算 分度圓的壓力角： 齒頂高系數(shù)： 縱向間隙系數(shù) 模數(shù)的選取 =4 5.3.2 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 小輪分度圓直徑，由下邊公式 齒寬系數(shù) 查表，按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置 =0.8 小輪齒數(shù) 取=27 大輪齒數(shù) ==2.7927=75.33 齒數(shù)比 ==75/27 傳動(dòng)比誤差 =0.33/2.770.05 小輪轉(zhuǎn)矩 ===347801 載荷系數(shù) ——使用系數(shù)，查表取=1 ——?jiǎng)虞d系數(shù)，查表取=1.2 ——齒間載荷系數(shù)，由表取1.1 ——齒間載荷分布系數(shù)，查表取1.1 載荷系數(shù) =11.21.11.1=1.45 材料彈性系數(shù) 查表取=189.8 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 查圖取 =2.5 重合度系數(shù) 由推薦值0.850.92 ，則=0.87 = =95.77 齒輪模數(shù) ==95.77/27=3.57 ，取圓整 =4 小輪分度圓直徑 ==427=108 圓周速度 = 取=8.36 標(biāo)準(zhǔn)中心距 ==5（27+75）/2=255 齒寬 ==0.8108=86.4 大齒輪齒寬 小齒輪齒寬 = +（510）=95.4 基圓直徑 ==75 4=300 分度圓直徑 ==300=282 齒頂圓直徑 =- 式中 = 當(dāng) =1，=時(shí) ===1 =-=282-215+1=272 齒根圓直徑 =272+2（1+0.25）5=294.5 全齒高 =（294.5 272）=11.25 中心距=（75-27）5=120 5.3.3 齒輪強(qiáng)度校驗(yàn) Ⅰ）齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算接觸應(yīng)力 由公式（5-15）得齒面接觸應(yīng)力的基本值 = =2.58×189.8×0.91×1× =180.44 式中：—端面內(nèi)分度圓上的名義切向力，取 =2776.16 N b—工作齒寬， 取b =86.4 —小齒輪分度圓直徑，取 =108 u—齒數(shù)比，u =/ =99/37 =2.68 —節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，取 =2.58 =0，查圖6-10，取 =2.21 —彈性系數(shù)，查表取 =189.8 —重合度系數(shù)，查圖取 =0.91 —螺旋角系數(shù)，直齒 =0，取 =1， 由公式（5-14）得接觸應(yīng)力 = = 226.85× = 309.91 式中 —使用系數(shù)，中等沖擊，查表 取 =1.25 —?jiǎng)虞d系數(shù)，6級(jí)精度，查表 取 =1.01 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)，，取 =1.12 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒間載荷分布系數(shù)，取 =1 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒間載荷不均衡系數(shù),查表取 =1.2 —計(jì)算齒面接觸應(yīng)力的基本值， 許用接觸應(yīng)力 = 式中：—試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，取 =1400 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取 =1.25 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)，取 =1.03 —潤(rùn)滑油系數(shù)，取 =1.06 —工作硬化系數(shù)， =1.1 —速度系數(shù)，取 =0.905 —粗糙度系數(shù)，取 =0.96 —尺寸系數(shù)，取 =1 則 = =1168.62 故 < 接觸強(qiáng)度通過(guò)。 Ⅱ）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度， 計(jì)算齒根應(yīng)力 式中： = —端面內(nèi)分度圓上的名義切向力，取 =2776.16 N b—工作齒寬， 取b =86.4 —法向模數(shù)，取=4 = =8.03 載荷系數(shù) =11.21.11.1=1.45 式中： —使用系數(shù)。取=1 —?jiǎng)虞d系數(shù)。取=1.2 —齒間載荷系數(shù)，取=1.1 —齒間載荷分布系數(shù)，取=1.1 彎曲強(qiáng)度的重合度系數(shù) 式中： —齒形系數(shù)。取=2.5 —應(yīng)力修正系數(shù)。取=1.605 —重合度系數(shù)。=0.716 —螺旋角系數(shù)。=1.0 則： 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 式中： —彎曲疲勞極限。由于材料為40Cr，故取=350 —最小安全系數(shù)。取=1.4 式中： —應(yīng)力修正系數(shù)。取=2.0 —壽命系數(shù)，取=1.0 —圓角敏感系數(shù)，取=0.99 —表面狀況系數(shù)。取=1.674-0.529=1.063 —尺寸系數(shù)。由，則=1.0 則： 故內(nèi)嚙合齒輪彎曲疲勞校核通過(guò)。 六、 行星輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 6.1齒輪材料處理工藝及制造工藝的選定 太陽(yáng)輪和行星輪的材料均為20CrMnTi,表面滲碳淬火處理，表面硬度為 HRC 57～61 試驗(yàn)齒輪齒面接觸疲勞極限=1400 試驗(yàn)齒輪齒根彎曲疲勞極限 太陽(yáng)輪=350 行星輪=245 齒形為漸開(kāi)線直齒，最終加工為磨齒，精度為6級(jí)， 內(nèi)齒圈的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理，硬度為HBS 262～293 試驗(yàn)齒輪齒面接觸疲勞極限 =650 =220 齒輪的加工為插齒，精度為7級(jí)。 6.2確定各主要參數(shù) 由于屬于低速傳動(dòng)，采用齒形角=，直齒輪傳動(dòng)，精度為6級(jí)，為提高承載能力，兩級(jí)均采用變位齒輪傳動(dòng)，要求外嚙合=左右，內(nèi)嚙合=左右。 6.2.1傳動(dòng)比 = 38.89/7.8 = 4.99 6.2.2行星輪數(shù)目 =3 6.2.3載荷不均衡系數(shù) 低速級(jí)采用無(wú)多余約束浮動(dòng)均載機(jī)構(gòu)，取==1.15 6.2.4 配齒計(jì)算 太陽(yáng)輪數(shù)目 = = 25 式中取c = 42 內(nèi)齒圈齒數(shù) = = 25×（4.99-1） = 99 行星齒齒數(shù) = = = 37 配齒結(jié)果：=24 =99 =37 i=4.99 6.2.5 太陽(yáng)輪分度圓直徑 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算太陽(yáng)輪分度圓直徑 由公式（5-1）得， = 768× =77.17 式中： —算式系數(shù)，一般鋼制齒輪，直齒輪傳動(dòng)，取 =768 —使用系數(shù)，查表，取 =1.25 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù)，取 =1.20 —綜合系數(shù)，查表，取=1.80 —小齒輪齒寬系數(shù)，取 =0.7 u—齒數(shù)比， u = 37/24 = 1.54 —一對(duì)嚙合副中小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩，N.m 太陽(yáng)輪傳動(dòng)的扭矩 =9549 =9549 = 312.45 N.m —試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，取=1400 按彎曲強(qiáng)度初算模數(shù) 由公式（5-2）得， = 12.1× =3.27 式中：—算式系數(shù)，直齒傳動(dòng) =12.1 —計(jì)算彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù)。 =1+1.5（-1） =1+1.5 （1.2-1）=1.3 —小齒輪齒形系數(shù)，高精度，正變位，靜定結(jié)構(gòu)，按x =0查值， =3.18 =2.4 —小齒輪齒數(shù) —試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限， 取模數(shù)m = 6 則太陽(yáng)輪直徑 = m =24×6 = 144 = =6(24+37) = 183 取 =183 6.2.6計(jì)算變位系數(shù) (1) 確定行星輪齒數(shù) Ⅰ) 由前面的配齒結(jié)果知：=24 =99 =37 Ⅱ) 初選a—c副的變位系數(shù)和 根據(jù) =+ =24＋37 = 61， 和 =左右的限制條件，查圖初選 =1 Ⅲ) 初算a—c副的齒高變動(dòng)系數(shù) 根據(jù)初的 =+ 由圖按B查D B = = =16.39 D =1.43 因 =0 所以 =1，=0 則 = = = 0.08723 (2)a-c嚙合副的計(jì)算 Ⅰ) 確定中心距 a-c和c-b嚙合副的標(biāo)準(zhǔn)中心距： =0.5（）m =0.5(24+37)6 =183 =0.5() m =0.5(99-37)6 =186 因?yàn)樾∮谟?jì)算值的圓整值，取=180 （略小于） Ⅱ) 中心距的分離系數(shù) = = = 1 Ⅲ) 齒高變動(dòng)系數(shù) =（） 式中： =0， =0， =1， c值按 A = = = 16.39 查圖得： c =1.82 故 = =0.111 Ⅳ) 變位系數(shù)和嚙合角 =+ =1＋0.111 = 1.111 = = = 在圖的范圍內(nèi)，在推薦范圍內(nèi)。 Ⅴ) 變位系數(shù)分配 根據(jù)齒數(shù)比u =37/24 = 1.54 ，由圖得， =1.104 時(shí)， =0.52 = 故 = =1.104－0.52 =0.584 （3）c-b嚙合副的計(jì)算 Ⅰ) 中心距的分離系數(shù) = = = -0.5 Ⅱ)齒頂高變動(dòng)系數(shù) 已知 = =（） 式中： =0， =0 ， =1， c 根據(jù) A = = = -8.06 查圖得：c =0.60 故 =（99-37） =0.037 Ⅲ) 變位系數(shù) =+ =-0.5＋0.037 = -0.463 故 =+ =-0.463＋0.584 =0.121 Ⅳ)嚙合角 = = = 在推薦范圍內(nèi)。 6.3幾何尺寸計(jì)算 把相關(guān)數(shù)據(jù)代入（5-5）、（5-6）、（5-7）、（5-8），可得計(jì)算結(jié)果如下： 太陽(yáng)輪 d =24×6 = 144 =144＋2×6×(1＋0.314－0.014) =159.6 =144－2×6×(1＋0.4－0.314) =130.97 =144× =153.3 行星輪 d =6×37 =222 =222＋2×6×(1＋0.2896－0.014) =237.30 =222－2×6×(1＋0.4－0.2896) = 208.68 =222 =208.61 內(nèi)齒輪 d =6×99 =594 =594－2×6×(0.8－0.314＋0.2896) =584.69 =594＋2×6×(0.8＋0.25－0.314) =602.83 =594 = 558.18 6.4 嚙合要素計(jì)算 6.4.1 a—c傳動(dòng)端面重合度 Ⅰ) 頂圓齒形曲徑 把相關(guān)數(shù)據(jù)代入（5-5）可得： 太陽(yáng)輪 = =42.33 行星輪 = =56.56 Ⅱ) 端面嚙合長(zhǎng)度 把相關(guān)數(shù)據(jù)代入（5-10）中， 得 =42.33＋56.56－180× = 29.77 式中 —端面節(jié)圓嚙合角，直齒輪 = = 22.5 Ⅲ) 端面重合度 把相關(guān)數(shù)據(jù)代入（5-11）得： = =1.68 6.4.2 c—b傳動(dòng)端面重合度 Ⅰ) 頂圓齒形曲徑 行星輪由上面計(jì)算得 = 56.56 把相關(guān)數(shù)據(jù)代入（5-9）得： 內(nèi)齒輪 = =87.03 Ⅱ) 端面嚙合長(zhǎng)度 由公式（5-12）得 = = 56.56－87.03＋180 = 37.89 Ⅲ) 端面重合度 由公式(5-13)得 = = =2.14 6.5 齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算 6.5.1 外嚙合 Ⅰ)齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算接觸應(yīng)力 由公式（5-15）得齒面接觸應(yīng)力的基本值 = = =2.21×189.8×0.95×1× =252.55 式中：—端面內(nèi)分度圓上的名義切向力， =9549× =9549× =599.65N.m = = =2776.16 N b—工作齒寬，b = =0.7×144 =100.8 取b =100 —小齒輪分度圓直徑，取 =144 u—齒數(shù)比，u =/ =37/24 =1.54 —節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，（）/() =(0.52+0.584)/(24+37) =0.0181， =0，查圖，取 =2.21 —彈性系數(shù)，查表取 =189.8 —重合度系數(shù)， =1.302， =0查圖取 =0.95 —螺旋角系數(shù)，直齒 =0，取 =1， 由公式（5-14）得接觸應(yīng)力 = =252.55× =345.03 式中： —使用系數(shù)，中等沖擊，查表 取 =1.25 —?jiǎng)虞d系數(shù)，6級(jí)精度，查表 取 =1.01 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)，按 =0.7， =3，查圖得， =1.214,取 =0.8， =0.7， =1+（-1） =1+（1.214-1）0.8×0.7 =1.12 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒間載荷分布系數(shù)，按 =1.302，6級(jí)精度，硬齒面，查圖6-9，取 =1 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù),行星架浮動(dòng)，查表取 =1.2 許用接觸應(yīng)力 由公式(5-16)得 = = =1118.3 式中：—試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，取 =1400 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，按高可度查表6-22取 =1.25 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)，按工作10年，每年300天，每天14個(gè)小時(shí)，計(jì)算應(yīng)力系數(shù)， =60（）t =60(1470-973)×3×10×300×14 =4.93× > 按圖，取 =1 —潤(rùn)滑油系數(shù)，HRC =HV713, v =1.237 m/s, 查表用中型極壓油 =150× =150 取 =1.03 —工作硬化系數(shù)，兩齒均為硬齒面，查圖取 =1 —速度系數(shù)，查圖取 =0.96 —粗糙度系數(shù)，按8， =2.4m， = = =2.72，取 =1.01 —尺寸系數(shù)，m < 5,取 =1 故 < 接觸強(qiáng)度通過(guò)。 Ⅱ）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度， 計(jì)算齒根應(yīng)力 由公式(5-17)得 = 式中：—使用系數(shù)， —?jiǎng)虞d系數(shù)， —計(jì)算彎曲強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)， =1.08 —計(jì)算彎曲強(qiáng)度的齒間載荷分配系數(shù)，取 =1 —計(jì)算齒根彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù)， =1.3 —計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力基本值， 由公式(5-18)得 = 式中：—載荷作用于齒頂時(shí)的齒形系數(shù)，太陽(yáng)輪 =0.52， =24，查圖取 =2.28，行星輪， =0.584 ， =37，查圖，取 =2.14 —載荷作用于齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù)，查圖，太陽(yáng)輪取 =1.82 行星輪 =1.88， —計(jì)算彎曲強(qiáng)度極限的螺旋角系數(shù)， —計(jì)算彎曲強(qiáng)度的重合度系數(shù)， =0.826 b—工作齒寬， 許用齒根應(yīng)力 由公式（5-19）得 = 式中：—試驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞極限， —試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，取 =2 —計(jì)算彎曲強(qiáng)度的壽命系數(shù)，取 =1 —計(jì)算彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，按高可靠度，查表，取 =1.6 —相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)，查圖得太陽(yáng)輪 =0.98，行星輪 =1.01 —相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)，取1.045 —計(jì)算彎曲強(qiáng)度極限的尺寸系數(shù)， 太陽(yáng)輪： = =15.86 則：彎曲應(yīng)力 =15.86×1.25×1.01×1.08×1×1.3 =28.11 許用彎曲應(yīng)力 =×0.98×1.045×1 =448 故：<,彎曲強(qiáng)度通過(guò)。 行星輪： =×1×2.14×1.85×0.826×1 =15.13 則：彎曲應(yīng)力 =15.13×1.25×1.01×1.08×1×1.3 =26.82 許用彎曲應(yīng)力 =×1.01×1.045×1 =323 故：<,彎曲強(qiáng)度通過(guò)。 6.5.2 內(nèi)嚙合 Ⅰ）齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算接觸應(yīng)力 由公式（5-15）得齒面接觸應(yīng)力的基本值 = =2.58×189.8×0.91×1× =229.27 式中：—端面內(nèi)分度圓上的名義切向力，取 =2776.16 N b—工作齒寬， 取b =100 —小齒輪分度圓直徑，取 =144 u—齒數(shù)比，u =/ =99/37 =2.68 —節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，取 =2.58 =0，查圖6-10，取 =2.21 —彈性系數(shù)，查表取 =189.8 —重合度系數(shù)，查圖取 =0.91 —螺旋角系數(shù)，直齒 =0，取 =1， 由公式（5-14）得接觸應(yīng)力 = = 229.27× = 313.23 式中 —使用系數(shù)，中等沖擊，查表 取 =1.25 —?jiǎng)虞d系數(shù)，6級(jí)精度，查表 取 =1.01 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)，，取 =1.12 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒間載荷分布系數(shù)，取 =1 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù),查表取 =1.2 —計(jì)算齒面接觸應(yīng)力的基本值， =523.67× =523.67 許用接觸應(yīng)力 = 式中：—試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，取 =1400 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取 =1.25 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)，取 =1.03 —潤(rùn)滑油系數(shù)，取 =1.06 —工作硬化系數(shù)， =1.1 —速度系數(shù)，取 =0.905 —粗糙度系數(shù)，取 =0.96 —尺寸系數(shù)，取 =1 則 = =1168.62 故 < 接觸強(qiáng)度通過(guò)。 Ⅱ）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度， 計(jì)算齒根應(yīng)力 由公式(5-24)得 齒根彎曲應(yīng)力基本值 = = =17.74 式中：—載荷作用于齒頂時(shí)的齒形系數(shù)，取 =2.055 —載荷作用于齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù)，取 =2.458 —計(jì)算彎曲強(qiáng)度極限的螺旋角系數(shù)， —計(jì)算彎曲強(qiáng)度的重合度系數(shù)，取 =0.759 b—工作齒寬， 由公式(5-23)得 = =17.74×1.25×1.01×1.08×1×1.3 =31.44 式中：—使用系數(shù)， —?jiǎng)虞d系數(shù)， —計(jì)算彎曲強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)，取 =1.08 —計(jì)算彎曲強(qiáng)度的齒間載荷分配系數(shù)，取 =1 —計(jì)算齒根彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù)，取 ==1.3 —計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力基本值， 許用齒根應(yīng)力 由公式（5-25）得 = =×0.98×1.045×1 =360 式中：—試驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞極限， —試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，取 =2 —計(jì)算彎曲強(qiáng)度的壽命系數(shù)，取 =1 —計(jì)算彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取 =1.6 —相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)， =0.759 —相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)，取 =1.045 —計(jì)算彎曲強(qiáng)度極限的尺寸系數(shù)， 故：<,彎曲強(qiáng)度通過(guò)。 以上計(jì)算說(shuō)明齒輪承載能力足夠。 七、主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.1軸的材料的選定 選用40Cr鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，可查得材料力學(xué)性能為： = 750 = 550 = 350 = 200 7.2 軸直徑的初步估算 初步估算軸徑，材料為40Cr鋼，查表取A=105，則軸的輸出端直徑 式中： 考慮有鍵槽，軸徑應(yīng)增大4%～5% 所以，取 =60 7.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖（7.1）所示 圖7.1 7.4.1當(dāng)鋼絲繩通過(guò)滾筒作用在軸上的力集中在A處時(shí)，軸的受力分析，鋼絲繩通過(guò)滾筒施加經(jīng)主軸的力（方向未定），故以假想線表示當(dāng)力全部作用于A處時(shí)，軸的受力分析（圖7.2—a）取最大值時(shí)為 =25 a 求支反力 設(shè)由于力產(chǎn)生的作用，各支反力分別為，（圖7.2-b）容易求得 = =20.313 =25 - 20.313 =4.687 b 作彎矩和轉(zhuǎn)矩圖 由于作用而作出彎矩圖（圖7.2-c） =3046.9 作轉(zhuǎn)矩圖（如圖7.2-b） c.校核計(jì)算 1按當(dāng)量彎矩計(jì)算軸徑 按插值法查表得: =72 =124 根據(jù)公式計(jì)算A截面軸徑 = 0.07518 =75.18 (考慮轉(zhuǎn)達(dá)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化,取 = = =0.58) 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),取d =75是滿足強(qiáng)度要求的. 2.軸的疲勞強(qiáng)度安全因數(shù)校核計(jì)算 (1)確定危險(xiǎn)截面 根據(jù)載荷分布（彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖）、應(yīng)力集中和軸的結(jié)構(gòu)尺寸、選取軸上 A截面分析。截面A屬于危險(xiǎn)截面，取截面A進(jìn)行校核計(jì)算。 (2)校核危險(xiǎn)截面的安全因數(shù) 1）彎矩作用時(shí)的安全因數(shù) 由于該軸轉(zhuǎn)動(dòng)，彎矩起對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，根據(jù)表中彎矩作用時(shí)的安全因數(shù)為 = 1.94 式中：—40Cr鋼彎曲對(duì)稱循環(huán)時(shí)的疲勞極限，由前知 =350 —彎曲應(yīng)力幅 = =42.73 其中，抗彎截面系數(shù)W = —彎曲平均應(yīng)力， =0 —正應(yīng)力有效應(yīng)力集中因數(shù)，按配合查得 =2.652，所以 取 =2.652， —表面質(zhì)量因數(shù)，軸徑車(chē)削加工，查表可得 =0.91 —尺寸因數(shù)，查表可得 =0.68 —材料彎曲時(shí)的平均應(yīng)力折算因數(shù)，查表可得 =0.34 2）轉(zhuǎn)矩作用時(shí)的安全因數(shù) 考慮到機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不均勻引起的慣性和振動(dòng)的存在，轉(zhuǎn)矩引起的切應(yīng)力視為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，轉(zhuǎn)矩作用時(shí)的安全因數(shù)為 =39.46 式中：—40Cr鋼抗扭的疲勞極限，由前知 =200 —切應(yīng)力幅 = =1.68 其中，抗彎截面系數(shù)W = —平均切應(yīng)力， = =2.39 —正應(yīng)力有效應(yīng)力集中因數(shù)，按配合查得 =1.89，所以 取 =1.89， —表面質(zhì)量因數(shù)，軸徑車(chē)削加工，查表可得 =0.91 —尺寸因數(shù)，查表可得 =0.74 —材料扭轉(zhuǎn)時(shí)的平均應(yīng)力折算因數(shù)，查表可得 =0.21 3）截面A的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) = 1.92 查表知當(dāng)載荷確定較精確，材料性質(zhì)較均勻時(shí)，許用安全因數(shù) =1.3～1.5 S > ，該軸截面A 疲勞強(qiáng)度足夠。 3.軸的靜強(qiáng)度安全因數(shù)校核計(jì)算 (1)確定危險(xiǎn)截面。按載荷較大，截面較小的原則，選取A截面為危險(xiǎn)截面。 (2)校核危險(xiǎn)截面的安全因數(shù) =8.07 式中：—40Cr鋼材料正應(yīng)力屈服點(diǎn)，查表得 =550 —工作時(shí)的短時(shí)最大載荷，設(shè)工作時(shí)短時(shí)過(guò)載為正常工作載荷的兩倍，則 =2 =2×2437.5 =4875 —抗彎截面系數(shù)， =71.53× =68.15 2）轉(zhuǎn)矩作用時(shí)的安全因數(shù) =48.03 式中：—40Cr鋼材料切應(yīng)力屈服點(diǎn)，查表得： =0.6 =0.6×550 =330 —工作時(shí)短時(shí)最大載荷，設(shè)工作時(shí)短時(shí)過(guò)載為正常工作載荷的兩倍，則 =2T =2×479.32 =958.64 N.m —抗彎截面系數(shù)， =143.56× 3）截面B的靜強(qiáng)度安全因數(shù) = 6.32 因?yàn)?=0.733 所以查表得許用安全因數(shù)=1.7～2.2 S > ,該軸靜強(qiáng)度足夠。 7.4.2當(dāng)鋼絲繩通過(guò)滾筒作用在軸上的力集中在B處時(shí)，軸的受力分析 見(jiàn)（圖7.3-a） a 求支反力 設(shè)由于力產(chǎn)生的作用，各支反力分別為，（圖7.3-b）容易求得 = =6.25 =20 – 6.25=13.75 b 作彎矩和轉(zhuǎn)矩圖 由于作用而作出彎矩圖（圖7.3-c） =3437.5 作轉(zhuǎn)矩圖（如圖7.3-b） c.校核計(jì)算 1按當(dāng)量彎矩計(jì)算軸徑 按插值法查表得: =72 =124 根據(jù)公式計(jì)算A截面軸徑 = 0.08425 =84.25 (考慮轉(zhuǎn)達(dá)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化,取 = = =0.58) 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),取d =90是滿足強(qiáng)度要求的. 2.軸的疲勞強(qiáng)度安全因數(shù)校核計(jì)算 (1)確定危險(xiǎn)截面 根據(jù)載荷分布（彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖）、應(yīng)力集中和軸的結(jié)構(gòu)尺寸、選取軸上 B截面分析。截面B屬于危險(xiǎn)截面，取截面B進(jìn)行校核計(jì)算。 2.軸的疲勞強(qiáng)度安全因數(shù)校核計(jì)算 (1)確定危險(xiǎn)截面 根據(jù)載荷分布（彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖）、應(yīng)力集中和軸的結(jié)構(gòu)尺寸、選取軸上B截面分析。截面B屬于危險(xiǎn)截面，取截面B進(jìn)行校核計(jì)算。 (2)校核危險(xiǎn)截面的安全因數(shù) 1）彎矩作用時(shí)的安全因數(shù) 由于該軸轉(zhuǎn)動(dòng)，彎矩起對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，根據(jù)表中彎矩作用時(shí)的安全因數(shù)為 = 1.72 式中：—40Cr鋼彎曲對(duì)稱循環(huán)時(shí)的疲勞極限，由前知 =350 —彎曲應(yīng)力幅 = =48.06 其中，抗彎截面系數(shù)W = —彎曲平均應(yīng)力， =0 —扭轉(zhuǎn)有效應(yīng)力集中因數(shù)，按配合查得 =2.652，所以 取 =2.652， —表面質(zhì)量因數(shù)，軸徑車(chē)削加工，查表可得 =0.91 —尺寸因數(shù)，查表可得 =0.68 —材料彎曲時(shí)的平均應(yīng)力折算因數(shù)，查表可得 =0.34 2）轉(zhuǎn)矩作用時(shí)的安全因數(shù) 考慮到機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不均勻引起的慣性力和振動(dòng)的存在，轉(zhuǎn)矩引起的切應(yīng)力視為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，轉(zhuǎn)矩作用時(shí)的安全因數(shù)為 =39.46 式中：—40Cr鋼抗扭的疲勞極限，由前知 =200 —切應(yīng)力幅 = =1.68 其中，抗彎截面系數(shù)W = —平均切應(yīng)力， = =2.39 —正應(yīng)力有效應(yīng)力集中因數(shù)，按配合查得 =1.89，所以 取 =1.89， —表面質(zhì)量因數(shù)，軸徑車(chē)削加工，查表可得 =0.91 —尺寸因數(shù)，查表可得 =0.74 —材料扭轉(zhuǎn)時(shí)的平均應(yīng)力折算因數(shù)，查表可得 =0.21 3）截面B的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) = 1.72 查表知當(dāng)載荷確定較精確，材料性質(zhì)較均勻時(shí)，許用安全因數(shù) =1.3～1.5 S > ，該軸截面B疲勞強(qiáng)度足夠。 3.軸的靜強(qiáng)度安全因數(shù)校核計(jì)算 (1)確定危險(xiǎn)截面。按載荷較大，截面較小的原則，選取B截面為危險(xiǎn)截面。 (2)校核危險(xiǎn)截面的安全因數(shù) =5.72 式中：—40Cr鋼材料正應(yīng)力屈服點(diǎn)，查表得 =550 —工作時(shí)的短時(shí)最大載荷，設(shè)工作時(shí)短時(shí)過(guò)載為正常工作載荷的兩倍，則 =2 =2×3437.5 =6875 —抗彎截面系數(shù)， =71.53× =96.11 2）轉(zhuǎn)矩作用時(shí)的安全因數(shù) =48.03 式中：—40Cr鋼材料切應(yīng)力屈服點(diǎn)，查表得： =0.6 =0.6×550 =330 —工作時(shí)短時(shí)最大載荷，設(shè)工作時(shí)短時(shí)過(guò)載為正常工作載荷的兩倍，則 =2T =2×479.32 =958.64 N.m —抗彎截面系數(shù)， =143.56× 3）截面B的靜強(qiáng)度安全因數(shù) = 5.68 因?yàn)?=0.733 所以查表得許用安全因數(shù)=1.7～2.2 S > ,該軸靜強(qiáng)度足夠。 由以上的計(jì)算可知：主軸的強(qiáng)度滿足要求。 八、行星軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核 8.1行星軸 8.1.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 行星軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)（圖8.1） 圖8.1 8.1.2行星軸材料 選用40Cr鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，可查得材料力學(xué)為： =750 =550 =350 =200 8.1.3 軸的受力分析 結(jié)合軸的受力情況，軸的受力分析（圖8.2-a） a、求支反力 在水平面內(nèi)受力情況分析，（圖8.2-b) 軸在B截面所受的圓周力方向向上的力為 =2×1521.89 =3043.78 由受力平衡條件容易求出： =1606.44 =3043.78-1606.44 =1437.34 所以B截面處所受的彎矩最大 =68.27 b、軸的彎矩圖 由軸的受力分析可得軸的彎矩圖(圖8.2-c) 8.1.4按當(dāng)量彎矩計(jì)算軸徑 按插值法查表得: =72 =124 根據(jù)公式計(jì)算A截面軸徑 = 0.0212 =21.2 (考慮轉(zhuǎn)達(dá)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化,取 = = =0.58) 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),取d =45是滿足強(qiáng)度要求的. 8.1.5軸的疲勞強(qiáng)度安全因數(shù)校核計(jì)算 (1)確定危險(xiǎn)截面 根據(jù)載荷分布（彎矩圖）、應(yīng)力集中和軸的結(jié)構(gòu)尺寸知，截面B屬于危險(xiǎn)截面，取截面B進(jìn)行校核計(jì)算。 (2)校核危險(xiǎn)截面的安全因數(shù) 因?yàn)樾行禽S為心軸，所以它的安全系數(shù)為： =15.47 式中：—40Cr鋼彎曲對(duì)稱循環(huán)時(shí)的疲勞極限，由前知 =350 —彎曲應(yīng)力幅 = =7.63 其中，抗彎截面系數(shù)W = —正應(yīng)力有效應(yīng)力集中因數(shù)，按配合查得 =2.652，所以 取 =2.652， —材料彎曲時(shí)的平均應(yīng)力折算因數(shù)，查表可得 =0.34 查表知當(dāng)載荷確定較精確，材料性質(zhì)較均勻時(shí)，許用安全因數(shù) =1.3～2.5 S >，該軸截面B疲勞強(qiáng)度足夠。 8.1.6軸的表強(qiáng)度安全因數(shù)校核計(jì)算 1、確定危險(xiǎn)截面。按載荷較大，截面較小的原則，選取B截面為危險(xiǎn)截面。 2、校核危險(xiǎn)截面的安全因數(shù) =36.03 式中：—40Cr鋼材料正應(yīng)力屈服點(diǎn)，查表得 =550 —工作時(shí)的短時(shí)最大載荷，設(shè)工作時(shí)短時(shí)過(guò)載為正常工作載荷的兩倍，則 =2 =2×68.27 =136.54 —抗彎截面系數(shù)， =8.946× =15.263 所以查表得許用安全因數(shù)=1.7～2.2 S > ,該軸靜強(qiáng)度足夠。 8.2行星軸校驗(yàn) 8.2.1 軸徑 d =45 8.2.2行星軸材料 選用40Cr鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，可查得材料力學(xué)為： =750 =550 =350 =200 8.2.3 軸的受力分析 結(jié)合軸的受力情況，軸的受力分析（圖8.2-a） a、求支反力 在水平面內(nèi)受力情況分析，（圖8.3-b) 軸在B截面所受的圓周力方向向上的力為 =2×5592.94 =11185.88 由受力平衡條件容易求出： =5939.60 =11185.88-5939.60 =5846.28 所以B截面處所受的彎矩最大 =445.47 b、軸的彎矩圖 由軸的受力分析可得軸的彎矩圖(圖8.3-c) 8.2.4按當(dāng)量彎矩計(jì)算軸徑 按插值法查表得: =72 =124 根據(jù)公式計(jì)算A截面軸徑 = 0.0396 =39.6 (考慮轉(zhuǎn)達(dá)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化,取 = = =0.58) 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),取d =55是滿足強(qiáng)度要求的. 8.2.5軸的疲勞強(qiáng)度安全因數(shù)校核計(jì)算