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摘 要
拖拉機(jī)變速箱要求有足夠的排擋數(shù)，各檔的傳動(dòng)比應(yīng)與要求的傳動(dòng)速度相適應(yīng)，使拖拉機(jī)有較高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。要有空檔便于停車；換擋方便，并能防止同時(shí)掛檔兩檔，防止自行掛檔和自行脫檔；而且結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越好。
本文闡述了拖拉機(jī)變速箱的齒輪、軸等零件的設(shè)計(jì)與校核。本設(shè)計(jì)利用4×2的換擋方式實(shí)現(xiàn)速度的改變。針對(duì)平面出圖問(wèn)題，我利用Solid Edge建模在投影的設(shè)計(jì)思想，直接形象的看到變速箱的模型。把計(jì)算出的所需參數(shù)，如齒輪中心距、齒輪齒寬、軸長(zhǎng)度和直徑等數(shù)據(jù)就可以畫(huà)出零件的基本造型。再將所有零件立體圖進(jìn)行裝配就可以得到變速箱的立體圖形，將其進(jìn)行平面視圖投影，就可以得到裝配圖的基本造型。
該拖拉機(jī)的行駛參數(shù)如下：最低速度為2.12km/h的爬行檔或最高速度為28.12km/h的高速運(yùn)輸檔（8+2），供選裝。爬行檔裝置，速度0.41-1.36km/h。這里爬行檔為2檔，爬行機(jī)構(gòu)設(shè)置在副變速箱中，并用離合器改變爬行與正常行駛的切換。倒檔是通過(guò)惰性齒輪改變軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?qū)崿F(xiàn)的。
關(guān)鍵詞：拖拉機(jī)；變速箱；設(shè)計(jì)
Abstract
Tractor transmission requires a number of stalls enough, transmission gear ratio should be matched with the transmission speed requirements, the tractor has higher productivity and economy. To take convenient parking; shift easily, and can prevent the gear two gear, prevent to gear and to slip; and the more simple structure and better.
This paper describes the design and checking of tractor transmission gear, shaft and other parts of the. This design using 4 × 2 shift mode to realize the speed change. The plane drawing problems, we propose Solid Edge modeling using the design thought of projection, and see transmission model is the direct image. The required parameters are calculated, such as gear center distance, tooth width of gear, shaft length and diameter data can draw the basic shape of parts. Then all parts stereogram assembly can get three-dimensional graphics gearbox, the plane view, you can get the basic shape of the assembly drawing.
The running parameters of the tractor: minimum speed for high-speed transport document crawling file 2.12km/h or a top speed of 28.12km/h (8+2), for the optional. Crawling gear device is speeding of 0.41-1.36km/h. Here the creeper gear 2 gear, crawling mechanism is arranged on the accessory gearbox, clutch switch and change the crawl and the normal running of. Reverse the direction of rotation is realized by inert gear change shaft
Keywords: Tractor Gearbox; Solid; design
目 錄
第一章 緒論……………………………………………………………………………1
第二章 拖拉機(jī)變速箱設(shè)計(jì)要求和步驟…………………………………………2
2.1對(duì)變速箱的要求………………………………………………………………………2
2.2變速箱的設(shè)計(jì)步驟……………………………………………………………………2
2.3變速箱的分類…………………………………………………………………………3
第三章 齒輪的設(shè)計(jì)和計(jì)算校核……………………………………………………4
3.1齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)…………………………………………………………………4
3.2齒輪的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則………………………………………………………………………4
3.3齒輪的數(shù)據(jù)確定及其校核……………………………………………………………4
3.3.1齒輪的數(shù)據(jù)…………………………………………………………………………4
3.3.2齒面接觸強(qiáng)度的校核………………………………………………………………5
3.3.3齒根彎曲強(qiáng)度的校核………………………………………………………………5
第四章 軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算校核………………………………………………………7
4.1軸的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………7
4.2軸的參數(shù)設(shè)定與校核…………………………………………………………………7
4.2.1軸TLJ01-01-1的參數(shù)………………………………………………………………7
4.2.2軸TLJ01-01-1上的載荷分析………………………………………………………8
4.2.3按彎曲合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度……………………………………………………8
4.2.4精確校核軸的疲勞強(qiáng)度……………………………………………………………8
第五章 滾動(dòng)軸承、花鍵計(jì)算校核…………………………………………………11
5.1滾動(dòng)軸承的校合………………………………………………………………………11
5.1.1求兩軸承的徑向載荷Fr1和Fr……………………………………………………11
5.1.2兩軸承的計(jì)算軸向力Fa1和Fa2……………………………………………………11
5.1.3軸承當(dāng)量載荷P1和P2………………………………………………………………11
5.1.4驗(yàn)算軸承壽命………………………………………………………………………12
5.2花鍵聯(lián)接的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用………………………………………………………12
5.3具體參數(shù)用……………………………………………………………………………12
5.4花鍵的校核……………………………………………………………………………13
結(jié)束語(yǔ)……………………………………………………………………………………14
致謝………………………………………………………………………………………15
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………16
第一章 緒論
拖拉機(jī)是農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)中主要的動(dòng)力機(jī)械，可裝配不同的作業(yè)機(jī)械以完成耕、耙、播、收、中耕、排灌、施肥、噴藥、農(nóng)副產(chǎn)品加工以及開(kāi)溝、挖掘、推土和運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)。拖拉機(jī)可按行走裝置和結(jié)構(gòu)形式分為履帶式、輪式、船式（機(jī)耕船）和手扶式；按發(fā)動(dòng)機(jī)功率大小分為大型（74千瓦以上）、中型（15-74千瓦）和小型（15千瓦以下）拖拉機(jī)。各種不同形式的拖拉機(jī)在結(jié)構(gòu)和性能上雖各有差異，但他們的總體組成部分基本相同，一般均有發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)和電氣設(shè)備三部分組成。
隨著人們生活水平的提高，對(duì)蔬菜的要求越來(lái)越高，如要求無(wú)蔬菜無(wú)公害、希望吃到反季節(jié)菜等。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)難以滿足這些要求，而設(shè)施農(nóng)業(yè)可以做到無(wú)公害生產(chǎn)、反季節(jié)栽種，滿足人們的要求。因此，近幾年我國(guó)農(nóng)業(yè)的設(shè)施化程度越來(lái)越高，規(guī)模程度越來(lái)越大，特別是近來(lái)來(lái)出現(xiàn)的大規(guī)模溫室群。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上尚未見(jiàn)專門(mén)用于設(shè)施農(nóng)業(yè)內(nèi)作業(yè)的拖拉機(jī)。
一直以來(lái)，小型拖拉機(jī)在拖拉機(jī)行業(yè)的占有一定的市場(chǎng)份額，但是，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和機(jī)械化水平的逐漸提高，小型拖拉機(jī)的市場(chǎng)發(fā)展受到了一定的影響，這可以從最近幾年小型拖拉機(jī)的使用比例可以看出。但是小四輪拖拉機(jī)是一個(gè)具有較好性價(jià)比和廣大農(nóng)民買(mǎi)得起、用得起的產(chǎn)品，可以作為大型農(nóng)機(jī)具的補(bǔ)充，因此依然有廣闊的市場(chǎng)空間。近年來(lái)我國(guó)小四輪拖拉機(jī)的產(chǎn)量在逐年上升，市場(chǎng)份額也在逐漸增加，考慮到小四輪拖拉機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，廣大群眾還是偏向于選擇小四輪拖拉機(jī)。手扶拖拉機(jī)是我國(guó)農(nóng)機(jī)工業(yè)的一個(gè)傳統(tǒng)產(chǎn)品，隨著農(nóng)機(jī)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，其適用范圍將逐步縮小，但在近期內(nèi)仍有一定的市場(chǎng)容量。
由此可以看出小型拖拉機(jī)的發(fā)展前景，設(shè)計(jì)制造小型拖拉機(jī)是很有發(fā)展前景的。為滿足部分用戶的特殊要求，該拖拉機(jī)增設(shè)有附加減速或增速機(jī)構(gòu)，為用戶提供最低速度為2.12km/h的爬行檔或最高速度為28.12km/h的最高運(yùn)輸檔，公選裝。爬行檔裝置，速度0.41-1.36km/h可用于栽植、開(kāi)溝等作業(yè)；高速運(yùn)輸檔主要是為了拖拉機(jī)在跑運(yùn)輸過(guò)程中，空車返回時(shí)，提高車速、節(jié)省時(shí)間。主副變速箱均為常嚙合直齒輪圓柱齒輪、嚙合套換擋。
第二章 拖拉機(jī)變速箱設(shè)計(jì)要求和步驟
2.1 對(duì)變速箱的要求
變速箱用以改變拖拉機(jī)的行駛速度，方向和驅(qū)動(dòng)力，并能在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可較長(zhǎng)時(shí)間的停車。因此，對(duì)變速箱的要求是：
（1）有足夠的排擋數(shù)，各檔的傳動(dòng)比應(yīng)該與所要求的傳動(dòng)比速度相適應(yīng)，使拖拉機(jī)有較高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。需要有空檔，以便于停車；
（2）換擋方便，并且能夠防止兩檔同時(shí)掛接，防止自行掛檔和自行脫檔；
（3）傳動(dòng)路線短，就是動(dòng)力流經(jīng)的齒輪副比較少，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；
（4）噪聲低，溫升小。
2.2 變速箱的設(shè)計(jì)步驟
（1）根據(jù)拖拉機(jī)行駛速度和檔數(shù)的要求，和拖拉機(jī)總體設(shè)計(jì)對(duì)變速箱結(jié)構(gòu)的約束條件，確定傳動(dòng)方案，畫(huà)出功率流模型。（圖2-1）
圖2-1 功率流圖
（2）在功率流模型中的垂直箭頭畫(huà)出齒輪副，在水平就箭頭處設(shè)置嚙合套布置倒檔齒輪；畫(huà)出軸，軸承和變速箱壁，形成結(jié)構(gòu)方案預(yù)定。（圖2-2）
圖2-2 預(yù)定結(jié)構(gòu)圖
（3）在傳動(dòng)系統(tǒng)中其他部件（中央傳動(dòng)，最終傳動(dòng)）傳動(dòng)比確定之后，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)輪動(dòng)力半徑和要求的拖拉機(jī)行駛速度值計(jì)算各檔的傳動(dòng)比見(jiàn)表2-1。
表2-1各檔傳動(dòng)比
1檔
2檔
3檔
4檔
5檔
6檔
7檔
8檔
i總
6.845
2.738
2.325
1.609
1.284
0.858
0.685
0.516
i12
3.423
3.423
1.55
1.073
0.856
1.073
0.856
1.55
i34
1.5
0.8
1.5
1.5
1.5
0.8
0.8
0.8
（4）根據(jù)承載能力的要求確定齒輪副中心距和計(jì)算齒輪幾何參數(shù)中心距A=k3=100mm；
齒輪幾何參數(shù)見(jiàn)第三章齒輪的設(shè)計(jì)和計(jì)算校核。
（5）根據(jù)制造，裝配和使用的要求，確定結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。
2.3 變速箱的分類
（一）機(jī)械式變速箱的分類
機(jī)械式變速箱主要指齒輪傳動(dòng)變速箱。按其換擋方式，可分為掛接式變速箱（換擋過(guò)程中動(dòng)力要中斷）和動(dòng)力式變速箱，換擋過(guò)程中動(dòng)力不中斷。
（二）掛結(jié)式變速箱的換擋方式
（1）移動(dòng)外嚙合齒輪滑動(dòng)齒輪掛檔
（2）移動(dòng)滑動(dòng)齒輪內(nèi)套掛檔
（3）移動(dòng)嚙合套掛檔，齒輪為經(jīng)常嚙合。
（4）移動(dòng)同步器套環(huán)掛檔，齒輪為經(jīng)常嚙合。
（三）動(dòng)力換擋的換擋方式
（1）用機(jī)械或液壓操縱摩擦元件（離合器/制動(dòng)器）進(jìn)行換擋，換擋過(guò)程中，一個(gè)元件的分離和另一元件的接合的開(kāi)始和終止時(shí)間有嚴(yán)格的要求。
（2）用機(jī)械或液壓操縱摩擦元件（離合器）控制自由輪的接合或分離而進(jìn)行換擋。
第三章 齒輪的設(shè)計(jì)和計(jì)算校核
3.1 齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)
（1）效率高 在經(jīng)常使用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)的效率為最高。如一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的效率可達(dá)99%。這對(duì)大功率傳動(dòng)十分重要，因?yàn)榧词剐手惶岣?%，也有很大的經(jīng)濟(jì)意義。
（2）結(jié)構(gòu)緊湊 在相同的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所占的空間尺寸一般都比其他機(jī)械傳動(dòng)較小。
（3）工作穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng) 齒輪設(shè)計(jì)原理正確合理，維護(hù)良好的齒輪，使用起來(lái)，工作十分安穩(wěn)、可靠，壽命可長(zhǎng)達(dá)一、二十年。這也是齒輪傳動(dòng)相比于其他機(jī)械傳動(dòng)所具有的優(yōu)點(diǎn)。拖拉機(jī)在礦井內(nèi)工作的機(jī)器尤為使用齒輪傳動(dòng)。
（4） 傳動(dòng)比穩(wěn)定 傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對(duì)傳動(dòng)性能的基本要求。齒輪傳動(dòng)獲得廣泛應(yīng)用，也就是由于具有這一特點(diǎn)。
3.2 齒輪的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)在具體的工作情況下，需要具備足夠的工作能力，以保證在整個(gè)工作壽命期間不至于失效。因此，針對(duì)上述各種工作情況及失效形式，都應(yīng)分別確立相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。但是對(duì)于齒面磨損，塑性變形等，由于尚未能建立起廣為工程實(shí)際使用而且行之有效的計(jì)算方法及保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于高速大功率的齒輪傳動(dòng)（如航空發(fā)動(dòng)機(jī)主傳動(dòng)，汽輪發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)等），需要按照保證齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則計(jì)算。至于抵抗其他失效能力，目前雖然一般不進(jìn)行考慮計(jì)算。但應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施，以增強(qiáng)輪齒抵抗這些失效的能力。
根據(jù)實(shí)踐得知，在閉式齒輪傳動(dòng)中，通常主要保證齒面的接觸疲勞強(qiáng)度。但對(duì)于齒面硬度很高，齒芯強(qiáng)度又低的齒輪或材質(zhì)較脆弱的齒輪，通常則以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為主。如果兩齒輪均為硬齒面且齒面硬度一樣高時(shí)，則視具體情況而定。
功率較大的傳動(dòng)，例如輸入功率超過(guò)75kw的閉式齒輪傳動(dòng)發(fā)熱量大，易于導(dǎo)致潤(rùn)滑不良及輪齒膠合損傷等，為了控制溫升，還應(yīng)作散熱能力計(jì)算。
開(kāi)式（半開(kāi)式）齒輪傳動(dòng)，按理應(yīng)根據(jù)保證齒面抗磨損及齒根抗折斷能力兩準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算，但如前所述，對(duì)齒面抗磨損能力的計(jì)算方法迄今還尚不夠完善，故對(duì)開(kāi)式（半開(kāi)式）齒輪傳動(dòng)的壽命，可視具體情況需要而將所求得的模數(shù)適當(dāng)增大。
3.3 齒輪的數(shù)據(jù)確定及其校核
3.3.1 齒輪的數(shù)據(jù)
齒輪和：Z總==59 （3-1）
模數(shù)：m=(0.4-0.6) =3.36
表3-1齒輪參數(shù)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
齒數(shù)
14
45
23
36
28
31
32
27
24
35
33
26
分度圓
48
152
78
122
96
104
108
82
82
118
112
88
3.3.2 齒面接觸強(qiáng)度的校核
由于易于生產(chǎn)模數(shù)只確定一組，這里只校核傳動(dòng)比最大的第一組齒輪副齒輪號(hào)為T(mén)LJ01-01-41和TLJ01-01-44。校核步驟如下：
（1）試選載荷系數(shù)Kt=1.3
（2）計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩T=47.75
（3）取得齒寬系數(shù)φd=1
（4）由表查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa
（5）查表按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞
小齒輪強(qiáng)度極限σHlim1=600MPa
大齒輪強(qiáng)度極限σHlim2=550MPa
（6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán) N1=60njLh=4.32×109 （3-2）
N2==1.35×109 （3-3）
（7）查得接觸疲勞壽命系數(shù)
KHN1=0.89
KHN2=0.94
（8）計(jì)算接觸疲勞使用應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1
[σH]1==303.57MPa （3-4）
[σF]2==238.86MPa （3-5）
（3-6）
<[]
所以合格，且其他齒輪也合格。
3.3.3 齒根彎曲強(qiáng)度的校核
（1）查得小、大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
（2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù)
（3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4
（3-7）
（3-8）
（4）計(jì)算載荷系數(shù) K=KAKVKFαKFβ=1.81 （3-9）
（5）查取齒形系數(shù) YFa1=2.65
Y Fa2=2.26
（6）查取應(yīng)力校正系數(shù) Ysa1=1.58
Y sa2=1.764
（7）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。
=0.0316 （3-10）
=0.0167 （3-11）
因?yàn)榇簖X輪大于小齒輪，所以合格且其他齒輪亦合格。
第四章 軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算校合
4.1軸的設(shè)計(jì)
（1）軸是組成機(jī)器的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件（如齒輪、蝸桿等），都必須依靠軸，軸作為傳動(dòng)的介質(zhì)，傳遞著動(dòng)力以及其他的因素。因此，軸的主要功能是連接回轉(zhuǎn)零件之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。
（2）軸的設(shè)計(jì)和其他零件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩方面的內(nèi)容相似。
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是由軸上的零件的安裝條件所決定的，然后再確定軸的制造方案、流程等方面。根據(jù)這些要求，合理的確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。若是軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，將會(huì)影響軸的工作能力以及軸上各零件之間的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上的零件裝配的困難等。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)的重要設(shè)計(jì)步驟。
計(jì)算軸的工作能力就是指從軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面來(lái)考慮計(jì)算的，這些計(jì)算，為了防止軸的斷裂或塑性變形。對(duì)于剛度要求高的軸（如車床軸）和受力大的細(xì)長(zhǎng)軸，還應(yīng)該進(jìn)行剛度計(jì)算，以防止軸工作時(shí)而產(chǎn)生過(guò)大的彈性形變。對(duì)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸類部件，還應(yīng)該進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性方面的計(jì)算，以防止軸發(fā)生共振而遭到破壞。
軸的材料是以碳鋼和合金鋼為主的，剛性軸的毛坯件則多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件制成，也有的軸則直接用圓鋼。
4.2 軸的參數(shù)設(shè)定和校合
4.2.1 軸TLJ01-01-1的參數(shù)的確定
初步確定軸的最小直徑
由式dmin=A0 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40Crm，滲碳調(diào)質(zhì)處理，取A0=100，
于是得dmin= A0 =105×mm=20mm （4-1）
輸出軸的最小直徑是安裝齒輪處的直徑。
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）軸上安有5個(gè)齒輪和3個(gè)嚙合套，最左端與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接長(zhǎng)為40mm的花鍵，變速箱內(nèi)的花鍵總長(zhǎng)為154mm，與齒輪4接觸的部分軸直徑設(shè)計(jì)為26mm。
（2）初步選用滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受到徑向力和軸向力，故選用圓錐滾子軸承，
（3）確定軸上圓角和倒角尺寸。取軸端的倒角為3×45°，各軸肩處的倒圓角半徑見(jiàn)圖紙。因?yàn)檩STLJ01-01-1所受力最大，所以以下選擇其進(jìn)行校核。
4.2.2 軸TLJ01-01-1上的載荷分析
根據(jù)前面，已知齒輪上的作用力Ft=875N， Fa=122N, Fr=321N
根據(jù)力和力矩平衡，可以求得軸承，軸受力情況：
Ft3*148+212FNH2=Ft*221-Fa22.5
Ft3*356-212*FNH1=-Ft*73+Fa22.5
Ft3=Me=1.999N （4-2）
求得FNH1=111.3N FNH2=320.28N
212FNV1=Fr*73-Fa22.5 （4-3）
212FNV2=Fr*321-Fa22.5 （4-4）
求得FNV1=97.58N FNV2=320.28N
水平面H彎矩MH=52090
垂直面V彎矩MV=4364.5
總彎矩M= N*mm=52270 （4-5）
扭矩T=19930
4.2.3 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
校核只需要校核危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度，根據(jù)式σca=及前面所計(jì)算出的數(shù)值，并取α=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力為
σca==50.09MP （4-6）
已選定軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，查得[σ-1]=60MPa。因此σca≤[σ-1]
4.2.4 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
（1）判斷危險(xiǎn)截面
整個(gè)軸均受到扭矩作用，從前面所做的分析看，齒輪軸處的直徑最小，且鍵槽也將削弱軸的強(qiáng)度，并且此處的彎矩最大。因此該軸只需校核齒輪軸肩處左右兩側(cè)即可。
（2）危險(xiǎn)截面左側(cè)
抗彎截面系數(shù) W=0.1d3=0.1×253mm3=1562.5mm3 （4-7）
抗扭截面系數(shù) WT=0.2d3=0.2×253mm3=3125mm3 （4-8）
截面左側(cè)的彎矩為
M=24120+（52270-24120）×N*mm=37792.68 （4-9）
截面上的扭矩T為 T=19930
截面上的彎曲應(yīng)力為
σb= = MPa=24.18 MPa （4-10）
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為
τT= = MPa=6.38 MPa （4-11）
軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。查得σB=640 MPa，σ-1=275 MPa，τ-1=155 MPa
截面上由軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)ασ和ατ在[2]查取。因=0.05，=1.25，經(jīng)插值得
ασ=2.0 ατ=1.31
軸的材料敏感系數(shù)為
qσ=0.82 qτ=0.85
故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式
kσ=1+ qσ（ασ-1）=1+0.82×(2.0-1)=1.83 （4-12）
kτ=1+ qτ（ατ-1）=1+0.85×(1.31-1)=1.26 （4-13）
尺寸系數(shù)εα=0.63，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)ετ=0.82。
軸按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為
βσ=βτ=0.92 （4-14）
軸經(jīng)表面化，βq=1.2，則算得綜合系數(shù)值為
kσ=+-1=+-1=2.80 （4-15）
kτ=+ -1= + -1=1.62 （4-16）
碳鋼的特性系數(shù)為
φσ=0.1-0.2 ， 取φσ=0.1
φτ=0.05-0.1， 取φτ=0.05
于是，計(jì)算安全系數(shù)Sca值，由式子得
Sσ= = =4.06 （4-17）
Sτ= = =29.10 （4-18）
Sca= = =4.02＞＞S=1.5 （4-19）
故可知其安全
（3）危險(xiǎn)截面右側(cè)
抗彎截面系數(shù) W=0.1d3=0.1×203mm3=800mm3 （4-20）
抗扭截面系數(shù) WT=0.1d3=0.2×203mm3=1600mm3 （4-21）
截面左側(cè)
M=24120+(52270-24120) × =37792.86 （4-22）
截面上的扭矩T為 T=19930
截面上的彎曲應(yīng)力σb==MPa=42.24 MPa （4-23）
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
τT= = MPa=12.46MPa （4-24）
過(guò)渡配合處的值，用插入法求出，取=0.8 ，于是得
=3.16 =0.8×3.16=2.528 （4-25）
軸按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為
βσ=βτ=0.92
故綜合系數(shù)值為
（4-26）
（4-27）
于是，計(jì)算安全系數(shù)Sca值，由式子得
（4-28）
（4-29）
（4-20）
所以，該軸右側(cè)截面也是足夠安全的。
第五章 滾動(dòng)軸承、花鍵計(jì)算校核
5.1滾動(dòng)軸承的校核
滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。常用的滾動(dòng)軸承絕大數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)工廠大量制造及供應(yīng)各種常用的規(guī)格的軸承。因此本次設(shè)計(jì)的軸承也是采用的標(biāo)準(zhǔn)軸承，規(guī)格與尺寸如下：
5.1.1求兩軸承的徑向載荷Fr1和Fr2
由前面分析得出：
FNV1=97.58N FNH1=111.31N
（5-1）
FNV2=321.67N FNH2=320.28N
（5-2）
5.1.2 兩軸承的計(jì)算軸向力Fa1 和Fa2
對(duì)于70000C系列軸承，派生軸向力，其中e為判斷系數(shù)，其值由的大小確定，F(xiàn)a=122N, C=30500N， C0=20000N；
取e1=0.006 e2=0.38，故
（5-3）
5.1.3 軸承當(dāng)量載荷P1和P2
因?yàn)椋荆?
表查得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為
對(duì)于左邊軸承X1=0.44 Y1=1.47
對(duì)于右邊軸承X2=1 Y2=0
因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)有沖擊載荷，按表查的，取。則
=1.5×（0.44×147.41+1.27×293.97）N=745.49N （5-4）
=1.5×（1×452.45+0×171.97）=678.68N （5-5）
5.1.4 驗(yàn)算軸承壽命
因?yàn)镻1>P2，所以按軸承2的受力驗(yàn)算
Lh=106ε=1063=252377.59h （5-6）
所以軸承符合要求。
5.2花鍵聯(lián)接的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用
花鍵聯(lián)接是由外花鍵和內(nèi)花鍵組成（圖5-3）。由此可知，花鍵聯(lián)接是平鍵聯(lián)接在數(shù)目上的發(fā)展。但是，由于結(jié)構(gòu)形式和制造工藝的不同，與平鍵聯(lián)接比較，花鍵在強(qiáng)度，工藝和使用方法有下述一些優(yōu)點(diǎn)：
（1） 因?yàn)樵谳S上直接而均勻的制作出較多的齒和槽，故聯(lián)接受力較為均勻；
（2） 因槽較淺，齒根處應(yīng)力集中較小，軸的強(qiáng)度削弱較少；
（3） 齒數(shù)較多，總接觸面積較大，因而可承受較大的載荷；
（4） 軸上零件與軸的對(duì)中性好；
（5） 導(dǎo)向性好。
5.3具體參數(shù)
模數(shù)m=2.5-5mm
齒形數(shù)=30
工作齒寬b=5.5-8mm
齒頂高h(yuǎn)a=0.5mm
工作齒高h(yuǎn)=m
圖5-3 花鍵
5.4花鍵的校核
花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算與鍵聯(lián)接相似，首先根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使用要求和工作條件選定花鍵的類型和尺寸，然后進(jìn)行必要的強(qiáng)度校核計(jì)算。由公式可知，花鍵強(qiáng)度與平均直徑有很大的關(guān)系，所以這個(gè)依然選擇TLJ01-01-1上的花鍵進(jìn)行校核：
103=3.55 （5-7）
103=3.55 （5-8）
=100-140
=10-20
所以花鍵合格，其他花鍵亦合格。
結(jié)束語(yǔ)
為期四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了，在完成大學(xué)里最后一項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)——畢業(yè)設(shè)計(jì)之后，我的感慨頗深。做完了這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，終于認(rèn)識(shí)到大學(xué)里所學(xué)的一切都是有作用的，我為沒(méi)有虛度大學(xué)四年的光陰而感到高興。雖然在大學(xué)四年里學(xué)習(xí)的不是很認(rèn)真，但是對(duì)于沒(méi)有放棄學(xué)習(xí)而興奮，畢竟我在大學(xué)四年里學(xué)到了一些應(yīng)該掌握的東西，因而擁有了一絲收獲的喜悅。四年來(lái)，我在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，還遵循學(xué)校的實(shí)踐要求而要求自己，積極的培養(yǎng)了自己的實(shí)踐能力，在綜合方面提高自己的能力。雖然這是大學(xué)的最后一個(gè)階段，但是我也沒(méi)有放縱自己，我仍然以端正的學(xué)習(xí)態(tài)度對(duì)待自己的可以設(shè)計(jì)課題，為自己做好時(shí)間安排。同時(shí)，希望利用這最后一次的畢業(yè)設(shè)計(jì)充分的鍛煉自己，使自己的能力進(jìn)一步提高。
我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題：多功能小型拖拉機(jī)變速器設(shè)計(jì)。在老師的精心指導(dǎo)下，我順利的完成了任務(wù)。整個(gè)過(guò)程對(duì)我來(lái)說(shuō)是充滿了意義的。我付出了時(shí)間與精力，同時(shí)我也得到了一些該得到的。
在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，遇到很多的問(wèn)題，首先變速器的設(shè)計(jì)和各部件的校核等問(wèn)題，花了我相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，查閱了有關(guān)的資料和書(shū)籍，請(qǐng)教指導(dǎo)老師，最終完成了變速器設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核、驗(yàn)算方面的內(nèi)容。其次，計(jì)算部分算出來(lái)后，繪圖方面也遇到不少的挫折。由于沒(méi)有實(shí)體的印象，所以繪制虛擬的圖樣出來(lái)還是有點(diǎn)困難的，后來(lái)專門(mén)去拖拉機(jī)廠去參觀了拖拉機(jī)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)，一點(diǎn)點(diǎn)將這次設(shè)計(jì)的圖樣繪制出來(lái)。我想在這次設(shè)計(jì)中，還是需要多多交流和查閱書(shū)籍。
由于知識(shí)水平的有限，很多知道掌握不夠深入，在這次設(shè)計(jì)中，總是不能避免的出現(xiàn)一些缺點(diǎn)和不足。在實(shí)際應(yīng)用中，這些缺點(diǎn)或不足會(huì)慢慢的體現(xiàn)出來(lái)，所喲自己還需要進(jìn)一步完善自己。
致 謝
經(jīng)過(guò)半個(gè)學(xué)期的工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲了，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)匱乏，難免有許多考慮不周的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。
在這里首先要感謝我的導(dǎo)師龐老師，龐老師平時(shí)里工作繁多，但在我們做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，都認(rèn)真仔細(xì)的幫我們批閱了設(shè)計(jì)內(nèi)容，從各個(gè)角度幫我們講解我們?cè)O(shè)計(jì)所出現(xiàn)的問(wèn)題和錯(cuò)誤，整個(gè)過(guò)程中我們都能感覺(jué)到導(dǎo)師給予我的巨大幫助。除了敬佩導(dǎo)師的專業(yè)水平外，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我們永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。
然后還要感謝大學(xué)四年來(lái)所有的老師，為我們打下機(jī)械專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。
最后感謝機(jī)械工程學(xué)院和我的母校—三江學(xué)院四年對(duì)我的大力栽培。
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