多速輸出變速箱(A)設(shè)計(jì)【18種輸出轉(zhuǎn)速的多速輸出變速箱設(shè)計(jì)】
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英文文獻(xiàn)翻譯微動(dòng)疲勞下二階裂紋拓展的力學(xué)分析B. Yang a,*, S. Mall ba美國(guó),F(xiàn)L 32901,墨爾本,佛羅里達(dá)理工學(xué)院,機(jī)械與航空航天工程系 b 美國(guó),OH 45433,代頓,賴(lài)特-帕特森空軍基地,航空技術(shù)學(xué)院,飛行技術(shù)與航空系摘要通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察的啟發(fā),我們用高效,準(zhǔn)確的邊界元法對(duì)微動(dòng)疲勞下的兩階段裂紋擴(kuò)展進(jìn)行了數(shù)值分析。首先,我們?cè)谘h(huán)載荷中的應(yīng)力場(chǎng)變化開(kāi)始分析。考慮到摩擦接觸區(qū)是已被證明的相當(dāng)影響應(yīng)力場(chǎng)系數(shù)的多種因素。那么,假設(shè)發(fā)生裂紋萌生于剪切模量中,表面開(kāi)口裂紋引入到標(biāo)本在剪應(yīng)力幅值最高位置。裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子(應(yīng)力強(qiáng)度因子)適合于各種不同裂縫長(zhǎng)度和裂縫角度,大致至左右的接觸面。結(jié)果表明,對(duì)于載荷比為0.5的來(lái)說(shuō),它的循環(huán)模式- II的應(yīng)力強(qiáng)度因子裂紋長(zhǎng)度的增加幅度減少,同時(shí)其平均值就增加。這表明,在(第一階段)剪切裂縫遲早會(huì)成為休眠狀態(tài),或切換到另一個(gè)模式,一個(gè)可以提供裂紋繼續(xù)擴(kuò)展的模式。然后,第一階段剪切裂縫被人為得彎折成第二個(gè)階段的開(kāi)放式裂紋,接著我們就要分析后續(xù)的驅(qū)動(dòng)力。事實(shí)表明,只有當(dāng)?shù)谝浑A段的裂紋增長(zhǎng)到一定的長(zhǎng)度時(shí)才能有利于彎折的結(jié)果。因此,本研究提供了兩個(gè)階段裂紋擴(kuò)展在力學(xué)上深刻見(jiàn)解,并且頻繁觀察了在微動(dòng)疲勞下的典型的燕尾結(jié)合。同時(shí)也建議改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)定量調(diào)查燕尾結(jié)合中的微動(dòng)疲勞。關(guān)鍵詞:邊界元法;接觸力學(xué);裂紋開(kāi)裂;裂紋彎折;燕尾結(jié)合;斷裂力學(xué);摩擦力;微動(dòng)疲勞1導(dǎo)論危險(xiǎn)應(yīng)力狀態(tài)出現(xiàn)在兩配合零件的接觸區(qū)會(huì)導(dǎo)致局部塑性變形和損壞。如果載荷是循環(huán)的,就會(huì)更加危險(xiǎn),從而導(dǎo)致裂紋開(kāi)裂且擴(kuò)展。這種包含裂紋擴(kuò)展的損壞過(guò)程被稱(chēng)為微動(dòng)疲勞。它實(shí)際上已分為兩個(gè)階段,即萌生與擴(kuò)展階段,這取決于裂紋尺寸的大小,它可以由有效的無(wú)損評(píng)估技術(shù)檢測(cè)到。起始階段包括早期裂紋擴(kuò)展到幾百微米。與此同時(shí),傳播階段是后續(xù)的裂紋增長(zhǎng),直至結(jié)構(gòu)破壞。在起始階段,人們發(fā)現(xiàn)裂縫發(fā)展經(jīng)常傾向于從接觸面的表面。然后,他們彎折并最終傳播到大型張力正常,并表現(xiàn)出典型的兩階段裂紋的萌生和發(fā)展模式。為了表征微動(dòng)疲勞裂紋萌生,研究員們利用剪應(yīng)力幅值作為以壓力為基礎(chǔ)方法的關(guān)鍵參數(shù)。萊金斯等人后來(lái)通過(guò)將數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合發(fā)現(xiàn)圓筒上的平面和平面上的平面接觸的微動(dòng)疲勞裂紋萌生的地點(diǎn)是可以合理地解釋這個(gè)參數(shù)配置分析。此外,楊和莫應(yīng)用了裂紋模擬模型/斷裂力學(xué)的方法來(lái)研究初始驅(qū)動(dòng)力模式- I和模式- II的裂縫邊緣的接觸帶的摩擦系數(shù)來(lái)作為關(guān)鍵參數(shù)。通過(guò)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,他們發(fā)現(xiàn),微動(dòng)疲勞裂紋萌生在剪切模式了。另一方面,在一個(gè)最初磨損的縫隙所觀察到的扭結(jié)暗示從剪切斷裂機(jī)制到開(kāi)放模式轉(zhuǎn)變。一些裂縫力學(xué)為基礎(chǔ)的方法已被用于分析微動(dòng)疲勞裂紋的萌生和發(fā)展,沒(méi)有把它們分開(kāi),在任何一種開(kāi)放模式或沿指定路徑混合模式的條件。然而,這兩個(gè)裂解過(guò)程中的關(guān)于微動(dòng)疲勞階段參數(shù)研究尚未文獻(xiàn)報(bào)道。與此同時(shí),一些以關(guān)鍵平面為基礎(chǔ)的方法在沒(méi)有任何斷裂力學(xué)的原理的情況下提出了一些考慮預(yù)測(cè)裂紋萌生壽命的應(yīng)力以在接觸表面裂紋萌生應(yīng)變振幅為基礎(chǔ)。這些關(guān)鍵面為基礎(chǔ)的方法可以得到改善,如果兩個(gè)階段裂紋的萌生和早期生長(zhǎng)的考慮在內(nèi)。這促使現(xiàn)有的研究。在目前的工作,我們數(shù)學(xué)上模擬了的兩個(gè)階段的開(kāi)裂微動(dòng)疲勞的實(shí)驗(yàn)觀察指導(dǎo)的過(guò)程。首先,對(duì)應(yīng)力場(chǎng)的一個(gè)典型負(fù)荷周期的變化進(jìn)行了分析。摩擦系數(shù)在接觸帶不同的值進(jìn)行檢查,這證明它是相當(dāng)?shù)挠绊懥藨?yīng)力場(chǎng)。然后,一個(gè)表面破剪型裂紋在最高剪應(yīng)力振幅接觸區(qū)的位置被引進(jìn)了。裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子(SIF)有各種計(jì)算裂紋長(zhǎng)度,范圍從25到45左右的接觸面不同裂縫方位角度。它是那么扭結(jié)成手動(dòng)對(duì)最大切向應(yīng)力幅標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的開(kāi)放式裂紋。這個(gè)參數(shù)的研究表明,裂縫應(yīng)成為休眠狀態(tài),或切換到一個(gè)開(kāi)放的剪切模式,扭結(jié)傳播后一定距離。這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。在塞克申,摩擦接觸,非線(xiàn)性問(wèn)題,制定打擊。它是通過(guò)應(yīng)用解決邊界元(BE)的方法。在第二節(jié),在裂紋萌生前接觸區(qū)應(yīng)力場(chǎng)分析了各種微動(dòng)疲勞參數(shù),包括裝載率和摩擦系數(shù)。在塞克申,微動(dòng)疲勞裂紋萌生和早期生長(zhǎng)兩個(gè)階段進(jìn)行了分析2問(wèn)題公式化在燕尾聯(lián)合設(shè)計(jì)中一個(gè)主要的擔(dān)心和憂(yōu)慮,例如,用于連接燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的刀片和磁盤(pán)(圖1a),就是所說(shuō)的微動(dòng)疲勞。當(dāng)循環(huán)加載應(yīng)用,動(dòng)力在連接部位接觸帶之間的(刀片和磁盤(pán))的作用在正常和切向分量有差異。這兩個(gè)組件的耦合由幾何聯(lián)合確定的方式。然而,這往往是在實(shí)驗(yàn)上用微動(dòng)測(cè)試設(shè)置來(lái)研究,也是在理論上,當(dāng)正交力分量(或正常位移分量)保持不變,而切向分力是多種多樣的(大多數(shù)情況中)。實(shí)用幾何學(xué)中的燕尾結(jié)合也已考慮到一些微動(dòng)疲勞研究。在本研究中,我們考慮到正常和切向荷載的組件是耦合配置,如圖2所示。它更貼切地描述了聯(lián)合的現(xiàn)實(shí)狀況,如圖1b和1a中的一部分所示。此外,此設(shè)置可能很容易像以前的設(shè)置一樣在實(shí)驗(yàn)室里實(shí)現(xiàn)。圖1,(a)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中一個(gè)典型的燕尾榫連接一個(gè)刀片和一個(gè)圓盤(pán); (b)在(a)中選定的局部區(qū)域如圖2所示的設(shè)置由兩部分組成:一個(gè)標(biāo)本,和一個(gè)應(yīng)用微動(dòng)負(fù)荷通過(guò)墊試樣組件。在我們的模擬,標(biāo)本和裝載組件采取的是同樣的材料,它是各向同性和線(xiàn)性彈性的。這個(gè)標(biāo)本是受制于沿其底部和右側(cè)的邊界平穩(wěn)滑導(dǎo)剛性壁。裝載組件是遭受了其左邊的邊界正常的牽引,然后它沿著上邊界平穩(wěn)的滑動(dòng)到剛性壁。裝載組件最初通過(guò)一個(gè)圓柱形墊和用平頂面標(biāo)本連接,在沒(méi)有預(yù)應(yīng)力的情況下。由于裝載組件是楔形形狀,所以襯墊和試樣上表面接觸有限區(qū)域,當(dāng)R應(yīng)用時(shí)。否則它的結(jié)構(gòu)將遠(yuǎn)離牽引力。邊界條件和其他細(xì)節(jié)都顯示在圖2示意。加載方向,可能需要進(jìn)行調(diào)整負(fù)荷之間的組件和標(biāo)本的密封性,其中分別緊密代表刀片的零件和燕尾磁盤(pán)中的一個(gè)關(guān)節(jié)。當(dāng)機(jī)構(gòu)(圖2)承受疲勞載荷,即循環(huán)R,一個(gè)裂紋可能集中在標(biāo)本的接觸表面。裂紋可能會(huì)裂開(kāi),閉合,或者局部處于這兩者之間的循環(huán)載荷。它的密封性取決于強(qiáng)加在墊和標(biāo)本之間的封閉裂紋的相對(duì)平面。接觸面之間切向作用力是以庫(kù)侖型摩擦定律為模型的, , (1)其中,和p分別為摩擦力切向與法向的分力,f是摩擦系數(shù),接觸表面間單位時(shí)間內(nèi)相對(duì)位移的變化,是它的大小。牽引力的分力,和p是根據(jù)標(biāo)本來(lái)定義的。圖2,模擬了精密配合下的微動(dòng)疲勞的一種裝置。這個(gè)鑲嵌件展示了一個(gè)圓柱墊的載荷分量和一個(gè)裂紋可能被引發(fā)并在接觸的后緣增長(zhǎng)。它的大小由一個(gè)特定的長(zhǎng)度尺寸L決定。 因?yàn)椴牧鲜蔷哂芯€(xiàn)性彈性的材料(各向同性),這個(gè)相對(duì)于邊界點(diǎn)的位移可以表示成加權(quán)位移的積分和沿著邊界線(xiàn)與裂紋的摩擦力。它是為了交換標(biāo)本上的載荷分量,他們分別為; (2) (3)其中分別為載荷分量和標(biāo)本的界限,是裂紋的一面,u為位移,p是摩擦力,w是裂紋裂開(kāi)的寬度,和是位移和摩擦力的各向同性彈性的基本解式。為了解決構(gòu)想在單域內(nèi)的裂紋問(wèn)題,下面的對(duì)摩擦力的分析需要應(yīng)用積分方程。 (4)其中是和的組合導(dǎo)數(shù),公式(1)中也有,以上的公式(2)(4)可以建立一個(gè)有效而準(zhǔn)確的伯努利方程在數(shù)學(xué)上解決上面提到的非線(xiàn)性邊界值問(wèn)題。這指的是1適用于數(shù)值模擬技術(shù)的一般細(xì)節(jié),2-4適用于詳細(xì)處理摩擦接觸和裂紋的非線(xiàn)性問(wèn)題。因此,依靠迭代方案解決目前的非線(xiàn)性問(wèn)題是必要的。3接觸應(yīng)力分析在下面的模擬中,我們?cè)O(shè)置了加載方向b = 30_,圓柱半徑墊 = 10升,其他如圖所示的幾何參數(shù)。 2,其中L是一個(gè)長(zhǎng)度尺度來(lái)規(guī)范的所有的長(zhǎng)度尺寸。在B或在R變化的對(duì)幅度有重大影響,但對(duì)接觸區(qū)的應(yīng)力場(chǎng)特征影響不大。楊氏模量E是用來(lái)規(guī)范所有壓力維度的。Poison的比率米被設(shè)定為0.3。我們我們采用了一種自適應(yīng)網(wǎng)格與濃度元素及周邊地區(qū)的接觸區(qū)相符合。以下解決方案受到了所有與網(wǎng)格細(xì)化收斂檢查。最后網(wǎng)就是這樣,當(dāng)網(wǎng)密度增加一倍,位移相對(duì)變化小于0.1。第一次模擬運(yùn)行系統(tǒng)被加載單調(diào)到R = 0.005E,然后卸載完全。在接觸區(qū)摩擦系數(shù)F = 0.3。應(yīng)力沿試樣接觸面被記錄下高峰負(fù)荷和三個(gè)中間裝卸水平。結(jié)果被繪制在三維圖3a中。在圖3a中,該系統(tǒng)是受制于高峰負(fù)荷。受切引力組件sxy變化表明,接觸區(qū)是完整的下滑狀態(tài),也就是在總滑移條件下。正切力組件Rx是具拉伸的和集中在接觸后緣,但壓(不集中)在接觸前沿。圖3B - D顯示卸載后的應(yīng)力狀態(tài)。在卸貨過(guò)程中,壓力,即正常牽引組件Ry的跌幅。反相滑移發(fā)生在在棍子區(qū)域內(nèi)雙方的接觸邊緣。棒子區(qū)逐漸減弱至消退。正切應(yīng)力組件RX在接觸后緣(在高峰負(fù)荷時(shí)拉伸)迅速變成壓縮。然而,在接觸前沿(在高峰負(fù)荷壓縮)切向應(yīng)力分量變成緊張,呈現(xiàn)出輕微的濃度,并最終消退。這些數(shù)字顯示在裂紋萌生前載荷循環(huán)期間接觸應(yīng)力變化的特點(diǎn)的一個(gè)模擬燕尾結(jié)合的,以及準(zhǔn)確的數(shù)值解周期裝置中。為了解摩擦的作用,另一個(gè)模擬與上述參數(shù)相同除了接觸帶中的摩擦系數(shù)更改為0.7。該系統(tǒng)單調(diào)的裝載貨物至高峰負(fù)荷,然后卸載到一半,即載荷比R = 0.5。應(yīng)力沿接觸面至最大負(fù)荷,最終卸載點(diǎn)繪制在圖4a和b中。相較于以前的情況下,較小的接觸區(qū)有較低接觸壓力Ry,較高的剪切牽引組件sxy,以及較高的切線(xiàn)(拉伸)應(yīng)力RX集中在接觸后緣地帶經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出在接觸帶中有較高價(jià)值的摩擦系數(shù)f。然而,它似乎有些變化在沿接觸表面應(yīng)力分布的定性特征。圖3,在摩擦系數(shù)的情況下,分別當(dāng)(a)(最大負(fù)載);(b)(空載)(c);(d)時(shí),沿著接觸表面的應(yīng)力分量的變化情況。圖4,當(dāng)摩擦系數(shù)的情況下,分別當(dāng)(a)(最大負(fù)載)和(b)(空載)時(shí),沿著接觸表面的應(yīng)力分量的變化情況。為了準(zhǔn)備兩個(gè)階段裂紋擴(kuò)展下一步分析,應(yīng)力振幅用裝載比R = 0.5來(lái)審查和摩擦系數(shù)f = 0.3和0.7。最大常應(yīng)力幅值,最大剪應(yīng)力幅,及最大剪應(yīng)力沿接觸面角度的變化幅度都分別繪制在圖5,6a和b。其最大正常應(yīng)力幅角等于最大剪應(yīng)力幅加45度角。首先,可以看出接觸后緣的經(jīng)歷著比接觸前沿更嚴(yán)重的疲勞載荷。因此,裂縫分析下一步將側(cè)重于前者。它也看到,有兩個(gè)最大正應(yīng)力振幅峰。在接觸邊緣高峰負(fù)荷存在一個(gè)更高的峰值,并在卸載(高峰負(fù)荷的一半)后的反滑帶鐘存在一個(gè)較低的。在反滑帶只有一個(gè)最大剪應(yīng)力振幅峰值。最重要的是,它表明,常最大應(yīng)力和最大剪應(yīng)力幅值都表現(xiàn)出更高規(guī)模,接觸區(qū)內(nèi)更高梯度及更高價(jià)值的摩擦系數(shù)。因此,合成應(yīng)力場(chǎng)在腐蝕疲勞期間會(huì)越來(lái)越對(duì)微動(dòng)裂紋萌生有害當(dāng)摩擦系數(shù)的規(guī)模增強(qiáng)(由于表面粗糙)。此外,最大剪應(yīng)力幅角變化約5至45從反粘滑邊界位置到高峰負(fù)荷接觸的邊緣。圖5,當(dāng)摩擦系數(shù)和時(shí),沿著接觸表面的最大的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力幅值的變化情況。圖6,( a)摩擦系數(shù)和時(shí),沿著接觸表面的最大的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力幅值的變化情況; (b)當(dāng)摩擦系數(shù)和時(shí),沿著接觸表面的同位角的變化情況。4裂紋分析 在一節(jié)中,我們考察了兩個(gè)階段微動(dòng)疲勞裂紋擴(kuò)展在燕尾關(guān)節(jié)樣的配置的過(guò)程,如圖2所示。摩擦系數(shù)在接觸區(qū)等于0.7和負(fù)載率等于0.5那是在上一節(jié)開(kāi)裂已經(jīng)研究過(guò)。分析裂紋,表面裂痕引入到標(biāo)本最高剪應(yīng)力幅位置,并在2545左右的接觸面。這個(gè)角度范圍是因?yàn)轱w機(jī),可觀的剪應(yīng)力幅已被實(shí)驗(yàn)出,如圖6所示。值得重視的剪應(yīng)力幅也已發(fā)現(xiàn)5至25角度。然而,在這個(gè)角度范圍內(nèi),初始裂紋始終為已檢驗(yàn)的裂紋長(zhǎng)度范圍內(nèi)封閉。因此,它沒(méi)有考慮到下面的議論。初始裂紋的位置是固定在最高剪應(yīng)力幅位置,因?yàn)橥ㄟ^(guò)對(duì)初始裂紋的位置大量的模擬得出裂紋行為被認(rèn)為是敏感的位置。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn),裂紋表面被認(rèn)為是光滑的。裂紋表面摩擦被認(rèn)為是只能在數(shù)量上改變。裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子在最大和最小負(fù)載的情況下可以被計(jì)算出各種裂縫長(zhǎng)度。在最低負(fù)載瞬間,裂紋全部關(guān)閉。在高峰負(fù)荷瞬間,裂紋是關(guān)閉所有的長(zhǎng)度如果25的角度。當(dāng)角大于25度,在小的裂縫長(zhǎng)度開(kāi)放,但在較長(zhǎng)的長(zhǎng)度封閉。該平均價(jià)格的變動(dòng)和循環(huán)模式II的應(yīng)力強(qiáng)度因子沿裂紋路徑幅度被繪制在圖 7中。同時(shí),模型 I應(yīng)力強(qiáng)度因子與裂紋長(zhǎng)度在高峰負(fù)荷變化圖被繪制于圖8中。 圖7的平均模式II顯示應(yīng)力強(qiáng)度因子隨裂紋長(zhǎng)度增加。內(nèi)裂紋角由25至45是不敏感的范圍。另一方面,模式II的SIF的幅度明顯變化當(dāng)角達(dá)40。當(dāng)裂紋角度大于40(小于45)的差異變得微不足道。在所有這些情況下,模式II SIF的幅度先增加后裂紋的長(zhǎng)度減小。這意味著達(dá)到一定長(zhǎng)度后將破解,如果該進(jìn)程是只有這個(gè)參數(shù)控制?;蛘?,它會(huì)切換到開(kāi)放模式,或任何混合模式,它們可以提供持續(xù)增長(zhǎng)的支持。在圖7和8中曲線(xiàn)的尖銳扭結(jié)符合裂縫在高峰負(fù)荷增長(zhǎng)最初打開(kāi)能足夠增長(zhǎng)和轉(zhuǎn)變成在一個(gè)負(fù)荷周期完全封閉裂縫。圖8中清楚明白的告訴我們常態(tài)裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子變?yōu)榱?。模式I的歷史證明模式I的幅度足以與模式IISIF相比較。在模式轉(zhuǎn)型過(guò)程中它有可能在初始剪切裂紋擴(kuò)展提供援助。圖7在模式II SIF下,(a)裂紋長(zhǎng)度在不同的裂紋角的平均值的變化情況; (b)裂紋長(zhǎng)度在不同的裂紋角的振幅的變化情況。 圖8,裂紋長(zhǎng)度在最大負(fù)載的情況下,不同裂紋角在模式I SIF的變化情況。圖9(a)在不同的一階裂紋長(zhǎng)度下的二階彎折裂紋的路徑;(b)模式I SIF路徑上的振幅。 另一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)置在當(dāng)初始剪裂縫根據(jù)最大切向應(yīng)力準(zhǔn)則被迫轉(zhuǎn)入到不同深度開(kāi)放式裂紋。然后,裂紋被允許在開(kāi)放模式增長(zhǎng)成同樣的標(biāo)準(zhǔn)。請(qǐng)注意,在振幅方面是按照SIF標(biāo)準(zhǔn)來(lái)應(yīng)用的,即沿裂縫傳播沿著模式I SIF最大幅值和零度模擬II SIF的幅度的方向。然而,模式- IISIF本身可能是非0度的。例如,圖9A顯示了兩階段裂縫軌跡的各種扭曲深度。第一階段裂縫傾向于在35度時(shí)。與此同時(shí),圖9B顯示是模式二沿著裂縫的應(yīng)力強(qiáng)度因子幅度軌跡??梢钥闯觯芽p,在任何情況下,在接觸面的方向從73扭結(jié)。這是拉應(yīng)力幅度最大批量的方向。此外,模式- I SIF的振幅模式對(duì)扭結(jié)深度是不敏感的,它似乎是所有這些不同的扭結(jié)深度的主曲線(xiàn)。沿著這條主曲線(xiàn),模式一SIF幅值先增加后裂紋長(zhǎng)度減小,裂紋的長(zhǎng)度。這顯示了在一個(gè)區(qū)域內(nèi)其早期裂紋增長(zhǎng)的過(guò)渡是接觸應(yīng)力占主導(dǎo)地位所在地區(qū)對(duì)他的影響削弱了。最后,它清楚地表明,彎折過(guò)程只在第一個(gè)階段剪裂縫已發(fā)展到一定的深度。以上力學(xué)中兩個(gè)階段的微動(dòng)疲勞裂紋擴(kuò)展的討論應(yīng)分析定性不變的加載方向b或墊半徑與力學(xué),因此按照在參數(shù)方面做一些詳細(xì)的參數(shù)研究是不必要的。當(dāng)然,他們是在實(shí)際設(shè)計(jì)中是很重要的。總之,第一階段的剪切裂縫啟動(dòng)后,經(jīng)歷了在一個(gè)遞減驅(qū)動(dòng)力下的增長(zhǎng)。在的模式-II的裂紋增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力變得無(wú)效之前,如果在過(guò)渡過(guò)程中提供足夠的驅(qū)動(dòng)力,裂紋將切換到一個(gè)開(kāi)放模式。我們現(xiàn)在研究所顯示出來(lái)的的早期的微動(dòng)疲勞的裂紋增長(zhǎng)的二階力學(xué)過(guò)程與以前所廣泛引用的以前實(shí)驗(yàn)觀察的結(jié)果是相一致的。它可能將范圍拓展到渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上的燕尾榫上早期的微動(dòng)疲勞裂紋增長(zhǎng),同時(shí)考慮到在配合實(shí)際幾何和載荷條件下的模型/預(yù)測(cè)。 5結(jié)語(yǔ)我們用數(shù)值計(jì)算,分析了微動(dòng)疲勞下的二階斷裂的過(guò)程。首先,對(duì)一個(gè)鳩尾榫連接類(lèi)的裝置接觸應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了微動(dòng)疲勞各種參數(shù)的分析,包括疲勞載荷率和接觸區(qū)的摩擦系數(shù)。例如,在載荷比是0.5的情況下,最大切應(yīng)力振幅被證明是可以發(fā)生在滑粘邊界附近的瞬間和在最小載荷和尾緣的接觸區(qū)負(fù)荷高峰的瞬間。相應(yīng)的角度如下,相應(yīng)的飛機(jī)到達(dá)最大切應(yīng)力振幅的情況下,范圍從5度到45度的接觸表面。兩個(gè)最大的標(biāo)準(zhǔn)和最大切應(yīng)力振幅都集中在開(kāi)頭和結(jié)尾的聯(lián)系更嚴(yán)重的邊緣在后者的位置。 然后,一個(gè)裂縫被介紹給標(biāo)本最高切應(yīng)力所在地之振幅。計(jì)算了裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)突變型多模光纖為各種各樣的裂紋取向角、不同的長(zhǎng)度。結(jié)果表明:突變型多模光纖振幅二期先增大后減小,隨著裂紋長(zhǎng)度,同時(shí)意味著值增加。這表明,第一期的裂縫被逮捕,或者保持較快增長(zhǎng)通過(guò)切換到開(kāi)放的模式。因此,一個(gè)初始剪切裂縫是故意氣氣在不同深度手動(dòng)。沿裂紋路徑后,一期彎折期貨振幅被證明是可以提高最初但減少以后的學(xué)習(xí)。這意味著,第一期角剪切裂縫遲早會(huì)成為休眠/被捕狀態(tài),或轉(zhuǎn)換最初模式中保證其疲勞增長(zhǎng)能持續(xù)下去。所有這些數(shù)值計(jì)算與以往的實(shí)驗(yàn)定性觀察結(jié)果非常吻合。參考文獻(xiàn)1 Brebbia CA, Telles JCF, Wrobel LC. 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ASME J Appl Mech 2001;68:7680大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))任務(wù)書(shū)論文(設(shè)計(jì))題目: 多速輸出變速箱(A)設(shè)計(jì) 學(xué)號(hào): 姓名: 專(zhuān)業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師: 系主任: 周友行 一、主要內(nèi)容及基本要求 設(shè)計(jì)一個(gè)有18種輸出轉(zhuǎn)速的多速輸出變速箱設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)包括傳動(dòng)部分與操縱機(jī)構(gòu)。其主要技術(shù)指標(biāo)與要求如下: 輸入轉(zhuǎn)速:1450r/min; 輸入功率:7.5kW; 輸出轉(zhuǎn)速:301500r/min 要求操作簡(jiǎn)單,有效。 設(shè)計(jì)工作的主要內(nèi)容: 1、變速箱的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì); 2、完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),繪制總裝配圖、部件裝配圖及零件圖的繪制。 3、進(jìn)行了強(qiáng)度校核計(jì)算,完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū); 4、查閱了相關(guān)資料,完成3000字的英文文獻(xiàn)翻譯。 二、重點(diǎn)研究的問(wèn)題 變速箱傳動(dòng)部分與操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 三、進(jìn)度安排序號(hào)各階段完成的內(nèi)容完成時(shí)間1查閱資料、調(diào)研第1、2周2方案論證、制訂設(shè)計(jì)方案第3、4周3齒輪與軸設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核第5、6、7周4總裝配圖、部件裝配圖及零件圖的繪制第8、9、周5設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)初稿第10、11、周6修改,寫(xiě)出第二稿第12周7準(zhǔn)備答辯材料第13、14周8答辯第15周四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) 1、濮良貴、紀(jì)名剛編,機(jī)械設(shè)計(jì),高等教育出版社,2008 2、機(jī)械電子工業(yè)部編銑工工藝學(xué),機(jī)械工業(yè)出版社,2009.9 3、戴曙編,金屬切削機(jī)床,機(jī)械工業(yè)出版社,2007.12 4、吳宗澤編,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)(第三版),高等教育出版社,2007 5、第一機(jī)械工業(yè)部編,金屬切削機(jī)床產(chǎn)品樣本 銑床 1977機(jī)械工業(yè)出版社 1980.3 6、孫桓、陳作模、葛文杰編,機(jī)械原理,高等教育出版社,2006.5 多速輸出變速箱設(shè)計(jì)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題 目: 多速輸出變速箱(A)設(shè)計(jì) 學(xué) 院: 專(zhuān) 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào): 姓 名: 指導(dǎo)教師: 54 目 錄摘要9第一章 緒論10一、機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)10二、 變速箱發(fā)展趨勢(shì)10三、設(shè)計(jì)提要10第二章 方案設(shè)計(jì)12一、 參數(shù)的擬定12二、 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)12三、 齒輪運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的確定12第三章 齒輪設(shè)計(jì)15一、 齒輪齒數(shù)表15二、齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算15三、齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)51第四章 軸的設(shè)計(jì)52一、 初步確定各軸的最小軸徑52二、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)53三、 軸承壽命計(jì)算54第五章 操縱機(jī)構(gòu)的方案選擇59摘要多速輸出變速箱是將一種轉(zhuǎn)速輸入,經(jīng)過(guò)變速輸出不同所需轉(zhuǎn)速的機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于在機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)與進(jìn)給系統(tǒng)中。多速輸出變速箱的設(shè)計(jì)涉及機(jī)械原理,機(jī)械設(shè)計(jì),機(jī)械制造等多個(gè)機(jī)械專(zhuān)業(yè)課程的內(nèi)容。本次設(shè)計(jì)主要完成了齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算,軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核,軸承的壽命計(jì)算箱體總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及附件設(shè)計(jì)。本次所設(shè)計(jì)的多速輸出變速箱主要用于立式銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)中。關(guān)鍵詞速輸出 變速箱 主傳動(dòng)系統(tǒng) 立式銑床ABSTRACTMulti-speed output gearbox is a kind of mechanism make an input speed change into different speed.This mechanism used in main drive and feeding system of machine tool widely.The design of Multi-speed output gearbox related to many professional courses of Machinery,such as,Mechanical principle,Machine design,Machine manufacturing and so on.In the design of Multi-speed output gearbox,I has completed gear design,axis design and strength check,bearing life calculation and so on.The Multi-speed output gearbox designed this time mostly used in the Main drive of Vertical Milling MachineKEY WORDSMulti-speed output.Transmission.Main drive.Vertical Milling Machine第一章 緒論一、機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)的布局可分成集中傳動(dòng)和分離傳動(dòng)兩種類(lèi)型。主傳動(dòng)系統(tǒng)的全部變速結(jié)構(gòu)和主軸組件集中裝在同一個(gè)箱體內(nèi),稱(chēng)為集中傳動(dòng)布局;傳動(dòng)件和主軸組件分別裝在兩個(gè)箱體內(nèi),中間采用帶或鏈傳動(dòng),稱(chēng)為分離傳動(dòng)布局。集中傳動(dòng)式布局的機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊,便于實(shí)現(xiàn)集中操控,且只用一個(gè)箱體,但傳動(dòng)結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動(dòng)和熱變形。當(dāng)采用背輪傳動(dòng)時(shí),皮帶將高速直接傳給主軸,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),加工質(zhì)量好,低速時(shí)經(jīng)背輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng),轉(zhuǎn)矩大,適應(yīng)粗加工要求。變速箱變速方式分為有級(jí)變速和無(wú)級(jí)變速。有級(jí)變速機(jī)構(gòu)有下列幾種:l 交換齒輪變速機(jī)構(gòu) 這種變速機(jī)構(gòu)的變速簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)緊湊,主要用于大批量生產(chǎn)的自動(dòng)或半自動(dòng)機(jī)床,專(zhuān)用機(jī)床及組合機(jī)床等;l 滑移齒輪變速機(jī)構(gòu) 這種變速機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于通用機(jī)床和一部分專(zhuān)用機(jī)床中;l 離合器變速運(yùn)動(dòng) 在離合器變速機(jī)構(gòu)中應(yīng)用較多的有牙嵌式離合器,齒輪式離合器和摩擦片式離合器。2、 變速箱發(fā)展趨勢(shì)變速箱發(fā)展三大趨勢(shì)l 高水平、高性能 圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒,承載能力提高4倍以上,體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高。l 積木式組合設(shè)計(jì) 基本參數(shù)采用優(yōu)先數(shù),尺寸規(guī)格整齊,零件通用性和互換性強(qiáng),系列容易擴(kuò)充和花樣翻新,利于組織批量生產(chǎn)和降低成本。 l 型式多樣化,變型設(shè)計(jì)多。三、設(shè)計(jì)提要設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是一個(gè)18級(jí)多速輸出的變速箱的設(shè)計(jì),這種變速箱廣泛應(yīng)用于各種機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng),給機(jī)床提供多種主軸轉(zhuǎn)速。設(shè)計(jì)的對(duì)象設(shè)計(jì)完成后預(yù)計(jì)要達(dá)到普通機(jī)床的的加工與精度要求。調(diào)速機(jī)構(gòu)能便于操縱人員操縱。同時(shí)有利于提高工人在工作中的工作效率,帶來(lái)一定的效益。完成設(shè)計(jì)的基本步驟為:1、收集相關(guān)資料,為設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備;2、完成齒輪的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核,初步得出齒輪的基本尺寸;3、軸及軸上零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4、計(jì)算軸承壽命;5、對(duì)操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì);6、對(duì)整體布局做設(shè)計(jì),同時(shí)根據(jù)所得的布局圖進(jìn)一步調(diào)節(jié)各個(gè)齒輪的尺寸機(jī)相互位置關(guān)系;7、根據(jù)箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部的尺寸,對(duì)箱體做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);8、繪制變速箱的裝配圖及零件圖;9、將設(shè)計(jì)提交給指導(dǎo)老師檢查指導(dǎo),對(duì)設(shè)計(jì)做進(jìn)一步的修正;10、書(shū)寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū),并做設(shè)計(jì)的后期處理。第二章 方案設(shè)計(jì)1、 參數(shù)的擬定1、 確定輸出轉(zhuǎn)速根據(jù)選題要求,輸出轉(zhuǎn)速為301500r/min,18級(jí)。取傳動(dòng)公比 =1.26。擬定輸出轉(zhuǎn)速為:1500r/min,1180r/min,950r/min,750 r/min,600r/min,475r/min,375r/min,300r/min,235r/min,190r/min,150r/min,118r/min,95r/min,75 r/min,60r/min,47.5r/min,37.5r/min,30r/min。2、 主電機(jī)的選取根據(jù)主傳動(dòng)系統(tǒng)所需的功率及要達(dá)到的最大轉(zhuǎn)速,選取電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為:Y132M-4,其基本參數(shù)為:額定功率為7.5Kw,滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速為1450r/min。2、 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)1、 主傳動(dòng)方案擬定集中傳動(dòng)式布局的機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊,便于實(shí)現(xiàn)集中操控,且只用一個(gè)箱體,此次設(shè)計(jì)中將采用集中傳動(dòng)式布局,并采用滑移齒輪來(lái)變換傳動(dòng)路線(xiàn),達(dá)到多速輸出的目的。2、 傳動(dòng)式的擬定18級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)組和傳動(dòng)副可能的方案有: 18=92; 18=29; 18=36; 18=63; 18=332; 18=233; 18=323為盡可能使變速箱結(jié)構(gòu)緊湊,應(yīng)避免單一軸上齒輪過(guò)多,前4種方案,一根軸上齒輪將達(dá)到12個(gè)之多,軸的軸向尺寸將過(guò)大,故不宜選取。同時(shí)考慮到變速箱具體結(jié)構(gòu),從電動(dòng)機(jī)到主軸一般為降速傳動(dòng),將傳動(dòng)副較多的傳動(dòng)副放在接近電動(dòng)機(jī)處,這樣可以使小尺寸的零件多一些,大尺寸的零件少一些,節(jié)省材料,也就是“先多后少”的原則。故選取傳動(dòng)式3、 結(jié)構(gòu)式及結(jié)構(gòu)網(wǎng)的確定對(duì)于的傳動(dòng)式,根據(jù)“前密后稀”的原則,即級(jí)比指數(shù)增大,選擇結(jié)構(gòu)式為:,其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖2-1。4、 參考X62w確定各齒輪齒數(shù),傳動(dòng)方案及轉(zhuǎn)速圖傳動(dòng)方案如圖2-2所示;r/min轉(zhuǎn)速圖如圖2-3。3、 齒輪運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的確定1、 各軸輸入功率 圖2-1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖 圖2-2 傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 圖2-3 轉(zhuǎn)速圖2、 各軸輸入轉(zhuǎn)矩3、 綜合以上參數(shù),制表表格如表2-1:表2-1 各軸功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩軸號(hào)軸軸軸軸軸功率()7.397.176.966.726.49轉(zhuǎn)速()1500698.1286.4109.730轉(zhuǎn)矩()48903985652354165963112163799第三章 齒輪設(shè)計(jì)本章節(jié)中計(jì)算公式及計(jì)算參數(shù)均來(lái)自濮良貴、紀(jì)名剛編。機(jī)械設(shè)計(jì)M。北京:高等教育出版社,2008。1、 齒輪齒數(shù)表參考立式升降臺(tái)銑床x62w,定各齒輪齒數(shù)如表3-1:表3-1 各齒輪齒數(shù)、軸間、軸間、軸之間、軸之間第1對(duì)第2對(duì)第3對(duì)第4對(duì)第5對(duì)第6對(duì)第7對(duì)第8對(duì)第9對(duì)二、齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算(一)第一對(duì)齒輪()1、 選定精度等級(jí)、材料及齒數(shù): 確定齒輪類(lèi)型因?yàn)樵搶?duì)齒輪無(wú)須承受軸向力,故選兩齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。 材料選擇小齒輪材料為40Cr調(diào)質(zhì),硬度為255265HBS;大齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì),硬度為215225HBS二者硬度差為3050HBS,這樣有利于提高兩個(gè)齒輪的壽命 銑床為一般工作機(jī)器,速度不高,選用7級(jí)制造精度 小齒輪齒數(shù)為26,大齒輪齒數(shù)為54,傳動(dòng)比為i=2.02、 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì):由設(shè)計(jì)計(jì)算公式10-9a進(jìn)行試算即:d2.32 確定公式中的各計(jì)算數(shù)值:a、 由設(shè)計(jì)對(duì)象知外嚙合時(shí)公式中的正負(fù)號(hào)取正號(hào)b、 對(duì)于直齒圓柱齒輪,試選K=1.3c、 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩:T= 其中P=7.425Kw;n=1450r/min代入數(shù)據(jù)得:T=48903Nmmd、 根據(jù)齒輪的裝置狀況,查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7中選取齒寬系數(shù)=0.7e、 根據(jù)配對(duì)齒輪的材料類(lèi)型為鍛鋼-鍛鋼,由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6查得的彈性影響系數(shù)Z=189.8 。f、 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21d中并按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=700MPa;大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550MPag、 由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得:(已知銑床為兩班制,工作壽命為15年)N=60 njL=60145012830015=6.2210N=3.1110h、根據(jù)齒輪的材料、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)中圖10-19取小齒輪的接觸疲勞系數(shù)K=0.88;大齒輪的接觸疲勞系數(shù)為K=0.89i、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力:取失效概率為1%,對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動(dòng)增大,并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果,故安全系數(shù)S=1。由機(jī)械設(shè)計(jì)中式10-12得:=616MPa=490MPa 計(jì)算:a、試算小齒輪分度圓直徑,代入與中較小的值:2.32= 2.32= 24.32.32=56.3mmb、計(jì)算圓周速度為V:V=4.27m/sc、計(jì)算齒寬:b=d=0.756.3=56.3mmd、計(jì)算齒寬與齒高的比:模數(shù) =2.17 mm齒高 h=2.25=2.252.17mm=4.88 mm=11.5e、計(jì)算載荷系數(shù):根據(jù)齒輪V=4.27m/s,且齒輪精度等級(jí)為7級(jí),由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)K=1.15;對(duì)直齒輪有=1;由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查得使用系數(shù)K=1.25;由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4并且運(yùn)用插值法查得對(duì)于7級(jí)精度,且小齒輪做非對(duì)稱(chēng)布置時(shí),取=1.249;由=8.1,=1.249查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13得=1.21;故載荷系數(shù)K= KK=11.1511.249=1.436f、按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑:由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-10a得:d= d=56.3=58.2mmg、 計(jì)算模數(shù)m:=2.24mm3、 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì):由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為:m 確定公式中的各個(gè)計(jì)算數(shù)值:a、由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500MPa大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=400MPab、根據(jù)齒輪材料類(lèi)型、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18中取彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)=0.87,=0.9c、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力對(duì)于彎曲疲勞強(qiáng)度來(lái)說(shuō),一旦發(fā)生斷齒就會(huì)引起嚴(yán)重的事故,故取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-12得:=310MPa=257MPad、計(jì)算載荷系數(shù)K由前面查得的數(shù)據(jù)并代入表達(dá)式得:K= KK=1.251.1511.21=1.74e、查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù):查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5取=2.6,=2.30查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5取=1.595,=1.71f、計(jì)算大小齒輪的,并加以比較:=0.0134=0.0153由上述計(jì)算值知大齒輪的數(shù)值更大 設(shè)計(jì)計(jì)算:m= mm=1.57mm對(duì)比以上兩種設(shè)計(jì)方案的計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力,可取由彎曲疲勞強(qiáng)度所算得的模數(shù)1.64 mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值為2mm,但是由此模數(shù)算得的d=mZ=226=52 mm小于接觸疲勞強(qiáng)度所算得的d=58.2mm,因而不能滿(mǎn)足接觸疲勞強(qiáng)度。所以應(yīng)該將m取為2.5由此得到的d=2.526=65 mmd=58.2mm4、 幾何尺寸的計(jì)算: 計(jì)算分度圓直徑:d= mZ=2.526=65 mmd= mZ=2.554=135 mm 計(jì)算中心距:a=120 mm 計(jì)算齒輪寬度:b=165=65 mm 為了防止齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒單位齒寬的工作載荷,所以將小齒輪齒寬在圓整的基礎(chǔ)上人為地加寬5mm,取B=65mm,B=70mm(二)第二對(duì)齒輪()1、 選定精度等級(jí)、材料及齒數(shù): 確定齒輪類(lèi)型因?yàn)樵搶?duì)齒輪無(wú)須承受軸向力,故選兩齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。 材料選擇小齒輪材料為40Cr調(diào)質(zhì),硬度為275285HBS;大齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì),硬度為235245HBS二者硬度差為3050HBS,這樣有利于提高兩個(gè)齒輪的壽命 銑床為一般工作機(jī)器,速度不高,選用7級(jí)制造精度 小齒輪齒數(shù)為22,大齒輪齒數(shù)為33,傳動(dòng)比為=1.52、 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì):由設(shè)計(jì)計(jì)算公式10-9a進(jìn)行試算即:d2.32 確定公式中的各計(jì)算數(shù)值:a、 由設(shè)計(jì)對(duì)象知外嚙合時(shí)公式中的正負(fù)號(hào)取正號(hào)b、 對(duì)于直齒圓柱齒輪,試選K=1.3c、 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩:T= 其中=7.204Kw;n=698.15r/min;代入數(shù)據(jù)得:T=98565Nmmd、 根據(jù)齒輪的裝置狀況,查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7中選取齒寬系數(shù)=0.7e、 根據(jù)配對(duì)齒輪的材料類(lèi)型為鍛鋼-鍛鋼,由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6查得的彈性影響系數(shù)Z=189.8 。f、 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21d中并按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=700Mpa;大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600Mpag、 由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得:(已知銑床為兩班制,工作壽命為15年)N=60 njL=60698.1512830015=2.9910N=1.9910h、根據(jù)齒輪的材料、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)中圖10-19取小齒輪的接觸疲勞系數(shù)K=0.9;大齒輪的接觸疲勞系數(shù)為K=0.95i、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力:取失效概率為1%,對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動(dòng)增大,并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果,故安全系數(shù)S=1。由機(jī)械設(shè)計(jì)中式10-12得:=630Mpa=570Mpa 計(jì)算:a、試算小齒輪分度圓直徑,代入與中較小的值:2.32= 2.32= 2.32=32.42.32=75mmb、計(jì)算圓周速度為V:V=2.72m/sc、計(jì)算齒寬:b=d=0.775=52.5mmd、計(jì)算齒寬與齒高的比:模數(shù) =3.4mm齒高 h=2.25=2.253.4 mm=7.65mm=6.86e、計(jì)算載荷系數(shù):根據(jù)齒輪V=2.72m/s,且齒輪精度等級(jí)為7級(jí),由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)K=1.11;對(duì)直齒輪有=1;由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查得使用系數(shù)K=1.25;由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4并且運(yùn)用插值法查得對(duì)于7級(jí)精度,且小齒輪做非對(duì)稱(chēng)布置時(shí),取=1.25;由=6.86,=1.25查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13得=1.2;故載荷系數(shù)K= KK=11.1111.2=1.332f、按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑:由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-10a得:d= d=75=75.6mmg、 計(jì)算模數(shù)m:=3.44mm3、 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì):由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為:m 確定公式中的各個(gè)計(jì)算數(shù)值:a、由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=600Mpa大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=400Mpab、根據(jù)齒輪材料類(lèi)型、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18中取彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)=0.87,=0.9c、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力對(duì)于彎曲疲勞強(qiáng)度來(lái)說(shuō),一旦發(fā)生斷齒就會(huì)引起嚴(yán)重的事故,故取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-12得:=373Mpa=257Mpad、計(jì)算載荷系數(shù)K由前面查得的數(shù)據(jù)并代入表達(dá)式得:K= KK=11.1111.2=1.332e、查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù):查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5取=2.72,=2.47查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5取=1.57,=1.64f、計(jì)算大小齒輪的,并加以比較:=0.0114=0.0158由上述計(jì)算值知大齒輪的數(shù)值更大 設(shè)計(jì)計(jì)算:m= mm=2.3 mm對(duì)比以上兩種設(shè)計(jì)方案的計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力,可取由彎曲疲勞強(qiáng)度所算得的模數(shù)2.3mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值為2.5mm,但是由此模數(shù)算得的d=mZ=2.522=55 mm小于接觸疲勞強(qiáng)度所算得的d=75.6 mm,因而不能滿(mǎn)足接觸疲勞強(qiáng)度。所以應(yīng)該將m取為4由此得到的d=3.522=77 mmd=75.6 mm4、 幾何尺寸的計(jì)算: 計(jì)算分度圓直徑:d= mZ=3.522=77mmd= mZ=3.533=115.5mm 計(jì)算中心距:a=96.25mm 計(jì)算齒輪寬度:b=0.777=53.9 mm為了防止齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒單位齒寬的工作載荷,所以將小齒輪齒寬在圓整的基礎(chǔ)上人為地加寬5mm,取B=55mm,B=60mm(三)第三對(duì)齒輪()1、 選定精度等級(jí)、材料及齒數(shù): 確定齒輪類(lèi)型因?yàn)樵搶?duì)齒輪無(wú)須承受軸向力,故選兩齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。 材料選擇小齒輪材料為40Cr調(diào)質(zhì),硬度為275285HBS;大齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì),硬度為235245HBS二者硬度差為3050HBS,這樣有利于提高兩個(gè)齒輪的壽命 銑床為一般工作機(jī)器,速度不高,選用7級(jí)制造精度 小齒輪齒數(shù)為19,大齒輪齒數(shù)為36,傳動(dòng)比為=1.92、 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì):由設(shè)計(jì)計(jì)算公式10-9a進(jìn)行試算即:d2.32 確定公式中的各計(jì)算數(shù)值:a、 由設(shè)計(jì)對(duì)象知外嚙合時(shí)公式中的正負(fù)號(hào)取正號(hào)b、 對(duì)于直齒圓柱齒輪,試選K=1.3c、 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩:T= 其中P=7.204Kw;=698.15r/min;代入數(shù)據(jù)得:T=98565Nmmd、 根據(jù)齒輪的裝置狀況,查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7中選取齒寬系數(shù)=0.7e、 根據(jù)配對(duì)齒輪的材料類(lèi)型為鍛鋼-鍛鋼,由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6查得的彈性影響系數(shù)Z=189.8 。f、 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21d中并按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=700Mpa;大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600Mpag、 由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得:(已知銑床為兩班制,工作壽命為15年)N=60 njL=60698.1512830015=2.9910N=1.5710h、根據(jù)齒輪的材料、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)中圖10-19取小齒輪的接觸疲勞系數(shù)K=0.9;大齒輪的接觸疲勞系數(shù)為K=0.95i、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力:取失效概率為1%,對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動(dòng)增大,并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果,故安全系數(shù)S=1。由機(jī)械設(shè)計(jì)中式10-12得:=630Mpa=570Mpa 計(jì)算:a、試算小齒輪分度圓直徑,代入與中較小的值:2.32= 2.32= 2.32=31.42.32=72.8mmb、計(jì)算圓周速度為V:V=2.64m/sc、計(jì)算齒寬:b=d=0.772.8=50.96mmd、計(jì)算齒寬與齒高的比:模數(shù) =3.8mm齒高 h=2.25=2.253.8 mm=8.55mm=5.96e、計(jì)算載荷系數(shù):根據(jù)齒輪V=2.64m/s,且齒輪精度等級(jí)為7級(jí),由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)K=1.1;對(duì)直齒輪有=1;由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查得使用系數(shù)K=1.25;由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4并且運(yùn)用插值法查得對(duì)于7級(jí)精度,且小齒輪做非對(duì)稱(chēng)布置時(shí),取=1.25;由=5.96,=1.25查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13得=1.19;故載荷系數(shù)K= KK=11.111.25=1.375f、按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑:由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-10a得:d= d=72.8=74.2mmg、 計(jì)算模數(shù)m:=3.9mm3、 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì):由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為:m 確定公式中的各個(gè)計(jì)算數(shù)值:a、由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=600Mpa大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=400Mpab、根據(jù)齒輪材料類(lèi)型、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18中取彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)=0.87,=0.9c、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力對(duì)于彎曲疲勞強(qiáng)度來(lái)說(shuō),一旦發(fā)生斷齒就會(huì)引起嚴(yán)重的事故,故取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-12得:=373Mpa=257Mpad、計(jì)算載荷系數(shù)K由前面查得的數(shù)據(jù)并代入表達(dá)式得:K= KK=11.111.19=1.309e、查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù):查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5取=2.85,=2.45查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5取=1.54,=1.65f、計(jì)算大小齒輪的,并加以比較:=0.0118=0.0157由上述計(jì)算值知大齒輪的數(shù)值更大 設(shè)計(jì)計(jì)算:m= mm=2.52 mm對(duì)比以上兩種設(shè)計(jì)方案的計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力,可取由彎曲疲勞強(qiáng)度所算得的模數(shù)2.52 mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值為3mm,但是由此模數(shù)算得的d=mZ=319=57mm小于接觸疲勞強(qiáng)度所算得的d=74.2mm,因而不能滿(mǎn)足接觸疲勞強(qiáng)度。所以應(yīng)該將m取為4由此得到的d=419=76 mmd=74.2mm4、 幾何尺寸的計(jì)算: 計(jì)算分度圓直徑:d= mZ=419=76mmd= mZ=436=144mm 計(jì)算中心距:a=110mm 計(jì)算齒輪寬度:b=0.776=53.2 mm為了防止齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒單位齒寬的工作載荷,所以將小齒輪齒寬在圓整的基礎(chǔ)上人為地加寬5mm,取B=55mm,B=60mm(四)第四對(duì)齒輪()1、 選定精度等級(jí)、材料及齒數(shù): 確定齒輪類(lèi)型因?yàn)樵搶?duì)齒輪無(wú)須承受軸向力,故選兩齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。 材料選擇小齒輪材料為40Cr調(diào)質(zhì),硬度為275285HBS;大齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì),硬度為235245HBS二者硬度差為3050HBS,這樣有利于提高兩個(gè)齒輪的壽命 銑床為一般工作機(jī)器,速度不高,選用7級(jí)制造精度 小齒輪齒數(shù)為16,大齒輪齒數(shù)為39,傳動(dòng)比為=2.442、 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì):由設(shè)計(jì)計(jì)算公式10-9a進(jìn)行試算即:d2.32 確定公式中的各計(jì)算數(shù)值:a、 由設(shè)計(jì)對(duì)象知外嚙合時(shí)公式中的正負(fù)號(hào)取正號(hào)b、 對(duì)于直齒圓柱齒輪,試選K=1.3c、 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩:T= 其中P=P=7.204Kw;n=698.15r/min;代入數(shù)據(jù)得:T=98565mm根據(jù)齒輪的裝置狀況,查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7中選取齒寬系數(shù)=0.7d、 根據(jù)配對(duì)齒輪的材料類(lèi)型為鍛鋼-鍛鋼,由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6查得的彈性影響系數(shù)Z=189.8 。e、 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21d中并按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=700Mpa;大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600Mpaf、 由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得:(已知銑床為兩班制,工作壽命為15年)N=60 njL=6069312830015=2.9910N=1.5710h、根據(jù)齒輪的材料、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)中圖10-19取小齒輪的接觸疲勞系數(shù)K=0.9;大齒輪的接觸疲勞系數(shù)為K=0.95i、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力:取失效概率為1%,對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動(dòng)增大,并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果,故安全系數(shù)S=1。由機(jī)械設(shè)計(jì)中式10-12得:=630Mpa=570Mpa 計(jì)算:a、試算小齒輪分度圓直徑,代入與中較小的值:2.32= 2.32= 2.32=30.62.32=71mmb、計(jì)算圓周速度為V:V=2.57m/sc、計(jì)算齒寬:b=d=0.771=49.7mmd、計(jì)算齒寬與齒高的比:模數(shù) =4.4mm齒高 h=2.25=2.254.4 mm=9.9mm=5e、計(jì)算載荷系數(shù):根據(jù)齒輪V=2.57m/s,且齒輪精度等級(jí)為7級(jí),由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)K=1.1;對(duì)直齒輪有=1;由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查得使用系數(shù)K=1.25;由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4并且運(yùn)用插值法查得對(duì)于7級(jí)精度,且小齒輪做非對(duì)稱(chēng)布置時(shí),取=1.25;由=5,=1.25查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13得=1.18;故載荷系數(shù)K= KK=11.111.25=1.375f、按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑:由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-10a得:d= d=71=72.3mmg、 計(jì)算模數(shù)m:=4.5mm3、 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì):由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為:m 確定公式中的各個(gè)計(jì)算數(shù)值:a、由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=600Mpa大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=400Mpab、根據(jù)齒輪材料類(lèi)型、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18中取彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)=0.87,=0.9c、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力對(duì)于彎曲疲勞強(qiáng)度來(lái)說(shuō),一旦發(fā)生斷齒就會(huì)引起嚴(yán)重的事故,故取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-12得:=373Mpa=257Mpad、計(jì)算載荷系數(shù)K由前面查得的數(shù)據(jù)并代入表達(dá)式得:K= KK=11.111.18=1.298e、查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù):查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5,并運(yùn)用插值法取=3.03,=2.41取=1.51,=1.67f、計(jì)算大小齒輪的,并加以比較:=0.0123=0.0156由上述計(jì)算值知大齒輪的數(shù)值更大 設(shè)計(jì)計(jì)算:m= mm=2.85mm對(duì)比以上兩種設(shè)計(jì)方案的計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力,可取由彎曲疲勞強(qiáng)度所算得的模數(shù)2.85 mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值為3mm,但是由此模數(shù)算得的d=mZ=316=48mm小于接觸疲勞強(qiáng)度所算得的d=72.3mm,因而不能滿(mǎn)足接觸疲勞強(qiáng)度。所以應(yīng)該將m取為5由此得到的d=516=80mm=d72mm4、 幾何尺寸的計(jì)算: 計(jì)算分度圓直徑:d= mZ=516=80mmd= mZ=539=195mm 計(jì)算中心距:a=137.5mm 計(jì)算齒輪寬度:b=0.780=56mm為了防止齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒單位齒寬的工作載荷,所以將小齒輪齒寬在圓整的基礎(chǔ)上人為地加寬5mm,取B=55mm,B=60mm由于小齒輪齒數(shù)小于17,故需采用變位避免根切。小齒輪采用正變位mm;大齒輪采用負(fù)變位mm(5) 第五對(duì)齒輪()1、 選定精度等級(jí)、材料及齒數(shù): 確定齒輪類(lèi)型因?yàn)樵搶?duì)齒輪無(wú)須承受軸向力,故選兩齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。 材料選擇大、小齒輪材料均為45鋼,并經(jīng)調(diào)質(zhì)后表面淬火,齒輪齒面硬度為4050HRC。 銑床為一般工作機(jī)器,速度不高,選用7級(jí)制造精度 小齒輪齒數(shù)為26,大齒輪齒數(shù)為39,傳動(dòng)比為=0.66;u=1.5;2、 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì):由設(shè)計(jì)計(jì)算公式10-9a進(jìn)行試算即:d2.32 確定公式中的各計(jì)算數(shù)值:a、 由設(shè)計(jì)對(duì)象知外嚙合時(shí)公式中的正負(fù)號(hào)取正號(hào)b、 對(duì)于直齒圓柱齒輪,試選K=1.3c、 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩:T= 其中P=6.85Kw;=698.15=429.6r/min;代入數(shù)據(jù)得:T=152275Nmmd、 根據(jù)齒輪的裝置狀況,查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7中選取齒寬系數(shù)=0.7e、 根據(jù)配對(duì)齒輪的材料類(lèi)型為鍛鋼-鍛鋼,由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6查得的彈性影響系數(shù)Z=189.8 。f、 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21e中并按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限= =1100Mpag、 由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得:(已知銑床為兩班制,工作壽命為15年)N=60 njL=60426.512830015=1.8410N=1.2310h、根據(jù)齒輪的材料、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)中圖10-19取小齒輪的接觸疲勞系數(shù)K=0.9;大齒輪的接觸疲勞系數(shù)為K=0.95i、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力:取失效概率為1%,對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動(dòng)增大,并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果,故安全系數(shù)S=1。由機(jī)械設(shè)計(jì)中式10-12得:=0.91100=990Mpa=0.951100=1045Mpa 計(jì)算:a、試算小齒輪分度圓直徑,代入與中較小的值:2.32= 2.32= 2.32=25.82.32=60mmb、計(jì)算圓周速度為V:V=1.34m/sc、計(jì)算齒寬:b=d=0.760=42mmd、計(jì)算齒寬與齒高的比:模數(shù) =2.3mm齒高 h=2.25=2.253.3 mm=5.175mm=11.6e、計(jì)算載荷系數(shù):根據(jù)齒輪V=1.34m/s,且齒輪精度等級(jí)為7級(jí),由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)K=1.07;對(duì)直齒輪有=1;由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查得使用系數(shù)K=1.25;由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4并且運(yùn)用插值法查得對(duì)于7級(jí)精度,且小齒輪做非對(duì)稱(chēng)布置時(shí),取=1.243;由=8.1,=1.243查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13得=1.2;故載荷系數(shù)K= KK=11.0711.243=1.33f、按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑:由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-10a得:d= d=60=60.5mmg、 計(jì)算模數(shù)m:=2.33mm3、 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì):由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為:m 確定公式中的各個(gè)計(jì)算數(shù)值:a、由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20d查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=620Mpab、根據(jù)齒輪材料類(lèi)型、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18中取彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)=0.87,=0.9c、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力對(duì)于彎曲疲勞強(qiáng)度來(lái)說(shuō),一旦發(fā)生斷齒就會(huì)引起嚴(yán)重的事故,故取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-12得:=385Mpa=398.6Mpad、計(jì)算載荷系數(shù)K由前面查得的數(shù)據(jù)并代入表達(dá)式得:K= KK=11.0711.2=1.28e、查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù):查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5,并運(yùn)用插值法取=2.62,=2.41取=1.595,=1.67f、計(jì)算大小齒輪的,并加以比較:=0.0109=0.0101由上述計(jì)算值知大齒輪的數(shù)值更大 設(shè)計(jì)計(jì)算:m= mm=2.07 mm對(duì)比以上兩種設(shè)計(jì)方案的計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力,可取由彎曲疲勞強(qiáng)度所算得的模數(shù)2.06mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值為3mm,但是由此模數(shù)算得的d=mZ=326=78mm大于接觸疲勞強(qiáng)度所算得的d=61.4mm,能滿(mǎn)足接觸疲勞強(qiáng)度。所以應(yīng)該將m取為3。4、 幾何尺寸的計(jì)算: 計(jì)算分度圓直徑:d= mZ=326=78mmd= mZ=339=117mm 計(jì)算中心距:a=97.5mm 計(jì)算齒輪寬度:b=0.778=54.6mm為了防止齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒單位齒寬的工作載荷,所以將小齒輪齒寬在圓整的基礎(chǔ)上人為地加寬5mm,取B=55mm,B=60mm(6) 第六對(duì)齒輪()1、 選定精度等級(jí)、材料及齒數(shù): 確定齒輪類(lèi)型因?yàn)樵搶?duì)齒輪無(wú)須承受軸向力,故選兩齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。 材料選擇大、小齒輪材料均為45鋼,并經(jīng)調(diào)質(zhì)后表面淬火,齒輪齒面硬度為4050HRC。 銑床為一般工作機(jī)器,速度不高,選用7級(jí)制造精度 小齒輪齒數(shù)為28,大齒輪齒數(shù)為37,傳動(dòng)比為=1.32;2、 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì):由設(shè)計(jì)計(jì)算公式10-9a進(jìn)行試算即:d2.32 確定公式中的各計(jì)算數(shù)值:a、 由設(shè)計(jì)對(duì)象知外嚙合時(shí)公式中的正負(fù)號(hào)取正號(hào)b、 對(duì)于直齒圓柱齒輪,試選K=1.3c、 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩:T= 其中P=7.06Kw;=286.42r/min;代入數(shù)據(jù)得:T=235416Nmmd、 根據(jù)齒輪的裝置狀況,查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7中選取齒寬系數(shù)=0.7e、 根據(jù)配對(duì)齒輪的材料類(lèi)型為鍛鋼-鍛鋼,由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6查得的彈性影響系數(shù)Z=189.8 。f、 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21e中并按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限= =1100Mpa。g、 由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得:(已知銑床為兩班制,工作壽命為15年)N=60 njL=60286.4212830015=1.2310N=9.310h、根據(jù)齒輪的材料、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)中圖10-19取小齒輪的接觸疲勞系數(shù)K=0.9;大齒輪的接觸疲勞系數(shù)為K=0.95i、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力:取失效概率為1%,對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動(dòng)增大,并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果,故安全系數(shù)S=1。由機(jī)械設(shè)計(jì)中式10-12得:=0.91100=990Mpa=0.951100=1045Mpa 計(jì)算:a、試算小齒輪分度圓直徑,代入與中較小的值:2.32= 2.32= 2.32=30.42.32=70.5mmb、計(jì)算圓周速度為V:V=1.05m/sc、計(jì)算齒寬:b=d=0.770.5=49.35mmd、計(jì)算齒寬與齒高的比:模數(shù) =2.52mm齒高 h=2.25=2.252.52mm=5.67mm=8.7e、計(jì)算載荷系數(shù):根據(jù)齒輪V=1.05m/s,且齒輪精度等級(jí)為7級(jí),由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)K=1.05;對(duì)直齒輪有=1;由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查得使用系數(shù)K=1.25;由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4并且運(yùn)用插值法查得對(duì)于7級(jí)精度,且小齒輪做非對(duì)稱(chēng)布置時(shí),取=1.246;由=8.7,=1.246查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13得=1.2;故載荷系數(shù)K= KK=11.0511.246=1.31f、按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑:由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-10a得:d= d=70.5=70.7mmg、 計(jì)算模數(shù)m:=2.53mm3、 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì):由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為:m 確定公式中的各個(gè)計(jì)算數(shù)值:a、由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20d查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=620Mpab、根據(jù)齒輪材料類(lèi)型、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18中取彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)=0.87,=0.9c、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力對(duì)于彎曲疲勞強(qiáng)度來(lái)說(shuō),一旦發(fā)生斷齒就會(huì)引起嚴(yán)重的事故,故取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-12得:=385Mpa=398.6Mpad、計(jì)算載荷系數(shù)K由前面查得的數(shù)據(jù)并代入表達(dá)式得:K= KK=11.0511.2=1.26e、查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù):查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5,并運(yùn)用插值法取=2.55,=2.47取=1.61,=1.66f、計(jì)算大小齒輪的,并加以比較:=0.0107=0.0103由上述計(jì)算值知大齒輪的數(shù)值更大 設(shè)計(jì)計(jì)算:m= mm=2.26 mm對(duì)比以上兩種設(shè)計(jì)方案的計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力,可取由彎曲疲勞強(qiáng)度所算得的模數(shù)2.26mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值為3mm,但是由此模數(shù)算得的d=mZ=2.528=70mm小于接觸疲勞強(qiáng)度所算得的d=70.2mm,因而不能滿(mǎn)足接觸疲勞強(qiáng)度。所以應(yīng)該將m取為3由此得到的d=328=84mmd=70.2mm4、 幾何尺寸的計(jì)算: 計(jì)算分度圓直徑:d= mZ=328=84mmd= mZ=337=108mm 計(jì)算中心距:a=96mm 計(jì)算齒輪寬度:b=0.784=58.8mm為了防止齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒單位齒寬的工作載荷,所以將小齒輪齒寬在圓整的基礎(chǔ)上人為地加寬5mm,取B=60mm,B=65mm(7) 第七對(duì)齒輪()1、 選定精度等級(jí)、材料及齒數(shù): 確定齒輪類(lèi)型因?yàn)樵搶?duì)齒輪無(wú)須承受軸向力,故選兩齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。 材料選擇大、小齒輪材料均為45鋼,并經(jīng)調(diào)質(zhì)后表面淬火,齒輪齒面硬度為4050HRC。 銑床為一般工作機(jī)器,速度不高,選用7級(jí)制造精度 小齒輪齒數(shù)為18,大齒輪齒數(shù)為37,傳動(dòng)比為=2.01;2、 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì):由設(shè)計(jì)計(jì)算公式10-9a進(jìn)行試算即:d2.32 確定公式中的各計(jì)算數(shù)值:a、 由設(shè)計(jì)對(duì)象知外嚙合時(shí)公式中的正負(fù)號(hào)取正號(hào)b、 對(duì)于直齒圓柱齒輪,試選K=1.3c、 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩:T= 其中P=7.06Kw;=286.42r/min代入數(shù)據(jù)得:T=235416Nmmd、 根據(jù)齒輪的裝置狀況,查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7中選取齒寬系數(shù)=0.7e、 根據(jù)配對(duì)齒輪的材料類(lèi)型為鍛鋼-鍛鋼,由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6查得的彈性影響系數(shù)Z=189.8 。f、 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21e中并按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限= =1100Mpa。g、 由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得:(已知銑床為兩班制,工作壽命為15年)N=60 njL=60286.4212830015=1.2310N=6.110h、根據(jù)齒輪的材料、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)中圖10-19取小齒輪的接觸疲勞系數(shù)K=0.9;大齒輪的接觸疲勞系數(shù)為K=0.95i、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力:取失效概率為1%,對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動(dòng)增大,并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果,故安全系數(shù)S=1。由機(jī)械設(shè)計(jì)中式10-12得:=0.91100=990Mpa=0.951100=1045Mpa 計(jì)算:a、試算小齒輪分度圓直徑,代入與中較小的值:2.32= 2.32= 2.32=28.92.32=66.8mmb、計(jì)算圓周速度為V:V=0.99m/sc、計(jì)算齒寬:b=d=0.766.8=46.76mmd、計(jì)算齒寬與齒高的比:模數(shù) =3.7mm齒高 h=2.25=2.253.7 mm=8.325mm=5.6e、計(jì)算載荷系數(shù):根據(jù)齒輪V=0.99m/s,且齒輪精度等級(jí)為7級(jí),由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)K=1.05;對(duì)直齒輪有=1;由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查得使用系數(shù)K=1.25;由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4并且運(yùn)用插值法查得對(duì)于7級(jí)精度,且小齒輪做非對(duì)稱(chēng)布置時(shí),取=1.244;由=5.6,=1.244查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13得=1.2;故載荷系數(shù)K= KK=11.0511.244=1.31f、按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑:由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-10a得:d= d=66.8=67.3mmg、 計(jì)算模數(shù)m:=3.74mm3、 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì):由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為:m 確定公式中的各個(gè)計(jì)算數(shù)值:a、由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20d查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=620Mpab、根據(jù)齒輪材料類(lèi)型、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18中取彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)=0.87,=0.9c、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力對(duì)于彎曲疲勞強(qiáng)度來(lái)說(shuō),一旦發(fā)生斷齒就會(huì)引起嚴(yán)重的事故,故取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-12得:=385Mpa=398.6Mpa d、計(jì)算載荷系數(shù)K由前面查得的數(shù)據(jù)并代入表達(dá)式得:K= KK=11.0511.2=1.26e、查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù):查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5,并運(yùn)用插值法取=2.91,=2.34取=1.53,=1.68f、計(jì)算大小齒輪的,并加以比較:=0.0116=0.0098由上述計(jì)算值知大齒輪的數(shù)值更大 設(shè)計(jì)計(jì)算:m= mm=3.11 mm對(duì)比以上兩種設(shè)計(jì)方案的計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力,可取由彎曲疲勞強(qiáng)度所算得的模數(shù)3.11 mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值為4mm,但是由此模數(shù)算得的d=mZ=418=72mm大于接觸疲勞強(qiáng)度所算得的d=66.8mm,因而、能滿(mǎn)足接觸疲勞強(qiáng)度。所以將m取為44、 幾何尺寸的計(jì)算: 計(jì)算分度圓直徑:d= mZ=418=72mmd= mZ=447=188mm 計(jì)算中心距:a=95mm 計(jì)算齒輪寬度:b=0.772=50.4mm為了防止齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒單位齒寬的工作載荷,所以將小齒輪齒寬在圓整的基礎(chǔ)上人為地加寬5mm,取B=50mm,B=55mm(8) 第八對(duì)齒輪()1、 選定精度等級(jí)、材料及齒數(shù): 確定齒輪類(lèi)型因?yàn)樵搶?duì)齒輪無(wú)須承受軸向力,故選兩齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。 材料選擇大、小齒輪材料均為45鋼,并經(jīng)調(diào)質(zhì)后表面淬火,齒輪齒面硬度為4050HRC。 銑床為一般工作機(jī)器,速度不高,選用7級(jí)制造精度 小齒輪齒數(shù)為38,大齒輪齒數(shù)為82,傳動(dòng)比為=0.46;u=2.16;2、 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì):由設(shè)計(jì)計(jì)算公式10-9a進(jìn)行試算即:d2.32 確定公式中的各計(jì)算數(shù)值:a、 由設(shè)計(jì)對(duì)象知外嚙合時(shí)公式中的正負(fù)號(hào)取正號(hào)b、 對(duì)于直齒圓柱齒輪,試選K=1.3c、 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩:T= 其中P=6.65Kw;=236.7r/min;代入數(shù)據(jù)得:T=268304Nmmd、 根據(jù)齒輪的裝置狀況,查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7中選取齒寬系數(shù)=0.7e、 根據(jù)配對(duì)齒輪的材料類(lèi)型為鍛鋼-鍛鋼,由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6查得的彈性影響系數(shù)Z=189.8 。f、 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21e中并按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限= =1100Mpa。g、 由機(jī)械設(shè)計(jì)式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得:(已知銑床為兩班制,工作壽命為15年)N=60 njL=6023512830015=1.0210N=4.710h、根據(jù)齒輪的材料、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)中圖10-19取小齒輪的接觸疲勞系數(shù)K=0.9;大齒輪的接觸疲勞系數(shù)為K=0.95i、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力:取失效概率為1%,對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動(dòng)增大,并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果,故安全系數(shù)S=1。由機(jī)械設(shè)計(jì)中式10-12得:=0.91100=990Mpa=0.951100=1045Mpa 計(jì)算:a、試算小齒輪分度圓直
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