電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)（包含CAD圖紙、文檔資料）

摘要：當(dāng)今能源和環(huán)境對(duì)人類越來(lái)越重要。改善人類生活環(huán)境的要求越來(lái)越高。為了適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)。各國(guó)政府學(xué)術(shù)界核工業(yè)街紛紛加大對(duì)電動(dòng)汽車發(fā)展的投入。加快電動(dòng)汽車的商業(yè)化進(jìn)程。雖然電動(dòng)汽車在能源和行駛里程上還不盡人意。但也足以滿足人們的基本需求。從技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)看。經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)而艱難的歷史。店里是一種清潔能源不僅可以取代化石燃料。而且還可以減少有害氣體的。二氧化碳排放，防止環(huán)境惡化電動(dòng)汽車面臨重大技術(shù)突破，預(yù)計(jì)將成為第 21 世紀(jì)的重要車輛。電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、齒輪箱總成、差速器總成和驅(qū)動(dòng)橋，主動(dòng)齒輪減速器直接連接到驅(qū)動(dòng)電機(jī)上，并通過(guò)兩級(jí)減速器和差速器，將扭矩傳遞到驅(qū)動(dòng)輪左右。電機(jī)軸與輪軸平行，因此減速器由兩個(gè)圓柱齒輪驅(qū)動(dòng)。半軸采用全浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)螺釘與輪轂連接并傳遞扭矩。橋體采用組合式結(jié)構(gòu)，一端由輪轂軸承支承在車輪上，另一端與減速器連接。關(guān)鍵詞：電動(dòng)車；驅(qū)動(dòng)橋；減速器 Abstract： Todays energy and environment are becoming more and more important to human beings. The requirements for improving the living environment of human beings are getting higher and higher. In order to adapt to this trend of development. The nuclear industrial streets of governments in various countries have increased their investment in the development of electric vehicles. Speed up the commercialization of electric vehicles. Although electric vehicles are still unsatisfactory in energy and driving mileage. But it is also enough to meet the basic needs of people. From the point of view of technical development. Through a long and difficult history. The store is a kind of clean energy that can not only replace fossil fuels. And it can also reduce the harmful gas. Carbon dioxide emissions, to prevent environmental degradation, electric vehicles are facing major technological breakthroughs, and are expected to become important vehicles in the twenty-first century.The drive axle of electric vehicle is designed by single motor drive system, gearbox assembly, differential assembly and drive axle. The active gear reducer is directly connected to the driving motor, and the torque is transmitted to the driving wheel through the two stage reducer and differential. The shaft of the motor is parallel to the wheel shaft, so the reducer is driven by two cylindrical gears. The semi axle adopts a fully floating structure, which is connected by the screw to the hub and transmits the torque. The bridge is composed of a combined structure with one end of the wheel bearing supported on the wheel and the other end connected with the reducer.Key words: Electric Vehicle；Transaxle ；Reducer目 錄摘要關(guān)鍵詞1 緒論11.1 引言11.2 電動(dòng)車的發(fā)展趨勢(shì)11.3 電動(dòng)車的組成11.4 電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成22 電動(dòng)車觀光車總體設(shè)計(jì) 32.1 技術(shù)參數(shù)32.2 構(gòu)造形式及工作條件32.3 主要參數(shù)選擇32.3.1 主要尺寸32.3.2 電動(dòng)車質(zhì)量32.3.3 電動(dòng)機(jī)參數(shù)32.3.4 輪胎參數(shù)42.3.5 傳動(dòng)比計(jì)算42.3.6 最大爬坡度計(jì)算42.4 核心件參數(shù)42.5 總體布置計(jì)算52.5.1 各部分質(zhì)量及重心坐標(biāo)52.5.2 空載及滿載時(shí)重心坐標(biāo)52.5.3 軸荷分配計(jì)算52.6 穩(wěn)定性計(jì)算 62.6.1 汽車不縱向翻倒的條件62.6.2 汽車不橫向翻倒的條件62.7 最小轉(zhuǎn)彎直徑的計(jì)算62.8 行程計(jì)算73 雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)83.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)83.2 減速器的設(shè)計(jì)83.2.1 傳動(dòng)比分配83.2.2 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算83.2.3 齒輪參數(shù)計(jì)算93.2.4 軸的設(shè)計(jì)193.2.5 平鍵的強(qiáng)度校核203.2.6 軸的強(qiáng)度校核203.2.7 軸承的壽命校核253.2.8 減速器箱體的設(shè)計(jì)273.3 半軸的設(shè)計(jì) 273.3.1 半軸的形式273.3.2 半軸軸徑的確定283.3.3 花鍵的設(shè)計(jì)和校核283.3.4 半軸連接螺釘強(qiáng)度校核293.4 輪轂的設(shè)計(jì)293.4.1 輪轂的外形設(shè)計(jì)293.4.2 輪轂與輪輞的連接螺栓強(qiáng)度校核293.5 驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì)303.5.1 驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)303.5.2 驅(qū)動(dòng)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算303.5.3 橋殼與減速器連接螺釘強(qiáng)度校核333.6 輪轂軸承的壽命計(jì)算33致謝35參考文獻(xiàn)36附錄371 緒論1.1 引言伴隨著21世紀(jì)的到來(lái)，由于降低公害、安全節(jié)能及新穎化的社會(huì)要求，汽車技術(shù)在不斷引入以新材料、電子技術(shù)為基礎(chǔ)的新技術(shù)過(guò)程中取得巨大的進(jìn)步。汽車能源利用效率、有害物排放、車用新能源的開(kāi)發(fā)和利用等問(wèn)題，近年來(lái)一直受到各國(guó)政府、專家和公眾的關(guān)注。人們投入巨額資金和大量人力研究更加清潔的汽車，尋找更加潔凈的，可持續(xù)利用的替代能源。使用最清潔、最豐富的能源一作為燃料的電動(dòng)車誕生了，它已成為當(dāng)前世界各發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相研究開(kāi)發(fā)的前沿項(xiàng)目。1.2 電動(dòng)車的發(fā)展趨勢(shì)太陽(yáng)光能變?yōu)殡娔?，是利用的一條重要途徑。屬于清潔能源，綠色環(huán)保，絕無(wú)污染，取之不盡，用之不竭。對(duì)的直接利用，代表了人類文明發(fā)展的新水平，有利于人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。因此電動(dòng)車被人類稱之為“未來(lái)汽車。電動(dòng)汽車是最近這些年來(lái)世界各大汽車廠競(jìng)相開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目，因?yàn)榍鍧嵀h(huán)保汽車一直是人們追求的目標(biāo)。隨著人類對(duì)地球升溫的擔(dān)心和大氣污染的日益加重，人們對(duì)的關(guān)心越來(lái)越增長(zhǎng)。1.3 電動(dòng)車的組成電動(dòng)車是指利用電池的光伏特性將轉(zhuǎn)化為電能，并利用該電能作為能源驅(qū)動(dòng)行使的汽車 。1它由驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向系、制動(dòng)系、車架、車身、電池板、蓄電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電控系統(tǒng)等組成。電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)橋處于傳動(dòng)系的末端，它的基本功用是增大由傳動(dòng)器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左右驅(qū)動(dòng)車輪，并使左右驅(qū)動(dòng)車輪具有汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)所要求的差速功能；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面和車架之間的鉛垂力、縱向力和橫向力 。8轉(zhuǎn)向系的功用是改變汽車的行駛方向和保持汽車穩(wěn)定的直線行駛。汽車一般采用前輪轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向系的主要組成機(jī)構(gòu)包括：轉(zhuǎn)向盤(pán)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)桿系等 。1制動(dòng)系是用來(lái)強(qiáng)制汽車減速或停車，并可使汽車在坡道上停放的裝置 。為保證汽車在緊1急情況下可靠的制動(dòng)，應(yīng)有兩套獨(dú)立的制動(dòng)系統(tǒng)，其中一種是用機(jī)械方式傳遞其操縱力的 。1制動(dòng)系的主要組成機(jī)構(gòu)包括：制動(dòng)踏板、駐車制動(dòng)桿、車輪制動(dòng)器等 。1車身包括駕駛室和各種形式的車廂，用以容納駕駛員、乘客和裝載貨物 。電池置于車身表面，主要由半導(dǎo)體硅制成，在被光照射以后，由于其吸收光能，激發(fā)出電子和空穴，從而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，如果接上負(fù)載，就形成電流；再通過(guò) MPPT（最大功率跟蹤）裝置給電機(jī)和蓄電池提供能量，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換為電能。1.4 電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成一般的汽車結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動(dòng)橋包括減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置及橋殼等部件 。7根據(jù)其齒輪類型、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的安置方法以及減速方式的不同，減速器的結(jié)構(gòu)形式也不同。減速器的傳動(dòng)比、驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙和計(jì)算載荷是減速器設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)，要在總體設(shè)計(jì)時(shí)就確定。由于發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車上是縱向安置的，減速器將用來(lái)改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向 。7為了使汽車有足夠的牽引力和適當(dāng)?shù)淖罡哕囁?，減速器進(jìn)行增大轉(zhuǎn)矩、降低轉(zhuǎn)速的變化 。7差速器用來(lái)解決左右車輪間的轉(zhuǎn)矩分配問(wèn)題和差速要求 。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或在不平路面上行7駛時(shí)，左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾動(dòng)的行程是不一樣的，因此其轉(zhuǎn)速也應(yīng)不同。因此，要求驅(qū)動(dòng)橋在傳遞轉(zhuǎn)矩給左右車輪的同時(shí)，能使它們以適應(yīng)上述運(yùn)動(dòng)學(xué)要求的不同角速度旋轉(zhuǎn)，這一要求是由差速器來(lái)實(shí)現(xiàn)的 。裝有差速器的汽車，當(dāng)左右齒輪與地面的附著系數(shù)不同且一個(gè)驅(qū)7動(dòng)車輪滑轉(zhuǎn)而失去牽引力時(shí)，另一個(gè)附著好的驅(qū)動(dòng)車輪也將喪失牽引功能。驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置的功用在于將轉(zhuǎn)矩由差速器半軸齒輪傳到驅(qū)動(dòng)車輪。對(duì)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，則必須在驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置中安裝等速萬(wàn)向節(jié)，對(duì)于非轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋來(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置也要用萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng) 。如果驅(qū)動(dòng)車輪不是轉(zhuǎn)向輪，則車輪直接由連接差速器和輪轂的半軸來(lái)7驅(qū)動(dòng)，這時(shí)半軸將差速器半軸齒輪與輪轂連接起來(lái)。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋上，輪邊減速器的主動(dòng)齒輪與半軸齒輪以半軸連接 。7橋殼起著支撐汽車荷重的作用，并將載荷傳遞給車輪，作用在車輪上的牽引力、制動(dòng)力等力都是通過(guò)橋殼傳到車架上 。因此，橋殼既有承載作用，又有力的傳遞，同時(shí)還是減速器、7差速器、半軸的外殼。在汽車行使過(guò)程中，橋殼承受繁重的載荷。因此，橋殼既要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低成本以及方便拆裝維修，又要考慮在動(dòng)載荷下有足夠的強(qiáng)度和剛度 。7輪胎與車輪支撐汽車質(zhì)量，并承受路面的各種反力，如驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力，在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，還要承受側(cè)向力以及吸收汽車行使時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)載荷和振動(dòng) 。車輪由輪輞和輪輻組成。輪胎裝7在輪輞上，輪輻用輪胎螺栓固定在輪轂上。輪輞是輪胎安裝的基礎(chǔ)，既要支撐輪胎，又要保證輪胎拆卸方便 。72 電動(dòng)車總體設(shè)計(jì)2.1 技術(shù)參數(shù)1、 額定載人數(shù) 46 人2、 總質(zhì)量 約 1000 kg3、 最大行駛速度 V 行 30km/h 4、 最大爬坡度（滿載） 10%5、 最小離地間隙 150mm6、 最小轉(zhuǎn)彎半徑 Rmin 4500mm7、 最大制動(dòng)距離 6m8、 自重 576 kg9、 蓄電池電壓 48V10、電控 Acl/48/1802.2 構(gòu)造形式及工作條件1、電動(dòng)車形式：后置后驅(qū)2、電動(dòng)車動(dòng)力：蓄電池組直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)額定電壓：48V3、工作場(chǎng)所：旅游景點(diǎn)4、路面條件：瀝青或混凝土路面2.3 主要參數(shù)選擇2.3.1 主要尺寸總長(zhǎng) a=3200mm，總寬 w=1600mm，總高 h=1900mm，軸距 L=（54%60%） a 代入數(shù)據(jù)，取整為 2000mm, 輪距 B=0.75L+100(80) 代入數(shù)據(jù)，取整為 1350mm, 前懸 L =450mm,后懸 L =700mm，F(xiàn)R最小離地間隙 150mm2.3.2 電動(dòng)車質(zhì)量座位數(shù)：4 座，整車質(zhì)量=人均整備質(zhì)量 座位數(shù)=96 5=480kg，參考同類車取 600kg；總質(zhì)量取整為 1000 kg。2.3.3 電動(dòng)機(jī)參數(shù)：最大功率 P = （ V + V ） （2-maxe1T360ragfmax76140DCAmax31）= ( 30+ 30 ).9.85.51.976403=1.56kw其中： 傳動(dòng)效率 0.9，g 重力加速度， 滾動(dòng)阻力系數(shù) 0.0165，T frC 空氣阻力系數(shù) 0.65，A 汽車正面投影面積，m 汽車質(zhì)量。D a取 安全裕量系數(shù)為 1.1，則電機(jī)最大功率應(yīng)為 2.18kW，根據(jù)電機(jī)資料，以最接近原則選取2.2kW 的串勵(lì)直流電機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速為 ，額定轉(zhuǎn)速時(shí)的扭矩為280/minpnr； max2.9509507.58eepTNn2.3.4 輪胎參數(shù)直徑 工作半徑 ，單邊寬 最大承載 437kg，胎壓,edkrm160,kbm0.3MPa；2.3.5 傳動(dòng)比計(jì)算= =9.15 （2-00max.37rniV270832）式中： 為汽車的最高車速；ax是最高車速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；0n為車輪的滾動(dòng)半徑。r2.3.6 最大爬坡度計(jì)算= （2-maxTmaxeV過(guò) 爬3）=4 6.6302=36.6Km最大牽引力 F = （2-maxTir4）= 36.9150.782=118Kg = 0.0165 maxFrf10=11.8%10%，故滿足設(shè)計(jì)要求。2.4 核心件參數(shù)鉛酸蓄電池：DC 48V，160Ah，外形尺寸 522mm 240mm 242mm，重量 260kg；電動(dòng)機(jī)： 2.2kW，DC 48V， 56A，2800r/min，重量 26kg;電池板：多晶硅材料，最大轉(zhuǎn)換效率 ,最大輸出功率約 470W，外形尺寸 2200mm 1650mm 50mm，重量 65kg；轉(zhuǎn)向系 60kg；驅(qū)動(dòng)橋 100kg；車架車廂 80kg。2.5 總體布置計(jì)算2.5.1 各部分質(zhì)量及重心坐標(biāo)：蓄電池：尺寸 522240242,總電壓 48V,容量 160AH,重 260Kg,重心坐標(biāo)（720,371）.直流電動(dòng)機(jī)：功率 2.2KW,電壓 48V,電流 57A,轉(zhuǎn)速 2800r/min,重 26Kg，重心坐標(biāo)(1840，260).電池:多晶硅, %,功率 430W,最大功率時(shí)電壓 52V,尺寸 2200160050,13重約 60Kg,重心坐標(biāo)(1600,1875).轉(zhuǎn)向系統(tǒng):包括前車輪、懸架、制動(dòng)器,重約 60Kg,重心坐標(biāo)(100,260).驅(qū)動(dòng)系統(tǒng):包括減速器、差速器、半軸、后車輪、制動(dòng)器 ,重約 100Kg,重心坐標(biāo)(1950,260).車架、車身:重約 80Kg,重心坐標(biāo)(1000,225).2.5.2 空載及滿載時(shí)重心坐標(biāo)空載總質(zhì)量約 600Kg,滿載總質(zhì)量約 880Kg則空載時(shí)重心坐標(biāo)（2-iMxmy5）6027061840610950813275262xy計(jì)算結(jié)果 x=1020，y=460滿載時(shí)重心坐標(biāo)8061240(8160)7532xy計(jì)算結(jié)果 =1080, =5702.5.3 軸荷分配計(jì)算滿載靜止時(shí)（2-12GLba6）其中： 前軸負(fù)荷， 后軸負(fù)荷， 汽車總質(zhì)量1G2GL 汽車軸距，a 質(zhì)心距前軸距離，b 質(zhì)心距后軸距離12089201G=405Kg, =475Kg12滿載行駛時(shí)（2-12()gzzgGbhFLa7）其中 為附著系數(shù)，在干燥的瀝青或混凝土路面上，該值為 0.70.8，取 0.75。1280(9.750)18.zzF=275Kg, =605Kg1z2z滿載制動(dòng)（2-12()gzzGbhFLa8） 1280(9.750)2.zzFKg, 341Kg1539z2z2.6 穩(wěn)定性計(jì)算2.6.1 汽車不縱向翻倒的條件 ， =0.75 （2-gbh9）0.75 即滿足條件20572.6.2 汽車不橫向翻倒的條件 ， =0.75 （2-2gBh10）0.75 即滿足條件135072.7 最小轉(zhuǎn)彎直徑的計(jì)算汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑 =9mminDD 2 （2-2()LBtg11）9000 2 2200(135)t汽車前內(nèi)輪最大轉(zhuǎn)角 36.72.8 行程計(jì)算S=V t （2-a17）= V ( )aseeQPt電 日= 30 ( )481603.82.2=158Km大于目標(biāo)里程 120Km，故滿足要求。3 雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)3.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案示意圖如圖 3-1 所示，采用單電機(jī)集中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由減速箱總成、差速器總成及驅(qū)動(dòng)橋組成，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器主動(dòng)齒輪直接相連，通過(guò)兩級(jí)減速，將扭矩傳送到左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪 。電機(jī)軸線與車輪軸線平行，因此減速器采用兩極圓柱齒輪傳動(dòng)。半軸采7用全浮式結(jié)構(gòu)，與輪轂用螺釘連接傳遞轉(zhuǎn)矩。橋殼采用組合式結(jié)構(gòu)，一端由輪轂軸承支承在車輪上，另一端與減速器相連。橋殼的設(shè)計(jì)還要與懸架等配合，根據(jù)它的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)連接部件 。73.2 減速器的設(shè)計(jì)3.2.1 傳動(dòng)比分配總傳動(dòng)比 ，故采用兩級(jí)圓柱齒輪減速器。9.15i根據(jù) 的經(jīng)驗(yàn)公式，取 , 。21413.5i2.4i3.2.2 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算高速軸：圖 3-1 驅(qū)動(dòng)橋總成02.Pkw8/minnr0095952./807.5TNm中間軸：101231Pkw/8/5789/innir11950.26.5TNm低速軸212.980Pkw/7/5431/innir229500.64.95TnNm3.2.3 齒輪參數(shù)計(jì)算高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)：（1）齒輪均采用斜齒傳動(dòng)，6 級(jí)精度，齒面滲碳淬火。材料選擇：小齒輪：38SiMnMo,調(diào)質(zhì)，硬度 320340HBS；大齒輪：35SiMn，調(diào)質(zhì)，硬度 280300 HBS。查得， =790 , =760 ；lim1H2/Nlim2H2/N=640 ， =600 。FEFE（2）按接觸強(qiáng)度初步確定中心距，并初選主要參數(shù)。（3-1）132476aHPKTauu式中 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 =7.51Nm載荷系數(shù) K：K=1.6。齒寬系數(shù) ：取 =0.4。a齒數(shù)比 u:暫取 u= =3.55。許用接觸應(yīng)力 ： HPlimHS取最小安全系數(shù) =1.1，按大齒輪計(jì)算limHS=69127601.HP2/N2/將以上數(shù)據(jù)代入計(jì)算中心距的公式得=56321.675476.5049.am圓整為標(biāo)準(zhǔn)中心距為 =60 。m按經(jīng)驗(yàn)公式， =（0.0070.02） =（0.0070.02） 60=0.421.2 nam取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) =1 。初取 ， = 。10cos10.9851262.3.naZmu取 ，162159.3精求螺旋角 126cos 0.9nmZa所以 861.0cos.9nt126.3tdmZm0.4ab（3）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度（3-2）1tHEAVHFuZKbd式中 分度圓上的圓周力 t120.7516tTFNd使用系數(shù) :1.5AK動(dòng)載系數(shù) ：V（3-3）21120VAZvuFKb16.83.5/60dnv ms根據(jù)齒輪圓周速度，齒輪精度等級(jí)為 9 級(jí)。 123.,0.87K將有關(guān)值代入式（3-17）得 213.26.85365710.024VK齒向載荷系數(shù) ：H2311.08.50bKbd 2341.2080.51246.齒向載荷分配系數(shù) ：按 ，查得HK 2/.7/5.69/ATFbNm1.HK節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ：按 ，查得 。Z86,0x 24HZ查得 2189./ENm接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度及螺旋角系數(shù)查得 ：首先計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 13326.80cos.9vZ2335v求當(dāng)量齒輪的端面重合度 。按 ，分別:v1286,.0,95.8vvZ查得 。所以 。0.82,.90.8291.74v按 ，縱向重合度 。/4/12,mb6 0按 ， ， ，查得 。.7v.Z將以上各數(shù)值代入齒面接觸應(yīng)力計(jì)算公式得 5714.2.4189.051.362.126.H265/Nm計(jì)算安全系數(shù) ：HS（3-4）limNTLVRWXHZ式中，壽命系數(shù) ：先計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：NT 9116028013.021knt822795對(duì)調(diào)質(zhì)鋼，查得 。12.,.NTNTZ潤(rùn)滑油模影響系數(shù) ：按照 ，選用 220 號(hào)中級(jí)壓型工業(yè)齒輪油，其運(yùn)動(dòng)粘LVR38/vms度 ，查得 。240/vms.0工作硬化系數(shù) ：因?yàn)樾↓X輪齒面未硬化處理，齒面未光整，故取 。WZ 1WZ接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù) 。1.X將以上數(shù)值代入安全系數(shù)的計(jì)算公式得 1790.8.07654HS211.28查得， 。lim.H，故安全。liS（4）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度（3-5）tFAVFSnKYbm式中 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的載荷分布系數(shù) ：1.26FH彎曲強(qiáng)度計(jì)算的載荷分配系數(shù) ：FK.FHK復(fù)合齒行系數(shù) ：按 ，查得 。FSY126.8,95.vvZ124.7,3.95FSFSY彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù) ：按 ，查得Y.,86v067Y將以上各數(shù)值代入齒根彎曲應(yīng)力計(jì)算公式得 157.136.214.70624F8.9/Nm22217.39518.0/4FSFYNm計(jì)算安全系數(shù) ：（3-6）FENTrelRlTXYS式中，壽命系數(shù) ：對(duì)調(diào)質(zhì)鋼，按 ，查得 ，按T 913.024N10.98NTY，查得921.50N20.9NY相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù) 。12relTrel相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)：齒面粗糙度 ，得 。12.6aRm1RrelTY尺寸系數(shù) ：查得 。XYX將以上數(shù)值代入安全系數(shù) 的公式得FS640.9813.47FS.查得，取 。min1.6FS及 均大于 ，故安全。12in（5）主要幾何尺寸 12,.0,6,93,86nt z126.tdzmm293.t1218.63aah2.95dm12.00.46hba取 12,mb低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（1）齒輪均采用斜齒傳動(dòng)，6 級(jí)精度，齒面滲碳淬火。材料選擇：小齒輪：38SiMnMo,調(diào)質(zhì)，硬度 320340HBS；大齒輪：35SiMn，調(diào)質(zhì)，硬度 280300 HBS。查得， =790 , =760 ；lim1H2/Nlim2H2/N=640 ， =600 。FEFE（2）按接觸強(qiáng)度初步確定中心距，并初選主要參數(shù)。（3-1）234761aHPKTauu式中 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 =26.6252Nm載荷系數(shù) K：K=1.6。齒寬系數(shù) ：取 =0.54。a齒數(shù)比 u:暫取 u= =2.54。許用接觸應(yīng)力 ： HPlimHS取最小安全系數(shù) =1.1，按大齒輪計(jì)算limHS=69127601.HP2/N2/將以上數(shù)據(jù)代入計(jì)算中心距的公式得=74.9321.65476.5049.am圓整為標(biāo)準(zhǔn)中心距為 =100 。m按經(jīng)驗(yàn)公式， =（0.0070.02） =（0.0070.02） 100=0.72 nam取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) =1.5 。初取 ， = 。10cos10.98512.62.4naZmu取 ，137213759.84精求螺旋角 12.cos 0.98251nmZa所以 0431.5.267cos98nt1.3.49tdmZm04ab（3）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度（3-2）1tHEAVHFuZKbd式中 分度圓上的圓周力 t216.59430tTFNd使用系數(shù) :1.5AK動(dòng)載系數(shù) ：V（3-3）21120VAZvuFKb1256.4978.3/60dnv ms根據(jù)齒輪圓周速度，齒輪精度等級(jí)為 9 級(jí)。 123.,0.87K將有關(guān)值代入式（3-17）得 213.3754.39410.508VK齒向載荷系數(shù) ：H2311.08.50bKbd 2341.2080.514056.9.齒向載荷分配系數(shù) ：按 ，查得HK 2/.9/5.36/ATFbNm1.HK節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ：按 ，查得 。Z1043,x 247HZ查得 2189./ENm接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度及螺旋角系數(shù)查得 ：首先計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 13378.cos0.925vZ2334v當(dāng)量齒輪的端面重合度 。按 ，分別:v12043,8.,97.38vvZ查得 。所以 。0.82,.0.821.70v按 ，縱向重合度 。4/14,m3 .4按 ， ， ，查得 。.7v.6Z將以上各數(shù)值代入齒面接觸應(yīng)力計(jì)算公式得 9432.512.4189.076.3.21.H25/Nm計(jì)算安全系數(shù) ：HS（3-4）limNTLVRWXHZ式中，壽命系數(shù) ：先計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：NT 8116078910.5210knt22336對(duì)調(diào)質(zhì)鋼，查得 。12.,.NTNTZ潤(rùn)滑油模影響系數(shù) ：按照 ，選用 220 號(hào)中級(jí)壓型工業(yè)齒輪油，其運(yùn)動(dòng)粘LVR/vms度 ，查得 。240/vms0.95工作硬化系數(shù) ：因?yàn)樾↓X輪齒面未硬化處理，齒面未光整，故取 。WZ 1WZ接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù) 。1.X將以上數(shù)值代入安全系數(shù)的計(jì)算公式得 1790.25.034HS681.查得， 。 ，故安全。lim.HlimHS（4）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度（3-5）tFAVFSnKYb式中 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的載荷分布系數(shù) ：FK1.20FHK彎曲強(qiáng)度計(jì)算的載荷分配系數(shù) ：F.FH復(fù)合齒行系數(shù) ：按 ，查得 。FSY1238.,97.38vvZ124.5,3.96FSFSY彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù) ：按 ，查得Y.,0v07Y將以上各數(shù)值代入齒根彎曲應(yīng)力計(jì)算公式得 1943.51.24.150670F2./Nm221.396107./45FSFYNm計(jì)算安全系數(shù) ： （3-6）FFETrelRlTXY式中，壽命系數(shù) ：對(duì)調(diào)質(zhì)鋼，按 ，查得 ，按NTY81.520N10.98NTY，查得823.610N20.9相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù) 。12relTrel相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)：齒面粗糙度 ，得 。12.6aRm1RrelTY尺寸系數(shù) ：查得 。XYX將以上數(shù)值代入安全系數(shù) 的公式得FS640.915.632FS47.3查得，取 。 及 均大于 ，故安全。min1F1FS2minFS（5）主要幾何尺寸 12.,.567,3,94,103nt z1371.526.48tdzmm2943510t19.aah21246d m1256.813.0取0.4hbam2,b3.2.4 軸的設(shè)計(jì)材料選擇 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 217255HBS，許用疲勞應(yīng)力 。MPa20718（1）高速軸a 最小軸徑的確定取 A=115 03344112.510.60.8PdAmn由于有花鍵，適當(dāng)增加軸徑，取 。1min5db 主要分布零件有：齒輪、軸承、軸承端蓋等。c 根據(jù)工況，選擇軸承類型為滾動(dòng)軸承 6002?；境叽纾?5mm32mm9mm配合軸段直徑為 15mmd 齒輪安裝：安裝軸段直徑 24mm，軸段長(zhǎng)度 26mm。e 齒輪定位：由于齒輪分度圓直徑小于兩倍軸徑，故齒輪采用齒輪軸。（2）中間軸a 中間軸為實(shí)心軸，故 0取 A=1151332.51.978PdAmn126.30.289d由于開(kāi)有鍵槽，軸徑適當(dāng)增加，取 。2min0db 主要分布零件有：齒輪、軸承、鍵、軸承端蓋等。c 根據(jù)工況，選擇軸承類型為滾動(dòng)軸承 6004。基本尺寸：20mm42mm12mm配合軸段直徑 20mmd 齒輪安裝：安裝軸段直徑 大齒輪 25mm，小齒輪 25mm。安裝軸段長(zhǎng)度 大齒輪 32mm，小齒輪 40mm。e 齒輪定位：大齒輪：一端采用軸肩定位，軸段直徑 32mm，軸段長(zhǎng)度 8mm。另一端采用套筒定位，套筒內(nèi)徑 20mm,外徑 28mm,長(zhǎng)度 10mm。徑向定位采用平鍵，基本尺寸 33mm10mm8mm。小齒輪：一端采用軸肩定位，軸段直徑 25mm，軸段長(zhǎng)度 42mm。另一端采用套筒定位，套筒內(nèi)徑 20mm,外徑 32mm,長(zhǎng)度 4mm。徑向定位采用平鍵，基本尺寸 26mm8mm7mm。3.2.5 平鍵的強(qiáng)度校核中間軸：?jiǎn)蝹€(gè)平鍵，基本尺寸 26mm8mm7mm鍵連接的許用擠壓應(yīng)力 MPap10，故滿足要求。14265.48p pTdhl3.2.6 軸的強(qiáng)度校核（1）高速軸高速軸的受力分析如圖 3-1 所示。高速軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 075TNm齒輪的圓周力 12716.3tFd齒輪的徑向力 1 tantan205.3coscos86r N齒輪的軸向力 1t71t.aF計(jì)算作用在軸上的支反力：如圖 3-1（a）,垂直面內(nèi)的支反力：121/57/28.vt N如圖 3-1（c）,水平面內(nèi)的支反力 ：11(/2)2.380.63/107.hrBCaABFldlN17.4.hrh計(jì)算齒輪中心 C 處的彎矩 ：1285.269vAMFl m703hCN11/.780.263/487.5Aald Nm 畫(huà)出高速軸在垂直面和水平面內(nèi)的彎矩圖，如圖 3-1（b） 、 （d）所示。計(jì)算 C 處的合成彎矩： 2221199vhM2 6487.516畫(huà)出合成彎矩圖如圖 3-1（e）所示。畫(huà)出扭矩圖如圖 3-1（f）所示。Fv1 NFntr5.31902cosa8“Fv2 T0Ft1abcdefFh1 Fh2Fr1 Fa1A BC22269Nmm5538Nmm 4487.5Nmm22947Nmm 22716Nmm7500Nmm圖 3-2 高速軸受力分析圖校核軸的強(qiáng)度：由彎矩圖和扭矩圖可以看出，承受最大彎矩和扭矩的截面 C 處是危險(xiǎn)截面，對(duì)其進(jìn)行校核。按轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)變化取修正系數(shù) ，由于截面 C 處為實(shí)心軸，故 。7.00則 22221 13 3()94(50)1016cMTMPad 故軸的強(qiáng)度滿足要求。（2）中間軸中間軸的受力分析如圖 3-2 所示。中間軸傳遞的轉(zhuǎn)矩： 1265TNm齒輪的圓周力： 7ttF13265942.7.8tTFNd齒輪的徑向力： 213r3 tantan2094.7346.coscos8rF齒輪的軸向力： 2180.aN3tn9427tan6134.2N計(jì)算作用在軸上的支反力：如圖 3-2（a）,垂直面內(nèi)的支反力：123()/57894.1069.3vtBCtDABFllN235742817.4vttV如圖 3-2（c）,水平面內(nèi)的支反力：13223( /2)46.1.4580.1.54.568/2)108hrBDrBCaaABFllFdlN232169.hrh N計(jì)算齒輪中心的彎矩： 219.5318.vACMFl m3874296BD21hAClN 2/380.143.5/24895.6aFd Nm3296.4296hBDMl m 32/1.5/7ahBl 畫(huà)出中間軸垂直面和水平面內(nèi)的彎矩圖，如圖 3-2（b） 、 （d）所示。計(jì)算 C 處和 D 處的合成彎矩：22211538.64.153.9vh Nm2 2221538.6(495.)1608.9CvhMNm1377D2 222 .(.).vh 畫(huà)出合成彎矩圖，如圖 3-2（ e）所示。畫(huà)出扭矩圖，如圖 3-2（f）所示。Fv1 Fv2Ft2 Ft3aFh1 Fh2Fr2 Fa2Fa3 Fr3bcdefAC DB15318.6Nmm27791.6Nmm-3294.6Nmm844.8Nmm-495.7Nmm -4895.6Nmm15341.9Nmm16081.9Nmm27796.9Nmm27986.9Nmm26625Nmm圖 3-3 中間軸受力分析圖校核軸的強(qiáng)度：由彎矩圖和扭矩圖可以看出，承受最大彎矩和扭矩的截面 D 處,即齒輪 3 的中心處是危險(xiǎn)截面，對(duì)其進(jìn)行校核。按轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)變化取修正系數(shù) ，由于截面 C 處為實(shí)心軸，故 。7.00則 222213 31()7986.(0.65)1.90. 14cMTMPad 故軸的強(qiáng)度滿足要求。3.2.7 軸承的壽命校核設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) hLh50（1）高速軸軸承軸承代號(hào)：6002查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) ，得：Cr=5580N, Co=2850N。根據(jù)工況，載荷平穩(wěn)，取 。1.pf由機(jī)械設(shè)計(jì)表 17.5 知， 。rsF50Fra FrbFa1Fsa Fsb圖 3-4 高速軸軸承受負(fù)荷示意圖計(jì)算軸承徑向載荷： 22185.71.094.2ravhFN2 38rb計(jì)算附加軸向力： 0.5.94sara31850sbrbFN計(jì)算軸承所受軸向載荷：因?yàn)?159.08.29.sba saF所以左端軸承 a 被壓緊，右端軸承 b 被放松。由此可得： 1.50.3.5sbaFN9asN計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷：023.50.84aFC