液力传动变速箱的设计与仿真（机械CAD图纸）.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流液力传动变速箱的设计与仿真（机械CAD图纸）密 级：摘要本课题是设计一个液力传动变速箱，液力传动变速箱是汽车中的驱动设备，广泛的应用于叉车、牵引车、挖掘车等工业车辆中。随着人们对液力传动的性能及其优越性认识的逐渐深入，液力传动装置的应用也越来越广泛。根据本次设计的的要求，本论文是一个驱动60吨的液力传动变速箱设计过程。液力传动变速箱主要由变速箱、液力变矩器、油泵总成与主调压阀和溢流阀组件、操纵阀组件、离合器和液压控制等部分组成。由液力变矩器提供转矩和具有前进二档、后退二档共四个档位的动力换档变速箱。液力变矩器使该液力传动变速箱具有液力传动输出

2、的自动适应性，能随着外负载的变化而相应改变其输出扭矩和转速，而且要求能够吸收和消除来自发动机和外负载对传动系统的冲击振动。所采用的换档方式要求操纵简单、方便，起动平稳，较大地减轻操作者劳动强度。本课题通过液力传动变速箱主要参数的设计，用三维设计软件UG来实现液力传动变速箱的零部件造型和整机造型。在液力传动变速箱设计过程中，在投入生产之前利用计算机进行装配仿真，及时纠正设计中的不足。关键词 液力传动变速箱；液力变矩器；离合器；操纵阀AbstractThis topic is to a design a hydraulic Transmission Gearbox, hydraulic trans

3、mission gearbox is in a vehicle equipments, widely used in forklift trucks, tractors, mining trucks and other industrial vehicles. As people drive on the hydraulic performance and advantages of the gradually deepening understanding, application of the hydraulic transmission is also more extensive. A

4、ccording to the requirements of this design, this thesis is a drive of 60 tons of hydraulic power transmission design process. Mainly by the transmission hydraulic transmission gearbox, torque converter, oil pump assembly with the main pressure regulating valve and pressure relief valve components,

5、control valve components, clutch and hydraulic control components. Provided by the hydraulic torque converter and a forward second gear, second gear back a total of four stalls in the power shift transmission. So that the hydraulic torque converter transmission with hydraulic transmission output gea

6、r automatic adaptation to changes in external load with corresponding changes in its output torque and speed, but also requires the ability to absorb and remove from the engine and the outer load on the transmission of shock and vibration. The approach requires control gear used in simple, easy, smo

7、oth start, more to reduce the labor intensity of operators.The subject of the main parameters of transmission through the hydraulic transmission design, which uses the three-dimensional design software to achieve hydraulic transmission gearbox UG parts modeling and machine modeling. In the hydraulic

8、 drive transmission design process into production before the assembly by computer simulation, and promptly correct design deficiencies.Keywords Hydraulic Transmission Gearbox Torque Converter Clucth Control Valve.精品文档.图书分类号：目 录1 绪论11.1引言11.2国内外研究现状11.3研究的目的和意义11.4本课题的主要研究内容22 总体方案的设计32.1主要技术参数和工作原理

9、32.2结构介绍33 变速箱的设计63.1变速箱传动方案的设计63.2前进挡设计73.2.1前进挡挡数的确定73.2.2前进挡齿轮的设计73.3变速箱齿轮主要参数的计算和强度校核73.3.1齿轮参数计算73.3.2齿轮强度校核103.4轴与轴承的设计与校核173.5变速箱的总装配图234 液力变矩器的设计244.1引言244.2液力变矩器的结构与工作原理244.3液力变矩器的设计计算244.3.1液力变矩器的转矩功率计算244.3.2液力变矩器循环圆设计254.3.3液力变矩器叶片设计264.4液力变矩器的冷却装置设计265液压传动部分设计285.1液力传动变速箱油路原理285.2油泵总成设计

10、285.3主调压阀、溢流阀部件306离合器316.1引言316.2离合器的功能与要求316.2.1摩擦离合器的基本组成和工作原理326.2.2离合器的结构方案分析336.3湿式多片式液力离合器的结构与工作原理356.3.1结构介绍356.3.2工作原理356.4前进离合器的设计376.4.1 离合器的基本参数和主要尺寸的选择376.4.2 从动盘的设计406.4.2 压盘设计416.4.3压紧弹簧的设计计算426.4.4扭转减振器的设计426.5倒档离合器的设计436.5.1倒档离合器基本参数的选择436.5.2 从动盘的设计446.5.3 压盘设计466.5.4 压紧弹簧的设计计算466.5

11、.5 扭转减振器的设计477操纵阀组件487.1离合器操纵阀的原理机构介绍487.1.1操纵阀的机构原理487.1.2操纵阀原理简介497.2操纵阀结构设计498变速箱的三维动态仿真528.1 UG软件介绍528.2变速箱的三维建模及运动仿真528.3变速箱三维模型的建立52结论55致谢56参考文献57附录581 绪论1.1引言 在本次设计中，我主要设计的是液力传动变速箱的设计与仿真。关于这方面，我查阅了很多资料，包括国内外发展现状、液力传动部分的组成、离合器的工作原理等。1.2国内外研究现状20世纪80年代中期，液力传动变速箱在国外得以迅速发展，普及率愈来愈高，除了大排量发动机继续装备液力传

12、动变速箱之外，发动机排量在ZL以下的轿车也大量装备液力传动变速箱，而且不少车型都把它作为标准配置推出。液力传动变速箱在我国一直是处于十分落后状态，除了70年代长春第一汽车制造厂曾为红旗牌轿车配置了液力传动变速箱之后，将近二十多年来，国产轿车从未出现过液力传动变速箱总成。自从20世纪80年代以来，国外大量的现代轿车进人我国市场，特别在一些国际化大都市，装备有液力传动变速箱的进口轿车迅速增长。随着我国改革开放的进一步深入，国家对汽车工业的投资规模日益扩大，国内外汽车生产企业对高质量、高水平、高效率的液力传动变速箱的需求越来越迫切。液力传动变速箱设计是机械工程及自动化专业学生的一次比较完整的某类机械

13、的整体设计。通过设计，培养学生独立的机械整机的分析能力，树立正确的设计思想，掌机电一体化产品设计的基本方法和步骤，为自动化机械设计打下良好的基础。通过毕业设计对所学基本理论和专业知识的一次综合运用，使得设计、计算和绘图能力都得到了全面的训练。现代车辆动力性能的提高和人们对车辆安全性和舒适性的要求使人们对车辆的减速制动性能提出了更高的要求。液力传动变速箱高速制动力矩大，制动平稳，噪声小，寿命长，而结构体积较小，在现代车辆上得到了日益广泛的应用。传统的研究液力传动变速器的方法是通过反复的试制和试验，需要很长的时间。现在使用UG仿真科技节省很多的时间。1.3研究的目的和意义 （1）液力传动变速箱设计

14、是机械工程及自动化专业学生的一次比较完整的某类机械的整体设计。通过设计，培养学生独立的机械整机的分析能力，树立正确的设计思想，掌机电一体化产品设计的基本方法和步骤，为自动化机械设计打下良好的基础。 （2）通过设计，把有关课题（机械原理、机械设计、液力传动、CAD技术、UG）中获得的理论知识在实际中综合地加以利用，使这些知识得到巩固与发展，使理论知识与生活密切地结合起来。因此，液力传动变速箱的设计是有关专业基础和专业课后综合性的专业设计。 （3）通过设计，熟练的应用有关参考资料，计算图表、手册、图册和规范，熟悉有关国家标准，培养学生独立工作与分工合作完成大型设计的能力和在机械整体设计方面所必备的

15、基本技能。 1.4本课题的主要研究内容本次设计的液力传动变速箱是由液力变矩器和具有前进二档、后退二档共四个档位的动力换档变速箱组成的液力传动变速箱。设计的主要任务包括总体方案设计、结构与零部件设计、液压控制部分设计、变速箱的三维建模与运动仿真。液力传动变速箱采用单级二相三工作轮综合式液力变矩器。液力变矩器使该液力传动变速箱具有液力传动输出的自动适应性，能随着外负载的变化而相应改变其输出扭矩和转速，而且要求能够吸收和消除来自发动机和外负载对传动系统的冲击振动。所采用的换档方式要求带有缓冲阀，使操纵简单、方便，起动平稳，较大地减轻操作者劳动强度。除此之外，还要学会湿式多片式液力离合器的设计方法以及

16、设计液压控制整体的油路。这样，每个部分协调工作，构成完整的液力传动变速箱。并学会用UG建造部件的三维造型和运动仿真。在设计过程中学会查阅相关技术文献、资料、手册，并进行计算和绘图及编写文本。在解决工程问题时必须有全局观点、生产观点和经济观点，并树立正确的设计思路和严谨的工作作风，熟悉机电液一体化技术工作的一般程序和方法。2 总体方案的设计液力传动变速箱是由液力变矩器和具有前进二档、后退二档共四个档位的动力换档变速箱组成的液力传动变速箱。总体方案的设计的是：变速箱、液力变矩器、油泵总成、主调压阀、溢流阀部件、操纵阀部件和离合器。液力传动变速箱采用单级二相三工作轮综合式液力变矩器。液力变矩器使该液

17、力传动变速箱具有液力传动输出的自动适应性，能随着外负载的变化而相应改变其输出扭矩和转速，而且要求能够吸收和消除来自发动机和外负载对传动系统的冲击振动。2.1主要技术参数和工作原理驱动60吨的液力传动变速箱主要设计参数： 1）外形尺寸： 730560600mm 2）功率： 70Kw 3）转速： 2000r/min 4）油压： 1.21.5Mpa 5）力矩： 70N.M 6）净质量： 400kg 7）变速要求： 四级本次设计的液力传动变速箱主要利用液力变矩器配合变速箱中的齿轮实现换挡功能。液力变矩器由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，泵轮和涡轮是一对工作组合，它们就好似相对放置的两台风扇，一台风扇吹出的

18、风力会带动另一台风扇的叶片旋转，风力成了动能传递的媒介，如果用液体代替空气成为传递动能的媒介，泵轮就会通过液体带动涡轮旋转，再在泵轮和涡轮之间加上导轮，通过反作用力使泵轮和涡轮之间实现转速差就可以实现变速变矩了。由于液力变矩器自动变速变矩范围不够大，因此在涡轮后面再串联几排齿轮提高效率。液力传动变速箱是通过湿式多片液力离合器限制或接通齿轮组中的某些齿轮得到不同的传动比。所以换挡品质的好坏与这些离合器和制动器有直接关系。根据汽车挡次的不同，出于成本考虑，经济型车的液力传动变速箱的控制机构通常被设计得很简单。2.2结构介绍液力传动变速箱是由变速箱、液力变矩器、油泵总成、主调压阀、溢流阀部件、操纵阀

19、部件和离合器组成。下面逐步介绍各个部件：（1） 变速箱本次变速箱设计选用斜齿圆柱齿轮。斜齿圆柱齿轮因其使用寿命长，传动平稳和噪声小而得到广泛使用。设计要求：变速箱在低档工作时作用有较大的力，所以变速箱的低档布置在靠近轴的后支承处，然后按照从低档到高档顺序布置各档位齿轮。这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证装配容易。变速箱整体结构刚性与轴和壳体的结构有关系。通过控制轴的长度即控制档数，来保证变速箱有足够的刚性。轴的设计：输出轴上的功率 P=70kw，转速n=2000r/min ，转距T=70 N.M。（2）液力变矩器本次设计的液力变矩器为单级二相三元性结构，选用冲焊型液力变矩器。它有三个工作轮

20、：泵轮、涡轮、导轮。它直接输入发动机动力传递扭矩和离合作用。通过泵轮将输入的机械能转变为工作液体的动能、压力能，再经涡轮将液体的动能转变为机械能而输出，在这一过程中，通过导轮增加了输出力矩。它能根据外载荷的变化自动完成无级变矩、无级变速的平稳传动，有效衰减了传动中的冲击和震动。根据动力机净标定转速和功率：nb=ndb=2000r/min-1，Pdb=70kw。根据液力变矩器的零工况泵轮公称扭矩 Mbgo=70N.M.进一步确定变矩器的型号为YJH315型（3）油泵总成油泵通常安装在变矩器的后方，由变矩器壳后端的轴套驱动。在发动机运转时，不论汽车是否行驶，油泵都在运转，为自动变速器中的变矩器、换

21、挡执行机构、换挡控制系统部分提供一定油压的液压油。本次设计中，泵必须安装在变矩器的机壳上，并靠变矩器的输出轴来驱动。如果把泵直接安装在变矩器的输出轴上，则就回使变矩器变的体积庞大，而且在工艺上也是有很大的困难。因此我们根据泵的的动力输入方式，可以确定使用齿轮泵，这样实现起来方便而且效率高本次设计采用的油泵型式是：月牙型的定量泵。（4）主调压阀、溢流阀部件调节主回路油压的调压阀称为主调压阀。油泵产生的液压调节后形成主油路压力，作为整个液压系统中各阀的基础液压。当油泵把油液输送到液压系统时，油泵的输出油压随着发动机的转速增加而升高，过高的油压可能引起油泵停转或部件损坏。为了防止这种现象发生，在液压

22、系统都设有调压阀，以调节和保持主回路的油压，起到限压和溢流的作用。（5）操纵阀部件 操纵阀的作用是通过控制离合器的限制或接通来实现换挡，微动阀的作用是调压。液压式操纵阀由总泵(主缸)、分泵(工作缸)、管路系统、回位弹簧等组成。具有摩擦阻力小，传动效率高，质量小，布置方便，接合柔和(有助于降低猛接离合器时传动系的动载荷)。系统刚度好有助于减小自由行程，也便于远距离操纵及采用可翻倾式驾驶室等优点。本次设计选用液压式操纵阀。（6）离合器 本次离合器设计的要求为摩擦面多，接合平顺柔和；摩擦片浸在油中工作，表面磨损小、使用寿命长，故选用湿式多片液力离合器，共设计两个离合器，即一个前进离合器和一个倒挡离合

23、器。湿式多片液力离合器的结构包括：离合器盖、回位弹簧，滚针轴承，摩擦片等部件。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构，操纵阀是控制离合器限制或接通的装置。3 变速箱的设计3.1变速箱传动方案的设计总体方案的设计，首先需要知道各轴的分布情况，其次需要根据所给的参数计算出齿轮的齿数和各级传动比。图3-1为变速箱的总体方案图。 图3-1 总体方案图根据主要参数计算，所以可以求出各档位之间的传动比以及各个齿轮的齿数。见表3-1。说明：前进一挡： 由输入轴经齿轮2和8 结合，由输出轴输出；前进二挡： 由输入轴经齿轮1和7 结合，由输出轴输出；后退一挡： 由输入轴经齿轮3和6

24、，过中间轴，又由齿轮5和8，最后有输出轴输出； 后退二挡： 由输入轴经齿轮3和6，过中间轴，又由齿轮4和7，最后有输出轴输出；刹车挡： 由刹车轴，经齿轮 9和10，最后控制输出轴。表3-1 挡位齿数表档位参数前进一挡前进二挡后退一挡后退二挡刹车挡 齿数=28 =48 =48 =28 =48 =48=28 =48=48 =48=48 =48=32=32传动比（i） 1.75 0.56 1.75 0.56 13.2前进挡设计3.2.1前进挡挡数的确定档数多少影响到档与档之间的传动比比值。比值过大会造成换档困难。一般认为比值不宜大于1.71.8。因此如最大传动比与最小传动比之比值愈大，档位数也应愈多

25、。对于轿车而言，由于其行驶车速高，比功率大，最高档的后备功率也大，即最高档的动力因素大，所以其最高档与起动档的动力因素间的变化范围较小。 重型货车的比功率更小，使用条件也更复杂，所以一般采用六档至十几个档的变速箱，以适应复杂的使用条件，从而使汽车具有足够的动力性和良好的燃油经济性。但本设计为了满足使用要求，挡数设计为： 前进为二挡3.2.2前进挡齿轮的设计（1）合理选用模数：在现代变速箱设计中，各档齿轮模数的选择是不同的。但为了经济性和用途的要求，初选模数：m=4。（2）合理选用压力角：对于同一分度圆的齿轮而言，若其分度圆压力角不同，基圆也就不同。当压力角越大时，基圆直径就越小，渐开线就越弯曲

26、，轮齿的齿根就会变厚，齿面曲率半径增大，从而可以提高轮齿的弯曲强度和接触强度。选用压力角为20。（3）合理选用螺旋角：为了保证齿轮传动的平稳性、低噪声和少冲击，所有齿轮都要选择较大的螺旋角，一般都在30左右。（4）分析齿顶宽：对于正变位齿轮，随着变位系数的增大，齿顶高也增大，而齿顶会逐渐变尖。所以必须对齿轮进行齿顶变尖的验算。对于汽车变速箱齿轮，一般推荐其齿顶宽不小于(0.250.4)m。3.3变速箱齿轮主要参数的计算和强度校核3.3.1齿轮参数计算（1）计算输入功率和各挡的转速假设齿轮的传动效率=0.97。各轴的转速为：前进一挡速度：n1=2000/1.75=1142r/min 前进二挡速度

27、：n2=2000/0.56=3571r/min 后退一挡速度：n3=2000/1.75=1142r/min 后退二挡速度：n4=2000/0.56=3571r/min 刹车挡速度： n=11421=1142r/min各轴的输入功率为：各轴的传递扭矩： 式(3.1)（2）参数列表各轴的功率、转速、所传递转矩如表3-2 表3-2 各轴的数值轴参数电机轴I轴II轴III轴刹车轴功率P（kw）7067.965.8663.8961.97转速n（r/min）20001142114235711142转矩T（）334250567800567800176100518200（3）各齿轮的旋向确定为了使各轴的轴向力

28、尽量的小，所以2轴上的轴向力的方向相反，所以Z1,Z2,Z3为右旋;Z4,Z5,Z6,Z10为左旋；Z7,Z8,Z9为右旋（4）选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数按设计任务书给定的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。 运输机为一般工作状态的机器，转速不高，故齿轮选择8级精度。工作机运转过程中受力不大，故选45钢，调质处理，便于制造，且价格较便宜，经一定的热处理后，综合性能均能满足要求。齿数为48的齿轮的硬度为240HBS齿数为28的齿轮的硬度为280HBS齿数为32 的齿轮的硬度为220HBS大小齿轮齿面的硬度差为280220=60，是合理的。当运转过程中较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面，会起较

29、明显的冷作硬化效应，提高了大齿轮齿面的疲劳极限，从而延长了齿轮的使用寿命。（5）初步选定模数和螺旋角由于使用斜齿轮传动，所以选取模数mn=4mm,压力角n=20，螺旋角一般取7-15。这里选取螺旋角=13。（6）主要参数的计算（详见表3-4）法面模数： mn=4mm端面模数： 式(3.2) tant=tann/cos=tan20/cos13=0.37 式(3.3)齿高 h=2.25mt=2.254.1=9.225mm 式(3.4)分度圆齿距 pn= mn=3.144=12.56mm 式(3.5) pt= mt=3.144.1=12.874mm 式(3.6)基圆齿距 pbt=ptcost=12.

30、874cos20.48=12.06mm 式(3.7)表3-3 各齿轮主要参数的计算值表齿数计算过程 计算结果Z1,Z3,Z4,Z6,Z8=48d1=mtz1=4.148db1=d1cost=196.8cos20.48da1=d1+2mn=196.8+2X4df1=d1-2mn(ha*+c*)=196.8-24(1+0.25)d1=196.8mmdb1=184.36mmda1=284.8mmdf1=186.8mmZ2,Z5,Z7 =28d2=mtz2=4.128db2=d2cost=114.8cos20.48da2=d2+2mn=114.8+24df2=d2-2mn(ha*+c*)=114.8-

31、241.25d2=114.8mmdb2=107.54mmda2=122.8mmdf2=104.8mmZ9,Z10=32d3=mtz9=4.132db3=d3cost=131.2cos20.48da3=d3+2mn=131.2+24df3=d3-2mn(ha*+c*)=131.2-241.25d3=131.2mmdb3=122.9mmda3=139.2mmdf3=121.2mm3.3.2齿轮强度校核（1）确定使用系数KA 用以考虑动力机和工作机的运转特性、联轴器的缓冲性能等外部因素引起的动载荷而引入的系数，可按表3-4选取表3-4 确定使用系数KA动力机工作特性工作机工作特性均匀平稳 轻微冲击中

32、等冲击严重冲击均匀平稳1.001.251.501.75轻微冲击1.101.351.61.85中等冲击1.251.501.752.0严重冲击1.501.752.02.25根据设计参数，再这个变速器传动中选取KA=1.1 （2）动载系数KV用以考虑齿轮副在啮合过程中因啮合误差（基节误差、齿形误差、轮齿变形等）和运转速度而引起的内部附加动载荷。动载系数可以在常用的模数、齿数和速度范围内根据图3-6进行初步设计。 图3-2 动载系数KV 由于齿数为48，根据圆周速度可以选取KV=1.7（3） 齿间载荷分配系数KF：先求KH， 式(3.8)由表3-5选取齿宽系数d=1.0 齿宽系数是齿宽b和小齿轮分度圆

33、直径的比。在一定的载荷作用下，增大齿宽可减小齿轮直径和传动中心距，从而降低圆周速度。但齿宽越大，载荷分布愈不均匀，因此必须合理选择齿宽系数。表3-5 齿宽系数d齿轮相对于轴承的位置齿面硬度软齿面（大轮或大、小轮硬度350HB）硬齿面(大、小轮硬度350HB)对称布置0.8-1.40.4-0.9非对称布置0.6-1.20.3-0.6悬臂布置0.3-0.40.2-0.25（4）接触疲劳强度Hlim可得 Hlim1=710Mpa Hlim2=580Mpa Hlim3=400MpaHl=0.9Hlim1=0.9710=639MpaH2=0.9Hlim2=0.9580=522MpaH3=0.9Hlim3

34、=0.9400=360Mp 式(3.9) 式(3.10) 式(3.11)=+=1.56+3.53=5.09 式(3.12)t=arctan（tann/cos）=arc（tan20/cos13）=20.48cosb=coscosn/cost=cos13cos20/cos20.48=0.98所以 KH=KF=/cos2b=1.66/0.982=1.73 式(3.13)齿向载荷分布系数KH是齿轮在传动工作时，由于轴的的弯曲变形和扭曲变形、轴承的弹性位移以及传动装置的制造和安装误差等原因，将导致齿轮副相互倾斜及轮齿扭曲。齿向载荷系数KH就是考虑使轮齿沿接触线产生载荷分布不均匀现象的影响。提高轴、轴承和

35、机座的刚度，选取合理的齿轮布置位置（悬臂布置时应尽可能减小悬臂长度），选择颗粒的齿宽，提高制造和安装精度等，均有利于改善载荷分布不均匀性。影响在和集中的因素很多，齿向载荷分布系数的计算方法也十分冗杂，接触强度计算的齿向载荷分布系数KH可由简化计算公式计算。 KH=A+B(b/d1)2+C10-3b 式(3.14)式中 A、B、C可由表3-6查得由于这个变速器是应用在汽车上的，所以需要进行装配时检验调整或对研跑合，这里选取A=1.05，B=0.16，C=0.23所以 KH=A+B(b/d1)2+C10-3b =1.05+0.1612+0.2310-3196.8=1.26 K=KAKVKHKF=1

36、.11.71.731.26=4.08 式(3.15)表3-6 A、B、C的选择调质齿轮精度等级装配时不作检验调整装配时检验调整或对研跑合ABCABC51.070.160.231.030.160.1261.090.160.301.040.160.1571.110.160.471.050.160.2381.170.160.611.090.160.31（5）弹性系数ZE 材料弹性模量E和泊松比对接触应力的影响用弹性系数ZE修正，不同的材料组合的齿轮副，其弹性系数可由表3-7查得。泊松比除尼龙取为0.5外，其余材料均取为0.3。表3-7 弹性系数表小齿轮材料大齿轮材料（E/MPa）钢(206103)铸

37、钢（202103）球墨铸铁(173103)灰铸铁(118126103)钢189.8188.9181.4162.0165.4铸钢188.0180.5161.4球墨铸铁173.9156.6灰铸铁143.7146.7选取。（6） 螺旋角系数Z 式(3.16)（7）接触寿命系数ZN 选取 ZN48=1.25 ZN28=1.18ZN32=0.96取安全系数 S=1.05（8）节点区域系数ZH 节点区域系数用以考虑节点处齿廓曲率对接触应力的影响。这里选取ZH=2.433。图3-3 节点区域系数表（9）重合度系数Z 用以考虑重合度对单位齿宽载荷的影响。 因为 1，所以取 =1 式(3.17)（10）螺旋角系

38、数Z 式(3.18)（11） 接触寿命系数ZN 选取 ZN48=1.25 ZN28=1.18ZN32=0.96取安全系数 S=1.05（12）齿根弯曲强度验算齿形系数YFa1：由于l和s均与模数成正比，故YFa1只取决于轮齿的形状（随齿数z和变位系数x而异），而与模数大小无关。可以由图3-5查得。 图3-4 齿形系数表先计算当量齿数： ZV1=Z1/cos3=48/cos313=51 式(3.19) ZV2=Z2/cos3=28/cos313=30.27 ZV3=Z3/cos3=32/cos313=34.59由当量齿数可以确定齿形系数：YFa1=2.38 YFa2=2.52 YFa3=2.48

39、 应力修正系数YSa：用以综合考虑齿根过渡曲线处的应力集中和除弯曲应力外的其余应力对齿根应力的影响系数。可由图3-6查得 图3-5 应力修正系数表选取 YSa1=1.63YSa2=1.65YSa3=1.7重合度系数Y： 式(3.20)螺旋角系数Y：螺旋角过小斜齿轮的优点不明显，过大则轴向力增大。一般取=825。对于人字齿轮，因轴向力可以相互抵消，可取=2035。 Ymin=1-0.25=1-0.251=0.75 式(3.21)当1时，按=1计算。若Y0.75，则取Y=0.75；当30时，按=30计算， 式(3.22)齿间载荷分配系数KF：齿面传动的端面重合度一般都大于1。工作时，单对齿啮合和双

40、对齿啮合交替进行，前者作用力由一对齿承担，后者作用力则由两队齿分担。由于制造误差和轮齿变形等原因，载荷在各啮合齿对之间的分配是不均匀的。齿间载荷分配系数就是考虑同时啮合的各对齿轮间载荷分配不均匀系数，它取决于论吃的啮合刚度、基圆齿距误差、修缘量、跑合量等多种因素。表3-9是简化的计算方法的接触强度计算和弯曲强度计算的齿间载荷分配系数。表3-9 各齿间分配系数表KAFt/b精度等级（组） 100N/mm56789经表面硬化的斜齿轮1.01.11.21.4未经表面硬化的斜齿轮1.01.01.11.21.4所以 KF=1.73所以可以校核齿轮的强度：同理可以求得其余两种齿数的强度：3.4轴与轴承的设

41、计与校核轴的设计：考虑到所承载的转矩不大，对材料也没有特殊的要求，因此选用调质钢45。硬度236HBS。查机械手册，可得B=650MPa，S=360MPa，选取材料系数C=115。所以初步确定轴的直径： 式(3.23)考虑到轴上会开有键槽，轴径应该适当的增加3%，所以d144.88X（1+0.03）=46.22mm圆整取50mm （1）结构设计 I轴结构为倒角均为C1，各轴段过渡处圆角均为R1，齿轮处过渡圆角为R2。（2）轴的受力分析 (a)水平支反力(b)水平弯矩图(c)垂直支反力(d)垂直弯矩图(e)合成弯矩图(f)当量转矩图(g)当量弯矩图 图3-6 轴受力分析图齿轮上作用的力：Ft1=587KN Fa=Fttan=587tan13=135.5KN计算水平支反力：垂直支反力：绘制水平弯矩图如图3-7(b)，最高点弯矩为绘制垂直弯矩图如图3-7(d)，从左往右折点弯矩分别为：绘制合成弯