将所求系数代入式2-30可得
??H???HlimZNSHlim?1160?1.45?1.05?1601.9MPa
Hp=1601.9N/㎜
2
由上可知,齿面接触应力σH=779.4N/㎜2﹤σ故齿轮副c-b满足接触应力的强度条件。
;
2.2.8 行星轴的设计
本课题设计的轮边减速器的传动中都是直齿轮传动,因此不会有轴向载荷,只有径向载荷作用到轴承上,但考虑到在实际工作中可能会受到外界的干扰而存在轴向力,所以采用了双列圆锥滚子轴承。
前文已求得中心轮a在每一个功率分流上的切向力Ft=30.40KN,由牛顿第三定律知道行星轮c受到中心轮a的切向力大小也为Ft,对行星轮c作受力分析可知:内齿圈b作用于行星轮c的切向力大小为Ft,行星轮轴对行星轮c的作用力为2Ft。
行星轮轴材料选用45钢,并根据标准YB 6-90知其屈服强度极限:
σs=300,抗拉强度σb=600,考虑到可能的冲击,取安全系数S=4,其许用弯曲应力???b?245MPa。
当行星轮相对于行星架对称配置时,载荷Ft作用在轴跨距的中间。根据行星轮齿宽,并给将来设计选择的轴承留余量,取跨距长度。
L=110㎜,当行星轮在转臂中的配合选为H7/h6时,就可以把它看成是具有跨距为l的双支点梁。由于轴较短,可以认为轴是沿整个跨度承受均布载荷q=F/l。 危险截面(在跨度中间)内的弯矩可由式2-31计算:
ql2FtlM??88 (2-31)
30400?110?418000N.mm; 8故行星轮轴的最小直径:
代入式5.1可得M?d?332M????b?332?418000?25.9 (2-32)
??245出于轴承润滑考虑和冲击载荷,故将直径放大,取行星轮轴的外径28㎜。 为了满足轴承润滑,在行星轴上加工油孔。
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图2-9行星轴
2.2.9 花键的选用及校核
花键联接靠轴和毂上的纵向齿的互压传递扭矩,可用于动联接和静联接。根据齿形不同,花键联接分为矩形联接和渐开线联接。本设计中共有三处采用花键连接,分别是输入端与太阳轮、齿圈毂与内齿圈,齿圈毂和桥壳总成的联接。输入端与太阳轮除采用矩形花键联接。由于渐开线花键具有自动定心的作用,有利于保证连接的同心度,并且齿根部较厚,强度高,承载能力大,寿命长的优点,为保证良好的同心定位效果,齿圈毂与内齿圈,齿圈毂和桥壳总成的联接花键副均采用圆柱直齿渐开线花键连接。
(1)主动轴花键的选择及强度计算
花键轴的设计,可以采用类比法,根据已有产品的实例选参数,并查手册设计,最后进行校核计算。
输入轴的直径D=56mm,查手册,采用矩形花键联接,取z1=10mm,d=46mm,b=7mm。
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花键连接可以做成静连接,也可以做成动连接。对于静连接主要失效形式为齿面压溃;对于动连接主要形式为工作面磨损。本课题花键连接采用静连接,其校核计算公式如式2-32
?p?2T?[?p]?zhldm (2-32)
式中:T—传递的转矩,N.㎜;
υ—各齿间载荷不均匀系数,一般取υ=0.7:0.8,齿数多时取偏小值;
z—花键齿数; l—齿的工作长度,㎜; h—花键齿侧面工作高度,㎜;
dm—花键平均直径,㎜,对矩形花键dm????p??—许用挤压应力,MPa。
D?d; 2花键副的工作长度l=56㎜,取载荷不均匀系数υ=0.75,工作高度h=5,平均直径dm=51㎜,查表,取许用挤压应力?输入转矩T=6991.65N.m,代入式2-32??p??=200MPa,可得
2T2?6991650??130.56MPa???p??200MPa ???zhldm0.75?10?5?56?51?p?可见所选参数的花键副满足强度条件。
主动轴花键上安装太阳轮,为了对其固定,需要加工出弹性挡圈沟槽,如下图
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图2-10 花键轴
(2)齿圈毂与内齿圈啮合处花键的选择及强度计算
为了便于加工制造,在内齿圈中取出材料够成花键。取花键平均直径直径是dm=231mm,所选取模数为4,齿数为57,用式2-32
?p?2T?[?p]?zhldm
其中取υ=0.75,z=57,h=5,dm=230㎜,l=16.7㎜;
?p?2T2?17320000??42.0MPa???p??200MPa; ???zhldm0.75?57?5?16.7?231显然,强度能够满足要求。
(3)输入端与太阳轮花键设计与校核
输入端与太阳轮处花键采用渐开线花键,查手册,取压力角为30,z=24,m=3.5。用式2-32
其中取υ=0.75,z=24,h=m=3.5,dm=84㎜,l=55.6㎜;
?p?2T2?17320000??117.73MPa???p??200MPa ???zhldm0.75?24?3.5?55.6?84显然,强度能够满足要求。
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