畢業設計---變量齒輪泵的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 肩定位，軸肩高度 h ? ( ~ )d ,取 h = ，則軸環處直徑IVVd? =31mm ，軸環寬度 ? ， 取 IVVl? =5mm 。 右端軸承的左端面采用軸肩進行軸向定位，定位軸肩高度 h =2mm ，則VVId? =27mm ，并取長度略長些，取 VVIl? =32mm 。 左軸承左端面采用軸承端蓋進行定位，取軸承端蓋長度為 12mm 。軸承端蓋放于左泵蓋中，左泵蓋與 另一端面進行定位，這一端面與該 軸段的左端面有一定距離，則 II IIIl? =12+26+12+10=60mm 。 以上就以初步確定了軸的各段直徑和長度。 軸上零件的周向定位 齒輪、半聯軸器與軸的軸向定位均采用平鍵聯接 查機械設計手冊得 半聯軸器與軸的聯接，選用 A型 平鍵 b h l?? = 6 6 25 ， 半聯軸器與軸的配合為 7/ 6Hk 齒輪與軸的聯接，選用 B 型 平鍵 b h l??= 8 7 10， 齒輪與軸的配合為 7/ 6Hn 鍵的強度校核 9 (1)A 型鍵的材料為鋼，查手冊得許用擠壓應力 [p?]=100~120MPa,取[p?]=110MPa,鍵的工作長度 l L b??=256=19mm ,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度? = 6=3mm 由式 332 1 0 2 3 9 . 8 2 3 5 1 03 1 9 1 9p T k ld? ? ? ??? ??=[ p? ],故符合要求。 鍵的標記為：鍵 6 25 GB109679 (2)B 型鍵的材料為鋼，查手冊得許用擠壓應力 [ p? ]=100~120MPa,取[ p? ]=110MPa,鍵的工作長度 lL? =10 mm ，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度? = 7= 由式 332 1 0 2 3 9 . 8 2 3 5 1 03 . 5 1 0 2 6p T k ld? ? ? ??? ??=[ p? ],故符合要求。 鍵的標記為：鍵 B8 10 GB109679 確定軸上圓角和倒角尺寸 兩 軸 端 端 倒角為 1 45176。，各軸肩處的圓角半徑 R = 1 ~ 2mm 求作用在齒輪上的力 2tF T d? = 2 tanrtFF?? = tan20176。 = cosntFF ?? =176。 = 求軸上的載荷 根據軸的結構圖 做 出軸的計算簡圖 如圖中軸上所受的力作受力分析得 圖 33 軸的受力分析圖 10 根據軸的結構圖做 出軸的彎矩和扭矩圖 ，從 中可以看出截面 C是軸的危險截面 。 圖 34 軸的載荷分析圖 由以上圖可以計算： 表 31 截面 C 載荷值 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反 力 F 1NHF = , 2NHF = 1NVF = , 2NVF = 彎矩 HM = .Nmm VM = .Nmm 總彎矩 M M = 22HVMM? = .Nmm 扭矩 T T = .Nmm 11 按彎扭合成應力校核軸的強度 進行 校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面 C ）的強度。根據式（ 155）及上表中的數據以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環 變應力 ，取 ? =，軸的計算應力 ? ? ? ?222233 4 9 2 0 . 1 9 0 . 6 3 9 8 2 3 . 50 . 1 2 6caMTW ?? ? ? ??? ? MPa= 前已選定軸的材料為 45 鋼，調質處理，由表 151 查得 1[]?? =60MPa。因此1[]ca???? ，故安全。 精確校核軸的疲勞強度 判斷危險截面 截面 A , II , B , III 只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應力集中均削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉強度較為寬裕確定的，所以截面 A , II , B , III 均無需校核。 從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面 IV 和 V處過盈配合引起的應力集中最嚴重；從受載的情況來看，截面 C 上的應力最大。截面 IV 的應力集中的影響和截面 III 的相近， 但截面 IV 不受扭矩作用，同時軸徑也較大，故不必做強度校核。截面 C 生雖然應力最大，但應力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應力集中均在兩端），而且這里中軸的直徑最大，故截面 C 也不必校核。截面 V 和VI顯然更不必校核。由第三章附錄可知，鍵槽的應力集中系數比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面 III 左右兩側即可。 截面 III 左側 抗彎截面系數 3 3 3 22 d m m m m? ? ? ? 抗扭截面系數 3 3 3 30. 2 0. 2 22 21 29 .6TW d m m m m? ? ? ? 截面 III 左側的彎矩 M 為 3 8 6 . 53 4 9 2 0 . 1 9 . 2 8 9 4 7 .38M N m m N m m?? ? ? 截面 III 上的扭矩 T 為 T = .Nmm 截面上的彎曲應力 28947 2 7 . 1 91 0 6 4 . 8b M M P a M P aW? ? ? ? 截面上的扭轉切應力 12 3 9 8 2 3 . 5 1 8 . 7 02 1 2 9 . 6TTT M P aW? ? ? ? 軸的材料為 45 鋼，調質處理。由表 151 查得 B? =640MPa， 1?? =275MPa，1?? =155MPa。 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數 ?? 及 ?? 按附表 32 查 取。因? =， 2622Dd? ，經插值后可查得 ?? =, ?? = 又由附圖 31 可得軸的材料的敏性系數為 q? =， q? = 故有效應力集中系數按式（附表 34）為 ? ? ? ?1 1 1 0. 78 1. 85 9 1 1. 67 0kq? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1 1 1 0. 80 1. 41 8 1 1. 33 4kq? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? 由附圖 32的尺寸系數 ?? ? ；由附圖 33 的扭轉尺寸系數 ?? ? 。 軸按磨削加工，由附圖 34 得表面質量系數為 ?????? 軸未經表面強化處理，即 q? =1，則按式（ 312）及式（ 312a）得綜合系數為 ` 1 1 . 6 7 0 11 1 2 . 0 5 20 . 8 5 0 . 9 2kK ?? ????? ? ? ? ? ? ? 1 1 .3 3 4 11 1 1 .5 3 70 .9 2 0 .9 2kK ??????? ? ? ? ? ? ? 又由 167。 31及 167。 32得碳鋼的特性系數 ~ ?? ? ，取 ?? = ~ ?? ? ，取 ?? = 于是，計算安全系數 caS 值，按式（ 156） ~（ 158）則得 1 275 4 . 9 2 92 . 0 5 2 2 7 . 1 9 0 . 1 0amS K? ???? ? ??? ? ?? ? ? ? 1 155 0 0 7 K? ???? ? ??? ? ?? ? ? ? .2 2 2 24 . 9 2 9 1 0 . 4 4 6 4 . 4 6 1 . 54 . 9 2 9 1 0 . 4 4 6ca SSSSSS???? ?? ? ? ? ? ??? 故可知其安全。 截面 III 右側 13 抗彎截面系數 W W 按表 154 中 的 公式計算。 3 3 3 26 d m m m m? ? ? ? 抗扭截面系數 3 3 3 30. 2 0. 2 26 35 15 .2TW d m m m m? ? ? ? 彎矩 M 及彎曲應力為 38 6. . 28947 .3828947 M N m m N m mM M P a M P aW??? ? ?? ? ? 扭矩 T 及扭轉切應力為 3 9 8 2 3 .5 .3 9 8 2 3 .5 1 1 .3 33 5 1 5 .2T TT N m mT M P a M P aW??? ? ? 過盈配合處的 k???，由附表 38用插值法求出，并取 ??????，于是得 k???= 0 .8 2 .6 2 4 2 .0 9 9 2k??? ? ? ? 軸按磨削加工，由附圖 34 得表 面質量系數為 ????? = 故得綜合系數為 111 2 . 6 2 4 1 2 . 7 1 10 . 9 2kK ??????? ? ? ? ? ? ? 111 2 . 0 9 9 2 1 2 . 1 8 60 . 9 2kK ??????? ? ? ? ? ? ? 所以軸在截面 III 右側的安全系數為 1 275 6 . 1 5 92 . 7 1 1 1 6 . 4 7 0 . 1 0a a mS K? ??? ? ??? ? ?? ? ? ? 1 155 3 3 6 K? ???? ? ??? ? ?? ? ? ? 2 2 2 2. 6 . 1 5 9 1 2 . 2 3 7 5 . 5 0 1 . 56 . 1 5 9 1 2 . 2 3 7ca SSSSSS?????? ? ? ? ? ??? 故該軸在截面 III 右側的強度也是足夠的。因無大的瞬時過載及嚴重的應力循環不對稱 性， 故可略去靜強 度校核。至此，主動軸的設計計算結束。 14 從動軸的計算 軸的結構設計 圖 35 軸的結構與裝配 由于齒輪寬度為 22mm ，為滿足從動軸不轉動，可在齒輪里加上滾動軸承，為使所用軸承寬度小于齒輪寬度和軸承外徑小于齒輪齒根圓直徑，選用軸承型號 7100C ， 軸承配合為 7/ 6Hm， 其尺寸 d D B?? =12mm 28mm 8mm 。 則I Id? =12mm ；同時為使其在左泵蓋內部，取其長度 IIl? =62 mm 。 IIIII 軸段在其內部腔體內，而腔體直徑為 57 mm ， 故 II IIId? =57mm ,取其長度 II IIIl? =5 mm . 由一較大軸肩，取 III IVd? =25mm ，而其長度為 III IVl ? =70 mm ； 同時在軸段 III 處也有一軸套其直徑 D =25mm 。 軸段 IVV 與軸段 IIIIV 有一軸肩，去軸肩高度為 ，則IVVd? =20mm 。因為在軸段 IVV 與軸段 IIIIV 后接有變量機構，為是其滿足變量特性 軸段 IVV要稍長些， 取 IVVl? =40mm ，并取一 橫截面，其寬度為 10mm 這樣就確定了從動軸各段的直徑和長度。 求軸上的載荷 根據軸的結構圖做 出軸的計算簡圖 如圖中軸上所受的力作受力分析得 圖 36 軸的受力分析圖 15 根據 軸的結構圖 做 出軸的彎矩和扭矩圖 ，從 中可以看出截面 C是軸的危險截面。 圖 37 軸的載荷分析圖 由以上圖可以計算： 表 32 截面 C 的載荷值 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 12NH NHFF? = 12NV NVFF? = 彎矩 HM = .Nmm VM = .Nmm 總彎矩 M M = 22HVMM? = .Nmm 精確 校核軸的強度 進行校核時，由于軸不受扭矩作用，則 只需要計算 軸 上危險截面 CC? 的彎曲應力即可。 截 面 C 的抗彎 截面 系數 3 3 3 30. 1 0. 1 12 17 2. 8W d m m m m? ? ? ? 截面 C 的彎曲應力