高配桥传动计算【2014.4.17,端面从右往左看】

1、高配桥传动计算1传动简图端面图从右往左看：1.1齿轮参数齿轮齿数模数mn压力角螺旋角旋向变位系数L1130822.516右0L2137822.58左0L2237822.516左-0.107L3145822.58右-0.221.2输入参数根据变速箱输出转矩和转速，可以确定此传动系统的输入参数。变速箱输出参数如下表：档位传动比转矩转速比例025Q22.67237516000.4Q32.01237516000.25Q41.35176821510.2Q51221721330.1Q60.67150021450.005H15015H23.46273114

2、000.005此传动系统的输入参数如下表：档位比例转矩转速Q10.02510924350Q20.46341.25599.2509Q30.254773.75796.0199Q40.22386.81593.333Q50.122172133Q60.00510053201.493H10.01514064.65271.8447H20.0059449.26404.6243传动系统每根轴上的转矩和转速如下表：档位L1轴L2轴L3轴Q1转矩1092413472.9316386转速350283.7838233.3333Q2转矩6341.257820.8759511.875转速599.2509485.879139

3、9.5006Q3转矩4773.755887.6257160.625转速796.0199645.4215530.6799Q4转矩2386.82943.723580.2转速1593.3331291.8921062.222Q5转矩22172734.33325.5转速21331729.4591422Q6转矩10051239.51507.5转速3201.4932595.8052134.328H1转矩14064.6517346.421096.98转速271.8447220.4146181.2298H2转矩9449.2611654.0914173.89转速404.6243328.0737269.7495备注

4、：计算传递的转矩时，没有考虑齿轮和轴承的传递效率，全部按照100%传递。2受力分析2.1前1档2.1.1 L1轴L1轴受力图如下：圆周力 径向力 轴向力 T 输入转矩,N.m。 分度圆半径。 结果：dFtFrFa249.671987506.8637707.2425092.19将齿轮受力分解为XY平面（Y方向）和XZ平面（Z方向）上的受力： (度)FxFyFz25.75-25092.295199-4054.09将齿轮受轴向力产生的弯矩分解为XY平面（Z方向）和XZ平面（Y方向）上的弯矩：MzMy13608592821353列方程： XY平面（Y方向） XZ平面（Z方向） 得：L总126.4L16

5、3.2左轴承Fy1Fz1右轴承Fy2Fz2-58365.8-20293.8-36833.224347.882.1.2 L2轴L2轴受力图如下：圆周力 径向力 轴向力 T 输入转矩,N.m。 分度圆半径。 结果：dFtFrFaL21齿298.90990147.437707.2412669.39L22齿307.928687506.8637707.2425092.19将L21齿轮受力分解为XY平面（Y方向）和XZ平面（Z方向）上的受力： (度)Fx1Fy1Fz112.41-12669.479937.59-56199.4将齿轮受轴向力产生的弯矩分解为XY平面（Z方向）和XZ平面（Y方向）上的弯矩：Mz

6、1My1-406924-1849255将L22齿轮受力分解为XY平面（Y方向）和XZ平面（Z方向）上的受力： (度)Fx2Fy2Fz225.7525092.19-951994054.093将齿轮受轴向力产生的弯矩分解为XY平面（Z方向）和XZ平面（Y方向）上的弯矩：Mz2My216783933479669列方程： XY平面（Y方向） XZ平面（Z方向） 得：左轴承Fy1Fz1右轴承Fy2Fz2-53217.241366.8768478.610778.44L总392.1L169.8L2327.32.1.3 L3轴L3轴受力图如下：圆周力 径向力 轴向力 T 输入转矩,N.m。 分度圆半径。 结果

7、：L31齿dFtFrFa363.537990147.437707.2412669.39将齿轮受力分解为XY平面（Y方向）和XZ平面（Z方向）上的受力： (度)FxFyFz12.4112669.39-79937.656199.4将齿轮受轴向力产生的弯矩分解为XY平面（Z方向）和XZ平面（Y方向）上的弯矩：MzMy-494907-2249094列方程： XY平面（Y方向） XZ平面（Z方向） 得：左轴承Fy1Fz144072.5-9450.49右轴承Fy2Fz235865.09-46748.9L总120.6L160.32.2 前2到前6档前2到前6档的三根轴的受力分析与前1档相似。计算参看前1档，

8、结果如下：档位轴左轴承Fy左轴承Fz右轴承Fy右轴承Fz齿1Z向弯矩齿1Y向弯矩齿2Z向弯矩齿2Y向弯矩Q1L1-58365.8-20293.8-36833.224347.881360859.22821353.1Q1L2-53217.241366.8768478.610778.44-406923.5-184925516783933479668.8Q1L344072.5-9450.4935865.09-46748.9-494907-2249094Q2L1-33880.6-11780.3-21381.214133.65789962.321637761.4Q2L2-30891.924012.9739

9、7516256.755-236214.2-1073470974286.862019905.7Q2L325583.55-5485.9397516256.755-287287.5-1305572Q3L1-25505.6-8868.31-1609610639.94594690.731232921.5Q3L2-23255.718077.1829924.914710.142-177824.2-808118.1733451.91520603.2Q3L319259.53-4129.8315672.92-20429.1-216272.6-982846.4Q4L1-12752.4-4434.02-8047.74

10、5319.802297336.02616441.38Q4L2-11627.59038.30414961.992354.997-88909.29-404046.4366714.43760277.7Q4L39629.462-2064.857836.213-10214.2-108132.9-491407.8Q5L1-11845.2-4118.58-7475.214941.344276183.16572586.95Q5L2-10800.38395.30813897.572187.459-82584.17-375302340625.9706190.57Q5L38944.41-1917.967278.73

11、5-9487.58-100440.2-456448.4Q6L1-5369.61-1867.01-3388.632239.987125198.05259562.42Q6L2-4895.943805.7216299.981991.6088-37436.67-170130.1154410.93320126.98Q6L34054.638-869.4393299.562-4300.87-45531.08-206915备注：其中，L1中齿1指L11，L2中齿1指L21，齿2指L22，L3中齿1指L31。2.3 后1档2.3.1 L1轴L1轴受力图如下：圆周力 径向力 轴向力 T 输入转矩,N.m。 分度圆

12、半径。 结果：L11齿dFtFrFa249.6719112665.148548.0732306.19将齿轮受力分解为XY平面（Y方向）和XZ平面（Z方向）上的受力： (度)FxFyFz25.7532306.19-80385.892673.97将齿轮受轴向力产生的弯矩分解为XY平面（Z方向）和XZ平面（Y方向）上的弯矩：MzMy-1752106-3632492列方程： XY平面（Y方向） XZ平面（Z方向） 得：左轴承Fy1Fz154054.48-17598.9右轴承Fy2Fz226331.28-75075.1L总126.4L163.22.3.2 L2轴L2轴受力图如下：圆周力 径向力 轴向力

13、T 输入转矩,N.m。 分度圆半径。 结果：dFtFrFaL21齿298.909116064.848548.0716311.84L22齿307.9286112665.148548.0732306.19将L21齿轮受力分解为XY平面（Y方向）和XZ平面（Z方向）上的受力： (度)Fx1Fy1Fz112.4116311.84-123786-22470.7将齿轮受轴向力产生的弯矩分解为XY平面（Z方向）和XZ平面（Y方向）上的弯矩：Mz1My15239142380916将L22齿轮受力分解为XY平面（Y方向）和XZ平面（Z方向）上的受力： (度)Fx2Fy2Fz225.75-32306.280385

14、.76-92674将齿轮受轴向力产生的弯矩分解为XY平面（Z方向）和XZ平面（Y方向）上的弯矩：Mz2My2-2160931-4480074列方程： XY平面（Y方向） XZ平面（Z方向） 得：左轴承Fy1Fz1右轴承Fy2Fz292640.439139.89-4924076004.82L总392.1L169.8L2327.32.3.3 L3轴L3轴受力图如下：圆周力 径向力 轴向力 T 输入转矩,N.m。 分度圆半径。 结果：L31齿dFtFrFa363.5379116064.848548.0716311.84将齿轮受力分解为XY平面（Y方向）和XZ平面（Z方向）上的受力： (度)FxFyF

15、z12.41-16311.8123786.222470.74将齿轮受轴向力产生的弯矩分解为XY平面（Z方向）和XZ平面（Y方向）上的弯矩：MzMy637192.7-2895709列方程： XY平面（Y方向） XZ平面（Z方向） 得：左轴承Fy1Fz1-67176.6-35246.2右轴承Fy2Fz2-56609.612775.48L总120.6L160.32.4 后2档后2档三根轴受力分析与后1档受力相似，计算参看后1档，结果如下：档位轴左轴承Fy左轴承Fz右轴承Fy右轴承Fz齿1Z向弯矩齿1Y向弯矩齿2Z向弯矩齿2Y向弯矩H1L154054.48-17598.926331.28-75075.

16、1-1752106-3632492H1L292640.439139.89-4924076004.82523914.042380916.2-2160931-4480074H1L3-67176.6-35246.2-56609.612775.48637192.752895708.9H2L136316.21-11823.717690.53-50438.8-1177143-2440470H2L262239.9626295.93-33081.651063.44351988.851599605.9-1451810-3009914H2L3-45132.2-23680-38032.88583.139428094

17、.541945466.6备注：其中，L1中齿1指L11，L2中齿1指L21，齿2指L22，L3中齿1指L31。3 轴强度计算根据输入参数可知，前进档位中前1档输入转矩最大，因此三根轴需要校核前1档；后退档位中后1档输入转矩最大，因此三根轴需要校核后1档。轴校核计算根据弯扭组合计算：（1）计算各截面在水平面内的弯矩（2）计算各截面在垂直面内的弯矩（3）计算各截面的合成弯矩 机械设计（4）计算各截面的扭矩（5）计算各截面的当量弯矩 机械设计的取值根据转矩性质确定：；脉动转矩；对称循环转矩，这里取0.6.机械设计（6）危险截面校核公式 机械设计3.1 L1轴强度L1轴受力情况：Q1档L11齿FtFr

18、Fa87506.8637707.2425092.19FxFyFz-25092.295199-4054.09左轴承右轴承FyFz合力FyFz合力-58365.8-20293.861793.23-36833.224347.8844153.19H1L11齿FtFrFa112665.148548.0732306.19FxFyFz32306.19-80385.8左轴承右轴承FyFz合力FyFz合力54054.48-17598.956847.2426331.28-75075.179558.793.1.1 Q1档剪力图、弯矩图3.1.2 H1档剪力图、弯矩图3.1.3 计算结果齿轮L11处弯扭计算：危险截面

19、处档位dWM'建议d取值L11齿中心截面Q1147.47314855.27.63E+0624.2270175合格H1147.47314855.29.82E+0631.1984675合格左轴承定位截面Q1110130670.66.57E+0650.309775合格H1110130670.68.45E+0664.6817275合格右轴承定位截面Q1110130670.67.94E+0660.7634775合格H1110130670.68.46E+066.48E+0175合格3.2 L2轴强度L2轴受力：Q1L21齿L22齿FtFrFaFtFrFa90147.437707.2412669.3

20、987506.8637707.2425092.19FxFyFzFxFyFz-12669.479937.59-56199.425092.19-951994054.093左轴承右轴承FyFz合力FyFz合力-53217.241366.8767403.968478.610778.4469321.67H1L21齿L22齿FtFrFaFtFrFa116064.848548.0716311.84112665.148548.0732306.19FxFyFzFxFyFz16311.84-123786-22470.7-32306.280385.76-92674左轴承右轴承FyFz合力FyFz合力92640.43

21、9139.89100569.3-4924076004.8290561.093.2.1 Q1档剪力图、弯矩图3.2.2 H1档剪力图、弯矩图3.2.3 计算结果截面档位dWM'L21齿中心截面Q1152.473479799.13E+062.62E+0175安全H1152.473479791.35E+0740.4334775安全L22齿中心截面Q1152.473479798.98E+062.58E+0175安全H1152.473479791.41E+074.04E+0175安全左轴承定位截面Q1110130670.65.93E+054.53965975安全H1110130670.68.85

22、E+056.77275475安全右轴承定位截面Q1110130670.66.10E+054.66822675安全H1110130670.67.97E+056.0985475安全L21齿右端面截面Q1110130670.68.56E+066.55E+0175安全H1110130670.61.32E+071.01E+0275建议130L22齿左端面截面Q1110130670.68.50E+066.50E+0175安全H1110130670.61.35E+071.04E+0275建议1303.3 L3轴强度L3轴受力：Q1L31齿FtFrFa90147.437707.2412669.39FxFyFz

23、12669.39-79937.656199.4左轴承右轴承FyFz合力FyFz合力44072.5-9450.4945074.3535865.09-46748.958921.68H1L31齿FtFrFa116064.848548.0716311.84FxFyFz-16311.8123786.222470.74左轴承右轴承FyFz合力FyFz合力-67176.6-35246.275861.67-56609.612775.4858033.233.3.1 Q1档剪力图、弯矩图3.3.2 H1档剪力图、弯矩图3.3.3计算结果截面档位外径内径WM'L31齿中心截面Q1188.59107.5588

24、979.31.05E+0717.7425675安全H1188.59107.5588979.31.35E+0722.853175安全左轴承定位截面Q1150107.5243933.69.84E+0640.3511475安全H1150107.5243933.61.27E+0751.9813675安全右轴承定位截面Q11500331339.99.85E+0629.7277975安全H11500331339.91.27E+0738.2386875安全4 轴承计算4.1 轴承疲劳寿命计算4.1.1 平均当量转速和平均当量动载荷计算公式由于各轴承并不是在一种工况下工作，故按当量转速和平均当量动载荷计算轴承

25、寿命。和的计算公式如下：式中： 、分别为轴承在每种工况下的当量动载荷； 、分别为轴承在每种工况下的当量转速； 、分别为轴承在每种工况下运转时间占总运转时间的百分比； 为寿命指数，球轴承取3，滚子轴承取10/3。本减速箱在每种工况下运转时间占总运转时间的百分比如下：前进一挡占总运转时间的2.5%；前进二挡占总运转时间的40%；前进三挡占总运转时间的25%；前进四挡占总运转时间的20%；前进五挡占总运转时间的10%；前进六挡占总运转时间的0.5%；后退一挡占总运转时间的1.5%；后退二挡占总运转时间的0.5%； 在各种工况下计算轴承当量载荷的动载系数： 前进一挡动载系数fd：1.2 前进二挡动载系

26、数fd：1.2前进三挡动载系数fd：1.2前进四挡动载系数fd：1.2后退一挡动载系数fd：1.2后退二挡动载系数fd：1.24.1.2 轴承疲劳寿命的计算公式：4.2 计算结果L1轴L2轴L3轴左右左右左右轴承型号331223312232222322223303033030Cr(KN)365365400400435435前1档转速350350283.784283.7838233.333233.333前1档比例0.0250.0250.0250.0250.0250.025前2档转速599.25094599.251485.879485.8791399.501399.501前2档比例0.40.40.

27、40.40.40.4前3档转速796.0199796.02645.422645.4215530.68530.68前3档比例0.250.250.250.250.250.25前4档转速1593.33331593.331291.891291.8921062.221062.22前4档比例0.20.20.20.20.20.2前5档转速213321331729.461729.45914221422前5档比例0.10.10.10.10.10.1前6档转速100510051239.51239.52134.332134.33前6档比例0.0050.0050.0050.0050.0050.005后1档转速271.

28、84466271.845220.415220.4146181.23181.23后1档比例0.0150.0150.0150.0150.0150.015后2档转速404.62428404.624328.074328.0737269.75269.75后2档比例0.0050.0050.0050.0050.0050.005平均当量转速Nm990.54781990.548805.27805.27667.687667.687判断系数e0.420.420.420.420.360.36径向动载系数X0.40.40.40.40.40.4轴向动载系数Y1.41.41.41.41.71.7平均当量动载荷Pm43349

29、.66929897.938736.642790.527464.937246.3 疲劳寿命20418.40570434.249586.735587.0924883590145注：轴承参数按NSK轴承手册。结果表明，轴承有足够的寿命。5 齿轮计算5.1 计算公式5.1疲劳强度校核计算5.1.1齿面接触强度核算强度条件齿轮的计算接触应力，N/mm2齿轮的许用接触应力，N/mm2计算接触应力小轮：大轮：使用系数动载系数接触强度计算的齿向载荷分布系数接触强度计算的齿间载荷分布系数，小轮及大轮单对齿啮合系数节点处计算接触应力的基本值，N/mm2计算接触应力的基本值端面内分度圆上的名义切向力，N工作齿宽，m

30、m,啮合齿中较小者小齿轮分度圆直径，mm齿数比节点区域系数弹性系数重合度系数螺旋角系数许用接触应力计算齿轮的接触极限应力，N/mm2试验齿轮的接触疲劳极限，N/mm2接触强度计算的寿命系数润滑剂系数速度系数粗糙度系数工作硬化系数接触强度计算的尺寸系数5.1.2轮齿弯曲强度计算强度条件齿轮的计算齿根应力,N/mm2齿轮的许用齿根应力，N/mm2计算齿根应力弯曲强度计算的齿向载荷分布系数弯曲强度计算的齿间载荷分布系数齿根应力的基本值，N/mm2齿根应力的基本值当时：端面内分度圆上的名义切向力，N工作齿宽（齿根圆处），mm法向模数，mm载荷作用于单对齿啮合区处界点时的齿形系数载荷作用于单对齿啮合区处

31、界点时的应力修正系数螺旋角系数载荷作用于齿顶时的齿形系数载荷作用于齿顶时的应力修正系数弯曲强度计算的重合度系数许用齿根应力计算齿轮的弯曲极限应力，N/mm2试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限，N/mm2试验齿轮的应力修正系数弯曲强度计算的寿命系数相对齿根圆角敏感系数相对齿根表面状况系数弯曲强度计算的尺寸系数5.2 计算结果前1档计算详细参数：渐开线齿轮参数L11-L22变位L21-L31齿轮名称L11L22L21L31齿数Z30373745模数mn8888螺旋角161688分度圆法向压力角an22.522.522.522.5分度圆切向压力角at0.4068630.4068630.3961690.396

32、169齿顶压力角aat0.5295020.5094650.498870.468497标准中心距a0278.8002278.8002331.2234331.2234工作齿宽b9090100100扭矩T(N.m)1092413472.9313472.9316386转速n（r/m)350283.7838283.7838233.3333线速度v(m/s)4.5754724.5754724.441454.44145中心距a278.8002278.8002329329啮合角a'0.3926990.3926990.3760480.376048端面啮合角at'0.4068630.4068630

33、.3796860.379686径向变位系数x00-0.049-0.22084法向变位系数xn00-0.04948-0.22301分度圆直径d249.6719307.9286298.909363.5379基圆直径db229.2904282.7915275.7573335.3805顶圆直径da265.6719323.9286314.0302375.8827根圆直径df229.6719287.9286278.1173339.9698齿顶高ha887.5606356.172409齿根高hf101010.3958511.78408全齿高ht181817.9564917.95649端面重合度a1.4892

34、211.4892211.6250391.625039纵向重合度0.9870540.9870540.5537530.553753重合度总2.4762762.4762762.1787922.178792传动比u1.2333331.2333331.2162161.216216分度圆上的圆周力Ft87506.8687506.8690147.490147.4使用系数KA1.251.251.251.25动载系数KV1.0302431.0372991.0379661.046175齿向载荷分布系数KH1.1659131.1568651.1644991.157238齿间载荷分布系数Kha1.21.21.21.2

35、单对齿啮合系数ZB和ZD1111节点区域系数ZH2.3068952.3068952.4165942.416594弹性系数ZE189.8189.8189.8189.8重合度系数Z0.8207520.8207520.8330880.833088螺旋角系数Z0.980440.980440.9951220.995122接触应力基本值H0935.6387842.4962891.4052808.2948计算接触应力H1和H21255.9051130.3341200.2781089.253试验齿轮的接触疲劳极限（动）Hlim1600160016001600接触强度计算的寿命系数（动）ZNT1111润滑剂系数

36、ZL0.9710.9710.9710.971速度系数ZV1.0051.0051.0051.005粗糙度系数ZR0.960.960.960.96工作硬化系数ZW1111尺寸系数ZX1111接触极限应力HG1498.9131498.9131498.9131498.913接触强度最小安全系数SHmin1.251.251.251.25许用接触应力Hp1199.1311199.1311199.1311199.131E0.0028730.002873-0.16109-0.73612G-0.85-0.85-0.94896-1.29602b0.2574920.2574920.1289360.128936当量齿

37、数zn33.7750841.6559338.1016246.3398H-0.9542-0.9718-0.96369-0.975430.8896590.9166510.8985460.901397sFn/mn2.2679422.3102152.3108162.422009pF/mn0.552060.5386880.5734480.664931an1.5924941.5924941.6523571.652357dn270.2006333.2474304.8129370.7184dbn249.6328307.8805281.6104342.4992dan286.2006349.2474319.934

38、2383.0632den273.797337.1318306.7183370.487aen0.4232860.4196420.4074350.391188e0.0407880.0327220.0375150.030169aFen0.3824980.386920.3699190.36102hFe/mn1.0138881.0262950.9988021.201425齿廓系数YF1.1876431.1565111.1325741.244348齿根齿厚与弯曲力臂比值L2.2368772.2510242.3135872.015948齿根圆角系数qs2.0540722.1442982.0148451.82

39、1248应力修正系数YS2.0563132.1008472.0622711.886783螺旋角系数Y0.8683930.8683930.9630830.963083齿根应力基本值F0257.7513256.4308253.4775254.7949弯曲齿向载荷分布系数KF1.1317831.1246941.1339111.128073弯曲齿间载荷分布系数KFa1.21.21.21.2计算齿根应力F450.8111448.7452447.4997451.0489试验齿根弯曲疲劳极限(动)Flim500500500500试验应力修正系数YST2222弯曲寿命系数YNT1111相对齿根圆角敏感系数Yr

40、elT0.9880060.9905130.9869030.981326相对齿根表面状况系数YRrelT1.0633671.0633671.0633671.063367弯曲强度计算尺寸系数YX0.970.970.970.97计算弯曲极限应力FG1019.0941021.681017.9561012.204弯曲强度最小安全系数SFmin1.61.61.61.6许用齿根应力FP636.9339638.5497636.2225632.6273结果汇总：渐开线齿轮参数变位L11-L22变位L21-L31齿轮名称L11L22L21L31档位Q1计算接触应力H1和H21255.9045161130.3342281200.2781089.253许用接触应力Hp1199.1306241199.1306241199.1306241199.130624计算齿根应力F450.8111321448.7451941447.4997451.0489许用齿根应力FP636.93387638.5497274636.2224752632.6272577Q2计算接触应力H1和H2978.6716721