西安文理学院本科毕业设计(论文) 第19页
小齿轮中点分度圆直径dm1：
(1-0.15)=32.3mm dm1?d1(1?0.5?R)=38×
中点模数mn：
0.85=1.7mm mn?m(1?0.5?R)=2×
当量齿数ZV：
ZV1?Z1/cos?1=19/cos18°26′=20.76
ZV2?Z2/cos?2=57/cos71°34′=180.27
将计算结果进行圆整，取ZV1=20，ZV2=180； 大端分度圆处的实际圆周速度v：
v??d1n1/(60?1000)=π×38×150/60000=0.3m/s
重求动载系数KV：
按实际圆周速度v=0.3m/s ，因为是高精度齿轮，故取KV=1； 齿向载荷分布系数KH?、KF?：
因小齿轮是悬臂支承，故取KH?=1.2，KF?=1.2； 中点分度圆上的圆周力Ftm：
由式Ftm?2000T/dm1，得
3.37/32.3=208.67N Ftm=2000×
1、齿面接触疲劳强度的校核 接触计算用单位齿宽上的载荷WHt：
WHt?FtmK?KVKH?KH?/b (3.27)
式中
K?——工况系数； KV——动载系数；
KH?——接触计算用的齿向载荷分布系数；
KH?——接触计算用的端面载荷分配系数，对于支持圆锥齿轮KH?=1； Ftm——齿宽中点分度圆上的额定圆周力；
b——齿宽；
西安文理学院本科毕业设计(论文) 第20页
将各值代入式(3.27)可得：
1.0×1×1.2×1/18=13.91N WHt=208.67×
接触计算应力?H：
?H?(WHt/dm1)(u2?1)/u=420.74N
试验齿轮的接触疲劳极限应力?Hlim：
由于大、小齿轮均采用 20Cr，并经渗碳淬火处理，?Hlim1=?Hlim2=1500 N/mm2（初步计算时，取中线偏下部分的值?Hlim=1350N/mm2，趋于安全，此处为精确校核，故取中线处的值）。
接触计算用的寿命系数ZN：
因按持久寿命计算，故取ZN1=ZN2=1； 润滑剂系数ZL：取ZL=1； 表面光洁度系数：
由于是高精度齿轮，齿面光洁度为?7，RZ1?RZ2=6.3?m， 所以齿宽中点当量圆柱齿轮中心距为：
avm?0.5(dvm1?dvm2)?0.5(1?u)dvm?0.5(1?u)dvm1/cos?1 =0.5×4×32.3/ cos18°26′=68.09mm
RZ100?(RZ1?RZ2)3100/avm/2?6.33100/68.09=7.16
节点处综合曲率半径10mm，齿面光洁度系RZ100表示为试验齿轮副的中心距是100，
数Zr即为此条件下的试验值。当?Hlim>1200 N/mm2时，取Zr=0.93。 速度系数ZV：
中点圆周速度为：
Vm??dm1n1/(60?1000)=π×32.3×150/60000=0.25m/s
因Vm=0.25m/s和?Hlim≥1200 N/mm2，故可取Zv=0.5； 工作硬化系数ZW：
因大小齿轮均为硬齿面，故取ZW=1； 接触计算时的尺寸系数ZX：一般取ZX=1；
?lim： 计算齿轮的接触疲劳极限应力?H 西安文理学院本科毕业设计(论文) 第21页
由公式：
?lim2=?HlimZNZRZLRVZWZX ?lim1=?H?H=1500×0.93×0.5×1×1×1 ×1=697.5N
接触计算安全系数SH：
?lim/?H=697.5/420.74=1.66 因大小齿轮材料和硬度均相同，所以有：SH1?SH2??H接触计算最小安全系数为SHmin=1.25，因SH1=SH2>SHmin，故安全。 2、齿根弯曲疲劳强度的校核 弯曲计算用单位齿宽上的载荷WFt
WFt=FtmK?KVKF?KF? （3.28）
式中：
Ftm——中点分度圆上的圆周力，Ftm=208.67N； K?——工况系数，K?=1； KV——动载系数，KV=1；
KF?——弯曲计算用的齿向载荷分布系数，取KF?=1.2；
KF?——弯曲计算用的端面载荷分布系数，对直齿圆锥齿轮，KF?一般取1； 将各值代入式(3.28)可得：
1.2×1×1×1/18=13.91N WFt=208.67×
变位系数x、xs：
为提高弯曲疲劳强度，采用切向—高变位传动，因Σ=90°（轴交角），故由
x1?0.46?(1?1/u2)，可得：
小轮的变位系数x1=0.41，大轮的变位系数x2=-x1=-0.41 ， 根据1/u2?Z1/Z2=19/57=0.33 ，取xs1=0.013，xs2=-xs1=-0.013； 计算应力集中系数YS?：
当x1=0.41，ZV1=20时，YS?1=1.83， 当x2=-0.41，ZV2=180时，YS?2=1.81； 齿形系数YF?：
YF?=1.15CYF?（圆柱） (3.29)
西安文理学院本科毕业设计(论文) 第22页
根据x1=0.41，ZV1=20，x2=-0.41，ZV2=180， 查得YF?1（圆柱）=2.26，YF?2（圆柱）=2.2； 根据xs1=0.013，xs2=-0.013， 查得C1=0.98，C2=1.02； 故由式(3.29)可得：
2.26×0.98=2.55 YF?1=1.15C1YF?1（圆柱）=1.15×
2.2×1.02=2.58 YF?2=1.15C2YF?2（圆柱）=1.15×
弯曲计算应力?F：
?F1?wFtYF?1YS?1Y?v/mn (3.30)
Y?v——当量圆柱齿轮弯曲计算用重合度系数，对一般圆锥齿轮Y?v=1； mn——中点模数； 小齿轮弯曲计算应力：
2.55×1.83×1/1.7=38.18 N/mm2 ?F1?wFtYF?1YS?1Y?v/mn=13.91×大齿轮弯曲计算应力：
?F2??F1YF?2YS?2/(YF?1YS?2)
=38.18×2.58×1.81/（2.55×1.83）=38.21 N/mm2
试验齿轮的弯曲疲劳极限应力?Flim：
由于大、小齿轮的材料及硬度都相同，并经过渗碳淬火处理，可取?Flim1=?Flim2=350 N/mm2；
试验齿轮弯曲计算用的寿命系数YNT：
按持久寿命计算，有：YNT1=YNT2=1； 相对表面状况系数YRrelT：
因小齿轮均用20Cr，表面经渗碳处理，齿面光洁度为?7，RZ1?RZ2=6.3?m 故取
YRrelT1=YRrelT2=1.01； 相对敏感系数Y?relTe：
因大、小齿轮均用20Cr，并经渗碳淬火处理， 当 ?0.2=600 N/mm2，YF?1=1.83时，查得Y?relTe1=0.99，
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当 ?0.2=600 N/mm2，YF?2=1.81时，查得Y?relTe2=0.98， 试验齿轮的应力集中系数YST：取YST=2.1； 弯曲计算用的尺寸系数YX：
因为大、小齿轮材料和热处理方式都相同，m=2，所以 YX1 =YX2=1；
?lim： 计算齿轮的弯曲疲劳极限应力?F?lim1??Flim1YST1YNT1Y?relTe1YRrelT1YX1 ?F =350×2.1×1×0.99×1.015×1=727.65N/mm2
?lim2??Flim2YST2YNT2Y?relTe2YRrelT2YX2 ?F =350×2.1×1×0.98×1.015×1=720.3N/mm2 弯曲计算安全系数SF：
?lim1/?F1=727.65/38.18=19.06 SF1=?F?lim2/?F2=720.3/38.21=18.85 SF2=?F弯曲计算最小安全系数SFmin=2.0，因SF1>SFmin，SF2>SFmin故安全。
3.5 主架伸缩液压缸的设计
3.5.1 主架伸缩液压缸各尺寸数据的确定
估算手架伸缩液压缸负载如下：
轴承套筒质量： m1=0.93kg； 两轴承质量： m2=0.4kg； 旋转轴质量： m3=1.43kg； 手架旋转轴所承受的负载为： m4=23.96kg； 上述结构的总质量为：
m?m1?m2?m3?m4=0.93+0.4+1.43+23.96=26.72kg
设手架伸缩液压缸的活塞杆在达到稳定速度过程中的加速度a?2g，则手架伸缩液压缸承受的负载为：
F?m(a?g)=785.57N