车辆水冷启动机构建输送间段齿轮轴装置的载荷剖析

　　1受力分析

　　已知齿轮参数：模数mn=2.5，压力角=20，螺旋角=20(右旋)，齿数Z=46.滑动轴承工况：转速n=2600r/min， 大传递扭矩T=130Nm，其传动简图及受力简图如下1所示。

　　d=mnZ/cos=122.38mmFt=2000T/d=2124.5NFr1=Fttann/cos=823NFa=Fttan=773.3N附加力矩为：T=Fa　d=94.64N.m附加径向力为：Fr=T/B=94.64/0.036=2629N由于该齿轮为中间齿轮，主动轮和从动轮对该齿轮径向力间夹角2为67.2，故其径向力为Fr=2Fr1cos Fr=4000N=F

　　2磨损校核计算

　　根据文献[1]中对轴承的平均压强、pv值、滑动速度进行校核计算。

　　pm=FBD=42000.03　0.045=3111111Papm=25MPapv=Fn19100B=3.1111112600191000.03=19750000Pam/spv=30MPam/sv=Dn60　1000=3.14　45　2600601000=6.123m/sv=12m/s

　　3 小油膜厚度校核

　　对于载荷较大、转速较高的滑动轴承，要使其正常工作，必须满足 小油膜厚度条件，才能形成弹流润滑，也就是说其偏心率不能过大，下面通过对其偏心率计算来进行 小油膜厚度校核。

　　3.1轴与轴承的相对间隙

　　根据轴及轴承的公差计算出其相直径间隙为：0.0350.1mm，根据相对间隙计算公式：=D可得对间隙范围为：0.0007780.002222.

　　3.2计算量纲为1的承载力

　　该轴承所用润滑油为15W40CF14与发动机油15W/40性质接近，在100时油的黏度为：12.516.3mm2/s(0.0120.0163PaS)，工作时温度为80，则根据文献[2]中利用线性关系可查出其黏度为：18mm2/s(0.018PaS).根据文献[3]中的量纲为1的承载力计算公式：F=pm2n(n的单位为r/s)可计算出承载力量纲为1的承载力F.

　　3.3偏心率

　　将直径间隙以0.005mm为间距，可计算出相应的量纲为1的承载力F，查图可得到对应的偏心率，其值见。根据文献[1]中由表面粗糙度、轴的半径、偏心率及安全系数决定满足弹流润滑所必需的 小油膜厚度计算公式及其条件：

　　hmin=r(1-)hminS(Rz1 Rz2)可得：r(1-)　S(Rz1 Rz2)从而可推出满足 小油膜厚度条件时的许用偏心率值，并将计算结果列于1中。

　　1-S(Rz1 Rz2)r

　　1计算结果及对应查图所得值

　　3.4分析

　　1)从1中可知，随着直径间隙的增加，其许用偏率也增加，但相对间隙、量纲为1的承载力、偏心率也相应增加。在 大功率时，其实际工况的偏心率大于许用偏心率，也就是说在满足图纸要求时，不能保证轴与轴承之间的 小油膜厚度完全满足形成弹流润滑的要求，从而有可能造成轴与轴承之间直接接触，造成磨损甚至烧损。

　　2)从许用 小偏心率的计算公式可知，如果零件表面几何形状误差精度提高、零件的变形小、安装误差小及零件表面粗糙度好则轴承是有可能正常工作的。

　　3)可通过改进轴或者轴承结构以提高轴承的承载能力，如不开周向油槽，而是在轴上非承载区开轴向油槽(因对轴而言，其在周向上径向载荷的方向基本不变)，则轴承的承载能力大为提高，其原理如2所示。

　　4)根据可做出无量纲承载力、许用偏心率关系曲线，并将其置于压力供油径向轴承的承载能力图中，如下3中所示曲线。

　　圆轴承承载能力图中的关系曲线由3可知，轴承的工作区域在红色(粗实线)曲线的左边或上方与黑色粗线之间所围成的窄区域内，这是因为：当工作区域位于曲线下方或右边时，不满足 小油膜限制，使轴承不能形成弹流润滑，从而润滑较差，导致轴与轴承直接接触。从图中可知部分红色(粗实线)曲线处于图中的1区，而处于这些区域内则会导致轴承与轴之间边缘接触严重，从而易于引起轴承与轴的烧损，事实上由于其工作区域较窄，当载荷有冲击、间隙过大或者润滑油的黏度降低都会导致红色(粗实线)曲线的上移或左移，引起轴与轴承之间边缘接触严重，引起轴承与轴的烧损。而当轴承表面几何形状误差、零件的变形及安装误差、载荷平稳、润滑油的黏度提高等条件较好，则红色(粗实线)曲线将会右移，轴承的工作区域则会扩大，轴承的性能会有一定的提高，则轴承有可能正常工作。

　　4结论

　　1)该型汽车发动机风扇输出齿轮滑动轴承全功率输出时，不能完全满足形成弹流润滑的 小油膜厚度要求，此时有可能造成轴与轴承直接接触，从而导致轴承的剧烈磨损甚至烧损。

　　2)要使该轴承正常工作，必须改进轴承的结构，提高其制造精度，以提高其承载能力，或者降低其输出功率从而降低其载荷。