机械设计经典计算公式.xls

目录 1键的强度计算 2销的强度计算 3焊缝及键连接受力计算比较 4链条计算 5链轮计算 6弹簧计算 7螺纹计算 8万向联轴器计算 9齿式联轴器计算 10减速机公称功率 11过盈计算 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 序序号号代代号号定定义义公公式式 出出处处结结果果单单位位 一一已已知知 1T转矩135N m 2L键的长度50mm 3b键的宽度20mm 4l键的工作长度l L b30mm 5D轴的直径70mm 6h键的高度12mm 7k键与轮毂的接触高度k h 26mm 8Ppp键连接的许用挤压压强机械 表5 3 1740MPa 9 p键连接的许用剪切应力机械 表5 3 1790Mpa 二二计计算算 10P工作面的挤压P 2T Dkl21 42857143MPa 11 键的剪切应力 2T Dbl6 428571429Mpa 三三结结论论 12P Ppp满足要求 13 p满足要求 序序号号代代号号定定义义公公式式 出出处处结结果果单单位位 圆圆柱柱销销 平平面面 机械 表5 3 2 第一种 一一已已知知 1F横向力5000N 2d销的直径5mm 3Z销的数量5个 二二计计算算 4 剪切力 4F d2Z50 92958179MPa 5 p许用剪切力 根据销的材料查表对于销的 常用材料可取 p 80MPa 三三结结论论 p满足要求 圆圆柱柱销销 圆圆周周 机械 表5 3 2 第二种 一一已已知知 1T转矩5000N mm 2D轴的直径100mm 3d销的直径5mm 4L销的长度50mm 二二计计算算 4 p挤压力 p 4T DdL0 8MPa 5 pp许用挤压力机械 表5 3 17MPa 4 剪切力 2T DdL0 4MPa 5 p许用剪切力 根据销的材料查表对于销的 常用材料可取 p 80MPa 三三结结论论 p pp满足要求 p满足要求 焊缝及键连接受力计算比较 参考书目 机械手册 机械手册 序号代号定义备注结果单位 一一焊焊缝缝计计算算 已已知知条条件件 1M扭矩1650N m 2R轴径100mm 3k焊缝高度15mm 4aa 0 7k10 5mm 计计算算受受力力 1 剪切力 双面焊缝 2 M R a 2 R a 4 R4 1 18223Mpa p167Mpa p 强度满足要求 二二键键计计算算 已已知知条条件件 1T扭矩1650N m 2D轴径100mm 3b键宽28mm 4L键长70mm 计计算算受受力力 1 剪切力 2 T DbL16 8367Mpa p60Mpa p 强度满足要求 三结结论论 轴头采用焊缝联结和键联结均能满足要求 但根据计算数据 通过比较 焊缝联结更为可靠 序序号号代代号号定定义义公公式式 出出处处结结果果单单位位 一一已已知知 1n1链轮1转速213r min 2n2链轮2转速213r min 3i传动比i n1 n21 4z1链轮1齿数25 5z2链轮2齿数z2 i z125 6P传递功率3Kw 7KA共况系数机械 表13 2 31 4 8Pd设计功率Pd KA P4 2Kw 9Kz 链轮齿数系数机械 表13 2 41 51 10Kp排数系数机械 表13 2 51 二二计计算算 11Po单排链功率Po Pd Kz Kp 2 781456954Kw 12p链条节距机械 图13 2 219 05mm 13dkmax链轮轴孔最大许用直径机械 表13 2 688mm 因不满足结构需要 增大节距和 齿数 p 25 4 Z1 z2 29 dkmax 120mm 14z1链轮1齿数25 15z2链轮2齿数z2 i z125 16p链条节距机械 图13 2 225 4mm 17dkdk dkmax 12090 18a0初定中心距a0min 0 2z1 i 1 p254mm 有张紧装置 a0max 80p2032mm 19选a01100mm 20a0p以节距计的初定中心距a0p a0 p43 30708661mm 21k机械 表13 2 70 22Lp链条节数Lp z1 z2 2 2a0p k a0p111 6141732节 23110 24L链条长度L Lp p 10002 794m 25ka机械 表13 2 80 25 26ac计算中心距ac p 2Lp z1 z2 ka1079 5mm 27 a0 002 ac2 159 28a实际中心距a ac a1077 341mm 291000 30v链条速度v z1n1p 60 10000 010583333m s 31Ft有效圆周力Ft 1000P v396850 3937N 序序号号代代号号定定义义公公式式 出出处处结结果果单单位位 一一已已知知 1z链轮齿数29 2d1滚子外径机械 表13 2 115 88 3p链条节距25 4mm 4pt链条排距机械 表13 2 131 88mm 二二计计算算 5d分度圆直径d p sin 180 z 234 9262911mm 6da齿顶圆直径da p 0 54 cot180 z 247 2651432mm 7df齿根圆直径df d d1219 0462911mm 8ha分度圆弦齿高ha 0 27p6 858mm 9h2内链板高度机械 表13 2 121 08mm 10dg齿侧凸缘直径dg pcot180 z 1 04h2 0 76210 8659432mm 11K机械 表13 2 159 5 12dk90 13h轮毂厚度h K dk 6 0 01d26 84926291mm 14l轮毂长度lmin 2 6h69 80808357mm 15dh轮毂直径dh dk 2h189 5mm 16dhmax dg200 17b1内节内宽机械 表13 2 117 02mm 18bf齿宽bf 0 95b116 169mm 19MR量柱测量距MR dcos90 z dRmin dR d1 250 4617515 20bR量柱直径15 88mm 序序号号代代号号定定义义公公式式 出出处处结结果果单单位位 一一已已知知 1P1最小工作载荷0N 2Pn最大工作载荷3122N 3h工作行程25mm 4D弹簧中径32mm 5弹簧类别 寿命 103 106 类载荷次 6弹簧结构端部并紧 磨平 支撑圈为1圈 7弹簧材料碳素弹簧钢丝C级 8G切变模量79000MPa 9E弹性模量206000MPa 二二计计算算 10 b抗拉极限强度查表11 2 3初选 钢丝 8 1370MPa 11 p许用应力0 5 b685MPa 12C 初选旋绕比8 KC3 pD2 Pn224 6764894 13K 初选曲度系数查表11 2 20 14C 旋绕比4 15K 曲度系数1 404 16d钢丝直径d D C8mm 选取8mm 17C实际旋绕比C D d4 18K实际曲度系数 K 4C 1 4C 4 0 615 C 或查表11 2 20 1 40375 19P 初算弹簧刚度P Pn P1 h124 88N mm 20F1最小载荷下变形量F1 P1 P 0mm 21Fn最大载荷下变形量Fn Pn P 25mm 22Fb压并时变形量Fb Fn 0 6538 46153846mm 23Pb压并载荷Pb Pn 0 654803 076923mm 24n有效圈数n Gd4Fn 8PnD39 88448911 选取10 25n1总圈数查表11 2 14 n1 n 212 26Hb压并高度Hb n 1 5 d92mm 27Ho自由高度Ho Hb Fb130 4615385mm 选取130mm 28t节距t Ho 1 5d n11 8mm 29 螺旋角 arc t D 6 694561369 30L展开长度L Dn1 COS 1316 178447mm 三三结结论论 验验算算 稳稳定定性性 31b高径比b HO D4 0625 两端固定 b 5 3满足要求 强强度度 32 max最大切应力 max 8KDPn d3697 4977318MPa s屈服极限静载荷 80钢930MPa 33S疲劳安全系数S p max1 333337669 34Sp1 3 1 7 35S Sp 强度满足要求满足要求 序序号号代代号号定定义义公公式式 出出处处结结果果单单位位 一一已已知知 1d螺栓直径240mm 2na安全系数手册 5 1 531 2 3ko预紧系数手册 5 1 544 4kc相对刚度系数手册 5 1 550 2 5 s材料的屈服极限930Mpa 6F止推力3500000N 7G锁紧装置重量0Kg 8m摩擦系数0 15 二二计计算算 9P最大轴向载荷P m 9 8G F3500000 10P 总拉力P ko kc P14700000 11Aa危险截面面积Aa d2 445216mm2 12 t最大轴向载荷 t 1 3P Aa422 6380042Mpa 13 tp许用拉应力 tp s n775Mpa 三三结结论论 验验算算 t tp满足要求 序序号号代代号号定定义义公公式式 出出处处结结果果单单位位 一一已已知知 1P传动功率5 5Kw 2n转速73r min 3T理论转矩T 9550 P n0 719520548kN m 4K工况系数机械手册 6 89页表6 2 225 二二计计算算 5Tc计算转矩Tc TK3 59760274kN m 6 17 88 7 212 8tan tan tan2 1 tan2 2 1 20 253646267 9 14 23270071 10选用SWC 180 BH1 1420 Tn公称转矩12 5kN m Tf疲劳转矩6 3kN m 三三结结论论 验验算算 Tn Tc Tf Tc满足要求 序序号号代代号号定定义义公公式式 出出处处结结果果单单位位 一一已已知知 1T理论转矩2387 5N m 2Pw驱动功率300Kw 3n工作转速1200r min 4Kw动力机系数机械 6 54页1 5K工况系数机械 6 54页表6 2 22 6Kt温度系数机械 6 54页1 7Kz启动系数机械 6 56页表6 2 31 8参考外方图纸选取制动盘直径710mm 9Tn公称转矩WGP714000N m 二二计计算算 10Tc联轴器计算转矩Tc TKwKKzKt852000N m 三三结结论论 验验算算 Tc Tn满足要求 序序号号代代号号定定义义公公式式 出出处处结结果果单单位位 一一已已知知 1KA工况系数1 5 2KS安全系数1 5 3P输入功率300kW 5N输入转速1200r min 6n输出转速41r min 二二计计算算 4P2m计算功率P2m P KA KS675kW 7i减速比i N n29 26829268 8P1公称输入功率P2m P1 三三结结论论 验验算算 9查表得ZSY500840Nm 序序号号代代号号定定义义公公式式 出出处处结结果果单单位位 一一已已知知 1da包容件外径295mm 2df结合直径100mm 3di被包容件内径0mm 4lf结合长度50mm 5 摩擦因数机械手册 表5 4 4 钢 钢 0 14 6Ea包容件弹性模量200000MPa 7Ei被包容件弹性模量200000MPa 8 a包容件泊松比0 3 9 i被包容件泊松比0 3 10 sa包容件屈服强度295MPa 11 si被包容件屈服强度275MPa 12N功率11Kw 13k过载电机过载系数2 5 14n转速159 16r min 二二计计算算 1T传递扭矩T 9550k过载N n1650 069113N m 2Pfmin传递载荷所需最小压强Pfmin 2T df2lf 15 00666604MPa 3qa包容件直径比qa df da0 338983051 4qi被包容件直径比qi di df0 5Ca系数机械手册 表5 4 51 579 6Ci系数机械手册 表5 4 50 7 7eamin 传递载荷所需的最小变化量 包 容件 eamin Pfmin df Ca Ea0 011847763mm 8eimin 传递载荷所需的最小变化量 被 包容件 eimin Pfmin df Ci Ei0 005252333mm 9 emin 传递载荷所需的最小有效过盈 量 emin eamin eimin0 017100096mm 12 min考虑压平后的最小过盈量 min emin0 017100096mm 13a机械手册 图5 4 80 52 14c机械手册 图5 4 80 5 15Pfamax 不产生塑性变形所允许的最大 压强 包容件 Pfamax a sa153 4MPa 16Pfimax 不产生塑性变形所允许的最大 压强 被包容件 Pfimax c si137 5MPa 17Pfmax 被联结件 取Pfamax和Pfimax较小的 值 137 5MPa 18Ft 不产生塑性变形所允许的最大 传递力 Ft Pfmax dflf 302378 2929N 19eamax 不产生塑性变形允许的最大直 径变化量 包容件 eamax PfmaxdfCa Ea0 10855625mm 20eimax 不产生塑性变形允许的最大直 径变化量 被包容件 eimax PfmaxdfCi Ei0 048125mm 21 emax 被联结件不产生塑性变形允许 的最大有效过盈量 emax eamax eimax0 15668125mm 22 min 选择配合的要求 min emin 23 max 选择配合的要求 max ema