【《某重物上楼辅助小车方案设计校核计算案例》4300字】

某重物上楼辅助小车方案设计校核计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u17566某重物上楼辅助小车方案设计校核计算案例 1154941.1提升机构方案二的设计校核 1135871.1.1传动齿轮的设计与校核 1270821.1.2按齿面接触疲劳强度设计计算 2294351.1.3确定齿轮传动的参数和尺寸 566771.1.4校核齿根弯曲疲劳强度 5293611.2提升机构方案一的设计校核 7320801.2.1轴的设计校核 7259961.2.2爬楼运载小车轴承校核 1010891.3成本校核 1148261.1.1成本核算概念 1151381.1.2产品生产成本项目 124651.1.3直接材料成本的核算 12151201.1.4直接人工成本的核算 12173521.1.5制造成本的核算 1362571.1.6总计生产成本 131.1提升机构方案二的设计校核1.1.1传动齿轮的设计与校核(1)选择传动齿轮的精度等级从本装置的实际工作情况出发，由于本装置仅属于普通工作机，速度也不高，因此本装置的传动齿轮选用的是七级精度[21]。(2)选择齿轮材料由设计理念出发，最终材料选择方便于制造且价格低廉的45#钢材。(3)热处理方法及齿面硬度爬楼动力机构主动齿轮：45#钢材(调质处理)，硬度为240HBS。爬楼动力机构从动齿轮：45#钢材(正火处理)，硬度为200HBS。(4)选爬楼动力机构齿数Z1、Z2Z1=30，i=1，Z2=i×Z1=30。1.1.2按齿面接触疲劳强度设计计算爬楼动力机构设计公式见(3-1)：QUOTE(3-1)(1)初选爬楼动力机构载荷系数Kt试选爬楼动力机构载荷系数Kt=1.3。(2)爬楼动力机构从动齿轮传递转矩TII爬楼动力机构从动齿轮名义转矩见(3-2)：TII=9550脳1.1335/62.5=173N鈭檓(3)选取爬楼动力机构齿宽系数QUOTE查表3-1中的表，选取该齿轮的齿宽系数为QUOTE。表3-1齿宽系数QUOTE的推荐范围支承对齿轮的配置载荷特性QUOTE的最大值QUOTE的推荐值工作齿面硬度一对或一个齿轮QUOTE350HB两个齿轮都是>350HB一对或一个齿轮QUOTE350HB两个齿轮都是>350HB对称配置并靠近齿轮变动较小1.8(2.4)1.0(1.4)0.8-1.40.4-1.9变动较大1.4(1.9)0.9(1.2)表3-2系数QUOTE的推荐范围支承对齿轮的配置载荷特性QUOTE的最大值QUOTE的推荐值工作齿面硬度一对或一个齿轮QUOTE350HB两个齿轮都是>350HB一对或一个齿轮QUOTE350HB两个齿轮都是>350HB非对称配置变动较小1.4(1.9)0.9(1.2)结构刚性较大时(如两级减速器的低级)0.6-1.20.3-0.6变动较大1.15(1.65)0.7(1.1)结构刚性较大时0.4-0.80.2-0.4悬臂配置变动较小0.80.55变动较大0.60.4(4)爬楼动力机构主动力弹性系数ZE根据常用材料弹性系数表，可以得到爬楼动力机构主动力材料弹性影响系数为ZE=189.8MPa。(5)爬楼动力机构主动力齿轮节点区域系数ZH爬楼动力机构主动力节点区域系数为ZH=2.5。(6)爬楼动力机构齿轮接触疲劳强度极限QUOTE、QUOTE查表可得QUOTE，QUOTE。(7)爬楼动力机构齿轮的接触应力循环次数N1、N2求爬楼动力机构齿轮的工作力循环次数N的公式见(3-2)：N=60njL式中n—爬楼动力机构齿轮转速(r/min)；j—爬楼动力机构齿轮每转一圈，同一个齿面啮合齿数；Ln—爬楼动力机构齿轮的工作寿命(工作寿命=年数×天数成每天工作小时数)。爬楼动力机构齿轮应力循环次数见(3-3)：N1=60njLhQUOTE𝑁=60脳62.5脳1脳8脳365脳8=N(8)爬楼动力机构齿轮的接触疲劳强度寿命系数ZN1、ZN2由前面计算所得的接触应力循环次数，求得接触疲劳寿命系数见(3-4)(3-5)：ZN1ZN2(9)计算爬楼动力机构许用接触应力爬楼动力机构许用接触应力的计算式见(3-6)：QUOTE(3-6)爬楼动力机构由此可以得出许用接触应力见(3-7)(3-8)：QUOTE(3-7)QUOTE(3-8)(10)计算爬楼动力机构小齿轮的分度圆直径d1t由相应公式可得(3-9)：QUOTE(3-9)(11)计算圆周速度见(3-10)：QUOTE(3-10)(12)确定载荷系数K查阅爬楼动力机构设计时所采用的通用手册得使用系数KA=1。因为v=0.18m/s，精度等级为7，可以查得动载荷系数KV=1.01。传动方式选用直齿轮传动。其齿间载荷分配系数QUOTE,其齿向载荷分配系数QUOTE。故载荷系数见(3-11)：QUOTE(3-11)(13)修正从动齿轮的分度圆直径见(3-12)：QUOTE(3-12)1.1.3确定齿轮传动的参数和尺寸(1)确定模数见(3-13)：mt(2)分度圆直径见(3-14)：d1(3)计算传动中心距见(3-15)：a=d(4)计算齿高见(3-16)：QUOTE(3-16)1.1.4校核齿根弯曲疲劳强度

校核公式见(3-17)：QUOTE(3-17)(1)确定齿形系数查表可知，Y(2)确定应力修正系数查表可知，YSa1表3-3齿形系数QUOTE/应力校正系数QUOTE表Z3035404550607080902.522.452.402.352.322.282.242.222.201.6251.651.671.681.701.731.751.771.78(3)弯曲疲劳强度极限QUOTE、QUOTE查表得：主动齿轮的QUOTE从动齿轮的QUOTE(4)弯曲疲劳强度寿命系数YN1、YN2查得Y(5)弯曲疲劳强度安全系数SF选取弯曲疲劳强度的最小安全系数SF=1.4。(6)计算许用弯曲应力见(3-18)：QUOTE(3-18)(7)校核齿根弯曲疲劳强度见(3-19)：QUOTE(3-19)因此，在现有设计材料下，无法满足弯曲疲劳强度要求。1.2提升机构方案一的设计校核因现有设计材料无法满足要求，更换材料会使得造价上升，故采用方案一作为最终方案。1.2.1轴的设计校核（1）爬楼运载小车轴材料选择与允许零件或构件承受的最大应力值校核材料选择Q235A-Q235F普通钢,用于承载轴设计。其抗拉强度≥200Mpa，扭转疲劳极限≥130Mpa，许用静应力[]=190Mpa，许用疲劳应力[]=135~150Mpa。（2）轴承的选择由于该轴轴承主要承受轴向载荷,其极限转速低,所以选用推力轴承。故该轴的两个轴承分别选用型号为轴承60204/GB278-82,轴承60205/GB278-82。再根据轴承所选用的型号确定挡圈型号,故挡圈20/GB894.2—86,挡圈25/GB894.2—86,挡圈52/GB891.2—86。（3）确定尺寸根据阶梯轴的承受载荷和轴承所选用的型号查表得轴承的外劲及宽度尺寸和挡圈的型号查表得挡圈的内径及挡圈的厚度来确定轴的各段尺寸：轴承60204/GB278-82，其内径20mm,外径47mm，宽度14mm轴承60205/GB278-82，其内径25mm,外径52mm，宽度15mm挡圈20/GB894.2—86，其内径20mm，厚度1mm挡圈25/GB894.2—86，其内径25mm，厚度1.2mm挡圈52/GB891.2—86，其内径52mm，厚度1.37mm图3-1后轮结构（1）后轮轴的结构图：（如图3-3所示）图3-3后轮轴受力轴的校核分析(1)按弯扭合成强度条件校核取轴长为380mm，直径为20mm。材料选择45#钢材(调质处理)。因为该轴不受扭力，因此只需校核弯矩。查阅资料可得45#钢材(调质处理)的材料力学性能数据如下：抗拉强度极限QUOTE屈服强度极限QUOTE弯曲疲劳极限QUOTE剪切疲劳极限QUOTE按第三强度理论求轴的应力见(3-20)：QUOTE（3-20）式中QUOTE—轴的计算应力，MPa；M—弯矩，N·mm；T—扭矩，N·mm；W—抗弯截面系数，mm3；QUOTE—许用弯曲应力，MPa。抗弯截面系数，查表可得QUOTE做出弯矩图，如图3-1所示。图3-1轴的载荷分布计算危险截面出的参数，如表3-3所示。表3-3危险截面载荷分析表载荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=FNH2=FNH3=FNH4=275NFNV1=FNV2=0弯矩MMH=275*73-275*240+275*305=38500N·mmMV1=MV2=0总弯矩扭矩TT=0所以由式（3-21）可得：蟽ca满足强度要求。(2)按疲劳强度条件对受力轴进行精确校核因为该轴只有法向应力，选取安全系数S=1.5，所以应满足(3-22)：QUOTE(3-22)式中QUOTE—综合影响系数；QUOTE—工作应力幅；QUOTE—工作平均应力；QUOTE—轴受循环变应力时的材料常数。查阅资料可得：Kσ=2.48则轴的弯曲应力幅和平均应力见(3-23)(3-24)：QUOTE(3-23)QUOTE(3-24)那么可以求得：所以疲劳强度满足要求。轴的转速为n=62.5r/min，功率为P=1.1335kw。因此只需要满足轴的扭转强度，根据轴的扭转强度条件来设计轴径。选择的轴的材料为40Cr(调质处理)。适合用于载荷较大而无很大冲击的重要轴。轴径的计算公式见(3-25)：QUOTE(3-25)式中d为剖面处轴的直径(mm)；n为轴的转速(r/min)；P为轴传递的功率(kw)；A为按τ定的系数；τ为轴的许用扭转切应力；v为空心圆轴的内径d0与外径d之比。选用实心轴，查表，取τ为70，可得A，见(3-26)：QUOTE(3-26)则：取其轴径为25mm。(2)按疲劳强度条件对轴进行精确校核因为该轴只受扭转切应力，选取安全系数S=1.5，所以应满足(3-27)：QUOTE(3-27)式中QUOTE—综合影响系数；QUOTE—工作应力幅；QUOTE—工作平均应力；QUOTE—轴受循环切应力时的材料常数。查阅资料可得：Kτ应力幅和平均应力(3-28)(3-29)：W=蟺dQUOTE(3-29)QUOTE；那么可以求得：所以疲劳强度满足要求。1.2.2爬楼运载小车轴承校核(1)爬楼运载小车轴承的选型根据设计需要，上述两轴均需轴承的连接。都选用深沟球轴承，这种轴承一般只承受纯径向的载荷，这样接触角就是0。此类轴承结构简单，使用也非常方便，因此应用最为广泛[25~26]。查机械设计手册，选择：受力轴的轴径20mm，选择轴承的外径为37mm，选取的该轴承代号是61904。它的厚度为9mm，基本额定载荷为1.7kN，而该轴的最大受力为275N，所以满足轴的要求。传动轴的轴径25mm，选择轴承的外径为37mm，选取的该轴承代号是61805。它的厚度为7mm，基本额定载荷为2.9kN，而该轴的最大受力为275N，所以满足轴的要求。(2)轴承的校核检验轴承的寿命是否符合要求：QUOTE(3-30)式中，L为轴承寿命，以h作计量单位；n为轴的转速，r/min；Cd为额定动载荷，查轴承型号可得；Pd为当量动载荷；ϵ为轴承寿命指数，滚子轴承的值为1.3。当量动载荷QUOTE(3-31)式中，Fr为轴承上作用的径向载荷；Fa为轴承上作用的轴向载荷。因为II轴和受力轴均不受轴向载荷，所以所以符合强度要求。1.3成本校核1.1.1成本核算概念成本核算在产品设计时具有相当重要的意义，成本核算指的是产品在实际生产中所花费的各项各类成本的总计，计算这一成本有利于反应产品的总体价格与各个元件的价格，使得生产公司能在一定程度上对生产成本进行控制，能较好的反应设计时对成本的控制是否到位。1.1.2产品生产成本项目为了能明确反应实际产品生产成本，将产品成本项目和成本项目进行细分为直接材料和直接人工、制造费用等几个项目。并根据生产特点和管理要求，企业一般建立以下三个成本项目：1.直接物资。是指企业在生产制品和提供服务过程当中所耗费的直接的用做生产并购成产品实体店原料、主要材料、外购半成品成品以及有助于产品形成的辅助材料等。2.直接人工。是指企业在生产产品和提供劳务过程中，直接参加产品生产的工人工资以及其他各种形式的职工薪酬。1.制造费用。是指企业为生产产品和提供劳务而发生的各项间接费用，包括生产车间管理人员的工资等职工薪酬、折旧费、机物料消耗、劳动保护费等费用。1.1.3直接材料成本的核算本电助力式升降台要用到的材料有45#钢材、合金铝2A01、钢管以及一些标准件，经咨询得各种材料及标准件的价格如下：45#钢材：3650元/吨；2A01：3180元/吨；钢管：3890元/吨；轴承：3元/个；螺母：1元/个；