管道咬口機的結(jié)構(gòu)計算設(shè)計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u2318管道咬口機的結(jié)構(gòu)計算設(shè)計案例 123441.1輥輪設(shè)計 1267791.1.1制作形狀 1197541.1.2花型展開圖 2287271.1.3成型直邊角度 2185801.2各軸的參數(shù)的計算 281601.3軸齒輪的計算 4189481.3.1常見材料及熱處理 420321.3.2直齒圓錐齒輪的尺寸設(shè)計計算及校核 7296541.3.3圓錐齒輪的各參數(shù)設(shè)計計算 7284361.3.4受力分析 8288631.3.5計算載荷 9166381.3.6齒面接觸疲勞強度的校核 105581.3.7輪齒彎曲強度的校核 10214441.4錐齒輪軸的設(shè)計計算及校核 11242571.1.1錐齒輪部分主要參數(shù)設(shè)計計算 11166411.1.2軸端部分參數(shù)設(shè)計 13187641.1.3錐齒輪軸的固定 13146441.5II軸齒輪設(shè)計計算及校核 13197901.5.1尺寸設(shè)計計算 13110011.5.2結(jié)構(gòu)分析 14132491.5.3受力分析 1594741.6軸承選擇與校核 1670741.6.1軸承的分類 16207441.6.2滾動軸承及類型 16152841.6.3滾動軸承的失效形式 1658951.6.4軸承的選擇計算 17161891.6.5校核Ⅱ軸軸承是否滿足工作要求 17131781.7鍵的選擇 19322141.8鍵聯(lián)結(jié)強度計算 2083181.8.1主動軸上鍵的強度校核 2037111.8.2從動軸鍵的強度校核 211.1輥輪設(shè)計1.1.1制作形狀充分借鑒沖壓模具的設(shè)計思想，由于它形成的速度比較緩慢，輥輪設(shè)計如圖4-1所示的形狀。圖4-1輥輪形狀1.1.2花型展開圖花型展開圖如圖4-2所示：圖4-2曲線花型圖1.1.3成型直邊角度圖4-3直角角度1.2各軸的參數(shù)的計算一、需要將驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速計算出來查書機械設(shè)計及其使用[M]第315頁得出轉(zhuǎn)速選擇的范圍在700~1000r/min之間，由于使用的是傳動帶，因此不能夠太大的減速比，不然會導(dǎo)致軸皮帶輪變得很大，會對主軸末端造成一定的干擾現(xiàn)象，所以得出n1=960r/min二、需要將惰輪軸的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速計算出來查書機械設(shè)計及其使用[M]第556頁得出：d∝、m∝，在機構(gòu)緊密的過程當中比較適合使用。但是會增加空載功率N空氣和噪音的LP的數(shù)值：N空=)KW式中：da大的平均直徑-所有的中間雜志（毫米）；圖4-4查書機械設(shè)計及其使用[M]第335頁得出各軸轉(zhuǎn)矩計算如下：電動機軸2軸4軸機-2軸機-6錐齒輪軸7錐齒輪各參數(shù)值列表如下：表4-1各軸參數(shù)1.3軸齒輪的計算1.3.1常見材料及熱處理查書機械設(shè)計及其使用[M]第856頁得出常用的齒輪材料見表4-2：表4-2常用齒輪的材料及其力學(xué)性能通常對上表材質(zhì)的比較而言，機械6錐齒輪的材質(zhì)選擇使用40Cr是較為合適的，直齒輪的材質(zhì)選擇使用20CrMnTi是較為合適的，機械3雙齒輪的材質(zhì)選擇使用20CrMnTi是較為合適的。1.3.2直齒圓錐齒輪的尺寸設(shè)計計算及校核查書機械設(shè)計及其使用[M]第565頁得出能夠把圓錐齒輪分成三種不一樣的齒輪，它們分別是斜齒輪、錐齒輪以及直齒輪。直齒輪和錐齒輪比較容易制造，因此應(yīng)用的范圍較為廣泛，而斜齒輪則應(yīng)用的場景不多。1.3.3圓錐齒輪的各參數(shù)設(shè)計計算已知：齒數(shù)=36，模數(shù)=2，配對齒輪齒數(shù)=20，模數(shù)=2查書機械設(shè)計及其使用[M]第56頁得出分度圓直徑：查書機械設(shè)計及其使用[M]第55頁得出分度圓錐角：查書機械設(shè)計及其使用[M]第25頁得出齒頂高：查書機械設(shè)計及其使用[M]第565頁得出齒根高：查書機械設(shè)計及其使用[M]第345頁得出全齒高：查書機械設(shè)計及其使用[M]第55頁得出頂隙c：查書機械設(shè)計及其使用[M]第565頁得出齒頂圓直徑：查書機械設(shè)計及其使用[M]第565頁得出齒根圓直徑：查書機械設(shè)計及其使用[M]第345頁得出錐矩：查書機械設(shè)計及其使用[M]第235頁得出齒頂角：查書機械設(shè)計及其使用[M]第65頁得出齒根角：查書機械設(shè)計及其使用[M]第23頁得出當量齒角：查書機械設(shè)計及其使用[M]第43頁得出根錐角：查書機械設(shè)計及其使用[M]第65頁得出頂錐角：查書機械設(shè)計及其使用[M]第12頁得出當量齒輪分度圓半徑：查書機械設(shè)計及其使用[M]第234頁得出當量齒輪齒頂圓半徑：查書機械設(shè)計及其使用[M]第435頁得出當量齒輪齒頂壓力角：查書機械設(shè)計及其使用[M]第12頁得出不發(fā)生根切的最少齒數(shù)：1.3.4受力分析為了能夠讓受力分析更加的簡單，所以需要讓你荷沿齒寬均勻分布，得出的公式如下所示：計算結(jié)果如下：1.3.5計算載荷通過上述的受力分析得出，和都是作用在齒輪上的名義載荷。為了將載荷精確的計算出來，因此還要對原動力機械與工作機械振動與沖擊、齒輪嚙合過程中的動態(tài)載荷進行一定的思量，并且還需將其周向力計算出來：式中：Ｋ在其中設(shè)計所示的為載荷系數(shù)Ｋ＝其中：在其中設(shè)計所示的為利用系數(shù)來考慮原動機引起的動態(tài)負載的影響和機器的工作特性。該值可以檢查如下：4-4：表4-4使用系數(shù)通過上表的研究與觀察得出。數(shù)值：=1.25。在其中設(shè)計所示的為動載系數(shù)，數(shù)值：=1.3在其中設(shè)計所示的為齒輪的載荷分布系數(shù)，數(shù)值：=1.2。在其中設(shè)計所示的為用齒間的載荷分布系數(shù)來考慮不同載荷分布對齒輪輪齒的影響。數(shù)值：=1。因此得出Ｋ＝=1.251.31.21=1.95N1.3.6齒面接觸疲勞強度的校核1.將許應(yīng)力確定下來之后，需要檢測《機械工藝裝置簡要說明書》P368頁圖10—38得=1500MPa=1.0~1.2，取=1.1；=2所以2.需要將齒面接觸疲勞強度條件進行相應(yīng)的驗算計算工作轉(zhuǎn)矩T=9.55查書機械設(shè)計及其使用[M]第3頁得出載荷系數(shù)K=1.95查書機械設(shè)計及其使用[M]第345頁得出=2.5，=，因為不是很多，=0.90需要將計算齒面接觸應(yīng)力計算出來1247.75MP<最后通過計算結(jié)果分析之后，能夠與本次的設(shè)計相吻合。1.3.7輪齒彎曲強度的校核1）將許應(yīng)力確定下來之后，查《機械工藝裝置簡要說明書》P368頁圖10—38得=480MPa=1.4～1.5，取=1.5；u=1.8所以需要將齒彎曲強度條件進行相應(yīng)的驗算計算工作轉(zhuǎn)矩T=9.55查書機械設(shè)計及其使用[M]第3頁得出確定載荷系數(shù)K=1.95，取0.80需要將輪齒彎曲應(yīng)力計算出來33.78<最后通過計算結(jié)果分析之后，能夠與本次的設(shè)計相吻合。1.4錐齒輪軸的設(shè)計計算及校核1.1.1錐齒輪部分主要參數(shù)設(shè)計計算已知：齒數(shù)=20，模數(shù)=2，配對齒輪齒數(shù)=36，模數(shù)=2查書機械設(shè)計及其使用[M]第36頁得出分度圓直徑：查書機械設(shè)計及其使用[M]第32頁得出分度圓錐角：查書機械設(shè)計及其使用[M]第562頁得出齒頂高：查書機械設(shè)計及其使用[M]第526頁得出齒根高：查書機械設(shè)計及其使用[M]第315頁得出查書機械設(shè)計及其使用[M]第62頁得出全齒高：查書機械設(shè)計及其使用[M]第23頁得出頂隙c：查書機械設(shè)計及其使用[M]第25頁得出齒頂圓直徑：查書機械設(shè)計及其使用[M]第52頁得出齒根圓直徑：查書機械設(shè)計及其使用[M]第145頁得出錐矩：查書機械設(shè)計及其使用[M]第562頁得出齒頂角：查書機械設(shè)計及其使用[M]第31頁得出齒根角：查書機械設(shè)計及其使用[M]第15頁得出當量齒角：查書機械設(shè)計及其使用[M]第145頁得出根錐角：查書機械設(shè)計及其使用[M]第51頁得出頂錐角：查書機械設(shè)計及其使用[M]第52頁得出當量齒輪分度圓半徑：查書機械設(shè)計及其使用[M]第115頁得出當量齒輪齒頂圓半徑：查書機械設(shè)計及其使用[M]第347頁得出當量齒輪齒頂壓力角：1.1.2軸端部分參數(shù)設(shè)計良好的軸端設(shè)計能夠?qū)C器的外形與尺寸更好的展現(xiàn)出來，并且能夠讓設(shè)計方案有很大的改進空間，因此需要符合下列幾個條件：（1）讓軸類零件更好的安裝、拆卸與維護；（2）需要具備良好的加工工藝；（3）錐齒輪的軸端的結(jié)構(gòu)需要與所設(shè)計的CAD圖紙相吻合。1.1.3錐齒輪軸的固定為了確保錐齒輪的固定狀態(tài)以及它的裝配質(zhì)量，齒輪軸的中心與手動起升系統(tǒng)的齒輪軸要處于相對較高的位置。錐齒輪和錐齒輪軸線的垂直度不能超過210°的主要原因是為了讓齒輪軸的軸向位置能夠更加方便的被調(diào)整。1.5II軸齒輪設(shè)計計算及校核1.5.1尺寸設(shè)計計算查書機械設(shè)計及其使用[M]第52頁得出齒數(shù)：z=36；查書機械設(shè)計及其使用[M]第356頁得出模量m=2；查書機械設(shè)計及其使用[M]第125頁得出節(jié)圓直徑DMZ=72查書機械設(shè)計及其使用[M]第123頁得出齒頂：；查書機械設(shè)計及其使用[M]第735頁得出齒根高：；查書機械設(shè)計及其使用[M]第25頁得出頂隙：；查書機械設(shè)計及其使用[M]第263頁得出齒頂圓直徑：=76；查書機械設(shè)計及其使用[M]第2頁得出齒根圓直徑：；查書機械設(shè)計及其使用[M]第21頁得出齒高：；查書機械設(shè)計及其使用[M]第45頁得出基圓直徑：；查書機械設(shè)計及其使用[M]第67頁得出齒距：P=πm=6.28；查書機械設(shè)計及其使用[M]第576頁得出齒厚：S=P/2=3.14；查書機械設(shè)計及其使用[M]第73頁得出齒槽寬：e=P/2=3.14;查書機械設(shè)計及其使用[M]第15頁得出參考中心距：計算公式為，將各參數(shù)列表如下：表4-4齒輪設(shè)計參數(shù)1.5.2結(jié)構(gòu)分析圖4-3為齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計。圖4-3齒輪1.5.3受力分析定向力可分為圓形力和徑向力：計算結(jié)果為：1.6軸承選擇與校核1.6.1軸承的分類通過對以往的學(xué)習(xí)以及相關(guān)經(jīng)驗來說,支撐軸當中的零部件就是軸承，軸承的主要作用是用來做摩擦工作的，因此它具有滑動摩擦和和滾動摩擦兩種類別，滑動摩擦就是我們所說的滑動軸承，而滾動摩擦顧名思義就是我們所說的滾動摩擦。在對于滾動軸承的使用當中，我們得知它的摩擦系數(shù)不是很大，并且起動阻力較小以及維護潤滑也不是特別的麻煩，因此滾動軸承是機械裝置當中的首選軸承。但是又因為滾動軸承徑向的尺寸大小偏大，所以對于工作運行在中、低速的機器來說是最為合適的?；瑒虞S承則與滾動軸承正好相反，滾動軸承不適用的場合就需要使用到滑動軸承，特別是對于工作轉(zhuǎn)速高，沖擊和振動都比較大的場合當中應(yīng)用是非常廣泛的。1.6.2滾動軸承及類型滾動軸承的顧名思義需要通過零部件之間的滾動接觸來讓零部件進行轉(zhuǎn)動。對于普遍使用的滾動軸承來說，它們的標準化能夠為以后的機械設(shè)計節(jié)省掉許多的時間的煩惱。滾動軸承的類別比較多元化，在這里我們根據(jù)軸承受載荷的作用方向來進行區(qū)分：通過徑向接觸到的軸承通過向心角接觸到的軸承通過軸向接觸到的軸承1.6.3滾動軸承的失效形式在滾動軸承運行工作的同時，因為每個零部件之間都會有一定的間隙，因此它的受力狀況也會出現(xiàn)不定時的偏差。在滾動軸承運行工作的同時，它所受到的載荷力也在隨時發(fā)生改變，滾動體中心的圓周速度能夠作為它頻率變化的參考依據(jù)。假如使用的是角接觸軸承的話，就需要讓下半圈滾動體全部處于受載的工作狀態(tài)當中。通過對以往的學(xué)習(xí)以及相關(guān)經(jīng)驗來說，滾動軸承有兩種不一樣的失效形式，它們分別是疲勞點蝕以及塑性變形。1.6.4軸承的選擇計算查表，得e=0.234因查表知得計算軸承的壽命已知球軸承，因工作溫度低于120℃，得=1按公式（3-3）得所以，選6005深溝球軸承合用同理，可以計算錐齒輪軸上所選的深溝球軸承6010GB/T276—96也合用。1.6.5校核Ⅱ軸軸承是否滿足工作要求（1）畫軸承的受力簡圖圖5.1軸承的受力圖（2）求軸承徑向支反力、1）垂直平面支反力、2）水平面支反力、3）合成支反力、（3-29）（3）求兩端面軸承的派生軸向力、（3-30）（4）確定軸承的軸向載荷、由于因此軸承1被放松：軸承2被放松：（5）算軸承的當量載荷、查[3]表13-5：可得：e=0.68①查[3]表有：取得：（3-31）②查[3]表有：，取，得：因此軸承2危險。（6）校核所選軸承由于兩支承用相同的軸承，故按當量動載荷較大的軸承2計算，滾子軸承的0.68，查[3]表13-6取沖擊載荷系數(shù)1.2，查[3]表13-7取溫度系數(shù)1.0，計算軸承工作壽命：（3-32）結(jié)論：選定的軸承合格，軸承型號最終確定為：7209AC。1.7鍵的選擇通過對以往的學(xué)習(xí)以及相關(guān)經(jīng)驗來說鍵的種類很多，較為常用的鍵聯(lián)結(jié)有平鍵聯(lián)結(jié)、半圓聯(lián)結(jié)和楔鍵聯(lián)結(jié)以及各種花鍵。其中平鍵聯(lián)結(jié)的綜合性能是最好的，主要原因是通過以往的使用總結(jié)，它的結(jié)構(gòu)最為簡單，并且制造起來也非常的節(jié)約成本，易于安裝與拆卸，能夠最大限度的承受載荷帶來的沖擊，因此平鍵聯(lián)結(jié)的使用范圍也是最為廣泛的。半圓聯(lián)結(jié)是由兩個側(cè)面來當作工作面的，它作為連鍵聯(lián)結(jié)的話會導(dǎo)致軸的強度變低，所以只適合在傳遞不是很多的扭矩當中應(yīng)用。楔鍵聯(lián)結(jié)的使用主要是在大齒輪以及V帶輪上?；ㄦI聯(lián)結(jié)的應(yīng)用較為安全可靠，在扭矩較大的場合當中也能夠靈活應(yīng)用，花鍵聯(lián)結(jié)的導(dǎo)向性能以及對中性能都是很好的，在機械裝置的制造使用當中應(yīng)用頗為廣泛。在對鍵進行選擇的同時要對它的類型以及尺寸上面做最大范圍的考慮，鍵的類型要與鍵聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，鍵的尺寸大小要與規(guī)定的強度以及規(guī)格來思量，其中b表示的是鍵寬，h表示的是鍵高，L表示的是鍵的長度。鍵截面的尺寸大小按照公式來進行相應(yīng)的計算。通過對以往的學(xué)習(xí)以及相關(guān)經(jīng)驗來說錐齒輪軸上的軸頭處選平