萬能材料試驗機設計方案

1、萬能材料試驗機設計方案第一章概述1.1 材料試驗機概述材料試驗機是在各種條件、環(huán)境下測定金屬材料、非金屬材料、機械零件、工程結(jié)構(gòu)等的機械性能、工藝性能、部缺陷和校驗旋轉(zhuǎn)零部件動態(tài)不平衡量的精密測試儀器，可以對材料進行拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)、沖擊、疲勞、蠕變、持久、松弛、磨損、硬度等試驗。在研究探索新材料、新工藝、新技術和新結(jié)構(gòu)的過程中，試驗機是一種不可缺少的重要測試儀器。廣泛應用于機械、冶金、石油、化工、建材、建工、航空航天、造船、交通運輸、等工業(yè)部門以及大專院校、科研院所的相關實驗室。對有效使用材料、改進工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、保證產(chǎn)品安全可靠等都具有重要作用。材料試驗機的種類很

2、多，有多種不同的分類方法。按加荷方法分類:靜負荷試驗機( 靜態(tài) ) 和動負荷試驗機 ( 動態(tài) ) 。其中靜態(tài)試驗機一個主要組成部分萬能試驗機又可分為液壓萬能試驗機、電液伺服萬能試驗機和電子萬能試驗機。1. 國材料試驗機的現(xiàn)狀中國材料試驗機的現(xiàn)狀驗機制造行業(yè)在舊中國是空白，中華民國成立后，黨和政府十分重視我國計量檢測事業(yè)的歷史悠久，但試計量檢測技術的發(fā)展，采取了許多重要措來發(fā)展儀器儀表工業(yè)。經(jīng)過五十多年的努力，我國材料試驗機的制造，從無到有從小到大，從單參數(shù)到多參數(shù)，從靜態(tài)到動態(tài)，逐步發(fā)展成初具規(guī)模，具有能生產(chǎn)靜負荷試驗機（如拉、壓萬能試驗機、扭轉(zhuǎn)試驗機、松弛試驗機、持久強渡試驗機、蠕變試驗機、

3、復合應力試驗機等）和動負荷試驗機（如沖擊試驗機和疲勞試驗機等）的能力，有效地促進了國民經(jīng)濟建設和國防建設的發(fā)展。 長期以來，試驗機也一直是歐美對我國尖端科研課題限制出口的產(chǎn)品。我國的國防科技工業(yè)和其它部門的科產(chǎn)業(yè)，就必須走自主創(chuàng)新的道路。在新三思集團研院所不能直接進口某些關鍵材料試驗的儀器設備。所以，要發(fā)展中國的試驗機公司為首的中國試驗機民營企業(yè)的不斷努力下， 中國試驗機的技術水平得到了長足的進步，國與國外的試驗機技術水平的差距正在逐步的縮小。本文章歸新三思集團公司及原作者所有，必究。百賀儀器科技（下圖1-1 為公司的產(chǎn)品）專業(yè) .專注圖 1-1 電子萬能試驗機電子萬能材料試驗機 ( 雙柱落地

4、式 ) 主要用于金屬、非金屬材料的拉伸、壓縮、彎曲等力學性能測試和分析研究。 可自動求取 ReH、ReL、Rp0.2、Fm、Rt0.5 、Rt0.6 、Rt0.65 、 Rt0.7 、Rm、E 等試驗參數(shù)，并可根據(jù) GB、ISO、DIN、ASTM、JIS 等國際標準進行試驗和提供數(shù)據(jù)。電子萬能試驗機 ( 雙柱落地式 ) 性能特點：電子萬能試驗機 ( 雙柱落地式 ) 采用高強度光杠固定上橫梁和工作臺面， 使之構(gòu)成高剛性的門式框架結(jié)構(gòu)。 采用伺服電機驅(qū)動 , 伺服電機通過傳動機構(gòu)帶動移動橫梁上下移動 , 實現(xiàn)試驗加載過程 . 分為單空間和雙空間兩種機型。主本機采用先進的 DSCC-1全數(shù)字閉環(huán)控制

5、系統(tǒng)進行控制及測量，采用計算機進行試驗過程及試驗曲線的動態(tài)顯示，并進行數(shù)據(jù)處理，試驗結(jié)束后可通過圖形處理模塊對曲線放大進行數(shù)據(jù)再分析編輯，產(chǎn)品性能達到國際先進水平。（下圖 1-2 為公司的產(chǎn)品）專業(yè) .專注圖 1-2 液壓萬能試驗機液壓萬能試驗機 WAW-100型程序采用開放的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)定義，符合標準 GB22887、 GB/T228 2002、GB7314-87等試驗方法，也可恨據(jù)用戶要求定制特殊的試驗方法。測量方式采用的是高精度壓力傳感器、高精度位移傳感器、高線性低雜信的信號處理及放大模塊，人機交互方式分析計算測試材料的機械性能指標， 試驗結(jié)束時自動計算彈性模量、屈服強度、非比例延伸應力等

6、，在自動分析的基礎上，還可以人工修正分析結(jié)果提高分析的準確性。液壓萬能試驗機可配置專用于材料試驗機的閉環(huán)控制和數(shù)據(jù)采集的電液控制器 ( 可以根據(jù)客戶要求配置進口控制器，如： DOLI)，它具備強大的功能，叉兼有十分優(yōu)異的性能價格比。適用于科研單位、大專院校、質(zhì)監(jiān)部門及檢測中心進行檢測、科研、仲裁及特殊試驗的需要。一、液壓萬能試驗機WAW-100型的特點：1、控制模式：等速率活塞行程控制、等速率力控制、等速率應力控制、等速率應變控制、力保持控制、定應力轉(zhuǎn)定應變控制。2、試驗力量程自動轉(zhuǎn)換功能：若達到容量的90%自動轉(zhuǎn)換到較大容量3、自動夾持：采用液壓自動夾緊，夾持可靠，不打滑。4、多重保護：具有

7、軟件、硬件過載和位置保護，5、自動校準：負荷、變形、位移可按標準值自動校準6、自動停機：實驗結(jié)束后活塞自動停止工作二、液壓萬能試驗機WAW-100型的技術參數(shù)：1、最大試驗力： 100KN2、測量圍： 1-100KN3、負荷測量精度： 1%4、試驗速度 mm/min：0-1905、變形精度：示值的0 .5%以6、位移精度：示值的 0.5%以7、應變速率圍： 2-608、應變速率圍： 0.00025-0.0025l/s9、活塞行程： 150mm10、拉伸鉗口間最大距離（包括活塞行程）： 520mm11、圓試樣夾持直徑：直徑6-12 ， 12-20mm12、扁試樣夾持厚度mm： 0- 860專業(yè)

8、.專注13、壓板尺寸 mm：直徑 12014、主柱間距離： 400mm15、試樣直徑： 10mm16、彎曲支承最大距離： 300mm17、移動電機功率： 0.18KW18、電壓： 380V19、油泵功率： 0.75KW（下圖 1-3 為公司的產(chǎn)品）圖1-3 電液伺服萬能試驗機電液伺服萬能試驗機 WAW-600L主要用于預應力混凝土鋼絞線的拉伸試驗， 適用于冶金、建筑、輕工、航空、航天、材料、大專院校、科研單位等領域。試驗操作和數(shù)據(jù)處理符合 GB/T5224-1995預應力混凝土鋼絞線的要求。電液伺服萬能試驗機WAW-600L技術參數(shù)：1、最大試驗力 (kN) ：600。2、試驗力測量圍 (kN

9、) ：12-600 。3、試驗機級別： 1級。4、試驗力示值相對誤差： 1%。5、位移測量分辨力 (mm)：0.01 。6、位移示值相對誤差： 1%。7、專業(yè) .專注最大拉伸試驗空間 (mm)：12008、活塞行程 (mm)：250。9、變形測量圍： 2%-100%FS。10、引伸計示值相對誤差： 1%。11、活塞移動速度 (mm/min) ：70。12、鋼絞線夾持直徑圍 (mm)：9.5 - 15.4 。13、夾緊方式 獨立式液壓加緊。14、伺服/夾緊油泵電機功率 (kW)：1.5/1.5 。15、橫梁升降電機功率 (kW)： 1.1 。16、主機最大外形尺寸 (mm)：1180750344

10、0。17、控制柜外形尺寸 (mm)：6007001100。2國外材料試驗機的現(xiàn)狀島津公司（下圖 1-4 島津公司的產(chǎn)品）圖 1-4 電子萬能試驗機產(chǎn)品詳細介紹AG-IC 系列立式電子萬能試驗機是日本島津工廠組裝的最先進的電子萬能試驗機，現(xiàn)已在國的機械、電子、大學、研究院所等行業(yè)得到廣泛的應用。該系列立式電子萬能試驗機已經(jīng)取得國際CE認證。一電子萬能試驗機的特點1. 簡便直觀的中文試驗軟件。2. 具有 2.5ms 采樣間隔的高速度數(shù)據(jù)采集，適合各種特性材料的測試數(shù)據(jù)的真實性。3. 高速返回原點功能，縮短下次試驗的準備時間，提高試驗效率。專業(yè) .專注4. 擁有多種完善的試驗夾具，適合多種樣品的試驗

11、要求。二電子萬能試驗機的規(guī)格1. 載荷容量： 100KN2. 載荷精度：顯示值的 0.5%（保證精度圍：載荷傳感器容量的 0.4 100%）3. 載荷量程： 1、 2、 5、 10、 20、 50、 100七個量程自動轉(zhuǎn)換4. 試驗速度： 0.0005 1000mm/min5. 十字頭速度精度： 0.1%三電子萬能試驗機的用途1各種金屬材料、非金屬材料、復合材料的拉伸試驗、壓縮、彎曲試驗2機械部件、電子部件的拉伸、剝離、焊接強度試驗3控制或循環(huán)試驗4應力松弛或蠕變試驗（下圖1-5 島津公司的產(chǎn)品）圖 1-5 液壓萬能試驗機島津液壓萬能試驗機 UH-I 系列是以電子控制液壓驅(qū)動的伺服式萬能試驗機

12、，試驗載荷采用高精度壓力傳感器，被廣泛的應用在鋼鐵、建材等行業(yè)。一島津液壓萬能試驗機的用途1各種金屬材料的拉伸試驗、壓縮、彎曲試驗2木材、纖維板的壓縮、彎曲試驗3上述材料的載荷保持試驗4瀝青、混凝土的壓縮試驗二島津液壓萬能試驗機的特點1. 采用大形 LCD輕觸屏，可以顯示試驗曲線，操作方便、可視性好。2. 豐富的自動控制程序為標準配置。3. 可以選擇模擬指針式度盤顯示器。專業(yè) .專注4. 通過試驗軟件，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集。三島津液壓萬能試驗機的規(guī)格1. 載荷容量： 200KN、300KN、 500KN、1000KN、 2000KN、30000KN、 4000KN。2. 載荷精度：顯示值的 0.5

13、%。3. 載荷量程： 1、 2、 5、 10、 20、 50 六個量程自動轉(zhuǎn)換。4. 試驗速度：位移控制： 0.5mm/min最大試驗速度。5. 載荷控制： 0.1 5.0 滿刻度 /min 。6. 應變控制： 0.1 80%/min。專業(yè) .專注第二章設計方案2.1 方案簡述2.1.1 方案一電動機產(chǎn)生動力由渦桿傳到渦輪軸， 然后通過蝸輪傳至錐齒輪， 再通過錐齒輪傳動系統(tǒng)傳遞到絲杠。與此同時與絲杠配合的絲杠螺母則帶動橫梁上下運動，而下夾具則是固定在試驗臺上，至此完成試驗。如圖 2-1 所示：圖 2-1 方案一示意圖2.1.2 方案二電動機產(chǎn)生動力后輸出到減速器，然后進入渦輪蝸桿傳動系統(tǒng)，進一

14、步減速并改變運動旋轉(zhuǎn)方向后，通過鏈傳動系統(tǒng)傳遞到絲杠。由鏈輪的轉(zhuǎn)動帶動絲杠轉(zhuǎn)動。與此同時與絲杠配合的絲杠螺母則帶動橫梁上下運動，而下夾具則是固定在試驗臺上，至此完成試驗。如圖 2-2 所示：專業(yè) .專注圖 2-2 方案二示意圖2.1.3 方案三電動機產(chǎn)生動力后輸出到減速器，然后由直齒輪帶動絲杠轉(zhuǎn)動。絲杠轉(zhuǎn)動同時兩個絲杠螺母同步背向或相向運動，兩個連桿同時遠離或靠近。這就使下夾具所在試驗臺向上或向下運動。上面橫梁可以固定，也可以在液壓、絲杠等外力驅(qū)動下上下運動，至此完成試驗。如圖2-3 所示：圖 2-3 方案三示意圖專業(yè) .專注2.1.4 方案四本方案與上述兩種文件有所不同，本方案是由油泵驅(qū)動油

15、缸里的活塞提供外部試驗力。油泵輸出油經(jīng)進油管達到液壓缸，然后經(jīng)回油管路流回回油缸再次利用。此方案要求液壓系統(tǒng)要有較精確的控制閥的配合才能實現(xiàn)試驗目的。而目前液壓控制閥與計算機控制聯(lián)系越來越密切，國外在計算機控制領域取得了較大進展，可惜的是我國控制系統(tǒng)方面還較薄弱。如圖2-4 所示：圖 2-4 方案四示意圖2.2 各種方案比較方案一：滾珠絲杠 - 螺母傳動機構(gòu)是在絲杠和螺母之間放入滾珠作為中間件，是絲杠與螺母的滑動摩擦傳動變?yōu)闈L動摩擦傳動。滾珠絲杠- 螺母傳動機構(gòu)具有下述優(yōu)點：（1）傳動精度高，運動平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象 滾動絲杠傳動基本上是滾動摩擦，摩擦阻力小，摩擦阻力的大小幾乎與運動速度完全無關，

16、這樣就可以保證運動的平穩(wěn)性，且不會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象（其靜摩擦系數(shù)與動摩擦系數(shù)相差極小）。（2）有可逆性滾珠絲杠摩擦損失小，可以從旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，也可以從直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動。 （ 3）成本高 滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求較高，光潔度要求也較高，故制造成本高。（4）不能能自鎖 特別是垂直絲杠，由于自重慣性力的關系，運動部件在運動停止后不能自鎖，需加制動裝置。方案一：采用滾珠絲桿傳動 , 并且蝸桿傳動帶有自鎖作用，可以實現(xiàn)絲桿自鎖；蝸桿傳動有兩個輸出軸，并且轉(zhuǎn)向相同，所以絲桿螺紋旋向要相反，才能使絲桿螺母運動方向一致。專業(yè) .專注方案二：雖然鏈傳動的制造與安裝精度要求較低，成本也低。遠

17、距離傳動時，其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動輕便得多。但是只能實現(xiàn)平行軸間鏈輪的同向傳動；運轉(zhuǎn)時不能保持恒定的瞬時傳動比；磨損后易發(fā)生調(diào)齒；工作是有噪聲、振動沖擊。方案三：（1）絲杠水平放置利于自鎖。水平狀態(tài)下不受自重慣性力，故運動停止較為容易。（ 2）采用渦輪驅(qū)動絲杠，由于渦輪尤其是單頭渦輪傳動效率低，傳動精確度也較差。同時渦輪一般采用較為貴重的減摩材料（如青銅）制造，從而增加了制造成本。（3）工作臺有兩個連桿驅(qū)動所承受力較小。在較大試驗力時，連桿安全性降低，必須增桿尺寸，這就使得試驗機所需較大的外功率來驅(qū)動。方案四：由于采用了液壓驅(qū)動，故有以下特點：液壓傳動能夠?qū)崿F(xiàn)無級變速，工作平穩(wěn)；同功率時液壓裝置體積

18、小、質(zhì)量輕；液體為工作介質(zhì)易泄露，造成污染；油液可壓縮故傳動比不準確；傳動過程中損失較大，效率較低；液壓傳動對油溫和負載變化極為敏感，對外部環(huán)境要求較高；液壓元件精度高，造價高；液壓傳動一旦出現(xiàn)故障時不易追查原因，不易迅速排除。綜合上述四種方案的優(yōu)缺點以及目前市場上主流試驗機形式， 最后決定選擇第一種方案為本設計所采取的最終方案。專業(yè) .專注第三章設計中有關計算3.1 電動機的選擇由設計要求及已知條件可知， 假設試驗機橫梁設計速度為120mm/min，試驗機所施加的外力為 100KN。故P FV100 103120200W(3-1)100060式中： F試驗機輸出力， N； V絲杠速度， m/

19、s。電機功率在傳遞過程中必然有一定的損失。參閱機械工程手冊可知，絲杠與絲杠螺母間傳動效率為0.9 ，錐齒輪之間傳動效率為0.94 ，渦輪蝸桿間傳動效率為0.8 ，其他聯(lián)結(jié)件傳動效率為 0.9 。故總絲 錐蝸其 0.90.940.8 0.9 0.609所以電機P200328.4w(3-2)0.609P總上式中 P試驗機有效功率；總 試驗機總效率。查閱電機手冊結(jié)合實際情況選擇合適型號為Y802-4，它的額定功率為0.75KW、滿載轉(zhuǎn)速為 1390r/min 。如圖 3-1 所示。圖 3-1 所選電機三維示意圖3.2 傳動裝置總傳動比的計算及其分配已知橫梁速度以此求得絲杠轉(zhuǎn)速nw專業(yè) .專注nwV1

20、20815 r min(3-3)p式中：V 絲杠速度， m/s；P 絲杠螺距， mm。電動機選定后，按照電動機的滿載轉(zhuǎn)速nm 及試驗機工作部分轉(zhuǎn)速nw ，可計算出傳動裝置的總傳動比。inm139092.67(3-4)nw15ii 錐i蝸再按照常用傳動機構(gòu) 性能及適用圍，初步 選擇各個出動部分傳 動比如下：i蝸20， i錐1.5 。3.3 蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)的設計與校核由設計要求可以知，蝸輪輸入功率P20.750.8 0.85 0.51kw蝸輪輸入轉(zhuǎn)速n213902069.5 r min傳動比i20預期壽命15000h故蝸桿選用 45 鋼，表面硬度 45HRC。渦輪材料采用ZCuSn10P1,金屬

21、模鑄造。1 按齒面接觸疲勞強度進行設計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則，先按齒面接觸疲勞強度設計，再校核齒根彎曲疲勞強度。由傳動中心距vsd1n13.14 63 13901000cos604.673 m s601000cos11.31(1) 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 T2按 z12 ，則T 9.55 106 p29.55 106 0.51 70079.14N gmm2n269.5(2) 確定載荷系數(shù) K專業(yè) .專注因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)K1 ，由表 11-5選取使用系數(shù)K A 1.15 ；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù)KV1.05 ；則K K A K KV 1.15 1 1.05

22、 1.21(3) 確定彈性影響系數(shù) ZE1因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故ZE 160MPa2 。(4) 確定接觸系數(shù) Z先假設蝸桿分度圓直徑d1 和傳動中心距 a 的比值 d10.35 ，從圖11-18 中可查得aZ2.9。(5) 確定許用接觸應力H根據(jù)蝸輪材料為采用ZCuSn10P1,金屬模鑄造，蝸桿齒面硬度 45HRC，可從表 11-7查得蝸輪的基本許用應力268MPa 。H應力循環(huán)次數(shù)N60 jn 2Lh60 69.5 150006.25107壽命系數(shù)KHN81070.79521076.25則HK HN g H0.7952 268 231.13MPa(6) 計算中心距ZE Z2

23、233160 2.9mmaKT21.21 70079.14231.1369.73H取中心距 a125mm, 因 i20 ，故從表 11-2中取模數(shù) m5 mm,蝸桿分度圓直徑d1 50 。這時 d10.4 ，從圖 11-18 中可查詢接觸系數(shù) Z 2.7 ，因為 Z Z ，因此以a上計算結(jié)果可用。2蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸(1) 蝸桿軸向齒距 Pam15.7 mm；直徑系數(shù) q10 mm；齒頂圓直徑da1d12m60 mm；專業(yè) .專注齒 根 圓直 徑 d f 1 d1 2.4m38 mm； 分 度圓 導 程 角；蝸桿軸向齒厚111836sa1m 7.85 mm。2(2) 蝸輪蝸輪齒數(shù)

24、z241 ；變位系數(shù) x20.5 ；驗算傳動比 iz241 20.5 ，這時傳動比誤差為20.5 200.025 2.5，是允許z1220的。蝸輪分度圓直徑d2mz2205 mm蝸輪喉圓直徑da2m z22215 mm蝸輪齒根圓直徑d f 2m z22.4193mm蝸輪咽喉母圓半徑rg 2a1da217.5 mm23. 校核齒根彎曲疲勞強度F1.53KT2 YFa 2YFd1d2m當量齒數(shù)zv 2z24143.48cos11.31cos3根據(jù) x20.5 ， zv 243.48 ，從圖 11-19 中可查得齒形系數(shù) YFa 22.87 。螺旋角系數(shù)Y11 11.310.9192140140許用

25、彎曲應力FFgK FN從表 11-8中查得由 ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應力F56MPa 。壽命系數(shù)K FN1060.63291076.25F 56 0.632 35.37MPa1.531.2170079.14F258.32.87 0.9192 3.338MPa636.3專業(yè) .專注彎曲強度是滿足的。4. 驗算效率0.95tan: 0.96tanv已知； varctan f v ； GB T 100891988 f 與相對滑動速度 vs 有關。111836vsd1n13.14 50 1390601000cos603.7 m s1000cos11.31從表 11-18 中用插值法

26、查得 f v0.0235、 v1.1867 ；代入式中得0.84 ，大于原估計值，因此不用重算。5. 精度等級公差和表面粗糙度的確定從 GB T 10089 1988 圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇 8 級精度，側(cè)隙種類為 f , 標注為 8 fGB T 100891988 。然后由有關手冊查得要求的公差項目及表面粗糙度。由于蝸桿滑動速度較低，產(chǎn)生熱量較少，故可以不進行溫度驗算。試驗機利用頻率較低，故可以不潤滑，或者偶爾噴油潤滑即可。按照上述設計與校核做出蝸輪蝸桿三維圖如圖3-2 、3-3 、所示。圖 3-2 蝸桿三維示意圖專業(yè) .專注圖 3-3 蝸輪三維示意圖3.4 錐齒輪的傳動設計由設計要求可以

27、知，錐齒輪輸入功率P3P20.990.990.5kw錐齒輪輸入轉(zhuǎn)速n3n269.5 r min傳動比i 1.5預期壽命15000h說明錐齒輪的傳動設計的這部分全參照實用機械設計，下面涉及的就不再說明了。一、選材、熱處理、選z1注意點(1) 大小齒輪選材，熱處理不同，小齒輪比大齒輪齒面硬度高30HBS : 50HBS ；(2) 一般用鍛鋼毛坯，尺寸太大可用鑄鋼；(3 軟尺面適用中載中速；(4) 盡可能用優(yōu)質(zhì)碳素鋼；(5) 熱處理后切齒，精度可達 8 : 9 級左右；2按表 0-4 : 表 0-9 以及表 4-4 、4-5 選材、熱處理，由表 4-6 確定精度等級，設計后專業(yè) .專注由4-7 校訂

28、，或由表 5-3 查出。小齒輪45鋼，調(diào)質(zhì) 217HBS: 255HBS，取中間值 236HB；大齒輪45鋼，正火163HBS: 217HBS,取中間值 190HBS，8級精度。3 確定齒數(shù) z, 校核 u i5i(1)選 z135、 z21.53552.5 取 z253 ；(2)計算 uz1 z253；1.5135(3)u i1.511.5。Vi5u1.5二、按接觸強度計算d11計算T1T19.55106P39.551060.5104Ngmmn36.8769.52計算 KKK A K v K(1) 由表 4-8 選取使用系數(shù) K A 1.0(2)試選動載荷系數(shù)K v 記 K vt 試選 K

29、vt1.2(3)取R 值（一般R0.3 ）， u 值，則bR u 210.3 1.512 1dmdm120.32R2 0.3(4)由圖 4-45 ，查得齒向載荷分布系數(shù)K1.1專業(yè) .專注(5)計算因 KvK vt （試選） K tK A K vK1 1.181.11.293彈性系數(shù) ZE 由表 4-9 查得 ZE189.8 MPa4節(jié)點系數(shù) ZH 由4-58 查得 ZH2.55許用應力HH lim1 ZN ZWSH(1)由圖 4-58 查得H lim1570MPa、H lim2460MPa(2)由已知條件計算N160n1r gt601 1500069.56.225107N2N17u4.14

30、10(3) 由圖 4-59 查得壽命系數(shù) ZN1 =1、 Z N2 =1(4) 由表 4-11 查得安全系數(shù) SH =1(5) 由圖 4-60 查得工作硬化系數(shù) Zw =1(6)計算 H1H lim1 Z N ZW570 1 1 570MPaSH1H 2H lim2 ZN ZW460 1 1 460MPa 代入小值計算。SH1(7) 計算 d1d14.7K t T1ZEZH)2109.49mm32 (R gu(1 0.5 R )H專業(yè) .專注三、校核 d1因試選 K v ，可能與實際不符1模數(shù) md1t 取標準值md1t109.493.12 取 m 3.25z1z1352按幾何關系計算d1d1

31、mz13.2525113.75 mmdm1d1 (10.5R )113.75(10.50.3)96.7 mm3 圓周速度 vm(1)vmdm1n13.14 96.769.53.52 m s601000601000(2)計算 vm z13.5235 1.232由 vm z1查圖 4-43 得 K v 1.231001001004 校對 d1K vd1t31.23與 d1t相差不大，勿須重算。d1 3109.49 110.39K vt1.2四、校核齒根彎曲強度1計算公式mF 34.7 KTY1 Fa YSaR (1 0.5 R )2 u2z121 F4.711.296.871042.241.783

32、2.62100.6 MPaF 23520.3(10.50.3)21.5121190專業(yè) .專注2計算當量齒數(shù)YFa1YSa12.4 1.66F lim2 190MPa0.01732F 1230(1)cos1u1.510.8337、133.517u211.5121cos2110.5522、256.483u211.5121(2)zv1z13541.98 、 zv2z25395.98cos2 0.552210.8337cos3由當量齒數(shù) zv 查圖 4-55 得齒形系數(shù) YFa 12.4 、YFa 22.24 ，查得 4-56 得齒根應力修正系數(shù) YSa11.66 、 YSa21.78 。4確定 m

33、3.25(1)查圖 4-61 得F lim1230MPa、F lim2190MPa(2)查圖 4-62 得 YN1YN 21(3) 查圖 4-63 得尺寸系數(shù) Yx 1(4) 查表 4-11 得安全系數(shù) SF 1(5)計算F1F lim1 YN1Yx 230MPa 、F 2F lim2 YN 2Yx 190MPaSFSF(6) 比較 YFa1YSa1 與 YFa 2YSa2 值F1F2專業(yè) .專注小齒輪 YFa 1YSa12.4 1.660.01732F1230大齒輪 YFa 2YSa22.24 1.780.02099 取大齒輪代入計算F 21905 校核彎曲強度4.7KTY1Fa YSa4.

34、711.29 6.871042.241.78F 2R (1 0.5 R )2 u2 13.253352 0.3(10.50.3)2100.6MPaF 2m3 z121.512 1按彎曲強度計算的模數(shù)記為mF4.7KTYFaY4.71 1.296.87 1042.241.78mF 31Sa32.62z12R(1 0.5 R)2u2 1 F352 0.3(10.5 0.3)21.5121 190而按接觸強度計算的d1113.75故取大者為模數(shù)d1 113.75 ， mH3.25z135m3.25 。五、幾何尺寸計算1分度圓直徑 dd1mz13.2535113.75 mmd2mz23.2553172

35、.25 mm2 節(jié)錐角1 arctan z1arctan 3533.4398 、 2 901 56.5602z2533 節(jié)錐距 R專業(yè) .專注d1113.75mmR103.42sin 12 sin 33.43984齒寬 bR gR 、 bR gR0.3 103.431.02 取整 b325齒頂高 ha1m(1X1 )ha23.25 mm6齒根高 hf 1m(1.2X1 )hf 23.251.23.9 mm7 齒頂圓直徑 dada1d12ha1 cos1113.7523.25cos33.4398119.17 mmda 2d22ha 2 cos2172.2523.25cos56.5602175.8

36、3 mm如圖 3-4 、 3-5 為小錐齒輪、大錐齒輪的三維示意圖圖 3-4小錐齒輪專業(yè) .專注圖 3-5大錐齒輪3.5 傳動軸的設計與校核3.5.1 計算蝸輪傳動軸如圖 3-6 所示為蝸輪軸的示意圖圖 3-6 蝸輪傳動軸的結(jié)構(gòu)示意圖此傳動軸下部分與渦輪相連接n269.5 r min ， P20.51kw 。上部分為兩個小鏈輪受到拉力為 8088N。按許用彎曲應力計算法校核。轉(zhuǎn)矩T2 9.55106 P29.55 1060.5170079.14 N gmm (3-26)n269.5圓周力2T2270079.14(3-27)Ft 2258.3542.62 Nd2專業(yè) .專注軸向力Fa 22T125152.88Ft 150206.1Nd1FnFt 2542.62(3-28)cos(20)589.8 Ncos(an ) cos0.98徑向力Fr 2Ft 2 tanFn sin an201.7N(3-29)1. 計算支承受力水平面反力FNH 1FNH 2FT 2542.62271.31N(3-30)22FNV 2106354201100垂直面反力200632.27 N(3-31)FNV1632.27370262.27 N2.