机械设计各种计算公式

压并载荷 有效圈数
总圈数 压并高度 自由高度
节距 螺旋角 展开长度 结论(验算) 稳定性 高径比
强度 最大切应力 屈服极限 疲劳安全系数
Pb=Pn / 0.65 n=Gd4Fn / 8PnD3
选取 查表11-2-14 n1=n+2
Hb=(n+1.5)d
Ho=Hb+Fb 选取
t=(Ho-1.5d) / n α=arc(t / π*D) L= π*Dn1/COSα
219.0462911 mm
ha=0.27p
6.858
mm
机械Ⅲ表13-2-1
21.08
mm
dg≤pcot180°/z-1.04h2- 210.8659432
mm
0.76
机械Ⅲ表13-2-15
9.5
90
h=K+dk/6+0.01d
26.84926291 mm
lmin=2.6h
69.80808357 mm
k=h/2 机械Ⅱ表5-3-17 机械Ⅱ表5-3-17
P=2T/Dkl τ=2T/Dbl
结果
单位
135
N·m
50
mm
20
mm
30
mm
70
mm
12
mm
6
mm
40
MPa
90
Mpa
21.42857143 6.428571429
MPa Mpa
满足要 满求足要
求
序号 代号
一 1F 2d 3Z
二 4τ
5
Τp
三
公式/出处
结果
单位
机械手册Ⅱ表5-4-4(钢-钢)
295 100
0 50 0.14 200000 200000 0.3 0.3 295 275 11 2.5 159.16
mm mm mm mm
MPa MPa
MPa MPa Kw
r/min
T=9550k过载N/n Pfmin=2T/πdf2lfμ
Nm
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
1 2 3 4 5 6
代号 一 da df di lf μ Ea Ei νa νi σsa σsi N
k过载 n 二 T
Pfmin qa qi Ca Ci
定义 已知 包容件外径 结合直径 被包容件内径 结合长度 摩擦因数 包容件弹性模量 被包容件弹性模量 包容件泊松比 被包容件泊松比 包容件屈服强度 被包容件屈服强度 功率 电机过载系数 转速 计算 传递扭矩 传递载荷所需最小压强 包容件直径比 被包容件直径比 系数 系数
254
mm
有张紧装置，a0max ＞80p
2032
mm
19 选a0 20 a0p 21 k 22 Lp 23
以节距计的初定中心距 链条节数
a0p=a0/p 机械Ⅲ表13-2-7
Lp=（z1+z2） /2+2a0p+k/a0p
1100
mm
43.30708661 mm
0
111.6141732
节
110
24 L 25 ka 26 ac 27 △a 28 a
满足要求
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
代号 一 T Pw n Kw K Kt Kz
Tn 二 Tc 三
定义 已知 理论转矩 驱动功率 工作转速 动力机系数 工况系数 温度系数 启动系数 参考外方图纸选取 公称转矩 计算 联轴器计算转矩 结论(验算)
公式/出处
机械Ⅱ6-54页 机械Ⅱ6-54页表6-2-2
的常用材料可取 Τ
p=80MPa
MPa MPa
满足要 满求足要
求
焊缝及键连接受力计算比较 参考书目:机械手册Ⅰ、机械手册Ⅱ
序号 一 1 2 3 4
1
代号
M R k a
τ τp
定义 焊缝计算(已知条件)
扭矩 轴径 焊缝高度
计算受力 剪切力(双面焊缝)
二
键计算(已知条件)
1
T
扭矩
2
D
轴径
3
b
键宽
4
L
键长
选用SWC 180 BH1 1420
公称转矩
疲劳转矩
结论(验算)
Tn≥Tc Tf≥Tc
结果
单位
5.5 Kw 73 r/min 0.719520548 kN·m
5
3.59760274 kN·m 7.88 ° 12 °
0.253646267 14.23270071 °
12.5 kN·m 6.3 kN·m
机械Ⅱ6-54页 机械Ⅱ6-56页表6-2-3
制动盘直径 WGP7
Tc=TKwKKzKt Tc＜Tn
结果
2387.5 300 1200 1 2 1 1 710
14000
852000
满足要求
单位 N·m Kw r/min
mm N·m N·m
序号
1 2 3 5 6
4 7 8
9
代号 一 KA KS P N n 二 P2m i P1 三
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
dh=dk+2h
189.5
mm
dhmax〈dg 机械Ⅲ表13-2-1
200
17.02
mm
bf=0.95b1 MR=dcos90°/z+dRmin
（dR=d1）
16.169
mm
250.4617515
15.88
mm
序号 代号
一
1
P1
2
Pn
3h
4D
5
6
7
8G
9E
二
10 σb 11 τp
12 C'
13 K' 14 C" 15 K" 16 d
的常用材料可取 Τ
p=80MPa
50.92958179
机械Ⅱ表5-3-2（第二 种）
MPa
满足要 求
5000 100
5 50
N·mm mm mm mm
σp=4T/DdL
0.8
MPa
5
σpp
4τ
5
Τp
三
许用挤压力
剪切力
许用剪切力
结论 σp＜σpp Τ＜Τp
机械Ⅱ表5-3-17
τ=2T/DdL
0.4
根据销的材料查表对于销
有效圆周力
Ft=1000P/v
396850.3937
N
序号 代号
一
1
z
2
d1
3
p
4 pt
二wenku.baidu.com
5
d
6 da
7 df
8 ha
9 h2
10 dg
11 K
12 dk
13 h
14 l
15 dh
16
17 b1
18 bf
19 MR 20 bR
定义 已知 链轮齿数 滚子外径 链条节距 链条排距 计算 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 分度圆弦齿高 内链板高度 齿侧凸缘直径
775
mm2 Mpa Mpa
满足要求
序号
1 2 3 4
5 6 7 8 9 10
代号 一 P n T K 二 Tc β1 β2
tanβ β
Tn Tf 三
定义 已知 传动功率 转速 理论转矩 工况系数 计算 计算转矩
公式/出处
T=9550*P/n 机械手册Ⅱ6-89页表6-2-22
Tc=TK
tanβ=（tan2β1＋tan2β2）1/2
压并时变形量
公式/出处
结果
单位
103～106，Ⅲ类载荷 端部并紧，磨平，支撑圈为1圈
碳素弹簧钢丝C级
0 3122
25 32
79000 206000
N N mm mm 次
MPa MPa
查表11-2-3初选（钢丝Φ8） 0.5σb
8/π*KC3=τpD2/Pn 查表11-2-20
d=D/C 选取 C=D/d K=（4C-1）/（4C-4）+0.615/C 或查表11-2-20 P'=(Pn-P1)/h F1=P1 / P' Fn=Pn / P' Fb=Fn / 0.65
公式/出处
手册Ⅱ5-1-53 手册Ⅱ5-1-54 手册Ⅱ5-1-55
P=m*9.8G+F PΣ=(ko+kc)P
Aa=πd2/4 σt=1.3PΣ/Aa
σtp=σs/n σt＜σtp
结果
单位
240
mm
1.2
4
0.2
930
Mpa
3500000
N
0
Kg
0.15
3500000 14700000
45216 422.6380042
因不满足结构需要，增大节距 和齿数，p=25.4，Z1=z2=29， dkmax=120mm
14 z1 15 z2 16 p
链轮1齿数 链轮2齿数 链条节距
公式/出处
i=n1/n2 z2=i*z1 机械Ⅲ表13-2-3 Pd=KA*P 机械Ⅲ表13-2-4 机械Ⅲ表13-2-5 Po=Pd/（Kz*Kp） 机械Ⅲ图13-2-2 机械Ⅲ表13-2-6
链条长度 计算中心距 实际中心距
L=Lp*p/1000
2.794
m
机械Ⅲ表13-2-8
0.25
ac=p（2Lp-z1-z2）*ka
1079.5
mm
0.002*ac a=ac-△a
2.159
1077.341
mm
29
1000
30 v
链条速度
v=z1n1p/60*1000
0.010583333 m/s
31 Ft
17 C
18 K
19 P' 20 F1 21 Fn 22 Fb
定义
已知 最小工作载荷 最大工作载荷
工作行程 弹簧中径 弹簧类别（寿命） 弹簧结构 弹簧材料 切变模量 弹性模量
计算 抗拉极限强度
许用应力 初选旋绕比 初选曲度系数
旋绕比 曲度系数 钢丝直径
实际旋绕比
实际曲度系数
初算弹簧刚度 最小载荷下变形量 最大载荷下变形量
z2=i*z1 机械Ⅲ图13-2-2
结果
单位
213 213
1 25 25 3 1.4 4.2 1.51 1
r/min r/min
Kw Kw
2.781456954 Kw
19.05
mm
88
mm
25
25
25.4
mm
17 dk
dk≤dkmax=120
90
18 a0
初定中心距
a0min=0.2z1（i+1）p
1370 685 224.6764894
4 1.404
8 8 4
1.40375
124.88 0 25
38.46153846
MPa MPa
mm mm
N/mm mm mm mm
23 Pb 24 n
25 n1 26 Hb 27 Ho
28 t 29 α 30 L
三
31 b
32 τmax τs
33 S 34 Sp 35
4803.076923 mm
9.88448911
10 12
92
mm
130.4615385 mm
130
mm
11.8
mm
6.694561369
°
1316.178447 mm
b=HO/D 两端固定 b＜5.3
τmax=8KDPn/ πd3 静载荷，80钢 S=τp / τmax
S＞Sp,强度满足要求
4.0625 满足要求
一
1T
2D
3d
4L
二
4
σp
定义 圆柱销（平面）
已知 横向力 销的直径 销的数量 计算 剪切力
许用剪切力
结论 Τ＜Τp
圆柱销（圆周） 已知 转矩
轴的直径 销的直径 销的长度
计算 挤压力
公式/出处 机械Ⅱ表5-3-2（第一
种）
结果
5000 5 5
单位
N mm 个
τ=4F/πd2Z 根据销的材料查表对于销
定义 已知 工况系数 安全系数 输入功率 输入转速 输出转速 计算 计算功率 减速比 公称输入功率 结论(验算)
公式/出处
P2m=P×KA×KS i=N/n
P2m＜P1 查表得ZSY500
结果
单位
1.5 1.5 300 1200 41
kW r/min r/min
675
kW
29.26829268
840
备注
结果 单位
a=0.7k
1650 N·m
100 mm
15
mm
10.5 mm
τ=2*M*(R+a)/2π((R+a)4-R4)) 1.1822 Mpa
167 Mpa τ＜τp,强度满足要求
1650 N·m
100 mm
28
mm
70
mm
计算受力
1
τ
剪切力
τ=2*T/DbL
16.837 Mpa
τp
60
Mpa
τ＜τp,强度满足要求
三
结论
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.
序号 代号
一
1
n1
2
n2
3
i
4
z1
5
z2
6P
7
KA
8
Pd
9
Kz'
10 Kp
二
11 Po
12 p
13 dkmax
定义 已知 链轮1转速 链轮2转速 传动比 链轮1齿数 链轮2齿数 传递功率 共况系数 设计功率 链轮齿数系数 排数系数 计算 单排链功率 链条节距 链轮轴孔最大许用直径
序号 代号
一
1T
2L
3b
4
l
5D
6h
7k
8
Ppp
9 τp
二
10 P
11 τ
三
12
13
定义 已知 转矩 键的长度 键的宽度 键的工作长度 轴的直径 键的高度 键与轮毂的接触高度 键连接的许用挤压压强 键连接的许用剪切应力 计算 工作面的挤压 键的剪切应力 结论 P＜Ppp τ＜τp
公式/出处
l=L-b
697.4977318 930
1.333337669 1.3～1.7 满足要求
MPa MPa
序号
1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13
代号 一 d na ko kc σs F G m 二 P PΣ Aa σt σtp 三
定义 已知 螺栓直径 安全系数 预紧系数 相对刚度系数 材料的屈服极限 止推力 锁紧装置重量 摩擦系数 计算 最大轴向载荷 总拉力 危险截面面积 最大轴向载荷 许用拉应力 结论(验算)
轮毂厚度 轮毂长度 轮毂直径
内节内宽 齿宽
量柱测量距 量柱直径
公式/出处
结果
单位
机械Ⅲ表13-2-1 机械Ⅲ表13-2-1
29
15.88
25.4
mm
31.88
mm
d=p/sin（180°/z）
234.9262911 mm
da=p（0.54+cot180/z） 247.2651432 mm
df=d-d1