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C:\Users\Administrator\venv\Scripts\python.exe D:\codenew\course-exercise-in-mechanical-design\Code\caculation.py
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Now,begin the total design
我们的电机是
Y100L2-4 1430转速3kw同步1500
卷筒直径0.25力1400转速1.55
我们传输带的转速118.41127766037013
总的输出功率为 2.2604166666666665 kW;
总的传递效率为 91.29%;
需要电动机的功率为 2.48 kW
总传动比为：12.076552404928506
各级传动比分别为：
i1=2.8,
i2=4.31305443033161,
（么用）i3=1
各轴的转速分别为：
n1=510.7142857142857 r/min,
n2=118.41127766037013r/min,
n3=118.41127766037013r/min,
（没用）n4=118.41127766037013r/min
各轴的输入功率分别为：
带P1=2.377151392557984kW,
P2=2.306312281059756kW,
P3=2.2604166666666665kW,
（没用上）P4=2.19328003125kW
各轴的输入功率分别为：
轴一T1=44.45106869720314 N·m,
二T2=186.0066263898788 N·m,
三T3=182.30509452472018 N·m,
工作T4=176.89045091224148 N·m
注意要mm单位
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Now,begin the design of belt
1.确定计算功率 P_ca
载荷平稳工作16小时普通V带传动选择
查7-5工作1.1系数 K_A= 1.1
计算功率 P_ca=2.72381930397269kW
2.根据7-12选择V带带型
根据P_ca、n1，选择A型V带
3.确定带轮的基准直径d_d,并验算带速 v
初取小带轮基准直径 d_d1=100mm
带速 v=7.487462491055674m/s
带速在5m/s~25m/s之间，合适
则大带轮基准直径 d_d2=280.0mm,取为 280mm
4.初定中心据确定V带的中心距a和基准直径L_d
(1)初算中心距 a0=500mm
(2)初算带所需基准长度 L_d0=1613.1026041820608mm,选为 1640mm
(3)（这个地方没讲 ）实际中心距 a=513.449mm，可以 变化不用了范围为488.849~562.649mm
5.验算小带轮上的包角 α1
小带轮上的包角 α1=159.912°
大于120°就算比较合理小带轮上的包角 α1 合适！
6.计算带的根数 z
(1)计算单根V带的额定功率 Pr
单根V带的基本额定功率 P0=1.32kW
单根V带的额定功率增量 ΔP0=0.17kW
修正系数 K_α=0.95,K_L=0.99
单根V带的额定功率为 1.401345 kW
(2)计算V带的根数率 z
带的根数率 z=1.9437178596082263,取2根
7.确定带的初拉力 F0
A型带的单位长度质量q=0.1kg/m
单根V带的初拉力 F0=153.991801974537 N
8.确定带的压轴力 F_p
带的压轴力 F_p=606.527249944012 N
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Now, begin the design of gear 1.
我们的齿轮中心距小于135mm
1.选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数
(1)选用标准斜齿圆柱齿轮传动
(2)选用精度等级 7
(3)材料选择:
选择小齿轮材料为45Cr(表面淬火)，齿面硬度50HRC
选择大齿轮材料为45Cr(表面淬火)，齿面硬度50HRC
(4)初选小齿轮齿数
小齿轮、大齿轮齿数分别为 z1=24,z2=104
(5)初选螺旋角 β=14°，压力角 α=20°
2.按齿面接触疲劳强度设计
(1)由式(10-24)确定小齿轮分度圆直径
1)确定公式中各参数值
我们的小齿轮是齿轮轴
试选载荷系数 K_Ht= 1.5
小齿轮传递的转矩 T1=44451.06869720314 N·mm
选择齿宽系数Φ_d= 0.8
计算区域系数 Z_H
α_t= 20.561705348777153
β_b= 13.140059098376824
Z_H= 2.433662732443319
弹性影响系数 Z_E=189.8 MPa^0.5
计算重合度系数Z_ε
α_at1= 29.97411908752589
α_at2= 23.198784839644944
ε_α= 1.6551124331870222
ε_β= 1.5237805095829382
Z_ε= 0.7150165166778415
螺旋角系数Z_β= 0.9850359010086873
计算接触疲劳许用应力[σ_H]
查图得接触疲劳极限为 σ_Hlim1=1400 MPa,σ_Hlim2=1400 MPa
应力循环次数 N1=2647542857.1428576,N2=610971428.5714287
接触疲劳寿命系数 K_HN1=0.92,K_HN2=0.97
取失效概率 1.0%,安全系数 S=1
[σ_H1]=1288.0 MPa,[σ_H2]=1358.0 MPa
[σ_H]=min([σ_H1],[σ_H2])=1288.0 MPa
2)试算小齿轮分度圆直径
d_1t>=23.566908mm
(2)调整小齿轮分度圆直径
1)计算实际载荷系数前的数据准备
圆周速度v=0.63020123m/s
齿宽b=18.853527mm
2)计算实际载荷系数K_H
使用系数 KA= 1.25
动载系数 KV= 1
计算齿间载荷分布系数 K_Hα
小齿轮的径向力 F_t1=3772.3292 N
K_A*F_t1/b=250.10766 N
齿间载荷分布系数 K_Hα= 1.2
齿向载荷分布系数 K_Hβ= 1.289
实际载荷系数 K_H= 1.9335
3)使用实际载荷系算得的分度圆直径 d_1H=25.648mm
相应的齿轮模数 m_nH=1.0369mm
3.按齿面弯曲疲劳强度设计
(1)按式(10-17)试算模数
1)确定公式中的各种参数
试选载荷系数 K_Ft= 1.3
计算重合度系数 Y_ε
ε_αv= 1.7453099433682062
重合度系数 Y_ε= 0.679723100386745
螺旋角系数 Y_β= 0.8222256072153239
计算(Y_Fa*Y_Sa/[σ_F])
当量齿数 z_v1=26.272348,z_v2=113.84684
齿形修正系数 Y_Fa1=2.62,Y_Fa2=2.13
应力修正系数 Y_Sa1=1.59,Y_Sa2=1.82
弯曲疲劳寿命系数 K_FN1=1.59,K_FN2=1.82
弯曲疲劳安全系数 S= 1.4
弯曲应力许用值 [σ_F]_1=514.28571 MPa,[σ_F]_2=542.85714 MPa
Y_Fa1*Y_Sa1/[σ_F1]=0.0081002,Y_Fa2*Y_Sa2/[σ_F2]=0.0071411
Y_Fa*Y_Sa/[σ_F]=max(Y_Fa1*Y_Sa1/[σ_F1],Y_Fa2*Y_Sa2/[σ_F2])=0.00822
2)试算齿轮模数齿宽系数0.8齿数选20是不合适的如果我们取2模式
分度圆就小于轴的的宽度
m_nt_min= 2
(2)调整齿轮模数
1)计算实际载荷系数前的数据准备
计算圆周速度 v
圆周速度v=1.32m/s
齿宽b=39.576mm
宽高比 b/h
高 h= 4.5
宽高比 b/h= 8.794569637119132
2)计算实际载荷系数
动载系数 K_A= 1
计算齿间载荷分布系数 K_Fα
F_t1= 1797.1117493873724
K_A*F_t1/b = 45.40963151226424
齿间载荷分布系数 K_Fα= 1.4
齿间载荷分布系数 K_Hβ=1.289,K_Fβ=1.28
实际载荷系数 K_F= 1.7919999999999998
3)按实际载荷系数算得齿轮模数和小齿轮分度圆直径
齿轮模数 m_nF= 2.2258448036485112
小齿轮分度圆直径 d_1F= 55.05566379498728
对比按弯曲疲劳强度和接触疲劳强度的计算结果
从满足齿根弯曲疲劳强度出发，就近圆整齿轮模数 m_n=2.0mm
按满足齿面解除疲劳强度出发，算得到分度圆直径 d1=25.648mm
则小齿轮齿数 z1=12.44307475382362，取为 z1=13
则大齿轮齿数 z2=56.33333333333333，取为 z2=56
4.几何尺寸计算
(1)计算中心距
计算得中心距 a= 71.11234042514297
圆整得中心距 a= 72
(2)按圆整后的中心距修正螺旋角
修正后的螺旋角 β=16.59784213586655°
(3)计算大小齿轮的分度圆直径
小齿轮分度圆直径 d1=26.79595436309735
大齿轮分度圆直径 d2=115.42872648718858
小齿轮分度圆直径 d1=26.79595436309735
大齿轮分度圆直径 d2=115.42872648718858
(4)计算齿轮宽度
设计齿轮宽度 b=20.5184038916964mm
取小齿轮宽度 b1=26mm
取大齿轮宽度 b2=21mm
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Now, begin the design of gear 2.
我们的齿轮中心距小于135mm
1.选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数
(1)选用标准斜齿圆柱齿轮传动
(2)选用精度等级 7
(3)材料选择:
选择小齿轮材料为20Cr2Ni4(渗碳后淬火)，齿面硬度58~62HRC
选择大齿轮材料为20Cr2Ni4(渗碳后淬火)，齿面硬度58~62HRC
(4)初选小齿轮齿数
小齿轮、大齿轮齿数分别为 z1=20,z2=20
(5)初选螺旋角 β=14°，压力角 α=20°
2.按齿面接触疲劳强度设计
(1)由式(10-24)确定小齿轮分度圆直径
1)确定公式中各参数值
试选载荷系数 K_Ht= 1.5
小齿轮传递的转矩 T1=186006.62638987883 N·mm
选择齿宽系数Φ_d= 0.7
计算区域系数 Z_H
α_t= 20.561705348777153
β_b= 13.140059098376824
Z_H= 2.433662732443319
弹性影响系数 Z_E=189.8 MPa^0.5
计算重合度系数Z_ε
α_at1= 31.40761572221303
α_at2= 31.40761572221303
ε_α= 1.4990637404984455
ε_β= 1.1110899549042257
Z_ε= 0.805344420007016
螺旋角系数Z_β= 0.9850359010086873
计算接触疲劳许用应力[σ_H]
查图得接触疲劳极限为 σ_Hlim1=1650 MPa,σ_Hlim2=1650 MPa
应力循环次数 N1=613844063.3913587,N2=613844063.3913587
接触疲劳寿命系数 K_HN1=0.97,K_HN2=1.0
取失效概率 1.0%,安全系数 S=1
[σ_H1]=1600.5 MPa,[σ_H2]=1650.0 MPa
[σ_H]=min([σ_H1],[σ_H2])=1600.5 MPa
2)试算小齿轮分度圆直径
d_1t>=43.72035mm
(2)调整小齿轮分度圆直径
1)计算实际载荷系数前的数据准备
圆周速度v=0.27106617m/s
齿宽b=30.604245mm
2)计算实际载荷系数K_H
使用系数 KA= 1.25
动载系数 KV= 1
计算齿间载荷分布系数 K_Hα
小齿轮的径向力 F_t1=8508.9267 N
K_A*F_t1/b=347.53866 N
齿间载荷分布系数 K_Hα= 1.2
齿向载荷分布系数 K_Hβ= 1.289
实际载荷系数 K_H= 1.9335
3)使用实际载荷系算得的分度圆直径 d_1H=47.581mm
相应的齿轮模数 m_nH=2.3084mm
3.按齿面弯曲疲劳强度设计
(1)按式(10-17)试算模数
1)确定公式中的各种参数
试选载荷系数 K_Ft= 1.3
计算重合度系数 Y_ε
ε_αv= 1.5807571736965116
重合度系数 Y_ε= 0.7244561735855781
螺旋角系数 Y_β= 0.870372838594507
计算(Y_Fa*Y_Sa/[σ_F])
当量齿数 z_v1=21.893623,z_v2=21.893623
齿形修正系数 Y_Fa1=2.72,Y_Fa2=2.21
应力修正系数 Y_Sa1=1.57,Y_Sa2=1.78
弯曲疲劳寿命系数 K_FN1=1.57,K_FN2=1.78
弯曲疲劳安全系数 S= 1.4
弯曲应力许用值 [σ_F]_1=735.0 MPa,[σ_F]_2=742.5 MPa
Y_Fa1*Y_Sa1/[σ_F1]=0.0058101,Y_Fa2*Y_Sa2/[σ_F2]=0.005298
Y_Fa*Y_Sa/[σ_F]=max(Y_Fa1*Y_Sa1/[σ_F1],Y_Fa2*Y_Sa2/[σ_F2])=0.00822
2)试算齿轮模数齿宽系数0.8齿数选20是不合适的如果我们取2模式
分度圆就小于轴的的宽度
m_nt_min= 2
(2)调整齿轮模数
1)计算实际载荷系数前的数据准备
计算圆周速度 v
圆周速度v=0.256m/s
齿宽b=28.857mm
宽高比 b/h
高 h= 4.5
宽高比 b/h= 6.412707027066031
2)计算实际载荷系数
动载系数 K_A= 1
计算齿间载荷分布系数 K_Fα
F_t1= 9024.071732255772
K_A*F_t1/b = 312.7149369791359
齿间载荷分布系数 K_Fα= 1.2
齿间载荷分布系数 K_Hβ=1.29,K_Fβ=1.22
实际载荷系数 K_F= 1.464
3)按实际载荷系数算得齿轮模数和小齿轮分度圆直径
齿轮模数 m_nF= 2.0807947198341994
小齿轮分度圆直径 d_1F= 42.88990796280857
对比按弯曲疲劳强度和接触疲劳强度的计算结果
从满足齿根弯曲疲劳强度出发，就近圆整齿轮模数 m_n=3.0mm
按满足齿面解除疲劳强度出发，算得到分度圆直径 d1=47.581mm
则小齿轮齿数 z1=15.389250465269434，取为 z1=16
则大齿轮齿数 z2=16.0，取为 z2=16
4.几何尺寸计算
(1)计算中心距
计算得中心距 a= 49.469454208795106
圆整得中心距 a= 49
(2)按圆整后的中心距修正螺旋角
修正后的螺旋角 β=11.595272659061264°
(3)计算大小齿轮的分度圆直径
小齿轮分度圆直径 d1=49.469454208795106
大齿轮分度圆直径 d2=49.469454208795106
小齿轮分度圆直径 d1=49.469454208795106
大齿轮分度圆直径 d2=49.469454208795106
(4)计算齿轮宽度
设计齿轮宽度 b=33.30677967747047mm
取小齿轮宽度 b1=39mm
取大齿轮宽度 b2=34mm
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Now, begin the design of shaft 1.
对于第 1 根轴
取A_0=110,[τ_T]=28MPa
估算轴的直径 d=18.36618537926532mm
考虑键槽的影响，扩大轴的直径
轴上有 1 个键槽，直径增大5%
则 d=20mm
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Now, begin the design of shaft 2.
对于第 2 根轴
取A_0=110,[τ_T]=34MPa
估算轴的直径 d=29.59609186162023mm
考虑键槽的影响，扩大轴的直径
轴上有 1 个键槽，直径增大5%
则 d=32mm
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Now, begin the design of shaft 3.
对于第 3 根轴
取A_0=97,[τ_T]=40MPa
估算轴的直径 d=25.924091489955067mm
考虑键槽的影响，扩大轴的直径
轴上有 1 个键槽，直径增大5%
则 d=28mm
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Now, begin the design of shaft 4.
对于第 4 根轴
取A_0=100,[τ_T]=40MPa
估算轴的直径 d=26.45860884026342mm
考虑键槽的影响，扩大轴的直径
轴上有 1 个键槽，直径增大5%
则 d=28mm
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Now, begin the design of coupling.
联轴器的基本要求参数
联轴器的输入功率 P=2.306312281059756 kW
联轴器的转速 n=118.41127766037013 r/min
联轴器公称转矩 T=186.0066263898788 N·m
选择联轴器类型
由于联轴器在减速器的输出端，转速低，传递转矩大，
故选用弹性套柱销联轴器
确定联轴器型号
使用系数 K_A= 1.5
计算转矩 T_ca=279.0099395848182 N·mm
选用'LT7#选40的孔因为我的轴才32最细段太大了'型号弹性套柱销联轴器
许用转矩 [T]= 6300 N·m
许用转速 [n]= 1800 r/min
轴颈在40mm~不知道mm之间
故'LT7#选40的孔因为我的轴才32最细段太大了'型号弹性套柱销联轴器适用
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Now, begin the design of rolling bearing on shaft 1.
1.计算第1根轴上的轴承
1.滚动轴承的基本要求参数
滚动轴承的输入功率 P=2.377151392557984 kW
滚动轴承的转速 n=510.7142857142857 r/min
滚动轴承公称转矩 T=44.45106869720314 N·m
初算的轴的直径为 20 mm
2.滚动轴承的类型选择
由于轴承受到轴向和径向力作用
且圆锥滚子轴承具有装拆调整方便、价格较低的优点
故选用圆锥滚子轴承
3.选择滚动轴承的尺寸
滚动轴承的内径为20 mm,内径代号为4
滚动轴承的直径代号为3
滚动轴承的宽度代号为0
4.最终确定轴承的代号为
30304
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Now, begin the design of rolling bearing on shaft 2.
2.计算第2根轴上的轴承
1.滚动轴承的基本要求参数
滚动轴承的输入功率 P=2.306312281059756 kW
滚动轴承的转速 n=118.41127766037013 r/min
滚动轴承公称转矩 T=186.0066263898788 N·m
初算的轴的直径为 32 mm
2.滚动轴承的类型选择
由于轴承受到轴向和径向力作用
且圆锥滚子轴承具有装拆调整方便、价格较低的优点
故选用圆锥滚子轴承
3.选择滚动轴承的尺寸
滚动轴承的内径为35 mm,内径代号为7
滚动轴承的直径代号为3
滚动轴承的宽度代号为0
4.最终确定轴承的代号为
30307
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Now, begin the design of rolling bearing on shaft 3.
3.计算第3根轴上的轴承
1.滚动轴承的基本要求参数
滚动轴承的输入功率 P=2.2604166666666665 kW
滚动轴承的转速 n=118.41127766037013 r/min
滚动轴承公称转矩 T=182.30509452472018 N·m
初算的轴的直径为 28 mm
2.滚动轴承的类型选择
由于轴承受到轴向和径向力作用
且圆锥滚子轴承具有装拆调整方便、价格较低的优点
故选用圆锥滚子轴承
3.选择滚动轴承的尺寸
滚动轴承的内径为30 mm,内径代号为6
滚动轴承的直径代号为3
滚动轴承的宽度代号为0
4.最终确定轴承的代号为
30306
44.45106869720314
σ_bs= 41.34213978534518
186.0066263898788
σ_bs= 21.743564413585133
182.30509452472018
σ_bs= 9.132332187426496
176.89045091224148
σ_bs= 10.49639228080353
F_t1=3317.745 N,F_r1=1260.063 N,F_a1=988.9266 N
进程已结束，退出代码为 0