齿啮式卡箍连接件强度计算
直径4900齿啮式卡箍连接强度计算
依据HG 20582-1998
数据及来源 结果
给定 给定
1.03 232 1.1 235 1.1
4900 按GB150 法兰部分确定 π G2Pc/4 π B2Pc/4 H-HD 采用自紧式垫片 按16MnⅡ 查表 按N=10000 查JB4732-95图C-1 4940 21072509 20732635 339874 0 129 260
三 法兰颈部和法兰齿部的应力计算 1 法兰结构尺寸 法兰颈部小端厚度 法兰颈部大端厚度 法兰的齿长 法兰锥颈高度 法兰齿在根部处的厚度 法兰环高度 法兰齿顶处的圆角半径 法兰齿根转角处的过度半径 2 相关尺寸 法兰齿外径 卡箍齿内径 卡箍齿顶处的圆角半径 A C3 rl mm mm mm B+2(g1+g2) 5080 5000 3 g0 g1 g2 h h2 T rf rh mm mm mm mm mm mm mm 26 40 50 80 65 70 3 8
112714 0.06 1.10 1.03 1.12 101144 94.82 16.19 111.02
卡箍体和卡箍环连接处的边缘力矩 M1 卡箍的轴向弯曲应力 卡箍的轴向拉伸应力 3.1 卡箍的轴向总应力 SBC STC S6
合格 卡箍齿的数量 卡箍齿在根部的弧长 安装偏差所引入的载荷修正系数 3.2 卡箍齿根的轴向剪切应力 n L f1 S7 mm / MPa 3Hf1/(nL(Cw-Cg)) 48 172 1.2 55.69 合格 3.3 卡箍齿根的弯曲应力 S8 MPa 24HCmf1/(nL(Cw-Cg)2) 126.90 合格 S9 3.4 卡箍齿和法兰齿接触面上的挤压应力 MPa 2Hf1/(n(C1-C2)Lc) 92.23 合格 卡箍齿根处的弯曲应力集中系数 KBC / 1.88
齿啮式快开门的结构型式特点和设计
齿啮式快开门的结构型式特点和设计杨秉健【摘要】The main structure form and characteristics of the tooth -locked fast open were expounded , and the matters needed attention of the design process.The two fundamental structures , seal form and seal principle of the device , species of sealing ring and materials were introduced in detail.The rational design not only assured the strength and stiffness of the device , but also made the heavy device light and flexible , and reduced the cost of productive material.Calculation was especially important to design.The force analysis and design calculation of the tooth -locked clamp connection system were carried out joined by whole through examples.%阐述了齿啮式快开门的主要结构形式和特点，设计中应注意的事项。
对该装置的两大基本结构、密封形式和密封原理，还有密封圈的种类、材料进行了详细的介绍。
合理的设计除了能保证装置的强度和刚度，更可使笨重的装置变得轻巧、灵活，降低生产材料的成本，当中设计计算尤为关键，本文通过实例对整体相连齿啮式卡箍连接系统进行了受力分析和设计计算。
齿啮式快开盖压力容器的有限元分析及强度评定_涂文锋
图 6 端部法兰和筒体强度评定的应力处理线
3. 2. 2 端部法兰和筒体部分 从应力强度分布云图中选定啮合齿根部的
最大应力点, 分别沿齿厚、齿宽方向画出两条 应力处理线 D 和 E( 图 6) 。另外, 根据分析设计 标准中应力强度校核的原则( 同上) , 针对本结 构, 选取如图 6 中的三条线 A、B、C( 应力强度 值见表 2) 。从评定结果来看, 也都满足要求, 但 从 SⅡ 、SⅣ 的数值可以推断出啮合齿与法兰的 结合部位以及筒体的下部是高强度区, 因而在 设计、制造过程中应保证其尺寸。
- 256. 0
- 299. 3
223. 5
- 81. 22
- 137. 8
- 228. 5
147. 2
表 2
应力处理线
A B C D E
R1 131. 3 104. 7 22. 5 44. 35 1. 465
筒体各应力处理线的评定结果
一次局部薄膜应力/ MPa
R2
R3
42. 55
- 2. 064
出版社, 1995.
6 J B4732- 95 《钢制压力容器 ——分析设计标准》标准释
义. 1995 版.
( 收稿日期: 2005-01-15)
- 0. 1
139. 7
90. 5
6. 705
- 17. 31
107. 8
- 11. 85
- 18. 27
- 61. 29
49. 44
150. 5
12. 50
- 14. 32
164. 8
46. 18
- 4. 524
- 54. 58
100. 8
对结构进行强度评定( 应力强度值见表 1) 。从 各应力处理线 S Ⅱ和 S Ⅳ的值来看, 均能满足要 求, 但明显可知法兰的径向与齿厚方向存在较 大的应力差。
齿轮强度计算公式
齿轮强度计算公式1标准斜齿圆柱齿轮的强度计算一. 齿面接触疲劳强度计算1. 斜齿轮接触方式 !—KF ----------- 12. 计算公式校核式： H Z E Z H - t_u_设计式： bd 1 u3. 参数取值说明1） Z E ---弹性系数2） Z H ---节点区域系数3）…斜齿轮端面重合度4）…螺旋角。
斜齿轮：=8°?25° ;人字齿轮=20 °?35°5）许用应力：[H ]=（[ Hl ]+[ H2]）/2 1.23[ H2]6）分度圆直径的初步计算在设计式中，K 等与齿轮尺寸参数有关，故需初步估算：a ）初取K=K tb ）计算 d t d t1c ）修正d t二. 齿根弯曲疲劳强度计算1. 轮齿断裂2. 计算公式校核式：设计式：叫3. 参数取值说明1）Y F a 、Y Sa-齿形系数和应力修正系数。
Z v =Z/COS 3 Y Fa 、Y Fa 2）Y …螺旋角系数标准圆锥齿轮传动的强度计算作用：用于传递相交轴之间的运动和动力。
二.几何计算齿轮设计计算简化3 2K t T i u 1 Z E Z H d UH你丫曲 Y Fa Y sadN 2 F3）初步设计计算在设计式中，d ）初取K=K te ）计算m ntf ）修正m n K 等与齿轮尺寸参数有关，故需初步估算: m nt 2中丫曲 Y Fa Y sa2d z 11.锥n1d m/d=(R-°.5b)/R=1-°.5b/R记R=b/R---齿宽系数R=°.25?°.3d m=(1-°.5 R)d2.锥n2V- d224.齿宽中点分度圆直径d1d mA20°A1距3.齿数比:O=Z2/Z1=d2/d1Rtan 2=cot■ _ - K' j5. 齿宽中点模数m n =m （1-0.5 R ）三.受力分析大小： F t1 =2T 1/d m1（=F t2）F r1=F t1tan cos F a2）F a1=F t1tan sin 1（=F r2）方向：四. 强度计算1.齿面接触疲劳强度计算K V ---按平均分度圆速度查取K --- K =1 K ---锥齿轮齿向载荷分布系数b ）Z E 、Z H 、［ H ］同直齿圆柱齿轮 c ） R =b/R 1/32. 齿根弯曲疲劳强度计算 1）计算公式按齿宽中点当量直齿圆柱齿轮计算、代入大端参数、整理得:2）设数式明a ）设计式锥齿轮齿形系数b ）Ysa---锥齿轮应力修正系数五.例题（略）第9节齿轮结构一. 齿轮轴（龆（tiao ）轮轴）d<1.8d s 二. 实心式da<160三. 腹板式da<500,锻造或铸造四.轮辐式da>400,铸钢或铸铁第10节一.润滑方式1. 人工润滑：用于开式、半开式（速度低）。
齿啮式卡箍连接结构的有限元应力分析
上、下斜块 上、下法兰 ２０ＭｎＭｏＩＶ
４５
２０ＭｎＭｏ・ＩＶ
弹性模Ｉ／ｒａＰ， ｑＨ４Ｓｒ、４５
１．９１×ＩＯｓ
弹性模量／ＭＰＢ
１．９０ ｘ１０５
泊松比０．３ 注：材料设计温度下的弹性模量均是按照ＧＢｌ５０．２－２０１１选 取的。
压力表接口
圈３上、下辩块结构圈
２疲劳分析的判断
按照ＪＢ４７３２—１９９５（２００５确认）中３．１０．２， 该设备满足疲劳分析免除的条件，因此该设备可 以按照ＧＢｌ５０—２０１１标准设计、制造，而对卡箍 连接的局部结构进行有限元应力分析。
ｆ■■■蟹罄罄馨葭＝＝譬芏譬芝譬芷譬譬＝＝＝二＝＝＝莲饕馨型■■簟
・ｅｔｌ ‘’‘；ｆ Ｊ｛二二ｉ ；５．ｊ１ ．２ Ｓ Ｓ＿５ ．１６ ５：’ ：｛’０，｛ ：！。．；６ｅ 二‘ｅ ２‘３ ０１ Ｅ ９１’
强度评定
按照ＪＢ４７３２—１９９５（２００５年确认）的要求，
！鼻，“ｉ“
将设备各危险截面上各应力分量沿应力强度评定 路径进行线性化处理，将其按一次总体薄膜应力 （ＳＩ）、一次局部薄膜应力（ＳⅡ）、一次薄膜应力＋ 一次弯曲应力（ＳⅢ）和二次应力（ＳⅣ）进行分类， 并计算出不同应力类型及其组合的应力强度，要 求相应的应力强度不超过各自的许用值。 进行应力强度评定时应在最大应力强度点所处 的危险截面进行应力线性化。选择路径的一般原则 是选取截面上裂纹扩展路径最短、导致破裂最危险 的截面。由于本设备不存在疲劳破坏问题，因此对 本结构的峰值直力不进行应力强度评定。评定路径 如图１１所示，评定结果见表２，由表可见，各危险截 面均满足强度评定的条件。 卡箍连接结构强度评定说明：在卡箍连接结 构中，法兰为密封元件，卡箍为紧固元件，因此在 法兰及卡箍的设计中，不仅强度应满足标准要求， 而且刚度也应充分的予以考虑。上、下法兰及卡 箍危险截面的线性化结果中的薄膜＋弯矩应力按 ＳⅢ评定，保证元件的变形始终在弹性范围内，从 而保证法兰的密封。
齿轮齿面接触强度及齿根弯曲强度核算
齿面接触强度及齿根弯曲强度核算在设计产品过程中，经常会选用齿轮作为传动力及扭矩的原件。
在大部分成型产品改造或调整过程中，关于齿轮的强度校核这一步骤就可以用类比法代替，从而节省设计人员的精力，缩短了设计周期。
但得出的结果没有书面依据以及理论方面的支持。
所以当进行多次类比之后，所设计出来的齿轮与理论计算得出的齿轮偏差会较大。
其原理类似于累计偏差。
所以应该进行强度校核方面的计算。
齿轮强度校核计算，在实际应用中，主要是两方面的核算：1、齿面接触强度的核算。
2、齿根弯曲强度的核算。
1.齿面接触强度核算-分度圆直径计算参考文献：在初步设计齿轮时，根据齿面接触强度，可按照下列公式估算齿轮传动的尺寸。
(机械设计手册P14-133)a≥A a(μ±1)·√KT1ψaσHP23①d1≥A d·√KT1ψdσHP2·μ±1μ3②公式①为两齿轮中心距的计算；公式②为齿轮分度圆直径的计算。
由于本次计算的是齿轮齿条传动。
所以，中心距a= d1/2其中：d1为齿轮分度圆直径，只需要核算齿轮分度圆直径d1首先，要确定公式②中各个符号代表的含义及数值选取。
d1—齿轮分度圆直径；A d—常系数；K—载荷系数；μ—齿数比；σHP—许用接触应力；ψd—齿宽系数；T1—电机减速机输出扭矩；d1：齿轮分度圆直径，待求；A d：常系数值；A d值在表14-1-65中，通过螺旋角角度β的数值求得。
齿轮的螺旋角β=11.655°,则A d = 756。
载荷系数K，常用值K=1.2～2（机械设计手册P14-133），当载荷平稳，齿宽系数较小，轴承对称布置，轴的刚性较大，齿轮精度较高（6级以上），以及齿轮的螺旋角较大时取较小值；反之取较大值。
根据对比后的结果在K的常用范围内选取。
此次选择K=1.8（载荷平稳，齿宽系数较小，轴为非对称分布，轴的刚性不大，齿轮精度不高）u：传动比。
当齿轮之间为外啮合的时候，选取“+”；当齿轮之间为内啮合的时候，选取“-”，本次计算为齿轮齿条，不影响计算结果。
连接件的强度计算
故铆钉连接满足剪切强度要求。
图6-22
② 校核铆钉或钢板的挤压强度。 每个铆钉受到的挤压力为
FC
F 2
52 2
26 kN
挤压面积为
AC d 1610 160 m m2
C
FC AC
26 103 160
162.5 MPa C 320 MPa
故铆钉连接满足挤压强度要求。
3
所以，此连接能承受的最大荷载 F = 314 kN。
图6-24
建筑力学
建筑力学
连接件的强度计算
1.1 剪切与挤压的概念
在工程实际中，机械和结构大都由许多零件或构件连接而成。连接的形式 有铆接、焊接、键连接、销钉连接等。其中，起连接作用的构件称为连接件，如 用来连接钢板的螺栓或铆钉、用来作为连接零件的销轴、用来连接轴和轮子的键 等，如图6-19 所示。
图6-19
这些连接件的受力特点是：作用在构件两侧面上外力合力的大小相等、方向 相反、作用线平行，与轴线垂直且相距很近，如图6-20a 所示；变形特点是：介于 作用力中间部分的截面，有发生相对错动的趋势。构件的这种变形称为剪切变形； 发生相对错动的截面称为剪切面，剪切面平行于作用力的方向，如图6-20b 所示， m‒m 截面为剪切面。F Βιβλιοθήκη 2dt270F
2 25 16 106
120 106
F 120 106 270 2 25 16 106 422.4 kN
(b) 根据Ⅱ‒Ⅱ截面计算，其受力如图6-24e 所示。
FN 2 A2
6F 8
b 4d t
3F 4
270 4 25 16 106
120 106
F 120 106 270 4 2516 106 4 435.2 kN
连接件强度计算---例题+答案强烈推荐.ppt
m
h
2
解：键的受力分析如图
F
FS
Fbs
2m d
2 1600 0.05
Байду номын сангаас
64kN
h AQ L
m F
b 最新 文档
d 7
切应力和挤压应力的强度条件
根据剪切强度条件
= FS [ ]
Lb
[L1]
FS
b
64 103 16 80
50mm
根据挤压强度条件
bs =
Fbs Lh
b F
a
LL
挤压面
F 剪切面
FS F
F
A Lb
L
F
b
50103 250 1
200mm
最新 文档
F
bs
Fbs Abs
F ba
bs
a F
b bs
50103 20mm 250 10
6
齿轮与轴由平键（b=16mm，h=10mm，）连接，它 传递的扭矩m=1600Nm，轴的直径d=50mm，键的许 用切应力为[]= 80M Pa ，许用挤压应力为[ bs]=
Q F pbL 22
最新 文档 11
（5）螺栓与角钢间的名义挤压应力
Q pbL / 2 pbL
A挤
td
2td
2.0 0.06 0.15 2 0.012 0.015
50( MPa )
最新 文档 12
• 解： （1）角钢承受的总载荷
F pbL
（2）每个螺栓的剪力
V F pbL 22
最新 文档 10
（3）螺栓所受的名义切应力
V pbL / 2 2 pbL 2 2.0 0.06 0.15
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单位 mm N mm mm MPa mm N﹒mm N﹒mm N﹒mm mm mm mm
4
mm N﹒mm MPa MPa mm MPa mm MPa N MPa mm mm
1
1.943649724 1.74522293 96.22934122
1.943649724 1.74522293 93.98414995 MPa
-1
A rL C1 CL r1 Cm Ct C3 C2 υ Cw Cg β
1
设计图纸 设计图纸 A-2rL 设计图纸 设计图纸 CL -r1 设计图纸 设计图纸 C3 +2r1 标准给定 设计图纸 设计图纸 1.818/(Ct (C2 +2Cm +Ct ))^0.5 H(Cm +Ct /2)/(pi*(C2 +2Cm +Ct )) ((1-υ )/(β 1 (C2 +2Cm +Ct )) （Cw -Cg ）/2Ct ) (C2+2(Cm+Ct))/(C2+2Cm) 1+0.25β 1 (Cw-Cg) K1/(K2K3LNK4-K5) 6M1 /Ct 2 H/(pi(C2 +2Cm +Ct )Ct ) SBC +STC 标准给定 设计图纸 设计图纸 3Hf1 /(nL(Cw-Cg)) 24HCmf1 /(nL(Cw-Cg)2 ) 设计图纸 2Hf1 /(n(C1-C2)Lc) 设计图纸 1+（((Ct+2CL )/Ct1)/(2(5.37(Ct+2C 1 )/Ct-4.8))*Ct/rc） ^0.85 1+（((Ct+2CL )/Ct1)/(4(1.4(Ct+2C L )/Ct-1))*Ct/rc） ^0.65 设计图纸 LP /L (KBC SBC +KTC STC )f1 f2 JB4732-1995图C-1确认(p166)
符号 [σ ] S13 S14 S15
t
公式或数据来源 ZG-270-500 ≤0.8[σ ]
t
数值 112.5 强度计算通过 强度计算通过 强度计算通过
数值 112.5 强度计算通过 强度计算通过 强度计算通过
单位 MPa
≤1.0[σ ]t ≤2Sa
3/3
数值 112.5
数值 112.5
单位 MPa
1/3
S6 S7 S8 S9 S10 法兰颈部和法兰齿部应力计算 序号 项目 圆筒内径 总轴向力 法兰颈部大端厚度 法兰颈部小端厚度 法兰颈部的轴向拉伸应力 由法兰环形心至总轴向力H作用中心圆之间的 径向距离 由轴向力HD 所引起的力矩 由轴向力HD 所引起的偏置力矩 作用在法兰环上的总力矩 法兰环高度 法兰环端面至法兰环形心的轴向距离 法兰环沿平行于法兰环表面中性轴的惯性矩 由圆筒内壁至法兰环形心的径向距离 法兰环和法兰径连接处的边缘力矩 法兰颈部的轴向弯曲应力 法兰颈部应力校正系数 法兰颈部的轴向总应力 法兰齿在根部处的厚度 2 3 4 法兰齿根的轴向剪切应力 法兰径处外径 法兰齿根的弯曲应力 法兰环和法兰径连接处的边缘剪力 法兰环的径向剪切应力 封头齿在根部的节距 法兰齿长 法兰转角处的过渡半径 法兰齿根转角处的弯曲应力集中系数 符号 B g1 g0 STF hD MD MF M0 T h_ IA g_ MH SBF f S1 h2 S2 D0 S3 QH S4 LPC g2 rh KBF KTF 法兰齿的应力修正系数 5 法兰齿根处的高峰应力 f3 S5
≤1.5[σ ] ≤0.8[σ ]t ≤1.0[σ ]t ≤1.6[σ ]t ≤2Sa
t
强度计算通过 强度计算通过 强度计算通过 强度计算通过 强度计算通过
强度计算通过 强度计算通过 强度计算通过 强度计算通过 强度计算通过
公式或数据来源 设计图纸 设计图纸 设计图纸 HD /(PI*g1*(B+g1)) 0.5（0.5（C1+C2）-(B+g1)） HD hD HD (g1-g0)/2 MD +MF 设计图纸 0.5T g1T^3/12 g1/2 M0/((1+1.818/(Bg1)^0.5)((Th_)+3.305IA /(g1^2(0.5B+g_)))) 6MH /(PIg1 ^2(B+g1)) (STF +SBF )f 设计图纸 1.5Hf1/(nLC h2) 设计图纸 3H((C1+C2)/2-D0 )/(nLC h2^ 2) 1.818MH /(Bg1)^0.5 1.5QH /(PI(B+g1)g1) 设计图纸 设计图纸 设计图纸 1+（((g1+2g2)/g11)g1/(2(5.37(g1+2g2)/g1-4.8))） ^0.85 1+（((g1+2g2)/g11)/(4(1.4(g1+2g2)/g1-1))*g1/rh） ^0.65 LPC /LC (KBF SBF +KTF STF )f1f3
数值 4446 38220000 120 100 22.20361339 115.25 4404855000 382200000 4787055000 150 75 33750000 60 60913259.07 1.769354337 1 23.97296773 150 56.17834395 4686.5 68.66242038 151610.8781 0.132115751 548 100 20 1.578473006
依据HG/T 20582-2011 案1 公式或数据来源 数值 38220000 4886.5 20 4846.5 100 20 80 110 4706.5 4746.5 0.3 1183 783 0.002447356 327396.2962 0.074121372 6.010518407 1.04483848 1.244735589 267219.836 132.5057038 22.04688863 154.5525924 1.2 26 286 46.25874126 74.01398601 314 112.3566879 20 1.539522182 案0 数值 38220000 4886.5 20 4846.5 100 20 80 110 4706.5 4746.5 0.3 1243 783 0.002447356 327396.2962 0.074121372 9.141247183 1.04483848 1.281445927 261555.7754 129.6970787 22.04688863 151.7439673 1.2 26 286 40.2249924 55.96520682 314 112.3566879 20 1.539522182 单位 N mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm
2
数值 150 56.17834395 82.39490446 25 2.357576557 194.2522952
数值 230 36.6380504 35.04509169 25 2.982508507 104.5222841
单位 mm MPa MPa mm MPa
应力校核 序号 项目 卡箍材料 卡箍材料许用应力
数值 4446 38220000 120 100 22.20361339 115.25 4404855000 382200000 4787055000 230 115 121670000 60 37531291.68 1.090175681 1 23.29378907 230 36.6380504 4686.5 29.20424307 93414.01485 0.081402224 548 100 20 1.578473006
KTC LP f2 S10 Sa
1.898901271 616.6 2.155944056 636.0733537 350
1.898901271 616.6 2.155944056 624.8867447 350 MPa MPa mm
应力校核 序号 项目 卡箍材料 卡箍材料许用应力
符号 [σ ]t
公式或数据来源 ZG-270-500
齿啮式卡箍连接件应力计算 蓝色字体需要输入 卡箍和卡箍齿部应力计算 序号 项目 总轴向力 法兰齿外径 法兰齿顶处圆弧半径 法兰齿和卡箍齿相接触时的有效外径 卡箍齿长度 卡箍齿顶处圆弧半径 卡箍齿有效长度 卡箍体厚度 卡箍齿内径 法兰齿和卡箍齿相接触时的有效内径 钢材的泊松比 卡箍高度 卡箍开口间隙 和卡箍结构尺寸有关的参数 系数 系数 系数 系数 系数 卡箍体和卡箍环连接处的边缘力矩 卡箍体的轴向弯曲应力 卡箍体的轴向拉伸应力 6 卡箍体的轴向总应力 计及安装偏差引入的载荷修正系数 齿数 卡箍齿在根部的弧长 卡箍齿根轴向剪切应力 卡箍齿根的弯曲应力 封头齿在根部的弧长 卡箍齿和法兰齿接触面上的挤压应力 卡箍齿根转角处的过渡半径 卡箍齿根转角处的弯曲应力集中系数 符号
单位 MPa
2/3
S5 封头齿部应力计算 序号 1 2 项目 封头齿在根部处的厚度 封头齿根的轴向剪切应力 封头齿根的弯曲应力 封头齿根转角处的过渡半径 封头齿根转角处的应力集中系数 3 封头齿根的轴向剪切应力 符号 h3 S13 S14 rh KC S15
≤2Sa
强度计算通过
强度计算通过
公式或数据来源 设计图纸 1.5Hf1/(nLC h3) 3H(0.5*(C1+C2)-D0)f1/(nL C h3 ) 设计图纸 KC S14
应力校核 序号 项目 卡箍材料 卡箍材料许用应力
符号 [σ ]t S1 S2 S3 S4
公式或数据来源 ZG-270-500 ≤1.5[σ ]t ≤0.8[σ ]t ≤1.0[σ ]t ≤0.8[σ ]t
数值 112.5 强度计算通过 强度计算通过 强度计算通过 强度计算通过
数值 112.5 强度计算通过 强度计算通过 强度计算通过 强度计算通过