10-轴系设计计算-1.m

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% 轴系设计计算(斜齿圆柱齿轮传动设计计算、轴弯扭组合强度计算、滚动轴承寿命计算)
%  ---- 已知条件 ----
f=2000;                                     % 输送带工作拉力(N)
v=1.5;                                      % 输送带工作速度(m/s)
d=250;                                      % 滚筒直径(mm)
nu=0.97;                                    % 斜齿圆柱齿轮传动效率
i=3.5;                                      % 齿轮副传动比
hd=pi/180;                                  % 角度换算成弧度的系数
disp ' '
disp '             ==========   已知条件   ==========';
fprintf(1,'              输送带工作拉力     f = %3.0f N \n',f);
fprintf(1,'              输送带工作速度     v = %3.2f m/s \n',v);
fprintf(1,'                    滚筒直径     d = %3.0f mm \n',d);
fprintf(1,'                齿轮传动效率    nu = %3.2f \n',nu);
fprintf(1,'                齿轮副传动比     i = %3.2f \n',i);

% ---- 1-齿轮传动设计计算(采用硬齿面齿轮传动) ----
p2=f*v/1000;                                 % 大齿轮传递功率(kW)
n2=60*v*1e3/pi/d;                            % 大齿轮转速(r/min)
p1=p2/nu;                                    % 小齿轮传递功率(kW)
n1=i*n2;                                     % 小齿轮转速(r/min)
chm=1500;                                    % 试验齿轮接触疲劳极限(MPa) 
cfm=460;                                     % 试验齿轮弯曲疲劳极限(MPa)
chp=0.9*chm;                                 % 试验齿轮许用接触应力(MPa)
cfp=1.4*cfm;                                 % 试验齿轮许用弯曲应力(单向传动)
z1=18;                                       % 小齿轮齿数(选取)
z2=round(i*z1);                              % 大齿轮齿数
u=z2/z1;                                     % 齿数比
pd=0.675;                                    % 齿宽系数
bat0=10;                                     % 螺旋角初值
t1=9550*p1/n1;                               % 小齿轮传递转矩(Nm)
zv1=z1/(cos(bat0*hd))^3;                     % 小齿轮当量齿数
zv2=u*zv1;                                   % 大齿轮当量齿数
ysf1=4.43;                                   % 小齿轮齿形系数
ysf2=3.88;                                   % 大齿轮齿形系数
if ysf1>=ysf2                              
    ysf=ysf1;                                % 确定计算齿形系数
else
    ysf=ysf2;
end
k=1.6;                                       % 载荷系数
am=12.0;                              % 齿根弯曲强度计算系数(螺旋角范围15-25度)
mnj=am*(k*t1*ysf/pd/z1^2/cfp)^(1/3);         % 按照齿根弯曲强度计算模数(mm)
if mnj<=2                                  
    mn=2;                                    % 确定标准模数(mm)
else
    mn=round(mnj+0.5)
end
aj=mn*z1*(1+u)/2/cos(bat0*hd);
a=round(aj/5)*5+5;                           % 确定中心距(mm)
bat=acos(0.5*mn*z1*(1+u)/a)/hd;              % 确定螺旋角
disp ' '
disp '         ==========   齿轮传动设计计算   ==========';
fprintf(1,'              大齿轮传递功率    p2 = %3.3f kW \n',p2);
fprintf(1,'                  大齿轮转速    n2 = %3.3f r/min \n',n2);
fprintf(1,'              小齿轮传递功率    p1 = %3.3f kW \n',p1);
fprintf(1,'                  小齿轮转速    n1 = %3.3f r/min \n',n1);
fprintf(1,'        试验齿轮许用接触应力   chp = %3.3f MPa \n',chp);
fprintf(1,'        试验齿轮许用弯曲应力   cfp = %3.3f MPa \n',cfp);
fprintf(1,'                  小齿轮齿数    z1 = %3.0f \n',z1);
fprintf(1,'                  大齿轮齿数    z2 = %3.0f \n',z2);
fprintf(1,'                    齿宽系数    pd = %3.3f \n',pd);
fprintf(1,'                      齿数比     u = %3.3f \n',u);
fprintf(1,'              小齿轮传递转距    t1 = %3.3f Nm \n',t1);
fprintf(1,'              小齿轮当量齿数   zv1 = %3.3f \n',zv1);
fprintf(1,'              大齿轮当量齿数   zv2 = %3.3f \n',zv2);
fprintf(1,'              小齿轮齿形系数  ysf1 = %3.3f \n',ysf1);
fprintf(1,'              大齿轮齿形系数  ysf2 = %3.3f \n',ysf2);
fprintf(1,'                    齿轮模数    mn = %3.2f mm \n',mn);
fprintf(1,'                      中心距     a = %3.2f mm \n',a);
fprintf(1,'                      螺旋角   bat = %3.3f 度 \n',bat);
if bat>15 & bat<=25
    '螺旋角在15-25度范围内,计算系数选择合适'
else
    '螺旋角超出15-25度范围,重新选择计算系数'
end
d1=mn*z1/cos(bat*hd);                        % 计算分度圆直径(mm)
d2=u*d1;
han=1.0;                                     % 正常齿制
cn=0.25;
da1=d1+2*han*mn;                             % 计算齿顶圆直径(mm)
da2=d2+2*han*mn;
df1=d1-2*han*mn-2*cn;                        % 计算齿根圆直径(mm)
df2=d2-2*han*mn-2*cn;
b=pd*d1;
b2=round(b/2)*2;                             % 确定齿宽(mm)
b1=b2+6;
ad=733;                                % 齿面接触强度计算系数(螺旋角范围15-25度)
d1j=ad*(k*t1*(u+1)/pd/chp^2/u)^(1/3);        % 按照齿面接触强度计算分度圆直径(mm)
if d1j<=d1
    '满足齿面接触强度要求'
else
    '不满足齿面接触强度要求,需要修改设计参数'
end
v=pi*d1*n1/6e4;                              % 齿轮圆周速度(m/s)
fprintf(1,'                  分度圆直径    d1 = %3.3f mm \n',d1);
fprintf(1,'            小齿轮齿顶圆直径   da1 = %3.3f mm \n',da1);
fprintf(1,'                  齿根圆直径   df1 = %3.3f mm \n',df1);
fprintf(1,'                        齿宽    b1 = %3.0f mm \n',b1);
fprintf(1,'            大齿轮齿顶圆直径   da2 = %3.3f mm \n',da2);
fprintf(1,'                  齿根圆直径   df2 = %3.3f mm \n',df2);
fprintf(1,'                        齿宽    b2 = %3.0f mm \n',b2);