Расчет валов на статическую прочность и жесткость

Содержание

Схема передаточного механизма. 3

Исходные данные. 4

1.2. Расчет зубчатых колес. 5

1.2.1. Расчет зубчатых колес на контактную выносливость. 5

1.2.2. Расчет на выносливость зубьев при изгибе. 7

1.3. Геометрический расчет зубчатых передач. 8

1.4. Расчет валов и осей. 11

2.2. Расчет цилиндрической зубчатой передачи на изгибную прочность. 13

2.3. Расчет валов и осей на статическую прочность. 14

2.4 Расчет валов на усталостную прочность. 16

2.5. Расчет радиальных шарикоподшипников на динамическую грузоподъемность. 17

2.6. Определение момента трогания (собственного момента трения механизма). 17

2.7. Точность зубчатых колес: 18

Литература. 19

Схема передаточного механизма

Исходные данные

№ вар

Z1

u12

Z3

Da

T2

10-4

10-3

S1

k1

k2

Ст. точн.

n1

Lh

мм

Н×мм

Об/мин

час

-0,16

0,2

1,3

7-H

№ вар – номер варианта исходных данных;

Z₁– число зубьев шестерни входного (ведущего) вала;

u₁₂– передаточное число зубчатой пары;

Z₃– число зубьев шестерни выходного (ведомого) вала;

Da– изменение межосевого расстояния;

T₂– нагрузочный момент на выходном валу передачи;

S1 – коэффициент запаса прочности материала вала;

– допускаемый угол закручивания вала на единицу длины, ;

- допускаемая стрела изгиба на единицу длины вала, мкм/мм;

Ст. точн. – степень точности и вид сопряжения зубчатых колёс;

n₁– частота вращения входного вала;

L_h– срок службы зубчатой передачи;

k₁ – вариант марки материала вала (табл.4.2);

k₂ - вариант марки материала зубчатого колеса (табл.4.2).

Угол главного профиля a=20°;

ПРОЕКТИРОВОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ ПЕРЕДАТОЧНОГО МЕХАНИЗМА

Выбор материала для зубчатых колес

Из исходных данных: материал зубчатого колеса – Сталь 45 (Улучшение)

Расчет зубчатых колес

Расчет зубчатых колес на контактную выносливость

Выбираем параметр: .

Предел контактной выносливости :

(МПа);

Допускаемое контактное напряжение :

;

(МПа);

где Z_N – коэффициент долговечности (при проверочном расчете принимается равным 1);
SH – коэффициент запаса прочности (для зубчатых колес с однородной структурой материала SH≥1,1, примем SH=1,3);

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца, (выбирается по графику из рисунка 4.2 методического пособия).

Начальный диаметр шестерни

;

(мм);

где K_d – вспомогательный коэффициент (для прямозубой передачи K_d=770);

– нагрузочный момент (из исходных данных );

u₁₂ – передаточное число зубчатой пары.

Из исходных данных число зубьев шестерни z₁=28.

Модуль передачи

;

(мм).

Величину модуля округляем вверх до ближайшего стандартного значения

m=0,4 мм.

Ориентировочное значение межосевого расстояния

;

(мм);

где - K_a – вспомогательный коэффициент (для прямозубых передач K_a=495),

- коэффициент :

; .

Проверка:

;

(мм),

где .

Расчет на выносливость зубьев при изгибе.

Ориентировочное значение модуля m при заданном параметре вычисляют по формуле:

Вспомогательный коэффициент =14;

Допускаемое изгибное напряжение

Базовый предел выносливости

Коэффициент долговечности =1

Коэффициент формы зуба =3,8

Коэффициент смещения x=0

Коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца

Ориентировочное значение при заданном межосевом расстоянии

Вспомогательный коэффициент =1400;

Сравнивая полученные расчеты принимаем модуль передачи

Геометрический расчет зубчатых передач

Параметр зацепления	Обозначение	Формула или числовое значение параметра	Результат расчета
число зубьев	z
модуль расчетный	m	0,4	0,4
угол наклона зубьев, ˚	β
Исходный контур	угол профиля, ˚	α
коэффициент высоты головки зуба		1,0	1,0
коэффициент радиального зазора	c*	0,4 (0,1≤m<0.5)	0,4
коэффициент граничной высоты		2,0	2,0
передаточное отношение	u12
диаметр делительной окружности	d		11,2	44,8	10,4
угол профиля торцовый, ˚	αt
коэффициент смещения	x		0,4	-0,4
угол зацепления, ˚	αtw	);
межосевое расстояние делительное	a
межосевое расстояние	aw		27,84
высота ножки зуба			0,4	0,72	0,56
коэффициент воспринимаемого смещения	y		0,5
коэффициент уравнительного смещения	∆y		-0,5
высота головки зуба			0,76	0,44	0,6
диаметр окружности впадин			10,4	43,36	9,6
диаметр окружности вершин			12,72	45,68	11,91
минимальное число зубьев, свободное от подрезания			10,26	23,94	17,1
диаметр измерительных роликов	D		0,716
угол развернутости эвольвенты в точке касания измерительных роликов, ˚	αD		26,23	22,53	23,3
размер по роликам	M	zнеч		13,2	46,23	12,27
zчет

Линейные размеры и диаметры даны в мм.

Расчет валов и осей

Расчет валов на статическую прочность и жесткость

Приближенное значение диаметра вала в наиболее нагруженном поперечном сечении по условию статической прочности вала на кручение:

d_min = 0,37мм;

Из условия крутильной жесткости определяется диаметр вала:

d_min = 0,23мм;

Сила резания: P=(150+10S₁)=210 Н;

Длина вала: L = 10dmin, где dmin = 1 мм L = 10 мм;

Диаметр вала при закреплении консольно: d_min = 4,8мм;

При обработке вала в центрах: d_min = = 2,4 мм;

Выбираем диаметр вала 5 мм.

Проверочные расчеты.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: