Сделай Сам Свою Работу на 5

ПРИМЕР РАСЧЁТА ЗАКРЫТОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ





 

Исходные данные для расчёта

 

T
0,4 Т
0,25Т
0,4t
0,5t
0,1t
t
t
T

Рис.5 График нагрузки
Рис.6 Схема редуктора

 


1. Мощность на ведущем валу P1=4,0 кВт;

2. Частота вращения ведущего вала n1=380 мин-1;

3. Передаточное число u=2,5;

4. Срок службы передачи L=10 лет;

5. Режим нагружения переменный см. рис. 5

Коэффициенты: Kсут=0.67; Кгод=0.82

Выбор материалов, вида термообработки зубчатых колес

Материалы и термическая обработка зубчатых колес (табл.П1)

Шестерня – сталь 45, улучшение HB1=192…240, для расчёта

HB1=220;

Колесо - сталь 45, нормализация HB2=170…217, для расчета HB2=200.

Механические характеристики материала

шестерня: предел прочности - sв=750 МПа, сечение S £ 100 мм;

предел текучести - sт=450 МПа.

колесо: предел прочности - sв=600 МПа, сечение S £ 80 мм;

предел текучести - sт=340 МПа.

Определение допускаемых контактных напряжений и напряжений изгиба

3.2.1 Предел контактной выносливости поверхности зубьев sHlim.

3.2.2 Коэффициент безопасности при расчете на контактную прочность

SH1=1,1; SH2=1,1;

3.2.3 Коэффициент, учитывающий шероховатость сопряженных поверхностей зубьев ZR при определении допускаемых контактных напряжений. Принимаем RA=1,25…2,5 мкм (табл.П2); ZR=0,95.



3.2.4 Коэффициент, учитывающий окружную скорость колес ZV.

Принимаем V≤5 м/сек; ZV=1,0.

3.2.5 Срок службы работы передачи Lh за расчетный срок службы

 

3.2.6 Коэффициент долговечности при расчете на контактную выносливость ZN

 

;

;

;

;

 

3.2.7 Производим расчет при переменных режимах нагружения:

;

где ;

;

;

Принимаем ZN1=1, ZN2=1.

 

3.2.8 Допускаемые контактные напряжения [sH]1, [sH]2

 

;

Принимаем sH =423,18 МПа.

 

3.2.9 Предел выносливости зубьев по напряжениям изгиба sFlim

3.2.10 Коэффициент безопасности при расчете на изгиб SF (табл.П1).

Принимаем SF=1,75.

 

3.2.11 Коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности при расчете допускаемых напряжений изгиба YR.

Принимаем YR=1.

3.2.12 Коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки Ya=1.

 

3.2.13 Коэффициент долговечности при расчете на изгиб YN

;

;

Принимаем:

 

3.2.14 Допускаемые напряжения изгиба [sF]1, [sF]2



;

3.2.15 Предельные допускаемые контактные напряжения при кратковременных перегрузках [sH]max1, [sH]max2

 

 

3.2.16 Предельные допускаемые напряжения изгиба при кратковременных перегрузках [sF]max1, [sF]max2

 

 

Проектный расчёт

3.3.1 Крутящий момент на выходном валу Т2

 

3.3.2 Коэффициент ширины зубчатого венца Y, относительно межосевого расстояния. Т.к. зубчатые колеса расположены симметрично относительно опор, поэтому Y=0,5 (табл.П4).

3.3.3 Коэффициент ширины зубчатого венца Ybd, относительно диаметра d1.

3.3.4 Коэффициент концентрации нагрузки при расчёте на контактную выносливость КНb =1,03 (рис.П1, график V)

 

3.3.5 Вспомогательный коэффициент Ка

3.3.6 Межосевое расстояние aw

 

 

Принимаем стандартное значение межосевого расстояния (табл.П5)

3.3.7 Ширина зубчатого венца bw1; bw2, округляем по таблице П6

 

3.3.8 Нормальный модуль зубьев mn

 

3.3.9 Угол наклона зубьев b

 

Принимаем .

Значение угла наклона зубьев в градусах определяем по таблице Брадиса

 

3.3.10 Суммарное число зубьев zc

Принимаем zc=99.

 

3.3.11. Число зубьев ведущего колеса z1

 

3.3.12 Число зубьев ведомого колеса z2

z2=zc-z1=99-28=71.

 

3.3.13 Фактическое передаточное число u

Отличается от заданного на 1,4% < 4%

 

3.3.14. Уточненное значение угла наклона зубьев b

3.3.15 Диаметр делительной окружности ведущего колеса d1

 

3.3.16 Диаметр делительной окружности ведомого колеса d2

 

3.3.17 Окружная скорость колес v

 

3.3.18 Степень точности изготовления передачи – 9 (табл.П9)

3.3.19 Коэффициент торцевого перекрытия:



3.3.20 Силы, действующие в зацеплении

Окружная сила

 

Проверочный расчет

3.4.1 Проверочный расчет на контактную выносливость

Коэффициент распределения нагрузки между зубьями

Коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контактной линии К

К= 1,03.

Коэффициент динамической нагрузки КHV

КHV=1,03.

Контактные напряжения при расчёте на выносливость sH

.

3.4.2 Проверочный расчет по напряжениям изгиба

3.4.2.1 Коэффициент формы зуба YF; X=0.

YF1=3,88; YF2=3,61;

3.4.2.2 Коэффициент, учитывающий многопарность зацепления Yε

3.4.2.3 Коэффициент, учитывающий угол наклона зуба Yb

3.4.2.4 Коэффициент распределения нагрузки при расчете на изгиб

К=1,24.

3.4.2.5 Коэффициент концентрации нагрузки при расчете на изгиб

КFb=1,06.

3.4.2.6 Коэффициент динамической нагрузки при расчете на изгиб

КFV=1,06.

3.4.2.7. Напряжение изгиба при расчете на выносливость.

 

3.4.3 Проверочный расчет на статическую прочность при однократных перегрузках

3.4.3.1 Максимальные контактные напряжения при перегрузке.

3.4.3.2 Максимальные напряжения изгиба при перегрузках.

 


ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица П1

Материалы для зубчатых колес, виды термообработки и механические свойства

Марка стали Термическая обработка Твердость поверхностей зубьев σт, МПа σв, МПа σH lim, МПа σF lim, МПа SH SF
Заготовка-поковка (штамповка или прокат)
Нормализация 170…217 НВ 2 HB+70 1,8 HB 1,1 1,75
Улучшение 192…240 HB 2 HB+70 1,8 НВ 1,1 1,75
40X Улучшение 230…260 HB 2 HB+70 1,8 НВ 1,1 1,75
4 40Х Азотирование 50…59 HRC 12 НRC+300 1,2 1,75
45Х Улучшение 230…280 HB 2 HB+70 1,8 НВ 1,1 1,75
40ХН Улучшение 230…300 HB 2 HB+70 1,8 НВ 1,1 1,75
40XH Закалка ТВЧ 48…54 HRC 17 HRC+200 1,2 1,75
20Х Цементация 56…63 HRC 23 HRC 1,2 1,5
12ХН3А Цементация 56…63 HRC 23 HRC 1,2 1,5
Заготовка-литье
45Л Нормализация 160…210 HB 2 HB+70 1,8 НВ 1,1
50Л Нормализация 190...220 HB 2 HB+70 1,8 НВ 1,1
40ХНЛ Улучшение 220...270 HB 2 HB+70 1,8 НВ 1,1
                     

 


Таблица П2

Коэффициент ZR, учитывающий шероховатость

рабочих поверхностей зуба

Шероховатость Способ изготовления ZR
Ra 0,63…1,25 Шлифование и зубошевингование
Ra 1,25…2,5 Зубофрезерование и зубодолбление 0,95
Rа 2,5…3,5   0,9

 

Таблица П3

Коэффициенты эквивалентности

Режим нагрузки Коэффициенты эквивалентности
m=6 m=9
I 1,0 1,0 1,0
II 0,500 0,300 0,200
III 0,250 0,143 0,100
IV 0,180 0,065 0,036
V 0,125 0,038 0,016
VI 0,063 0,013 0,004

 

Таблица П4

Рекомендуемое значение коэффициента yba

для редукторов общего назначения

Расположение колёс относительно опор Твёрдость рабочих поверхностей зубьев
НВ1 и НВ2 £350 НВ1 и НВ2 >350
Симметричное 0,3…0,5 0,25…0,3
Несимметричное 0,25…0,4 0,2…0,25
Консольное 0,2…0,25 0,15…0,2

Выбираем из ряда стандартных чисел: 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,315; 0,4; 0,5; 0,63.

Таблица П5

Стандартные значения межосевых расстояний aw, мм

1 ряд
2 ряд  

 

  при НВ2<350   КHb ybd     при НВ1>350 и НВ2> 350 КHb ybd     Схемы расположения колес относительно опор    
Ia
Ib
II
IV
VI
II
III
IV
V

Рисунок П1. Значения коэффициента КHb

Таблица П6

Ряд нормальных линейных размеров Ra40

3,2 6,3 50 / 52
3,4 6,7 53 / 55
3,6 7,1
3,8 7,5 60 / 62
4,0 8,0 63 / 65
4,2 8,5 34/35 67 / 70
4,5 9,0 71 / 72
4,8 9,5
5,0
5,3 10,5
5,6 45/47
6,0 11,5

 

Таблица П7

Стандартные значения модулей m зубчатых колес, мм

1 ряд 1,25 1,5 2,5
2 ряд 1,125 1,375 1,75 2,25 2,75 3,5 4,5 5,5  

 

Таблица П8

Рекомендуемые степени точности в зависимости от окружной скорости

Степень точности Окружная скорость колес v, м/с, не более   Примечания
прямозубых косозубых
(высоко-точные) Высокоскоростные передачи, механизмы точной кинематической связи
(точные) Передачи при повышенных скоростях и умеренных нагрузках или при повышенных нагрузках и умеренных скоростях
(средней точности) Передачи общего машиностроения, не требующие особой точности
Тихоходные передачи с пониженными требованиями к точности

Таблица П9

Значения коэффициента KHV(верхнее значение – для прямозубых, нижнее – для косозубых колес)

Степень точности Твёрдость поверхностей зубьев Окружная скорость v, м/с
HB£350 1,03 1,01 1,09 1,03 1,16 1,06 1,25 1,09 1,32 1,13
HB>350 1,02 1,01 1,06 1,03 1,10 1,04 1,16 1,06 1,20 1,08
HB£350 1,04 1,02 1,12 1,06 1,20 1,08 1,32 1,13 1,40 1,16
HB>350 1,02 1,01 1,06 1,03 1,12 1,05 1,19 1,08 1,25 1,10
HB£350 1,05 1,02 1,15 1,06 1,24 1,10 1,38 1,15 1,48 1,19
HB>350 1,03 1,01 1,09 1,03 1,15 1,06 1,24 1,09 1,30 1,12
HB£350 1,06 1,02 1,12 1,06 1,28 1,11 1,45 1,18 1,56 1,22
HB>350 1,03 1,01 1,09 1,03 1,17 1,07 1,28 1,11 1,35 1,14

 

Таблица П10

Значения коэффициента формы зуба YF

Число зубьев Коэффициент смещения исходного контура
-0,5 -0,4 -0,25 -0,16 +0,16 +0,25 +0,4 +0,5
3,68 3,46
4,02 3,78 3,54 3,40
      4,28 4,02      
4,40 4,08 3,89 3,64 3,50 3,39
4,30 4,13 3,90 3,76 3,62 3,47 3,40
4,27 4,05 3,94 3,80 3,69 3,59 3,46 3,40
4,14 4,02 3,88 3,81 3,70 3,63 3,57 3,48 3,42
3,96 3,88 3,78 3,73 3,65 3,60 3,54 3,49 3,44
3,84 3,78 3,71 3,68 3,63 3,58 3,54 3,50 3,47
3,73 3,70 3,66 3,63 3,61 3,57 3,55 3,51 3,50
3,68 3,66 3,62 3,61 3,60 3,57 3,56 3,52 3,52
3,63 3,62 3,62 3,62 3,59 3,60 3,58 3,56 3,56

 

Рисунок П2. Коэффициент формы зуба

 

Таблица П11

Значения коэффициента KFV

(верхнее значение – для прямозубых, нижнее – для косозубых колес)

Степень точности Твёрдость поверхностей зубьев    
 
HB£350 1,06 1,03 1,18 1,09 1,32 1,13 1,50 1,20 1,64 1,26  
HB>350 1,02 1,01 1,06 1,03 1,10 1,04 1,16 1,06 1,20 1,08  
HB£350 1,08 1,03 1,24 1,09 1,40 1,16 1,64 1,25 1,80 1,32  
HB>350 1,02 1,01 1,06 1,03 1,12 1,05 1,19 1,08 1,25 1,10  
HB£350 1,1 1,04 1,30 1,12 1,48 1,19 1,77 1,30 1,96 1,38  
HB>350 1,03 1,01 1,09 1,03 1,15 1,06 1,24 1,09 1,30 1,12  
HB£350 1,11 1,04 1,33 1,12 1,56 1,22 1,90 1,36 - 1,45  
HB>350 1,03 1,01 1,09 1,03 1,17 1,07 1,28 1,11 1,35 1,14  

 

  при НВ2<350   КFb ybd     при НВ1>350 и НВ2> 350 КFb ybd     Схемы расположения колес относительно опор    
Ia
Ib
II
IV
VI
II
III
IV
V

Рисунок П3. Значения коэффициента КFb


 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин: учеб. пособие для студ. техн. спец. вузов/ Дунаев П.Ф., Леликов О.П. – 12-е изд. перераб. и доп.– М.: Издательский центр «Академия», 2009.– 496 с.

2. Иванов М.Н. Детали машин: учебник для машиностроительных специальностей вузов/ Иванов М.Н., Финогенов В.А..– 11-е изд., перераб. – М.: Высшая школа, 2007.– 408 с.: ил.

 

Дополнительная литература

3. Детали машин: учебник для вузов/ под ред. О.А.. Ряховского.-2-е изд.,перераб. – М: Изд-во МГТУ им Н.Э. Баумана, 2004.- 520 с.

4. Курмаз Л.В. Детали машин. Проектирование: cправочное учебно-методическое пособие/ Курмаз Л.В., Курмаз О.Л. - М.: Высшая школа, 2007, - 456 с.

5. Чернилевский Д.В. Детали машин. Проектирование приводов технологического оборудования: учебное пособие для студентов вузов/ Д.В. Чернилевский. - М.: Машиностроение, 2004.- 560 с.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.