![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Введение
- •1.Расчёт детали на усталостную прочность
- •1.1. Техническое задание
- •1.2. Расчёт коэффициента запаса прочности
- •2. Расчет напряженного резьбового соединения
- •2.1 Проектировочный расчет болта
- •2.2 Проверочный расчёт болтового соединения на прочность.
- •3. Расчёт узла привода
- •3.1. Энерго-кинематический расчёт узла привода
- •3.2 Расчет косозубой цилиндрической передачи
- •3.2.1 Проектировочный расчет передачи по контактной выносливости зуба
- •3.2.2. Проверочный расчет зубьев на контактную выносливость
- •3.2.3 Проверочный расчет зубьев на изгибную выносливость
- •3.2.4 Проверочный расчет зубчатой передачи при перегрузке
- •3.3 Расчёт размеров шестерни прямозубой цилиндрической передачи.
- •3.4 Расчёт и проектирование промежуточного вала на опорах качения.
- •3.4.1 Проектировочный расчёт вала.
- •3.4.2. Выбор и проверочный расчет подшипников качения
- •3.4.3. Выбор и проверочный расчёт шпонок
- •3.4.4. Проверочный расчет промежуточного вала
- •Список литературы
2.2 Проверочный расчёт болтового соединения на прочность.
Целью проверочного расчёта является проверка болта на заданную прочность и определение усилия затяжки гайки.
Критерий расчёта: усталостная прочность и герметичность.
Запишем критерий усталостной прочности для амплитудных значений
(2.11)
Фактический амплитудный коэффициент запаса найдём по формуле [2, c.14]
(2.12)
где
– предельное амплитудное значение
напряжения в цикле,
.
– амплитудное значение цикла,
.
Найдём
по формуле [2, c.14]
(2.13)
где
– предел выносливости болта при
растяжении – сжатии,
;
– масштабный коэффициент;
– эффективный коэффициент концентрации
напряжений.
Найдем предел выносливости материала болта в симметричном цикле при растяжении-сжатии из соотношения [2,c.14]
=
0,35
, (2.14)
где
предел
прочности, H/
.
По техническому заданию, для болта
класса прочности 4.6 выбираем
=
400
Н/
[2,c.29]
Подставляя
численные значения в формулу (2.14)
определим
=
0,35
400
= 140 Н/
Масштабный
коэффициент для болта с d=14
мм
=1
[2,с.29]. Эффективный коэффициент концентрации
напряжений принимаем равным
=3,00,
так как
=
400 Н/
[2,c.30].
Подставляя численные значения в формулу (2.13) получим
=
= 47
Н/
Вычислим амплитудное значение цикла по формуле [2,c.13]
=
,
(2.15)
где
–
коэффициент основной нагрузки, выбираем
= 0,2 [2,c.12];
-
расчетная площадь сечения болта,
,
принимаем равной
=154
[2,c.27].
Найдем
по
формуле (2.15)
=
= 4,28
Н/
Подставляя полученные величины в формулу (2.12) найдем фактический амплитудный коэффициент запаса.
=
= 10,9
Подставим
в выражение (2.11). Сравним фактический
амплитудный коэффициент запаса с
нормативным амплитудным коэффициентом
запаса, указанном в техническом задании
=10,9
[
]=3,6
Фактический амплитудный коэффициент запаса больше нормативного амплитудного коэффициента запаса, следовательно, условие прочности выполняется, это гарантирует надёжность крепления при заданных нагрузках.
Усилие затяжки болта найдём из уравнения
=
,
(2.16)
где
– искомая сила затяжки болта, Н.
Проверочный
расчёт подтвердил предварительный
выбор болта. Таким образом, окончательно
выбираем 10 болтов Болт М1470.46
ГОСТ 7798-70 и с усилием затяжки
.
3. Расчёт узла привода
3.1. Энерго-кинематический расчёт узла привода
Задачей раздела является расчет моментов, частот вращения, мощностей на всех валах привода и передаточных чисел для быстроходной и тихоходной передач.
Кинематическая схема узла привода
Рис. 3.1
I - входной (быстроходный) вал; II - промежуточный вал; III - выходной (тихоходный) вал; 1-2 - быстроходная передача, 3-4 - тихоходная передача; ИМ – исполнительный механизм.
По данным технического задания определим мощность на валу III, Н·м
=
·
,
(3.1)
где
- мощность, Вт;
- вращающий момент, Н·м;
- угловая скорость, рад/с.
Угловая скорость на выходном вале определяется по формуле
(3.2)
где 3 - угловая скорость на тихоходном валу, рад/с; n3 - частота вращения тихоходного вала, об/мин.
n3 = 68 об/мин (из технического задания)
Подставляя численные значения в выражение (3.2), найдем угловую скорость на тихоходном валу
=
= 7,11
рад/с
Тогда, по формуле (3.1), мощность на выходном валу
N3 = 620·7,11 = 4410 Вт
Запишем выражение для общего КПД
(3.3)
общ - общий коэффициент полезного действия; N1 - мощность на входном валу, Вт.
Выражая из формулы (3.3) N1, получим
(3.4)
Запишем формулу для общего КПД
(3.5)
где ПК1 - КПД подшипника качения на входном валу; ЗПБ - КПД быстроходной зубчатой передачи; ПК2 - КПД подшипника качения на промежуточном валу; ЗПТ - КПД тихоходной зубчатой передачи; ПК3 - КПД подшипника качения на выходном валу.
Выбираем ПК1=ПК2=ПК3 =0,995; для зубчатой передачи в закрытом корпусе с цилиндрическими колесами ЗПБ = 0,97; для открытой зубчатой передачи ЗПТ = 0,96 [4, c.5].
Подставляя численные значения в выражение (3.5), получим величину общего КПД
общ = 0,995·0,97·0,99·50,96·0,995 = 0,917.
Подставляя численные значения в выражение (3.4), получим величину мощности на входном валу
=
4800
Вт
Угловую скорость на входном валу можно определить по формуле
(3.6)
где n1 - частота вращения входного вала, об/мин.
Подставляя численные значения в выражение (3.6), найдем величину угловой скорости на входном валу
=
= 110 рад/с
Вращающий момент на входном валу определим по формуле
(3.7)
где T1 - вращающий момент на входном валу, Н·м. Подставляя численные значения, получаем
T1
=
= 43,6 Н
Запишем формулу для мощности на промежуточном валу
N2=N1·ПК1·ЗПБ, (3.8)
где N2 - мощность на промежуточном валу, Вт.
Подставляя численные значения в выражение (3.8), найдем величину мощности на промежуточном валу
N2=4800·0,995·0,97=4640 Вт.
Определим передаточные числа U1-2 и U3-4 , исходя из условия
(3.9)
где U1-2 - передаточное число быстроходной передачи; U3-4 - передаточное число тихоходной передачи; Uобщ - общее передаточное число.
Общее передаточное число Uобщ найдём по формуле
Uобщ
=
=
=
15,4
Решая систему (3.9), получаем
U3-4
=
=
= 3,31
U1-2
=
=
=
4,65
Частоту вращения промежуточного вала определим по формуле
=
=
=225
об/мин
(3.10)
Угловая скорость на промежуточном валу определяется по формуле
2==
=
23,5 рад/с
(3.11)
Вращающий момент на промежуточном валу определим по формуле
T2
=
=
=
197 Н·м (3.12)
Результаты всех вычислений сведем в таб 3.1
Таблица 3.1
Результаты энерго-кинематического расчета
Вал |
U |
T, Н·м |
n, об/мин |
N, Вт |
I |
4,65 |
43,6 |
1050 |
4800 |
II |
197 |
225 |
4640 |
|
3,31 |
||||
III |
580 |
68 |
4410 |