Задача 1.8. Расчеты при сложном сопротивлении

На вал, равномерно вращающийся в подшипниках с частотой n и передающий мощность Р, насажены: зубчатое колесо диаметром D_1, на которое действуют силы F_t и F_r = 0,4F_t, и шкив ременной передачи диаметром D₂, на который действуют силы натяжения ветвей ремня S₁ и S₂ = 0,2 S ₁ (рис. 1.8).

Определить диаметр вала d по третьей теории прочности, если коэффициент запаса прочности по пределу текучести s_т = [k_т] = 2. Данные взять из табл. 1.10

Рис. 1.8

Таблица 1.10

Цифра варианта	Порядковый номер цифры в варианте
	1		2		3	4
	Р, кВт	n, мин	D1, мм	D2, мм	l, мм	Материал вала – сталь
1	3	1000	100	150	100	Ст.3
2	4	1000	125	175	120	Ст.4
3	5,5	1000	150	200	140	Ст.5
4	7,5	1500	175	225	160	20
5	11	1500	200	250	180	40
6	15	1500	250	300	200	45
7	3	1500	100	200	110	20ХН
8	5,5	1500	150	250	130	40Х
9	7,5	1000	125	225	150	40ХН
0	11	1000	200	300	170	12ХНЗА

1.2. Расчетно-графическая работа № 2

Цель работы – подготовка студентов к более глубокому усвоению лекционного материала и к последующему курсовому проектированию. При ее выполнении осваивается методика расчета различных типов зубчатых передач, закрепляются знания, полученные на лекциях и практических занятиях, приобретаются навыки самостоятельной работы со справочной литературой и стандартами.

Расчетно-графическая работа № 2 состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части.

Содержание расчетно-пояснительной записки:

1. аннотация;

2. оглавление;

3. исходные данные;

4. расчет передачи;

5. определение конструктивных размеров колеса;

6. контрольный счет на ПЭВМ;

7. список литературы, использованной при расчетах.

Графическая часть – рабочий чертеж зубчатого колеса, выполненный на листе чертежной бумаги формата А3 в соответствии с требованиями ЕСКД.

На обложке расчетно-пояснительной записки указывается: «Расчетно-графи-ческая работа № 2 по курсу механики (прикладной механики) «Расчет закрытой (открытой) цилиндрической (конической) зубчатой передачи»». Образец обложки приведен в прил. 4.

Исходные данные для расчета приведены в табл. 1.11.

Расчет рекомендуется выполнять в следующем порядке.

1. Произвести кинематический расчет (определить мощности, угловые скорости, частоты вращения, вращающие моменты на шестерне и колесе).

2. Найти допускаемые контактные и изгибные напряжения для шестерни и колеса, допускаемые контактные напряжения для передачи и предельные допускаемые напряжения.

3. Произвести проектный расчет передачи на усталостную прочность, из которого, в зависимости от типа передачи, определить: межосевое расстояние, делительный диаметр или модуль зацепления.

4. Произвести геометрический расчет передачи.

5. Определить окружную силу и окружную скорость колес, установить степень точности изготовления передачи.

6. Произвести проверочные расчеты зубьев на выносливость по контактным и изгибным напряжениям.

7. Произвести проверочные расчеты на статическую прочность при кратковременных перегрузках, приняв коэффициент краткости нагрузки Т_max/Т_н = 2 при НВ < 350 и Т_max/Т_н = 1,6 при НВ > 350.

8. Определить конструктивные размеры колеса.

Таблица 1.11

Цифра варианта	Порядковый номер цифры в варианте
	1		2				3		4
	Тип и срок службы передачи		Материал, т/о и твердость шестерни и колеса				Мощность и угловая скорость шестерни		Передаточное число
	Т/n	L, ч	Сталь	Т/о	НRC	HB	P1, кВт	ω1, с–1	u
1	ЗЦ	10 000	45 45	У У	– –	280 250	5,5	100	2,00
2	ОЦ	15 000	40Х 40Х	ПЗУ	48 –	–250	6,0	90	2,50
3	ЗК	20 000	35ХМ 35ХМ	ПЗПЗ	50 50	– –	6,5	85	3,15
4	ОЦ	25 000	20Х 40ХН	Ц ПЗ	58 50	– –	7,0	80	4,00
5	ОК	30 000	18ХГТ 18ХГТ	Ц Ц	59 59	– –	7,5	75	5,00
6	ЗЦ	10 000	40Х 40Х	У У	– –	285 250	8,0	70	2,00
7	ЗК	15 000	35ХМ 35ХМ	ПЗ У	50 –	– 260	8,5	65	2,50
8	ОЦ	20 000	40ХН 40ХН	ПЗПЗ	50 50	– –	9,0	60	3,15
9	ОК	25 000	18ХГТ 40Х	Ц ПЗ	59 48	– –	9,5	55	4,00
0	ЗЦ	30 000	25ХГМ 25ХГМ	Ц Ц	60 60	– –	10,0	50	5,00

Примечания. 1.Т/n – тип передачи; ЗЦ – закрытая цилиндрическая косозубая, ОЦ – то же открытая, ЗК – закрытая коническая прямозубая, ОК – то же открытая. 2. Т/о – термообработка: У – улучшение; ПЗ – поверхностная закалка; Ц – цементация. 3. Нагрузка постоянная.