Практическая работа № 3 (2 часа)

Цель работы: изучить методику расчета реечных домкратов по заданным параметрам – грузоподъемности и высоте подъема.

3 Расчет реечного домкрата

Рис. 6. Схема речного домкрата

3.1 Выбор материала шестерни и рейки

Для изготовления колес и шестерен реечного домкрата принять сравнительно недорогую легированную сталь 40 с термообработкой и азотированием (предел выносливости ).

3.2 Расчет геометрических параметров реечной передачи

3.2.1 Из условия контактной прочности находим делительный диаметр шестерни:

(3.1)

где – коэффициент запаса прочности;

– сила действующая на шестерню, Н;

= 1,4 – коэффициент ширины зубчатого венца.

(3.2)

где – допускаемое контактное напряжение, МПа.

, (3.3)

где – предел контактной выносливости поверхности зубьев, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений, МПа (для сталей с твердостью >350HB );

– требуемый коэффициент безопасности ( ;

– коэффициент долговечности, учитывающий влияние срока службы и режима нагружения передачи (при азотировании ).

(3.4)

где P – нагрузка, приходящаяся на ось автомобиля, Н.

3.2.2 Модуль передачи определяют по формуле:

(3.5)

где число зубьев шестерни. (Z₁

При подборе числа зубьев необходимо руководствоваться условием:

Z₁ (3.6)

где = 17 – минимальное число зубьев (рекомендуется принять Z₁ = 19).

Полученное значение модуля передачи округляют до ближайшего стандартного по табл. 3.1 (ряд 1 следует предпочитать ряду 2). При округлении модуля следует помнить, что значение модулей m < 1 мм при твердости HB и m < 1,5 мм при твердости для силовых передач использовать нежелательно.

Таблица 3.1

Стандартные значения модулей передач

№ ряда	Стандартные значения модулей, мм
1	1,0	1,25	1,5	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0	6,0	8,0	10,0
2	1,12	1,37	1,75	2,25	2,75	3,5	4,5	5,5	7,0	9,0	---

3.2.3 После выбора модуля следует уточнить диаметр шестерни по формуле:

(3.7)

3.2.4 Определяем диаметр окружности вершин зубьев:

(3.8)

3.2.5 Определяем окружности впадин зубьев:

(3.9)

3.2.6 Толщина зуба шестерни по дуге делительной окружности определяется по формуле:

(3.10)

3.2.7 Шаг зубьев по делительной окружности шестерни:

(3.11)

3.2.8 Число зубьев рейки:

(3.12)

где – длина нарезанной части рейки, мм.

, мм (3.13)

где Н – высота подъема автомобиля, мм.

Уточняем длину нарезанной части рейки по формуле:

, мм (3.14)

3.2.9 Общая длина рейки определяется по формуле:

(3.15)

3.2.10 Ширина рейки:

(3.16)

3.2.11 Ширина шестерни:

(3.17)

Полученное значение L, b₂, b₁ округляем до ближайших стандартных по ГОСТ 6636-69.

3.2.12 Высота зуба рейки:

(3.18)

3.2.13 Высота головки зуба рейки

(3.19)

3.3 Проверка зубьев на контактную прочность

3.3.1Допускаемое напряжение изгиба:

(3.20)

где – предел выносливости зубьев по напряжениям изгиба, МПа;

– коэффициент безопасности ( =1,5);

– коэффициент, учитывающий приложение нагрузки (K_FC = 1).

(3.21)

где – твердость сердцевины шестерни (для стали 40Х = 30).

3.3.2 Проверочный расчет по контактным напряжениям:

(3.22)

где – модуль упругости ( , Н/мм2);

крутящий момент на валу шестерни, Н∙мм;

коэффициент концентрации нагрузки по ;

угол зацепления ( .

(3.23)

(3.24)

где коэффициент концентрации нагрузки ( );

коэффициент динамической нагрузки ( ).

3.3.3 Проверочный расчет по напряжениям изгиба:

, (3.25)

где коэффициент расчетной нагрузки по напряжениям изгиба;

коэффициент формы зуба ( );

коэффициент ширины зуба по модулю.

(3.26)

где коэффициент концентрации нагрузки ( =1,3);

коэффициент динамической нагрузки ( ).

(3.27)

3.4 Определение передаточного числа

(3.28)

где = Т₁ – крутящий момент на шестерне, Н∙мм;

– крутящий момент на рукоятке домкрата, Н∙мм;

– КПД передачи ( =0,25).

(3.29)

где усилие прикладываемое рабочим, Н ( );

длина рукоятки, мм ( ).

3.5 Перемещение рейки за один оборот рукоятки

(3.30)

где угол поворота шестерни, находящейся в зацеплении с рейкой, град.

(3.31)