курсовой проект механика

Епр – приведенный модуль нормальной упругости. Модуль упругости для стали Е = 2,1·105 МПа. Если кулачки ведомой и ведущей полумуфт стальные, то

Принимаем Z = 10.

Длина кулачков k на среднем радиусе муфты, который равен Dс = 56 мм, будет определяться как

14. Подсчитываем напряжение смятия при действии Tp:

Допускаемое [σсм] ≈ 30 МПа.

15. Напряжение изгиба подсчитывают, если число кулачков Z > 11. При этом в расчет принимают 1/3; 1/2 от общего числа кулачков.

139

В качестве примера приведем расчет кулачков на изгиб при Z = 11. Напряжения изгиба в сечении у основания кулачков

и Mи и .

Wи

Изгибающий момент Ми Ftp h2 5178,57 62 15535,71 Н мм.

Момент сопротивления изгибу одного кулачка

Для кулачков из цементированной стали 20Х

и 0,25 т 0,25 400 100 МПа.

13.1.Расчет пружины

1.Диаметр проволоки для пружины (см. рис. 13.1)

где C D0 – индекс пружины; d

D0 – средний диаметр пружины.

Рассчитывая параметры муфты, мы определили наружный диаметр подвижной втулки Dвт = 42–50 мм. Так как пружина должна охватывать подвижную втулку, то внутренний диаметр пружины Dв = D0 – d должен быть больше Dвт : Dвт ≥ d. Таким образом,

D0 Dвт d 42 6 48 мм .

140

Индекс C 486 8.

Диаметр проволоки d ≥ 6 мм предварительно определен исходя из выборочных значений σв [12, с. 488].

Принимаем С = 8.

Kb 4C 2 – поправочный коэффициент, учитывающий влия-

4С 3

ние кривизны витков пружины на напряжение. Если С = 8, то

Kb 4 8 2 1,17. 4 8 3

[τ] – допускаемое напряжение для пружинной стали:

0,4 1450 580 МПа.

Здесь принят предел прочности при растяжении σр = 1450 МПа для проволоки 1-го либо 2-го классов с диаметром проволоки d ≥ 6 мм [11, с. 99; 12, с. 488].

При С = 8 D0 = 12,55 · 8 = 100 мм, что значительно больше необходимого размера Dвт, так как Dв = 100 – 12,55 ≈ 87 мм. Назначаем С = 6, тогда

Kb 4 6 2 1,24. 4 6 3

141

При С = 6 · D0 = 11,19 6 = 67,14 мм.

Dв D0 d 67,14 11,19 56 мм.

Принимаем проволоку со стандартным значением d = 11 мм, тогда средний диаметр пружины D0 = 11 · 6 = 66 мм, внутренний диаметр пружины Dв = 66 – 11 = 55 мм, что больше принятого значения наружного диаметра подвижной втулки Dвт = 42 мм. Наружный диаметр пружины

DD0 d 66 11 77 мм.

2.Для выключения муфты при перегрузке необходимо обеспечить рабочую деформацию Fp пружины на величину высоты кулачков h:

Fp = h.

Известно, что

Fр F2 F1,

где F2 – максимальная деформация (осадка) пружины при действии силы Q2;

F1 – минимальная (предварительная) деформация пружины под действием силы Q1.

F2 8Q2C3n ; G d

F1 8Q1C3n ,

G d

где n – число рабочих витков пружины;

G – модуль сдвига; для стали в среднем G = 8 ·104 МПа. Принимая Fp = h, получаем

142

Подставляя значения h, Q2, Q1, полученные при расчете муфты, находим

Принимаем число рабочих витков n = 5.

3. Тогда предварительная деформация пружины, которая достигается во время монтажа муфты:

Максимальная деформация, обеспечивающая выключение кулачков при перегрузке муфты:

4. Полное число витков пружины

n1 = n + (1,5–2) = 5 +2 = 7 витков.

Высота пружины при полном сжатии (при посадке витка на виток)

H3 n1 0,5 d 7 0,5 11 71,5 мм .

143

Зазор между витками пружины в ненагруженном состоянии

Sp 0,1 d 0,1 11 1,1 мм.

Шаг пружины в свободном состоянии

Высота пружины H0 в свободном состоянии

H0 H3 n t d 71,15 5 19,624 11 114,62 мм.

Длина заготовки проволоки для пружины

l D0n1 3,14 66 7 1461,7мм. cos cos7

13.2. Расчет стандартной пружины для муфты

Дано: Q1 = 3215 Н; Q2 = 3832 H; рабочий ход пружины, равный высоте кулачков: h = 6 мм, частота вращения муфты (см. рис. 13.1) при включении n = 270 мин–1.

Порядок расчета

1. Расчет скорости перемещении подвижного конца пружины при включении или выключении.

Из схемы видно, что ширина впадины (рис. 13.2)

144

При n = 270 мин–1.

и Dсn 3,14 56 270 791,68 мм/с. 60 60

вкл и hl2 ,

где υвкл – скорость включения.

За время, в течение которого у подвижной (ведомой) полумуфты кулачок переместится на расстояние h2, необходимое для удержания муфты во включенном состоянии, ведущая полумуфта пройдет окружной путь, примерно равный l. Формула для определения υвкл получена из этого условия:

вкл 791,68 8,893 267,16 мм/с.

2. Относим пружину ко 2-му классу, для которого выносливость в циклах не менее Nц = 1 ·105 циклов.

3. Относительный инерционный зазор для пружины сжатия

1 Q2 ,

Qпр

где Qпр – сила сжатия при посадке пружины «виток на виток», то есть без зазора между витками.

4. Определение силы сжатия

Qпр Q2 .

1

Для пружины сжатия 2-го класса

σ = 0,05–0,25.

146

Следовательно,

5. По табл. 16 [11, с. 138] выбираем пружину № 182, для которой сила Qпр = Р3 ≈ 4000 Н, диаметр проволоки d = 9 мм, наружный диаметр пружины D = 63 мм, внутренний диаметр пружины

Dв D 2d 63 2 9 45 мм.

Наружный диаметр подвижной втулки Dвт нужно принять Dвт = 42 мм, чтобы получить Dв > Dвт; жесткость одного витка Z1 = = 416,7 МПа; наибольший прогиб одного витка f3 = 9,599 мм, материал сталь 50ХФА, твердость 50 HRC, σв = 1500 МПа [11, с. 100].

Для пружин 2-го класса:

0,5 1500 750 МПа.

Относительный инерционный зазор

где G – модуль сдвига;

– плотность материала;

147

вкл 0,267 0,303 1.кр 0,88

Полученная величина говорит об отсутствии соударения витков, и, следовательно, выбранная пружина удовлетворяет заданным условиям работы.

Жесткость пружины

Число рабочих витков пружины

n c1 416,7 4,08 витка. с 102,22

Принимаем n = 4. Уточненная жесткость

сс 416,7 104,2 Н/мм2. n 4

Принимая число нерабочих витков n2 = 2, получаем полное число витков пружины:

n1 n n2 4 2 6 витков.

Средний диаметр пружины

D0 D d 63 9 54 мм.

Деформации:

– предварительная

F1 QZ1 3214,7104,23215 30,85 мм;

148