- •Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
- •Привод зубчато-рычажного механизма
- •1. Структурный, кинематический и силовой анализ рычажного механизма, входящего в состав привода
- •1.1 Структурный анализ
- •1.2. Кинематическое исследование механизма методом планов
- •Построение планов механизма
- •Построение планов скоростей
- •Построение планов ускорений
- •1.3. Силовой анализ рычажного механизма
- •Определение сил, действующих на звенья механизма и моментов инерции
- •Силовой расчет группы 2-3
- •Силовой расчет начального механизма
- •Рычаг Жуковского
- •Определение кпд исполнительного механизма
- •2. Энерго-кинематический расчет
- •3. Расчет открытой цепной передачи
- •3.1. Проектный расчет
- •3.2. Проверочный расчет
- •4. Выбор материалов, определение допускаемых напряжений и расчет закрытой передачи
- •4.1. Выбор твердости, термообработки и материала колес
- •4.2. Определение допускаемых контактных напряжений
- •4.3. Определение допускаемых напряжений изгиба
- •4.4. Проектный расчет
- •4.5. Проверочный расчет
- •4.6. Силы, действующие в зацеплении
- •5. Предварительный расчет валов и выбор подшипников Быстроходный вал
- •Тихоходный вал
- •6. Конструктивные размеры шестерни и колеса
- •7. Конструктивные размеры корпуса редуктора
- •8. Эскизная компоновка
- •9. Смазка редуктора
- •10. Определение опорных реакций в подшипниках, построение эпюр Быстроходный вал
- •Тихоходный вал
- •11. Проверочный расчет подшипников Быстроходный вал
- •Тихоходный вал
- •12. Проверочный расчет валов на прочность
- •Быстроходный вал
- •Тихоходный вал
- •13. Конструирование подшипниковых узлов
- •14. Проверочный расчет стяжных винтов
- •15. Выбор и расчет шпоночных соединений
- •16. Сборка редуктора
- •Список использованных источников
Тихоходный вал
Исходные данные:
Требуемая долговечность работы подшипника - часов.
Осевая нагрузка, действующая на вал -
Скорость вращения вала .
Выбраны шариковые радиальные подшипники 213 по ГОСТ 8338-75:
- динамическая грузоподъемность - ;
- статическая грузоподъемность -
Суммарные нагрузки в опорах вала:
Осевые составляющие радиальных нагрузок Rs1=Rs2=0. Расчет эквивалентной нагрузки RE выполняется только для подшипника с большей радиальной нагрузкой Rr (суммарной реакцией R) -
Эквивалентные динамические нагрузки [6, с. 141]:
где V - коэффициент, учитывающий какое кольцо вращается (для внутреннего V=1);
- коэффициент безопасности, [6, с.145, табл. 9.4];
- температурный коэффициент, при рабочей температуре до 100 принимаем [6, с.145, табл. 9.4].
Определяем расчетную динамическую грузоподъемность [6, с. 140]:
где - эквивалентная динамическая нагрузка, Н;
- показатель степени (для шариковых подшипников );
- коэффициент надежности (при безотказной работе );
- коэффициент, учитывающий влияние качества подшипника и качества его эксплуатации (при обычных условиях работы );
n - частота вращения внутреннего кольца подшипника вала, об/мин;
- требуемая долговечность подшипников.
Проверяем пригодность подшипников сопоставлением расчетной динамической нагрузки с базовой [6, с. 140]:
где - базовая динамическая грузоподъемность подшипников.
Условие выполняется, так как следовательно, выбранные подшипники пригодны.
Определяем базовую долговечность подшипников [6, с. 140]:
Проверяем пригодность подшипников сопоставлением базовой долговечности с требуемой по условию [6, с. 140]:
Условие выполняется, так как
12. Проверочный расчет валов на прочность
Проверочный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [5, с. 162-167].
Условие прочности имеет вид [5, с.162]:
где - коэффициент запаса прочности для опасного сечения;
- допускаемое значение коэффициента запаса прочности,
Расчет будем производить для предположительно опасных сечений каждого из валов.
Быстроходный вал
Материал вала тот же, что и для шестерни (шестерня выполнена заодно с валом), т.е. сталь 45, термическая обработка - улучшение,
Предел выносливости при симметрическом цикле изгиба [5, с.162]:
a
Предел выносливости стали при симметричном цикле кручения:
Намечаем опасные сечения (рисунок 12.1).
Рисунок 12.1 – Опасные сечения быстроходного вала
Сечение А-А. Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям [5, с.162]:
где - отношение эффективного коэффициента концентрации к масштабному фактору для нормальных напряжений, принимаем [5, табл. 8.7, с. 166];
- амплитуда циклов нормальных напряжений:
где - суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении,
;
- осевой момент сопротивления сечения вала:
- коэффициент, характеризующий чувствительность материала к нормальным напряжениям, для углеродистых сталей [5, с.164];
- среднее напряжение цикла нормальных напряжений, при
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
где - отношение эффективного коэффициента концентрации к масштабному фактору для касательных напряжений [5, табл.8.7, с.166]:
- амплитуда циклов касательных напряжений;
- коэффициент, характеризующий чувствительность материала к касательным напряжениям, принимаем [5, с. 166];
- среднее напряжение цикла касательных напряжений:
где - крутящий момент;
- полярный момент инерции сопротивления сечения вала [6, табл. 11.1,с. 270]:
Общий коэффициент запаса прочности в данном сечении [5, с.162]:
Условие выполняется.
Сечение Б-Б. Концентрация напряжений обусловлена переходом от второй к третьей ступени.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям [5, с.162]:
где - эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений, принимаем [5, табл. 8.2, с.163];
- масштабный фактор для нормальных напряжений, принимаем εσ=0,835 [5, табл. 8.8, с.166];
– коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности, принимаем [5, с. 162];
- амплитуда циклов нормальных напряжений:
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
где - эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений, принимаем [5, табл. 8.2, с.163];
- масштабный фактор для касательных напряжений, [5, табл. 8.8, с.166];
- коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности, принимаем [5, с. 162];
- амплитуда циклов касательных напряжений;
- среднее напряжение цикла касательных напряжений:
Общий коэффициент запаса прочности в данном сечении [5, с.162]:
Условие выполняется.
Сечение В-В. Концентрация напряжений обусловлена переходом между диаметром впадин шестерни и диаметром третьей ступени
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям [5, с.162]:
где - эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений, принимаем [5, табл. 8.2, с.163];
- масштабный фактор для нормальных напряжений, принимаем εσ=0,818 [5, табл. 8.8, с.166];
– коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности, принимаем [5, с. 162];
- амплитуда циклов нормальных напряжений:
где - суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении,
;
- осевой момент сопротивления сечения вала:
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
где - эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений, принимаем [5, табл. 8.2, с.163];
- масштабный фактор для касательных напряжений, принимаем [5, табл. 8.8, с.166];
- коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности, принимаем [5, с. 162];
- амплитуда циклов касательных напряжений;
- среднее напряжение цикла касательных напряжений:
где - крутящий момент;
- полярный момент инерции сопротивления сечения вала [6, табл. 11.1,с. 270]:
Общий коэффициент запаса прочности в данном сечении [5, с.162]:
Условие выполняется.