0561 / часть рпз
.pdf1.ВВЕДЕНИЕ
В основу методики работы над проектом вчетырех стадиях проектирования (техническом задании,эскизном,техническом проектах и рабочей документации) положено его деление на ряд последовательно решаемых задач.Это систематизирует работу над проектом; создается необходимаяритмичность его выполнения,которая обеспечивает своевременность как сдачи отдельных задач,так и защиты проекта.
Проектирование это разработка общей конструкции изделия. Конструирование это дальнейшая детальнаяразработка всех вопросов,решение
которых необходимо для воплощения принципиальной схемы вреальную конструкцию.
Проект это документация,получаемая врезультате проектированияи конструирования.
Правила проектирования и оформленияконструкторской документации стандартизированы.ГОСТ2.103-68устанавливает стадии разработки конструкторской документации на изделиявсех отраслей промышленности и этапы выполнения работ: техническое задание,техническое предложение (при курсовом проектировании не разрабатывается),эскизный проект,технический проект,рабочая документация.
Техническое задание на проект содержит общие сведенияо назначении и разработке создаваемой конструкции,предъявляемые к ней эксплутационные требования,режим работы,ее основные характеристики (геометрические,силовые, кинематические и др.).
Эскизный проект (ГОСТ 2.119-73) разрабатываетсяобычно внескольких (или одном) вариантах и сопровождается обстоятельным расчетным анализом,врезультате которого отбирается вариант дляпоследующей разработки.
Технический проект (ГОСТ 2.120-73) охватывает подробнуюконструктивную разработкувсех элементовоптимального эскизного варианта с внесением необходимых поправок и изменений,рекомендованных при утверждении эскизного проекта.
Рабочаядокументация заключительнаястадия Работая над проектом,следует провести краткое описание работы привода,то есть
произвести кинематические расчеты,определить силы,действующие на звенья узла, произвести расчеты конструкции на прочность,выбрать соответствующие материалы, указатьпреимущества и недостатки,а также особенности конструкции и расчета.
Работу проводить,используядействующие стандарты,нормали и справочную литературу.
2. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА
2.1. Исходные данные
2.1.1.Крутящий момент на валу 4: T4 = 1146Hм;
2.1.2.Угловая скорость вала 4 ω4 = 2.62 м/сек;
2.1.3.Срок службы: S = 5 лет;
2.1.4.На рис.1 приведена кинематическая схема привода в соответствии с заданием
|
|
|
|
|
Рис.1 Кинематическая схема привода |
|
|
||||||||||||||
2.2. Определение мощностей, передаваемых валами. |
|
|
|
||||||||||||||||||
2.2.1 Определение мощности передаваемым валом4 (P4) |
|
|
|||||||||||||||||||
P4 = |
T4 ω4 10− 3 = |
1146 2.62 10− 3 |
= 3.0кВт; |
|
|
|
|||||||||||||||
2.2.2.1. Значения ηi для каждой передачи принимаем по рекомендациям см. [1, 5] |
|||||||||||||||||||||
а) η4 = 0.95 |
- цепной передачи; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
б) η3 |
= 0.97 - цилиндрической прямозубой передачи в закрытом корпусе между валами 3-2; |
||||||||||||||||||||
в) η2 |
= 0.97 - цилиндрической прямозубой передачи в закрытом корпусемежду валами 2-1; |
||||||||||||||||||||
г) ηпод = 0.99 - одной пары подшипников. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
д) ηмуф = 0.98 - муфты. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
2.2.3 Общий КПД привода: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
η = |
η3 η2 ηпод4 η4 ηмуф = |
0.97 0.97 0.994 0.95 0.98 = 0.841 |
|
[1, 5] тогда: |
|||||||||||||||||
Вал 4: |
P4 = 3 кВт; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Вал 3: |
P3 |
= |
|
P4 |
|
|
= |
|
|
3.0 |
|
= |
3.22кВт; |
|
[1, 5] |
||||||
|
ηмуф ηпод2 |
|
|
0.98 0.992 |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
η3 |
|
0.97 |
|
|
|
|||||||||||
Вал 2: P2 |
= |
|
P3 |
|
η2 |
ηпод2 |
ηмуф |
= |
|
|
3.22 |
|
|
0.97 0.992 0.98 |
= |
3.12кВт; |
|||||
η2 ηпод |
|
|
0.97 0.99 |
|
|||||||||||||||||
Вал 1: P1 |
= |
|
P2 |
|
η2 |
ηпод2 |
ηмуф |
= |
|
|
3.12 |
|
|
0.97 0.992 0.98 |
= |
3.09кВт; |
|||||
η4 ηпод |
|
|
0.95 0.99 |
|
|||||||||||||||||
2.3. Выбор электродвигателя 2.3.1. Выбор электродвигателя ведем из условия:
Pдв.ном ≥ Pдв.тр
где
Pдв.тр - требуемая мощность электродвигателя
Pдв.ном - мощность двигателя, указаннаяв каталоге на двигатели
Pдв.тр = P1 = 3.1 кВт
2.3.2. Характеристика принятого двигателя.
По таблице 24.9 [1, 417] по требуемой мощности выбираем трехфазный асинхронный электродвигатель АИР100S2 единой серии АИР с короткозамкнутым ротором, с мощностью Pэдв = 4
кВт, dэл = 28мм,Kп_н |
= 2.2синхронной частотой вращения nсин |
= 1500об/мин и скольжением |
||||||||||||||||||||||||
s = 3.33%, закрытый, обдуваемый. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
2.3.3. Скорость вала двигателя |
|
3.33 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
n1 = |
nсин − nсин |
s |
|
|
|
|
= |
1500 − 1500 |
|
= 1450.0об/мин; |
[1, 8] |
|||||||||||||||
100 |
|
|
100 |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2.4. Разбивка передаточного числа привода . |
|
|
||||||||||||||||||||||||
2.4.1. Требуемая частота вращения вала 4 . |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
n4 := |
|
ω4 30 |
|
|
= 2.62 30 |
= 25.0 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2.4.1. Требуемое передаточное число привода . |
|
|||||||||||||||||||||||||
Uобщ |
|
|
= |
|
n1 |
= |
1450.0 |
|
|
|
= |
58.0 |
|
|
|
|
|
[1, 8] |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
n4 |
25.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
2.4.2. Передаточное число привода представим в виде |
|
|||||||||||||||||||||||||
Uобщ = U1_2 U2_3 U3_4 U4_5 |
|
|
|
|
см. [1, 8] |
|||||||||||||||||||||
где |
U2_3 = 5.6 - передаточное число зубчатой между валами 1 и 2 передачи |
|||||||||||||||||||||||||
по ГОСТ 2185-66; [3, 36] |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
U3_4 = 5 |
- передаточное число зубчатой передачи между валами 2 и 3; |
|||||||||||||||||||||||||
U1_2 = 2.1- передаточное число цепной передачи между валами 3 и 4 ; |
||||||||||||||||||||||||||
Uобщ_р = |
U1_2 U2_3 U3_4 = |
2.1 5.6 5 = |
58.8 |
|
||||||||||||||||||||||
Отклонение составит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
U = |
|
Uобщ − Uобщ_р |
100 = |
58.0 − 58.8 |
|
100 = −1.36% находится в пределах |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
58.8 |
|
||||||||||
|
|
|
|
Uобщ_р |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
допустимых значений (-4%< |
|
U <4%) |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
2.5. Расчет частот вращений валов |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
2.5.1. Используем зависимость |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
ni = ni/U i-1_i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[1, 5] |
||||||||||||
Вал 1: n1 = 1450 |
об/мин; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Вал 2: n2 |
= |
|
|
n1 |
|
= |
1450.0 |
= |
690.0об/мин; |
|
||||||||||||||||
U1_2 |
|
|
|
|
2.1 |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Вал 3: n3 |
= |
|
|
n2 |
|
= |
|
690.0 |
= |
123.0об/мин; |
|
|
||||||||||||||
|
U2_3 |
|
|
|
|
5.6 |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Вал 4: n4 |
= |
|
|
n3 |
|
= |
|
123.0 |
= |
24.6об/мин; |
|
|
|
|
||||||||||||
|
U3_4 |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2.5.2 Расчет угловых скоростей валов |
|
|||||||||||||||
ω |
= π·n /30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
см. [1, 290] |
||||||
i |
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вал 1: ω1 |
= |
|
π n1 |
|
= |
π 1450.0 |
= |
152.0 |
-1 |
|||||||
30 |
с ; |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
||||||||
Вал 2: ω2 |
= |
|
π n2 |
|
= |
π 690.0 |
= |
|
-1 |
|||||||
30 |
|
72.3с |
; |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
||||||||
Вал 3: ω3 |
= |
|
π n3 |
|
= |
π 123.0 |
= |
|
-1 |
|
||||||
30 |
|
12.9с |
; |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
||||||||
Вал 4: ω4 |
= |
|
π n4 |
|
= |
π 24.6 = |
|
-1 |
|
|||||||
30 |
2.58с ; |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|||||||||
2.6. Расчет крутящих моментов |
|
|
|
|
||||||||||||
Ti = Pi/ωi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
см. [1, 290] |
||
Вал 1: T1 |
= |
P1 103 |
= |
3.09 103 |
= 20.3Нм; |
|||||||||||
|
|
ω1 |
|
|
|
152.0 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Вал 2: T2 |
= |
P2 103 |
= |
3.12 103 |
= 43.2Нм; |
|||||||||||
|
|
ω2 |
|
|
|
72.3 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Вал 3: |
T3 |
= |
|
|
P3 103 |
= |
3.22 103 |
|
= 250.0Нм; |
|||||||
|
|
ω3 |
|
|
|
12.9 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Вал 4: |
T4 |
= |
|
|
P4 103 |
= |
3.0 103 |
= 1162.0Нм; |
||||||||
|
|
ω4 |
|
|
|
2.58 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2.6.2. Расчет сведен в таблицу 1
Таблица 1
2.7. Выводы
2.7.1. Расчеты Pi, Ti, ni, являются предварительными и могут бытьизменены и уточнены при
дальней - ших расчетах привода.
2.7.2. Данные таблицы 1 являются исходными данными для дальнейших расчетов.
3.Расчет цилиндрической зубчатой передачи междувалами 1-2.
3.1. Исходные данные:
T2 = 43 Н·м; n2 = 690 об/мин;
U2_3 = 5.6
ω2 = 72.3 c-1;
Срок службы передачи: ts := S 365 57 8 2 = 5 365 57 8 2 = 20857.0часов ; 3.1.2. Определение коэффициентов эквивалентности для графика нагрузки (NHE):
C = 1 - число вхождений в зацепление зубьев колеса за один его оборот;
тогда: N = ts 60 |
n1 |
C = 3.2× 108 циклов |
[3, 15] |
|
|||
|
U2_3 |
|
|
3.1.3 Наработка (N):
C := 1 - число вхождений в зацепление зубьев колеса за один его оборот;
тогда: N = ts 60 |
|
|
|
n1 |
|
C = |
20857.0 60 |
1450.0 |
= |
3.24e8 |
циклов |
[3, 15] |
||||||||||||
U2_3 |
5.6 |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
KHE := 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
NHG := |
100 106 циклов - базовое число циклов напряжений; рис. 4.6 |
[4. 82] |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|||||||||||
3.1.4. Коэффициент долговечности KHd = KHE |
|
|
= |
|
3.24e8 |
= 1.48 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
100 106 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NHG |
|
|
|
|
||||
3.1.5. Коэффициент долговечности по изгибу(KFd): |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
KFE := 0.752коэффициент эквивалентности по изгибу; табл. 4.1 |
[4. 77] |
|||||||||||||||||||||||
m := 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NFG := |
4 106 - база изгибных напряжений; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
KFE m |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
= 1.56 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
KFd = |
|
|
= |
0.752 |
3.24e8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[1. 33] |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
NFG |
|
|
4 106 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
3.2. Выбор материалов 3.2.1. Примем для шестерни сталь 45 ГОСТ1050-88 с термообработкой - улучшение твердость
(полагая, что диаметр заготовки шестерни не превысит90 мм. т. 3.3 [1]) HB1 := 200
3.2.1. Примем для колеса сталь 45 ГОСТ1050-88 с термообработкой - улучшение твердость
HB2 := 180
3.2.1.4. Механические характеристики стали 45 для шестерни
σв1 := 780 МПапредел прочности σT1 := 440 МПапредел текучести
для колеса |
|
σв2 := 690 |
МПа |
σT2 := 340 |
МПа |
3.2.2. Допускаемые контактные напряжения для расчета на предотвращение усталостного выкрашивания и изгибным напряжениям.
для ведущего колеса
σHlimb1 = 2HB1 + 70 = 2 200 + 70 = 470.0МПа; табл. 3.2 [1. 34]
SH := 1.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
см. [1. 33]; |
|
|
|
|
|
|||||
σHadm1 = |
|
|
σHlimb1 |
= |
470.0 |
|
= 362.0МПа; |
[1. 292] |
|||||||||||||
|
|
|
SH |
|
|
|
|
1.3 |
|
||||||||||||
σFlimb1 := 700 МПа; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
SF := 1.5 |
|
σFlimb1 |
|
|
см [1. 44]; |
|
|
|
|
|
|||||||||||
σFadm1 = |
|
|
700 |
|
467.0МПа; |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
1.5 = |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
SF |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
для ведомого колеса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
σHlimb2 = 2HB2 + 70 = 2 180 + 70 = 430.0МПа; |
|||||||||||||||||||||
σHadm2 = |
|
|
σHlimb2 |
= |
430.0 |
|
= 331.0МПа; |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
SH |
|
|
|
|
1.3 |
|
|
|
|
|||||||||
σFlimb2:= 700МПа; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
σFadm2 = |
|
σFlimb2 |
|
700 |
|
467.0МПа; |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
1.5 = |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
SF |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
3.3.1. Определяем коэффициент нагрузки (KH,KF); |
|||||||||||||||||||||
3.3.2 Предворительное значение окружной скорости по формуле (V'): |
|||||||||||||||||||||
Cv := 15 по табл. 4.9 [4. 95]; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
ψa := 0.315коэффициент ширины по табл. 3.3 [4. 53]; |
|||||||||||||||||||||
тогда: |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
T2 103 |
|
|
|
|
|
|||||||||
V' = |
n2 |
|
|
|
|
|
|
|
690.0 |
|
|
43.2 103 |
= 0.752м/с; |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
U2_32 ψa |
|
|
|
||||||||||
|
103 |
Cv |
|
|
|
|
103 15 |
|
|
5.62 0.315 |
|||||||||||
3.3.3 Степень точности по табл. 4.10 [4. 96]: m := 8;
3.3.1.3 Отношение ширины колесо к диаметру шестерни:
b |
= ψa |
U2_3 + 1 |
= 0.315 |
5.6 + 1 |
= 1.04 |
|
d1 |
|
2 |
2 |
|||
3.3.4 Коэффициенты нагрузки на контактную выносливость.
По таб. 4.7 (1. 93] определяем коэффициент концентрации KHβ0 := 1.17
x := 0.75 таб. 4.1 [4. 77].
KHβ := KHβ0 (1 − x) + x = 1.042
По рис. 4.7 [4. 92] определяем коэффициент распределения нагрузки KHα := 1.1 По таб. 4.11 [4. 96] определяем коэффициент динамичности: KHv := 1.1
тогда: KH := KHα KHβ KHv = 1.3
3.3.5 Коэффициенты нагрузки на изгибную выносливость
3.3.5.1 По таб. 4.8 [4. 94] определяем коэффициент концентрации: KFβ0 := 1.15
x := 0.5 таб. 4.1 [4. 77].
KFβ := KFβ0 (1 − x) + x = 1.075
3.3.6 Определяем коэффициент распределения нагрузки: KFα := 1 [4. 92]
3.3.7 По таб. 4.12 [4, 97] определяем коэффициент динамичности KFv := 1.04
тогда: KF = KFα KFβ KFv = 1.075 1.04 = 1.12
3.4.1 Предварительное межосебое расстояние по формуле: K := 300для прямозубых передач
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
αw = (U2_3 + 1) |
|
K |
|
2 |
T2 |
103 |
3 |
300 |
|
|
2 |
43.2 103 |
|
|
||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
= (5.6 + 1) |
|
|
|
|
|
|
|
= 101.0 |
мм |
|
|
|
|
|
|
331.0 5.6 |
|
0.315 |
|||||||||||
|
|
|
σHadm2 U2_3 |
|
ψa |
|
|
|
|
|||||||||
см [4. 98]
Принимаем с соответствии с единымрядом глабных параметров [4,51] стандартное значение:
ГОСТ 2185-66 αw. := 125мм
3.4.2 Действительная скорость по формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
V |
= |
|
|
2 αw. π |
n3 |
|
|
= |
|
2 125 π 123.0 |
|
= |
0.244м/с см [4. 98] |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
(U2_3 + 1) 60 103 |
(5.6 + 1) 60 103 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
3.4.3 Фактические контактные напряжения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
b2 := 50мм - ширина колеса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
U2_3 + 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
U2_3 + 1 |
|
|
|
|
|
|
5.6 + 1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
σH = |
|
|
|
T2 103 = |
|
|
|
|
5.6 + 1 |
43.2 103 |
|
|
|||||||||||||||||||
|
300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300 |
|
|
|
|
|
|
= |
214.0 МПа |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b2 |
125 |
5.6 |
50 |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
αw. U2_3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
< σHadm2 = 331 МПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[4. 98] |
|
|
|
||||||||||
Недогруз (перегруз) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Δσ := |
|
σHadm2 − σH |
100 = |
35.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
σHadm2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
но изменить межосевое неможем так как его значение минимально допустимое во второй передачи На этапе заканчиваются расчеты, связанные с контактной прочностью.
3.5.1Следующии этап - определение модуля.
3.5.2Окружная сила по формуле
Ft2 = |
T2 103 (U2_3 + 1) |
= |
43.2 103 (5.6 + 1) |
= 407.0Н |
см [1. 99] |
|
αw. U2_3 |
125 5.6 |
|||||
|
|
|
|
Mодуль по формуле (mn):
ширина шестерни по формуле: b1 := 1.12 b2 = 56 |
примем b1. := 54мм; |
|||||
для прямозубых передач |
|
|
||||
m |
:= |
3.5 Ft2 |
KFd KF |
= 0.1 мм; |
см [1. 104] |
|
|
|
|
||||
n |
|
b1. |
σFadm2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Полученное значение модуля округляем до ближайшего в соответствии с единым рядом главных параметров [4, 53]; mn. := 2мм.
3.6 Определение чисел зубьев. |
|
|||||
Суммарное число зубьев. |
|
|||||
Z' = |
2 αw. |
= |
|
2 125 = 125.0 |
см [4. 100] |
|
|
|
|||||
|
|
m |
2 |
|
||
|
|
n. |
|
|
||
примем Z := 125 |
|
|||||
Фактический коэффициент осевого перекрытия. |
|
|||||
Число зубьев шестерни |
|
|||||
Z'1 := |
|
Z |
|
= 18.9 |
|
|
|
U2_3 + 1 |
|
||||
|
|
|
|
|||
примем Z1 := 19 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Число зубьев колеса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Z2 := Z − Z1 = 106 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Фактическоепередаточнре число |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
U' |
|
:= |
Z2 |
= |
5.58 |
а принятое U |
2_3 |
= 5.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
1_2 |
|
|
|
Z1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Проверяем фактическое напряжение изгиба зубьев шестерни (σF1): |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Приведенное число зубьев: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Zv1 = Z1 = 19 = 19.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Коэффициент формы зуба по табл. 4.13 [4. 101] YF1 := 3.2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Тогда: |
|
YF1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
σF1 |
= |
|
|
|
Ft2 KFd KF = |
|
|
|
3.2 |
|
|
407.0 |
1.56 1.12 = |
21.1МПа а допускаемое |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
b |
1. |
|
m |
|
|
54 2 |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
n. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
σFadm1 = 467 |
МПа; Проверяем фактическое напряжение изгиба зубьев колеса (σF2): |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Приведенное число зубьев: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Zv2 = Z2 = 106 = 106.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Коэффициент формы зуба по табл. 4.13 [4. 101] YF2 := 3.1 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Тогда: |
|
YF2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
σF2 |
= |
|
|
|
Ft2 |
KFd KF = |
|
|
3.1 |
|
|
|
407.0 |
1.56 1.12 = |
22.0 МПа а допускаемое |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
b |
2 |
m |
|
50 2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
n. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σFadm2 = 467 МПа; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Условия прочности изгибу колес выполнено. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
3.1 Геометрический рачсчет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Делительные диаметры: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
шестерни: d1 |
= mn. Z1 |
= 2 19 |
|
= 38.0мм; см [4. 108] |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
колеса: d2 |
|
|
= mn. Z2 = 2 106 = |
|
|
212.0мм; |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
Проверяем условие |
|
d1 + d2 |
= 125 = αw. = 125 |
мм |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
Диаметры вершин колес; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
шестерни da21 := d1 + 2 mn. (1 + 0.1) |
|
= 42.4 см [4. 108] |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
колеса da22 := d2 + 2 mn. (1 + 0.1) = 216.4 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
Диаметры впадин колес; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
шестерни df1 := d1 − 2 mn. (1.25 − 0.1) = 33.4 |
см [4. 108] |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
колеса df2 := d2 − 2 mn. (1.25 − 0.1) = 207.4 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
3.2 Усилия участвующие в зацеплении. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
Окружное усилие Ft2 := Ft2 = 407 |
|
Н см [4. 109] |
π |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
Осевое усилие Fa2 |
= Ft2 |
tan 0 |
|
|
π |
|
|
|
= 407 tan 0 |
|
= 0.0Н см [4. 109] |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
180 |
|
π |
|
|
180 |
|
π |
|
|||||||||
Радиальное усилие |
Fr2 = |
Ft2 tan |
20 |
|
= |
407 tan 20 |
|
= 148.0Н см [4. 109] |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Нормальное усилие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
180 |
|
|
|
180 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Fn2 |
= |
|
|
|
|
|
|
Ft2 |
|
|
= |
|
|
407 |
|
|
|
|
|
|
|
= 433.0Н |
см [4. 109] |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
cos 20 |
π |
|
cos 20 |
|
π |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
180 |
|
180 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
4.Расчет цилиндрической зубчатой передачи междувалами 2-3.
4.1. Исходные данные:
T3 = 250 Н·м; n2 = 690 об/мин;
U3_4 = 5
ω3 = 12.9 c-1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Срок службы передачи: ts = 20857 |
часов ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
4.1.3 Наработка (N): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
C := 1 - число вхождений в зацепление зубьев колеса за один его оборот; |
|||||||||||||||
тогда: N = ts 60 |
n2 |
|
C = 20857.0 60 |
690.0 |
|
= 1.73e8 |
циклов |
[3, 15] |
|||||||
U3_4 |
5 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
NHG := 100 106 циклов - базовое число циклов напряжений; рис. 4.6 |
[4. 82] |
||||||||||||||
KHE = 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|||||||
4.1.4. Коэффициент долговечности |
KHd = KHE |
|
= |
|
1.73e8 |
= 1.2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
100 106 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
NHG |
|
|
|
|
|||
4.1.5. Коэффициент долговечности по изгибу(KFd):
KFE := 0.752коэффициент эквивалентности по изгибу; табл. 4.1 |
[4. 77] |
||||||||||
m := 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NFG := |
4 106 - база изгибных напряжений; |
|
|||||||||
|
KFE m |
|
|
|
|
|
6 |
|
= 1.41 |
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|||||
KFd = |
|
|
|
= 0.752 |
1.73e8 |
[1. 33] |
|||||
NFG |
|||||||||||
|
|
|
|
|
4 106 |
|
|||||
4.2. Выбор материалов 4.2.1. Примем для шестерни сталь 45 ГОСТ1050-88 с термообработкой - улучшение твердость
(полагая, что диаметр заготовки шестерни не превысит90 мм. т. 3.3 [1]) HB1 := 200
4.2.1. Примем для колеса сталь 45 ГОСТ1050-88 с термообработкой - улучшение твердость
HB2 := 180
4.2.1.4. Механические характеристики стали 45 для шестерни
σв1 |
:= 780 |
МПапредел прочности |
σT1 := 440 |
МПапредел текучести |
|
для колеса |
|
|
σв2 |
:= 690 |
МПа |
σT2 := 340 |
МПа |
|
4.2.2. Допускаемые контактные напряжения для расчета на предотвращение усталостного выкрашивания и изгибным напряжениям.
для ведущего колеса
σHlimb1 = 2HB1 + 70 = 2 200 + 70 = 470.0МПа; табл. 3.2 [1. 34]
SH := 1.1 |
|
|
|
см. [1. 33]; |
|
|
σHadm1 = |
σHlimb1 |
= |
470.0 |
= 427.0МПа; |
[1. 292] |
|
SH |
|
1.1 |
||||
σFlimb1 := 700 МПа; |
|
|
|||
SF := 1.5 |
σFlimb1 |
|
|
см [1. 44]; |
|
σFadm1 = |
= |
700 |
= 467.0МПа; |
||
SF |
|
1.5 |
|||
для ведомого колеса
σHlimb2 = 2HB2 + 70 = 2 180 + 70 = 430.0МПа;
σHadm2 = |
|
|
σHlimb2 |
= |
430.0 |
|
= 391.0МПа; |
|
|
||||||||||
|
|
|
SH |
|
|
|
|
1.1 |
|
|
|
||||||||
σFlimb2:= 700МПа; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
σFadm2 = |
|
σFlimb2 |
|
700 |
|
467.0МПа; |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
1.5 = |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
SF |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
4.3.1. Определяем коэффициент нагрузки (KH,KF); |
|||||||||||||||||||
4.3.2 Предворительное значение окружной скорости по формуле (V'): |
|||||||||||||||||||
Cv := 15 по табл. 4.9 [4. 95]; |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
ψa := 0.315коэффициент ширины по табл. 3.3 [4. 53]; |
|||||||||||||||||||
тогда: |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
T3 103 |
|
|
|
|
|
|||||||
V' = |
n2 |
|
|
|
|
|
|
|
690.0 |
|
250.0 103 |
= 1.46м/с; |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
U3_42 ψa |
|
|
|||||||||
|
103 |
Cv |
|
|
|
|
103 15 |
|
52 0.315 |
||||||||||
4.3.3 Степень точности по табл. 4.10 [4. 96]: m := 8;
4.3.1.3 Отношение ширины колесо к диаметру шестерни:
b |
= ψa |
U3_4 + 1 |
= 0.315 |
5 + 1 |
= 0.945 |
|
d1 |
|
2 |
2 |
|||
4.3.4 Коэффициенты нагрузки на контактную выносливость.
По таб. 4.7 (1. 93] определяем коэффициент концентрации KHβ0 := 1.17
x := 0.75 таб. 4.1 [4. 77].
KHβ := KHβ0 (1 − x) + x = 1.042
По рис. 4.7 [4. 92] определяем коэффициент распределения нагрузки KHα := 1.1 По таб. 4.11 [4. 96] определяем коэффициент динамичности: KHv := 1.1
тогда: KH := KHα KHβ KHv = 1.3
3.3.5 Коэффициенты нагрузки на изгибную выносливость
3.3.5.1 По таб. 4.8 [4. 94] определяем коэффициент концентрации: KFβ0 := 1.15
x := 0.5 таб. 4.1 [4. 77].
KFβ := KFβ0 (1 − x) + x = 1.075
3.3.6Определяем коэффициент распределения нагрузки: KFα := 1 [4. 92]
3.3.7По таб. 4.12 [4, 97] определяем коэффициент динамичности KFv := 1.04
тогда: KF = KFα KFβ KFv = 1.075 1.04 = 1.12
3.4.1 Предварительное межосебое расстояние по формуле: K := 300для прямозубых передач