5.1.1. Проверим роликовый двухрядный подшипник в передней опоре.

Приведенная нагрузка радиального роликового подшипника:

Q=; где

- коэффициент динамичности (для станков =1,2);

- коэффициент вращения (=1 при вращении внутреннего кольца подшипников);

- температурный коэффициент (при температуре работы подшипника до 100°С =1);

Q=19393*1*1.2*1=23272 H;

- для роликовых подшипников.

Тогда Стр=23272=52440 Н < 116000 Н,

т.е. подшипник работоспособен.

5.1.2. Проверяем упорный подшипник.

Q=A**; где

А=- осевая нагрузка;

=0,5*=0,5*9723,2=4861,6 Н;

=1,2; =1;

Q=4861,6*1.2*1=5833,9 Н; =3 - для шариковых подшипников;

Стр =5833,9=13146 Н < 79500 Н,

т.е. подшипник работоспособен.

5.2. Расчет шпинделя на жесткость.

Прежде всего определяем допускаемые значения параметров жесткости для проектируемого шпинделя, согласно данным допускаемая минимальная жесткость конца шпинделя для станков составляет 200 Н/мкм.

Составляем расчетную схему, в которой на шпиндель действует сила резания , результирующая, приведенных в одну плоскость сили, а на задний конец шпинделя действует радиальная сила зубчатого зацепленияQ.

С учетом защемляющего момента в передней опоре перемещение переднего конца шпинделя:

где

=9723,2 Н;

а = 190мм =0,25м;

с = 590мм = 0,4м;

L = 360мм = 0,38м;

Q = 2136,5 H;

и - жесткость подшипников передней и задней опор, которую определяем по графику:

=110 кг/мкм; =55 кг/мкм;

Е=Па – модуль упругости материала шпинделя;

G=Па – модуль сдвига материала шпинделя;

и - площадь сечения переднего конца и межосевой части шпинделя;

=0,54;

=0,45;

и - среднее значение осевого момента инерции сечения консоли и сечения шпинделя в пролете между опорами;

Для кольцевого сечения: ;

.

Фактическая жесткость переднего конца шпинделя:

=423 Н/мкм > 200 Н/мкм, т.е. жесткость шпинделя обеспечена.

6. Расчет усилий на органах управления.

Механизм управления должен обеспечивать переключение скоростей проектируемой коробки скоростей путем перемещения его подвижных элементов.

=70 Н – мах усилие на рукоятке;

- длина рукоятки;

r=60 мм – радиус сектора;

- суммарная сила, которую нужно приложить, чтобы преодолеть все силы сопротивления., где- суммарная сила сопротивления 4 блоков при переключении;- суммарная усилие, которое нужно преодолеть для перемещения вилок переключения на штанах при их количестве 4-х штук.

- сила сопротивления повороту зубчатого колеса при введении во впадину зуба, при несовпадении зуба и впадины;

- сила, необходимая для преодоления усилия фиксатора.

Массы блоков колес и вилок определяем по справочнику.

1) Двойной блок =2,1 кг;

2) Двойной блок =2,9 кг;

3) Двойной блок =2,6 кг;

4) Двойной блок =3,7 кг;

Массы вилок переключения принимаем 3 кг каждая, т.е.

=3*4=12 кг;

- сила, необходимая для преодоления силы тяжести 4-х блоков, при их переключении.

Определение суммарного усилия, необходимо для преодоления сил трения от массы перемещаемых блоков зубчатых колес.

Суммарный вес блоков в Н:

=(+++)*g=(2,1+2,9+2,6+3,7)*10=113 H;

Тяговая сила на вилках переключения для перемещения блоков колес:

=113*0,15=16,95 Н;

Усилие, которое необходимо преодолеть для перемещения вилок переключения на штангах:

=12*10*0,15=18 Н;

Определение мощности холостого хода по формуле:

; где d – средний диаметр шестерни под подшипники всех промежуточных валов;

=38мм; - диаметр шеек шпинделя=80мм;

- сумма частот вращения всех промежуточных валов;

=1250+630+250=2130 об/мин;

- частота вращения шпинделя. =160об/мин;

=0,28кВт;

Момент на первом валу от мощности холостого хода:

Т=2,2 Н*м;

Окружная сила на колесе:

91,6 Н;

Необходимая осевая сила на шестерне для преодоления силы :

=99,3 Н;

Тогда сила сопротивления повороту зубчатого колеса при введении во впадину зуба при несовпадении зуба и впадины:

=42,75 Н;

Рассчитываем усилие, необходимое для преодоления действия силы фиксатора блока колес, расположенных на 4 вилках переключения. Т.к. оси перемещаемых зубчатых колес расположены вертикально, а осевые силы во время вращения зубчатых колес отсутствуют (зубчатое зацепление прямозубое), то силу фиксации принимаем =10 Н для всех зубчатых колес.

Количество блоков 4:

Р_ф=10*4=40Н;

Момент на рукоятке:

;

В тоже время: ;

;

;

Длина рукоятки:.