детмаш д1 маткад чертежи специф 3ваариант / Д1-5

Московский авиационный институт

(государственный технический университет)

Пояснительная записка к курсовому проекту

по курсу

«Детали машин и механизмов»

Студент: группы 02-308

Артёменко А. И.

Руководитель: Поваляев С.Т.

Москва 2011г.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Исходные данные………………………………………………………………..3

2. Расчет цилиндрической зубчатой передачи……………………………….......4

-Кинематический расчет зубчатых передач………………………………..….4

-Проектировочный расчет цилиндрической зубчатой передачи………..…...4

-Проверочный расчет цилиндрической зубчатой передачи на выносливость по контактным напряжениям…………………………………………………………6

-Проверочный расчет цилиндрической зубчатой передачи на выносливость по изгибным напряжениям………………………………………………….………..8

3. Расчёт вала .........................................................................................................10

-Проектировочный расчет вала……………………………………………….10

-Проверочный расчет входного вала редуктора……………………………..10

-Проверка работоспособности подшипников входного вала редуктора……………………………………………………………………………..16

4. Используемая литература………………………………………………….…17

Исходные данные

1) Частота вращения входного вала

2) Мощность на входном валу

3) Частота вращения несущего винта

4) Тяга несущего винта

5) Продольная сила винта

6) Назначенный ресурс 500 ч

7) Коэффициент динамичности внешней нагрузки

8) Расстояние

Расчет цилиндрической зубчатой передачи.

Кинематический расчет зубчатых передач.

Определение передаточного отношения передачи

Определение расчетных крутящих моментов на зубчатых колесах

на ведущем зубчатом колесе

на ведомом зубчатом колесе

,

где - КПД зацепления редуктора; =0,98

i – передаточное отношение

Проектировочный расчет цилиндрической зубчатой передачи

Выбор материала зубчатых колес и определение величины приведенного модуля упругости:

Материал 12ХН3А

Выбор вида зубьев:

прямые с модификациями

Выбор степени точности зубчатых колес:

точность 5-В

Выбор относительной ширины зубчатого венца:

Определение допускаемого контактного напряжения:

,

где

Определение коэффициента , учитывающего распределение нагрузки между зубьями:

, для прямых зубьев

Определение коэффициента , учитывающего распределение нагрузки по длине контактной линии зуба:

Определение коэффициента , учитывающего динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении:

Определение коэффициента , учитывающего величину угла зацепления:

Выбор числа зубьев шестерни z₁ и колеса z₂:

Определение межосевого расстояния в первом приближении:

Определение ориентировочной величины модуля и выбор его стандартного значения :

Выбираем стандартное значение модуля .

Проверочный расчет цилиндрической зубчатой передачи на выносливость по контактным напряжениям.

Определение коэффициента Z_Н, учитывающего форму сопряженных поверхностных зубьев в полюсе зацепления:

,

где - угол зацепления в сборе:

.

Определение коэффициента Z_M, учитывающего механические свойства материалов сопряженных зубчаты колес:

Определение удельной расчетной окружной нагрузки :

Для прямозубых передач

,

где

- окружная скорость в полюсе зацепления

Определение начального диаметра шестерни :

Нет подреза зубьев, поэтому

Определение расчетного контактного напряжения :

проверка выполнения условия :

Условие выполняется.

Проверочный расчет цилиндрической зубчатой передачи на выносливость по изгибным напряжениям.

Определение расчетных изгибных напряжений в зубьях :

Определение удельной расчетной окружной нагрузки :

- степень точности

Определение коэффициента , учитывающего форму зубьев:

Для внешних зубьев

Определение расчетных изгибных напряжений в зубьях :

Определение допускаемого напряжения в зубьях :

Определение предельного напряжения в зубьях :

Выбор предела выносливости материала зубьев при изгибе , соответствующего расчетному числу циклов напряжений:

Выбор коэффициента , учитывающего влияние шероховатости основания зуба на его изгибную прочность:

Выбор коэффициента , учитывающего чувствительность материала зубьев к концентрации напряжений и градиент напряжения в зависимости от величины модуля зубьев:

Выбор коэффициента безопасности :

Определение допустимого напряжения при изгибе :

Проверка выполнения условия :

Условие выполняется.

Расчет вала

Проектировочный расчет вала.

Приближенное определение диаметра вала в наиболее нагруженном сечении:

где - предел выносливости материала вала (материал12ХН3А)

- коэффициент, учитывающий положение зубчатых колес относительно подшипников

- отношение диаметра отверстия к наружному диаметру для полого вала

Выбор подшипников:

Из каталога подшипников для

- угол контакта

Проверочный расчет входного вала редуктора.

Определение расчетных нагрузок, действующих в зубчатом зацеплении:

окружная сила на колесе:

радиальная сила на колесе:

Определение радиальных реакций опор:

Определение расстояния от точек приложения реакций до торцов подшипников:

Определение опорной реакции :

Определение опорной реакции :

Определение опорной реакции :

Определение опорной реакции :

Суммарные радиальные нагрузки на подшипники:

Определение осевых реакций в опорах:

Осевые составляющие от радиальных нагрузок для роликовых конических подшипников:

Для определения осевых реакций в опорах А и Б составим условие равновесия вала

и условие правильной регулировки подшипников:

Поскольку , примем, что .

Подставим это значение в условие равновесия и решим его относительно :

-условие не выполняется.

Следовательно, полученные значения осевых реакций не удовлетворяют условию регулировки правого подшипника. Полагаем теперь, что точно отрегулирован правый подшипник, то есть . Тогда из условия равновесия

- условие выполняется.

Таким образом, полученные значения удовлетворяют условию равновесия вала и условиям регулирования подшипников. Окончательно получим,

Построение эпюр внешних силовых факторов.

Изгибающий момент в плоскости ХОY:

Изгибающий момент в плоскости ХОY:

Крутящий момент:

Нормальная сила:

Выбор расчетных сечений.

По эпюрам выбираем расчетные сечения вала, подлежащие проверке на циклическую прочность. Такими сечениями является сечение I, где действуют максимальные и имеется концентратор напряжений (шлицы), и сечение в опоре Б, где концентратором напряжений является резьба.

Проверочный расчет вала по сечению I.

- модуль шлиц

Геометрические характеристики сечения.

Расчет вала на изгиб и растяжение ведется по среднему диаметру шлиц d_ср, а на кручение по внутреннему их диаметру d_в:

Момент сопротивления сечения при изгибе:

,

Площадь поперечного сечения I:

Момент сопротивления при кручении:

,

Расчетные напряжения:

Нормальные напряжения изменяются по несимметричному циклу с амплитудой

среднее напряжение цикла

.

Запас прочности по нормальным напряжениям

.

Ограниченный предел выносливости материала:

Поскольку расчетное число циклов N_p больше базового , то принимаем:

Коэффициент снижения концентрации напряжений:

,

где - эффективный коэффициент концентрации напряжений

- масштабный коэффициент

- коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности

- коэффициент, учитывающий повышение предела выносливости за счет упрочнения поверхности. Так как ваг не подвергался поверхностному кручению:

- коэффициент чувствительности материала к ассиметрии цикла

Запас прочности по нормальным напряжениям

.

Касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу:

.

Запас прочности по касательным напряжениям

Ограниченный предел выносливости материала по касательным напряжениям:

Коэффициент снижения предела выносливости:

,

.

Результирующий запас прочности:

Проверка работоспособности подшипников входного вала редуктора.

Подшипник в опоре А.

Отношение ;

эквивалентная нагрузка для этого подшипника определяется

где

Из условия работоспособности подшипника

Условие работоспособности подшипника:

Подшипник в опоре Б.

Отношение ;

Условие работоспособности подшипника:

Условие работоспособности подшипника выполнено

Используемая литература

1. Передачи зацеплением в авиационных механизмах. Новиков П.Д.,

Милечевич Ю.И., Евдокимова Т.А., Иванов В.Е., Павлов А.Д., Поваляев С.Т.

2. Методическое пособие по расчету и конструированию валов авиационных механизмов. Джамай В.В., Кордюкова Т.А.

17