Добавил:
proza.ru http://www.proza.ru/avtor/lanaserova Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

курсовая Э01вариант 3

.pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
24.07.2017
Размер:
525.07 Кб
Скачать

 

 

 

Расчетные данные

i := 3.3

 

заданное передаточное отношение

w:= 1500 Вт

 

 

 

 

мощность на входе

n2 := 470об/мин

 

 

частота вращения выходного вала

ηзац := 0.97

 

КПД зацепления

 

 

ηп := 0.99

 

КПД подшипника качения

n1 := n2 i

=

470 3.3

 

 

 

 

n1 = 1.55 103 частота вращения входного вала

T1 :=

9550 w ηп2

=

9550 1500 0.992

 

 

n1

 

(470 3.3)

 

 

 

 

 

 

 

 

T1 = 9.05 103

н*мм

момент на входном валу

t := 0.3

мин. Время цикла нагружения

L:= 1500

 

часов

Заданный ресурс

1.Проектировочный расчет зубчатой передачи

1.1.1Материал шестерни и колеса сталь 40Х2Н2ВА. И для шестерни, и для колеса примем поверхностную закалку

твердость на поверхности шестерни

HRC1 := 50

[4, c.6]

твердость на поверхности колеса

HRC2 := 50

 

1.1.2 Принимаем коэффициент ширины колеса

ψba:= .4

[1, c.13]

1.1.3Принимаем колеса 7-В: степень точности 7, вид сопряжения В.

1.1.4Учитывая скорости вращения колес, выбираем числа зубьев [1, c. 16]

 

z1 := 21

z2 := 70

 

 

 

 

 

z2

полученное передаточное отношение

 

 

 

 

 

 

 

i :=

 

 

i = 3.33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z1

 

 

 

 

 

70

- 3.3

 

 

 

 

Отклонение передаточного числа

21

= 0.01

 

 

 

 

 

 

3.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.5 определение предельных контактных напряжений

для шестерни

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NHO

:= 12 HRC14 = 12 504

 

NHO

=

7.5 107число циклов, соответствующее

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

перелому кривой усталости

70

NHE1 := 60 n2 i L = 60 470 21 1500

8

NHE1 = 1.41 10 Потребное число циклов нагружения зубьев шестерни

σHlimb1 := 17 HRC1 + 200 = 17 50 + 200

3

σHlimb1 = 1.05 10 МПа предел контактной выносливостиматериала

поскольку

NHE

> NHO

1

 

σHпред

 

:= σHlimb

1

 

 

 

σHпред = 1.05 103 МПа

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

для колеса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NHO

2

:= 12 HRC24

 

 

 

NHO

= 7.5 107

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

NHE2 := 60 n2 L

 

 

 

NHE2 = 4.23 107

σHlimb2 := σHlimb1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NHO

2

 

 

 

σHпред2 := σHlimb2

 

 

σHпред = 1.16 103 МПа

NHE2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1.1.6 определение допускаемых контактных напряжений Выбираем для расчета наименьшее из напряжений, полученных в п. 1.5.

Коэффициент запаса по контактным напряжениям принимаем для вероятности безотказной работы 0.98...0.99

SH:= 1.25 коэффициент безопасности по контактным напряжениям

 

σHпред1

 

 

σHдоп:=

 

σHдоп

= 840

МПа

 

 

SH

 

 

1.1.7 определение коэффициентов для расчета межосевого расстояния

для прямозубой передачи коэффициент, учитывающий характер распределения

нагрузки между зубьями

KHα:= 1

коэффициент концентрации нагрузки

KHβ:= 1.03

в первом приближениипринимаем коэффициент, учитывающий внутренню динамическую нагрузку передачи

KHv := 1

1.1.8 Определение в первомприближении межосевого расстояния

к-нт динамичности

КД := 1.2

aw := 450 (i + 1)

3 T1 КД KHα KHβ KHv

2

1000 i σHдоп ψba

aw = 44.51 мм

1.1.9 Определение модуля зацепления

m:= 2 aw z1 + z2

m = 0.98

Округляем до стандартного значения m:= 1

мм

1.2.0 Определение основных размеров зубчатойпередачи

диаметры делительных окружностей

d1 := m z1 =

1 21

d1 = 21

d2 := m z2 =

1 70

d2 = 70

 

(d1 + d2)

 

a :=

 

 

= 45.5 мм

 

 

w

2

 

 

 

 

 

 

 

x1 := 0 x2

:= 0

коэффициенты смещения

диаметры окружностей вершин

 

 

da1 := d1 + 2m

+ 2x1 m

da1 = 23

da2 := d2 + 2m

+ 2x2 m

da2 = 72

df1 := d1 - 2 1.25 m

df1

= 18.5

df2 := d2 - 2 1.25 m

df2

= 67.5

Рабочая ширина венца в первом приближении :

bw:= ψba aw

= .4 45.5

 

bw = 18.2

1.3.0 Проверочный расчетна контактную прочность :

ШЕСТЕРНЯ :

V := πd1

 

 

n1

 

 

 

 

 

V = 1.71

м/с

окружная скорость в зацеплении

60 103

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KHv := 1.04

уточненный коэффициент

 

 

 

9600

 

 

T

1

К

Д

K

K

K

(i + 1)3

 

σH

:=

 

 

 

 

 

Hα Hβ Hv

 

 

= 833.53МПа действующие напряжения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aw

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000 bw i

 

 

 

ηH:=

 

σHдоп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ηH = 1.002 коэффициент запаса по контактным напряжениям

 

σH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4.0 Уточнение ширины венца

bw = 18.2 Округляем : bw:= 18.5 мм

1.5.0 Проверочный расчетна изгибную прочность :

 

 

 

 

ШЕСТЕРНЯ

 

 

 

YF1 := 4.1коэффициент формы зуба

 

KFα:= 1 коэффициент,

учитывающий характер распределения нагрузки между зубьями

KFβ:= KHβ = 1.03

коэффициент концентрации нагрузки

KFV := 1.04

коэффициент, учитывающий внутреннюю динамическую нагрузку

F :=

 

 

2T1

 

= 862.11 Н сила, действующая в зацеплении

 

m z1

t1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

σF1 :=

 

 

 

KFα KFβ KFV КД Ft1

= 59.9 МПа

действующие напряжения изгиба

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m bw

 

 

 

 

 

HB1 := 270

твердость шестерни в сердцевине

σFlimb1 := 470

 

Мпа

 

 

 

NFE1 := NHE = 1.41 108 число циклов

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 106

 

 

 

 

σFlim1 := σFlimb1

 

= 316.37 МПа предел выносливости

 

N

FE1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

YR := 1

коэффициент, учитывающий влияние шероховатости

YA:= 1

при одностороннем приложении нагрузки

YZ := 0.9

коэффициент, учитывающий способ получения заготовки колеса

SF:= 2

 

 

 

 

 

 

 

 

σFp1 :=

 

 

σFlim1 YR YA YZ

= 142.37

допускаемые напряжения изгиба

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SF

 

 

 

 

 

 

 

ηF:=

σFp1

= 2.38

 

коэффициент запаса по изгибным напряжениям

 

σF1

 

 

2.Проектировочныйрасчетвала

2.1Входной вал

c = 0.7

коэффициент, равный отношению диаметров

 

полого вала

K:= 4.4

коэффициент концентрации нагрузки

σminus1 := 350МПа

для улучшенной 40Х2Н2BA

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dвал1 := K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

σminus1 (1 - c4)

 

dвал1 = 14.26

мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Выходной вал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T2 :=

9550 w ηп2 ηзац

 

=

9550 1500 0.992 0.97

 

 

 

 

 

n2

 

 

 

 

470

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T2 = 2.9 104

 

н*мм

 

 

 

момент на выходном валу

c2 := 0.7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

σminus2 := 350МПа

 

 

 

для улучшенной 40Х2Н2BA

 

 

 

 

по той же формуле

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9550 1500 0.992 0.97

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

470

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dвал2 := 3.2

 

 

 

 

 

 

 

= 3.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

- 0.7

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

σminus2 1

- c2

 

 

 

 

350 (1

 

)

 

dвал2 = 15.28

мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dвал2 := 12

Проверочный расчетвала. Ведется по выходномувалу.

Окружная сила, действующая в зацеплении Ft1 = 862.11

Н (см. 1.5.0)

Принимаем расстояние между опорами l := 2 bw = 37

мм

Согласно эпюре

 

 

Мизг :=

Ft1 l

= 7.97 10

3

 

4

Н мм

 

определимпределы выносливости:

τminus1 := 210

МПа

τт := 395

МПа

 

σminus1 := 350

МПа

σт := 690

МПа

для улучшенной 40Х2Н2BA

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

расчетное число циклов изгибных напряжений

Np :=

 

60

 

 

NHE2 n2

Np =

1.66 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

σminus1N :=

σminus1

 

10

 

 

 

 

 

[1], c. 8

 

 

 

 

 

N

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

σminus1N = 427.38

9

 

 

МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

τminus1N := τminus1

10

 

 

 

 

[1], c. 9

 

N

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τminus1N = 256.43

 

 

 

 

 

МПа

 

 

 

 

 

W

 

 

 

 

:=

 

π

d

3 (1 - c4)момент сопротивления сечения вала изгибу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

изг

 

 

 

 

32

вал2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

коэффициент снижения предела выносливости

 

 

 

 

Kdσ:= 0.92

 

 

коэффициент влияния абсолютных размеров

[1], c. 33

 

 

K

 

 

:= 2

 

 

 

 

 

 

эффективный коэффициент концентрации напряжений для случая

 

 

σ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

посадки с натягом

 

 

 

[2], c. 192

 

 

KFσ:= 0.93

 

 

 

коэффициент влияния качества поверхности

 

 

 

Kv:= 1

 

 

вал не подвергается поверхностному упрочнению

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kσ

+

1

 

 

- 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K:=

 

 

Kdσ

 

 

KFσ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kv

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K = 2.25

 

 

амплитуда изгибных напряжений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

σminus1 :=

 

 

Мизг

 

σminus1 = 61.86 МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wизг

 

 

 

 

 

 

 

запас прочности по изгибным напряжениям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n :=

σminus1N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

σminus1 K

 

 

 

 

 

 

nσ = 3.07

 

 

 

 

 

σ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

 

 

:=

0.2 d

3 (

1 - c4)

момент сопротивления кручению

 

 

 

кр

 

 

 

 

 

 

 

 

вал2

 

 

 

 

 

 

 

 

Mк:= T2

 

 

 

 

 

 

крутящий момент равен вращающему

 

τк:=

 

M

к

 

 

 

 

τк = 110.33 МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

амплитуда цикла расчетных касательных напряжений

 

Rτ:= -1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τa

:=

τк

(1 - R

)

 

 

 

 

τa = 110.33 МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

τ

 

 

 

 

 

 

 

Kdτ:= Kdσ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[1], c. 10

 

Kτ:= 1.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[2], c. 192

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[1], c. 10

 

KFτ:= 0.95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

K:=

 

τ

 

+

 

 

 

- 1

 

 

 

K = 1.79

 

 

 

 

 

 

 

 

Kv

 

Kdτ

 

 

 

KFτ

 

 

 

 

 

запас прочности по касательным напряжениям

 

 

 

 

 

 

n

:=

 

 

τminus1N

 

nτ = 1.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τ

 

 

 

 

 

τa K

общий коэффициентзапаса прочности валана выносливость

n:=

 

nσ nτ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

2

+ n

2

 

n = 1.19

 

 

σ

τ

 

проверимработоспособность подшипников

подшипники 100

 

C :=

4000 Н

[3], c.205

R :=

Ft1

R = 431.06 Н

2

 

 

 

 

Kδ:= 1.25

по [1, c. 35]

коэффициент динамичности нагрузки

Kt := 1.05

 

 

 

a := 0.44

вероятность безотказной работы 97%, т. к. механизм задействован

 

в управлении ЛА

[1], c. 35

P:= R Kδ Kt

 

 

C 3

6

 

 

 

a

 

 

10

 

 

 

 

L :=

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

h

n2 60

 

 

 

 

 

 

 

 

Lh = 5.51 103

что больше заданного ресурса 1500 часов

подшипники, установленные на быстроходном вале:

 

 

C

3

6

 

 

a

 

 

 

10

 

 

 

 

L :=

P

 

 

 

 

 

 

 

h

 

n1 60

 

 

 

 

 

 

Lh = 1.67 103

 

 

что больше заданного ресурса 1500 часов

Список использованной литературы

1. Джамай В.В., Кордюкова Л.Н.

Методические указания по расчету и конструированию валов авиационных механизмов. -М.:МАИ, 1987

2.П.Ф.Дунаев, О.П.Леликов Конструирование узлов и деталей машин. -М.:изд. центр "Академия", 2003

3.В.И. Анурьев

Справочник конструктора-машиностроителя:в 3-х т.:Т.2 -М.:Машиностроение, 2001 4. Алексеева Н.А., Михайлов Ю.Б.

Методические указания к расчету зубчатых передач авиационных механизмов.

М.:МАИ, 1987 5. Алексеева Н.А., Джамай В.В., Серпичева Е.В.

Основы проектирования и конструирования узлов и деталей машин и механизмов

-М.:МАИ, 2006