курсовая Э01вариант 3
.pdf
|
|
|
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