Файл: Методические указания для студентов по выполнению лабораторных и практических работ учебной дисциплины детали машин для специальности.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.10.2023

Просмотров: 314

Скачиваний: 5

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.


Назначив все коэффициенты определяем расчетное напряжение изгиба в зубьях колеса, используя формулу 18.

Определяем расчетное напряжение изгиба в зубьях шестерни, используя формулу 18

2.2. Определяем допускаемое напряжение на изгиб по формуле 5

2.3. Сравниваем расчетные напряжения с допускаемыми по формуле 23. Прочность зубьев передачи обеспечена, если рабочее напряжение меньше или равно допускаемому напряжению, т.е. выполняется условие прочности.
Пример. Рассчитать цилиндрическую открытую прямозубую передачу, в которой шестерня и колесо расположены на валах симметрично относительно опор. Работа передачи односменная с постоянной нагрузкой, срок службы Lh =30 000 час. Материалы колес: сталь 40Х, улучшенная до НВ270 (для шестерни); 40Х , нормализованная до НВ 235 (для колеса). Передаваемая мощность на ведущем валу Р1= 4,5 кВт, часта вращения ведущего вала n1 =960 об/мин, передаточное число u = 4.

1. Проектный расчет.

Выполняем из условия контактной прочности зубьев в полюсе зацепления.

1.1. Определяем кинематические характеристики передачи по формулам 1, 2.

ω1 = π·n1/ 30 = 3,14·960/30 =100рад/с

ω2 = 100/3 = 25 рад/с
T2 = = 171 Нм;

T1 = = 45 Нм;

- кпд выбрать по таблице1.

1.2. Определяем допускаемое контактное напряжение по формуле 5.

По таблице 3 выбираем

σН lim = 2·НВ + 70= 2·235 +70 = 540 МПа

SН =1,1

zN = 0,53

Nz = 60 · 960 ·30 000·1= 172,8·10

[σ]Н = (540 /1,1 )·0,53 =260МПа

1.3. Определяем межосевое расстояние аW

аW = = 367,5мм

По стандарту СЭВ 229-75 принимаем аW =315мм.

1.4. Определяем модуль зацепления и полученное значение округляем по СТ СЭВ 310-76

m = (0,01….0,02) · 315;

m = 3,15…. 6,3, принимаем m =5.

1.5.Определяем суммарное число зубьев шестерни и колеса Z:

Z = 2· 315 / 5 = 126 ;

1.6. Определяем числа зубьев шестерни и колеса

Z1 = 126/5= 25,2 ; принимаем Z1 = 25

Z2 = 126-25 = 101;

1.7. Определяем геометрические размеры зубчатых колес


Шестерня

Делительный диаметр, d = 5 · 25= 100мм

Диаметр окружности вершин, da = 5 · (25+2)=135мм

Диаметр окружности впадин, df = 5 · (25 – 2,5) = 112,5мм

Высота зуба, h = 2,25·5 =11,25мм

Ширина зубчатого венца, b = 315 · 0,3=94,5мм

Зубчатое колесо

Делительный диаметр, d = 5 · 101= 505мм

Диаметр окружности вершин, da = 5 · (101+2)=515мм

Диаметр окружности впадин, df = 5 · (101 – 2,5) = 492,5мм

Высота зуба, h = 2,25·5 =11,25мм

Ширина зубчатого венца, b = 315 · 0,3=94,5мм

2. Проверочный расчет

Проверяем прочность зубьев на изгиб.

2.1. Определяем расчетное напряжение изгиба в зубьях колеса

Определяем окружную скорость в зацеплении и назначаем степень точности передачи по таблице 10.

V=( 100 · 100) /2 = 5м/с, тихоходная передача с пониженными требованиями 9

(пониженной) степени точности.

Ft = 2 ·45000 /100= 900Н;

KFa= 1;

KFß = 1+ 1,5· 0,9 / 4= 0,58 ≤ 1,7;

S=4;

ψbd = 94,5/ 100=0,9

KFv = 1,4;

Yß =0;

YFS = 3,61; при Z1 = 101.

Расчетное напряжение изгиба в зубьях колеса:

σF2 = 1· 0,58 ·1,4· 3,61 ·900 /94,5 · 5= 5,58МПа

Расчетное напряжение изгиба в зубьях шестерни:

σF1 = 5,58 · 3,88 / 3,61= 6МПа

2.2. Определяем допускаемое напряжение на изгиб в зубьях колеса и шестерни

[σ] F1 = (σF lim /SF )·ZН = (553/ 1,75) ·0,53= 167 МПа

[σ] F2 = (σF lim /SF )·ZН = (490/1,75) ·0,53= 148МПа

σF1 lim = 1,8 ·270 +67 = 553 МПа

σF2 lim = 1,8 ·235 +67 = 490 МПа

2.2. Сравниваем расчетные напряжения с допускаемыми по формуле 23.

σF ≤ 1,1· [σF]

6 МПа ≤ 1,1· 167МПа =184 МПа

5,58 МПа ≤ 1,1· 148МПа = 163МПа

Вывод: Условие прочности выполняется.
5.Задания по расчету зубчатых цилиндрических передач
Рассчитать зубчатую цилиндрическую передачу для заданных условий работы. Исходные данные выбрать по таблице 11, где мощность на ведущем валу Р1, ω1 – угловая скорость ведущего вала, u - передаточное число, Lh – долговечность или ресурс работы передачи, работа передач односменная. Исходные данные представлены в таблице 11

Таблица 11. – Исходные данные

вариант
Р1, кВт
ω1 , рад/с
u
Lh,

час
Материалы колес
Характеристика передачи

шестерня
колесо

1
0,8
100
2
15000
40Х, закалка, HRC 45


40Х, улучшение НВ 248
Передача прямозубая с симметричным расположением колес

2
0,6
200
1,5
60000

3
1,2
150
3
30000

4
4
110
2,5
20000
38ХЮ, азотирование HRC 52

5
10
130
2
15000

6
3,2
100
2,5
60000

7
7,1
145
2
30000
40Х, нормализация НВ 270

40Х, закалка,

HRC 57

8
3,6
180
2,5
20000

9
6,3
120
3
90000

10
5,5
120
3
15000
40Х, улучшение НВ 230

11
1,5
310
3
60000

12
2,2
180
1,8
30000

13
3
140
3
20000
40Х, улучшение НВ 235

40, закалка,

HВ 245
Передача косозубая с симметричным расположением колес

14
7,5
150
3
90000

15
1,8
62
4
100000

16
2,7
64
3,5
15000
40Х, нормализация НВ 270

17
3,2
100
2
60000

18
4,5
150
4
30000

19
5,3
105
3
20000
50, закалка

HRC 45
40Х, улучшение НВ 230

20
5,8
180
2
90000

21
6,3
140
2,5
100000

22
6,7
110
3,5
15000
50Г, закалка

HВ 245

23
7,1
140
3
60000

24
8
160
3,5
30000

25
7,6
120
4
20000

Чугун ВЧ -0НВ 230
Передача открытая косозубая с консолью

26
4
300
3
90000

27
2,9
106
2,5
100000

28
7
180
5
15000


40Х, улучшение НВ 240

29
7,2
150
4,5
60000

30
4,5
150
4
30000


6.Контрольные вопросы:

1. Критерии работоспособности зубчатой передачи?

2. Виды разрушений поверхностей зубчатых колес.

3. Поясните: срок службы передачи?

4. Из каких материалов изготавливают зубчатые колеса?

5. Как обозначается допускаемое контактное напряжение?
7. Литература.
Основные источники:

1. Детали машин. Краткий курс, практические занятия и тестовые задания: Учебное пособие / В.П. Олофинская. - 3-e изд., испр. и доп. - М.: Форум, 2014. - 240 с.

2. Вереина Л.И. Техническая механика: учебник для сред.проф. образования /Л.И. Вереина. – 11-е изд., стер. – М.: ИЦ Академия, 2015. – 224 с.

Дополнительные источники:

1.Вереина Л.И. Техническая механика: учебник для сред.проф. образования /Л.И. Вереина, М.М. Краснов. – М.: ИЦ Академия, 2017. – 352 с.

2.Опарин И.С. Основы технической механики: учебник для сред.проф. образования. – М.: ИЦ Академия, 2014. – 144 с.

Интернет-ресурсы:

1.Детали машин: электронный учебный курс для студентов очного и заочного обучения. [Электронный ресурс]. URL: http://www.detalmach.ru (дата обращения 09.01.2018)

Практическая работа №6

2ч

РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ КОНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ
1.Цель урока, его воспитательные и развивающие задачи

Научиться рассчитывать коническую зубчатую передачу.

2. Обеспечивающие средства:

2.1. Методическое руководство по выполнению работы.

3. Требования к отчету

    1. Номер практической работы, тема, цель работы.

    2. Выполнить задание в соответствии с данными своего варианта (см. таблица 3).

    3. Кинематическую схему передачи вычертить с помощью карандаша и линейки.

    4. Подготовить ответы на вопросы в устной форме.

4. Технология работы:

4.1. Внимательно изучите методические указания, предложенный теоретический материал.

4.2. В соответствие с вариантом, выполнить схему передачи.

4.3. На схеме обозначьте основные характеристики (число зубьев ведущего и ведомого колеса, делительный диаметр шестерни и колеса, межосевое расстояние).

4.4. Проведите проектировочный и проверочный расчеты по методике представленной ниже.

4.5. Сделайте выводы о проделанной работе.

4.6. Ответить на контрольные вопросы.

Теоретические сведения.

Конические зубчатые передачи применяются при пересекающихся осях валов. Межосевой угол обычно равен 90 .

Конические колеса бывают:

- с прямыми зубьями;

- с круговыми зубьями.

Методика расчета конических передач на допускаемые контактные напряжения и допускаемые напряжения изгиба:

  1. Выбор материала шестерни, колеса и термообработки по таблице 1.

  2. По таблице 1 в зависимости от принятого материала колес и термообработки выбираем размеры заготовки шестерни и колеса, твердость заготовок шестерни и колеса, определение среднего значения твердости.

  3. Определяем допускаемые контактные напряжения для шестерни.

  4. Определяем допускаемые напряжения изгиба.


Пример.

Для конической прямозубой передачи рассчитать допускаемые контактные напряжения и допускаемые напряжения изгиба. Передача нереверсивная
, нагрузка постоянная при среднем значении передаваемой мощности (до 8 кВт). Срок службы редуктора (ресурс) Lh =40 000 час. частота вращения быстроходного вала n1 =970 об/мин, передаточное число u = 3.
Решение.

  1. Выбираем материал шестерни, колеса и термообработки по таблице 1.

Шестерня – сталь 45 – улучшение.

Колесо – сталь 45 – улучшение.
2. Выбираем размеры заготовки шестерни и колеса, твердость заготовок шестерни и колеса, определение среднего значения твердости.

В зависимости от принятого материала колес и термообработки выбираем предельные размеры заготовки шестерни Dпр = 125 мм и заготовки колеса Sпр = 50 мм.

Твердость заготовки колеса 235… 262 НВ.

Твердость заготовки шестерни 269 …302 НВ.

Определяем среднюю твердость по таблице 3

НВ ср2= 0,5·( НВmin + НВmax) =0,5·( 235 + 262) = 248,5.

НВ ср1= 0,5·( НВmin + НВmax) =0,5·( 269 + 302) = 285,5.

Разность НВ ср1 - НВ ср2= 285,5 – 248,5 = 37, что в пределах нормы. Для передач с прямыми и непрямыми зубьями при малой ( Р≤ 2 кВт) и средней ( Р≤ 7,5 кВт) мощности при термообработке нормализация и улучшении НВ ср1 - НВ ср2= 20…50.
3. Определяем допускаемые контактные напряжения для шестерни.

[σ] Н1 = КНL1· [σ] НO1 ;

[σ] Н2 = КНL2· [σ] НO2 ;
КНL1= ; КНL2= ;
По таблице 2 NHO1 = 25 при НВ ср1 = 300; NHO2 = 16,5 при НВ ср2 = 250.

N1 =573 ·ω1 · Lh .

ω1= (1/с);

N1 =573 ·104 · 40000 =238·107

N1 = 238·107  NHO1 = 25

Принимаем КНL1=1, т.к. для улучшенных и нормализованных колес 1≤ КНL1=≤2,6

N2 =573 ·ω2 · Lh ; ω2= ω1/ u = 104/3=34,7 (1/с);

N2 =573 ·34,7 · 40000 =80·107 , так как N2 = 80·107  NHO2 = 16,5 принимаем КНL2=1
[σ] НO1 =1,8 НВ ср +67 = 1,8·285+67 = 580 Н/мм2
[σ] НO2 =1,8 НВ ср +67 = 1,8·248+67 = 513 Н/мм2

Тогда

[σ] Н1 = КНL1· [σ] НO1 = 1 · 580 Н/мм2 =580 Н/мм2

[σ] Н2 = КНL2· [σ] НO2 = 1 · 513 Н/мм2 =513 Н/мм2
Дальнейший расчет ведем по менее прочным зубьям, т.е. зубьям колеса.

Смотрите также файлы