Проектирование передаточного механизма

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Санкт-Петербургский Государственный Университет информационных технологий механики и оптики

Кафедра мехатроники

Расчетно-графическая работа

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕДАТОЧНОГО МЕХАНИЗМА

Выполнил

Сангаджиев Н.В.

Проверил

Шаветов А.В.

СПб 2012

Схема передаточного механизма

передаточный механизм зубчатый колесо

z1	u12	z3	Дa	T2	[и]10-6	[Дf]10-3	S1	Ст. точн.	n1	Lh
				Н*мм	рад/мм				об/мин	час
28	2,5	26	-0,16	810	0,2	1,6	15	3	11	8-F

Материал зубчатых колес

Материал	Термообработка	Механические характеристики	Твердость Н
		ув, МПа	уТ, МПа	HRC	HB
Сталь 40	Нормализация	600	340	18	180

Материал валов

Марка стали	ув	уТ	фТ	уИ-1	ур-1	фk-1
	МПа, не менее	МПа
40	630	340	-	230	180	140

Проектировочные расчеты

Расчет зубчатых колес

Расчет на контактную выносливость

Выбираем параметр

Предел контактной выносливости

Допускаемое контактное напряжение

Коэффициент

Начальный диаметр шестерни

Выбираем число зубьев шестерни

Определим модуль передачи

Определим ориентировочное значение межосевого расстояния

Где

Проверка

Расчет на выносливость зубьев при изгибе

Коэффициент

Базовый предел выносливости зубьев

Допускаемое изгибное напряжение

Коэффициент смещения

Коэффициент формы зуба

Ориентировочное значение модуля m, при заданном параметре

Ориентировочное значение модуля при заданном межосевом расстояние

Геометрический расчет зубчатых передач

Параметр зацепления	Обозначения	Формула или числовое значение параметра	Результаты расчета
			1	2
Число зубьев	z		28	70
Модуль рассчетный	m		0,7
Угол наклона зубьев	в		0
Исходный контур	Угол профиля	б	20	20?
	Коэффициент высоты головки	ha*	1,0	1,0
	Коэффициент радиального зазора	c*	0,25 1,0?m 0,35 0,5?m<1 0,40 0,1?m<0,5	0,35
	Коэффициент граничной высоты	hl*	2,0	2,0
Передаточное отношение	u12	z2/z1	2,5
Диаметр делительной окружности	d	mz/cosв	19,6	49
Угол профиля торцовый	бt		20?
Коэффициент смещения	x		0,2	-0,2
Угол зацепления	бtw		19,25
Межосевое расстояние делительное	б		34,46
Межосевое расстояние	бw		34,3
Высота ножки зуба	hf		0,805	1,085
Коэффициент воспринимаемого смещения	y		0,0
Коэффициент уравнительного смещения	Дy		0,0
Высота головки зуба	ha		0,84	0,56
Диаметр окружности впадин	df		17,99	46,83
Диаметр окружности вершин	da		21,28	50,12
Минимальное число зубьев свободное от подрезания	zmin		13,678	20,517
Коэффициент минимального смещения	xmin		-0,638	-3,094
Диаметр измерительных роликов	D		1,193
Угол развернутости эвольвенты в точке касания измерительных роликов	бD		24? 40'	20? 34'
Размер по роликам	M		21,460	51,861

Расчеты валов и осей

Расчет валов на статическую прочность и жесткость

Приближенное значение диаметра вала в наиболее нагруженном поперечном сечении (опасном сечении) по условию статической прочности вала на кручение

Определим диаметр вала из условий крутильной жесткости

Сила резания

Длина вала

Найдем диаметр вала исходя из того что обработка будет производится в центрах.

Выбираем d = 8 мм

Проверочные расчеты

Расчет цилиндрической зубчатой передачи на контактную прочность

Окружная сила на делительном цилиндре

Коэффициенты

Коэффициент ширины зубчатого венца

Коэффициент

Коэффициенты

Окружная скорость на делительном радиусе

Величина

Коэффициент динамической нагрузки

Коэффициент

Коэффициент

Коэффициент

Коэффициент

Расчетное контактное напряжение

Предел контактной выносливости

Базовое число циклов перемены напряжений

Эквивалентное число циклов перемены напряжений

Так как , коэффициент долговечности

Коэффициент, учитывающий шероховатость поверхностей зубьев принимаем (шероховатость .

Коэффициент безопасности

Допускаемое контактное напряжение

Условие прочности выполнено: расчетное действующее контактное напряжение не превышает допускаемое.

Расчет цилиндрической зубчатой передачи на изгибную прочность

Коэффициенты:

Коэффициент ширины зубчатого венца

Коэффициент

Коэффициенты

Окружная скорость на делительном радиусе

Величина

Коэффициент динамической нагрузки

Коэффициенты, учитывающие форму зуба и концентрацию напряжений

Коэффициент

Коэффициент нагрузки

Принимаем коэффициенты

Так как , а материал шестерни и колеса один и тот же, рассчитывается напряжение на изгиб только для шестерни

Предел выносливости зубьев на изгиб

Принимаем коэффициент безопасности

Так как , коэффициент долговечности

Так как передача нереверсивная, коэффициент

Принимаем коэффициенты

Допускаемое напряжение на изгиб



Условие прочности выполнено: расчетное действующее напряжение на изгиб () не превышает допускаемое ()

Расчет валов и осей на статическую прочность

По компоновочному чертежу определяем:

Определение действующих усилий

Определение опорных реакций

Плоскость XOZ:

Плоскость YOZ:



По составляющим реакций опор А и В находим результирующие:

Определение внутренних силовых факторов

Плоскость XOZ:

z=0

Q(0)=F_t2=33 Н

M(0)=0 Н*мм

z=s

Q(s)=F_t2+R_AX=33+11.8=44.8 Н

M(s)=F_t2*S=33*16=528 Н*мм

z=s+u

Q(s+u)=F_t2+R_AX-R_BX=44.8-133.8= - 89 Н

M(s+u)=F_t2*(S+U)+R_AX*U=1334.4 Н*мм

z=s+u+v

Q(z+u+v)=F_t2+R_AX-R_BX+F_t3=-89+89=0 Н

M(z+u+v)= F_t2*(S+U+V)+R_AX*(U+V)-R_BX*V=-0.6?0 Н*мм

Плоскость YOZ:

z=0

Q(0)=-F_r2=-12 Н

M(0)=0 Н*мм

z=s

Q(s)=-F_r2+R_AY=-12+49.7=37.7 Н

M(s)=-F_r2*S=-12*16=192 Н*мм

z=s+u

Q(s+u)=-F_r2+R_AY-R_BY=-12+49.7-70.1=-32.4 Н

M(s+u)=- F_r2*(S+U)+R_AY*U=486.6 Н*мм

z=s+u+v

Q(s+u+v)=- F_r2+R_AY-R_BY+F_r3=-12+49.7-70.1+32.4=0 Н

M(s+u+v)=- F_r2*(S+U+V)+R_AY*(U+V)-R_BY*V=-0.6?0 Н*мм

Эквивалентные напряжения в опасном сечении вала

Допускаемое напряжение

Условие прочности вала выполняется

Расчет валов и осей на динамическую прочность

Примем n₁=1,1 n₂=1,1 n₃=1

тогда запасы прочности

Масштабный коэффициент K_м=0,9.

Коэффициент концентрации напряжений

Технологический коэффициент

а) при нулевом цикле напряжений

б) при симметричном цикле

Вывод: при симметричном цикле допускаемые напряжения для данного ступенчатого валика ниже, чем при нулевом цикле напряжений, на 28%

Расчет радиальных шарикоподшипников на динамическую грузоподъемность определим эквивалентную нагрузку

Расчетное значение динамической грузоподъемности

Динамическая грузоподъемность

Условие выполнено

Определение момента трогания

Момент на ведомом зубчатом колесе

Нормальное усилие в зацеплении зубчатых колёс

Поправочный коэффициент C

Коэффициент полезного действия

Момент трогания

Точность зубчатых передач

По ГОСТ 1643-81 для цилиндрической прямозубой передачи 8-F:

Кинематическая погрешность

Минимальная

Значения мертвого хода

Минимальное

Максимальное

В угловых единицах

Размещено на Allbest.ru