Проверочный расчет на выносливость по контактным напряжениям
Введение.
При выполнении курсового проекта необходимо произвести выбор электродвигателя, полный расчёт редуктора, расчёт открытой или ремённой передачи, если она имеется. Расчёт передачи выполняется по заданному моменту сопротивления или тяговому усилию на рабочей машине. При определении передаточного числа брать действительную частоту вращения электродвигателя при номинальной нагрузке.
Курсовой проект по деталям машин – это поиск решения конструкторской задачи, основанный на выборе оптимальной конструкции из большого числа возможных вариантов. Объектом курсового проектирования является редуктор. Проект выполняется с целью закрепления знаний и навыков инженерного проектирования по основным разделам: расчёт возможных передач, проектный и проверочный расчёт валов, подбор подшипников качения и проверка их по диномической грузоподъёмности, подбор и проверка шпонок на смятие, конструирование редуктора.
Выбор электродвигателя.
Мощность на выходном валу Рвых: (Вт)
T – момент сопротивления на валу шнека (H*M)
W – угловая скорость (с^-1)
Угловая скорость шнека:
Номинальная мощность электродвигателя:
КПД привода:
____=0,98 (КПД муфты соединительной)
____=0,973(КПД одной ступени редуктора)
____=0,99(КПД одной пары подшипников качения)
Выбираем электродвигатель 160m8/727*.
Асинхронная частота вращения электродвигателя 970 об/мин.
Мощность 11 Квт. Отношение моментов: Tmax/T=2,4.
Определение общего передаточного числа привода и разбивка его по ступеням.
Передаточное отношение редуктора:
Угловая скорость вала двигателя:
угловая скорость вала шнека:
В соответствии с СТ СЭВ 229 – 75 принимаем _______= и распределяем его по ступеням: _______= (быстроходная ступень) _______= (тихоходная ступень).
Отклонение передаточного числа редуктора:
Что меньше допускаемого______ 4%.
3. Кинематические и силовые параметры привода.
Вычисляем угловые скорости и частоты вращения валов редуктора Ведущего вала:
Промежуточного вала:
Тихоходного вала:
Определяем крутящий момент на валах:
- На валу двигателя
- На быстроходном валу
- На промежуточном валу
- На тихоходном валу
4. Выбор материала для зубчатой пары.
Вычисляем среднее значение твёрдости:
для шестерни:
для колеса:
5. Определяем допускаемые напряжения.
5.1 Допускаемые контактные напряжения при расчёте на усталость.
для шестерни:
для колеса:
Предел контактной выносливости поверхности зубьев:
для шестерни:
для колеса:
_____=1,1 (коэффициент безопасности).
Коэффициент долговечности:
для шестерни:
для колеса:
_______ для шестерни =
Для колеса =
При переменном режиме нагрузки число циклов:
для шестерни:
для колеса:
По рекомендации принимаем коэффициенты долговечности _______
________
За расчётное контактное напряжение принимаем меньшее из двух: _____=416 МПа.
5.2 Допускаемые напряжения изгиба при расчёте на выносливость.
Базовый предел выносливости зубьев по излому от напряжений изгиба:
Для шестерни:
Для колеса:
____=1,75 (коэффициент безопасности).
____=1 (коэффициент учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки).
Коэффициент долговечности:
для шестерни:
для колеса:
Эквивалентное число циклов перемены напряжений:
для шестерни:
для колеса:
По рекомендации принимаем _______; _______.
Вычисляем допускаемые напряжения на изгиб:
для шестерни:
для колеса:
Допускаемые напряжения при расчёте зубьев на прочность при
перегрузках.
Предельно допускаемое контактное напряжение:
где ____ - предел текучести МПа.
для шестерни:
для колеса:
Предельно допускаемое напряжение изгиба:
для шестерни:
для колеса:
Где _____=1,3(коэффициент влияния частоты приложения пиковой нагрузки).
_______= 4 (максимально возможное значение коэффициента долговечности).
_______= 2 (коэффициент запаса прочности).
Расчёт тихоходной ступени.
Проектировочный расчет на контактную выносливость начинается с тихоходной ступени, как наиболее нагруженную.
6.1 Межосевое расстояние тихоходной ступени.
Межосевое расстояние:
Где ____ - вспомогательный коэффициент, равный 490 для прямозубых передач и 430 для косозубых передач.
_____=0,25 (коэффициент ширины венца колеса относительно межосевого расстояния).
_____=1,05 (коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца).
_____ (коэффициент ширины колеса относительно его диаметра).
По стандартному ряду значений в соответствии с ГОСТом 2185 – 66 межосевое расстояние____ = мм.
Ширина зубчатого венца:
Ширина шестерни:
Полученное значение____ и ____ округляем до ближайшего ё номинального размера по ГОСТу 6636 – 69: ____ = ____=
Выбор модуля и числа зубьев тихоходной ступени.
Значение модуля рекомендуется принимать в пределах:
Выбираем предварительно m= мм из стандартного ряда по
ГОСТу 9563 – 80.
Суммарное число зубьев ____ :
Число зубьев на шестерне:
Округляем до целого ____=
Количество зубьев колеса:
Определяем делительные диаметры для шестерни и колеса:
Для шестерни:
Для колеса:
Определяем диаметры окружностей вершин зубьев:
Для шестерни:
Для колеса:
Определяем диаметры впадин зубьев:
Для шестерни:
Для колеса:
Вычисляем фактическое передаточное число:
Проверяем отклонения передаточного отношения тихоходной ступени:
Условие выполняется, так как _____ не превышает 3%.
Проверочный расчет на выносливость по контактным напряжениям.
Проверяем контактные напряжения:
Где _____=1,77 (коэффициент, учитывающий форму сопряжённых поверхностей прямозубых передач).
_____ =275 (коэффициент, учитывающий механические свойства материала).
Коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий:
(для прямозубых передач).
Коэффициент торцевого перекрытия:
Где _____=1 (коэффициент учитывающий распределение нагрузки между зубьями).
_____=1,05 (коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца).
Коэффициент динамической нагрузки:
Удалённая окружная динамическая сила:
Где _____=0,006.
Окружная скорость:
По окружной скорости выбираем _____ степень точности передачи.
______=82 (коэффициент, учитывающий влияние разности шагов шестерни и колеса).
Удельная расчётная окружная сила:
Окружная сила:
Вычисляем контактное напряжение:
Сравниваем полученное напряжение с допускаемым контактным напряжением колеса:
В результате получили