Расчет на прочность и жесткость статически

Задание 1

Спроектировать привод к конвейеру по заданной схеме. Открытая передача клиноременная, редуктор цилиндрический прямозубый, срок службы привода t = 25000 ч, нагрузка спокойная.

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Исходные данные

Величина Варианты
P3, кВт 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0 10,5 13,5 16,5
n3, мин-1

Задание 2

Спроектировать привод к конвейеру по заданной схеме. Открытая передача цепная, редуктор цилиндрический прямозубый, срок службы привода t = 20000 ч, работа односменная, нагрузка спокойная.

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Исходные данные

Величина Варианты
P3, кВт
n3, мин-1

Задание 3

Спроектировать привод к конвейеру по заданной схеме. Открытая быстроходная передача клиноременная, открытая тихоходная - цепная, редуктор цилиндрический прямозубый, срок службы привода t =30000ч, работа односменная, нагрузка спокойная.

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Исходные данные

Величина Варианты
P4, кВт
n4, мин-1

Задание 4

Спроектировать привод к конвейеру по заданной схеме. Открытая передача клиноременная, редуктор цилиндрический косозубый, срок службы привода t = 25000 ч, работа двухсменная, нагрузка спокойная.

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Исходные данные

Величина Варианты
P3, кВт 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0 10,5 13,5 16,5
n3, мин-1

Задание 5

Спроектировать привод к конвейеру по заданной схеме. Открытая передача цепная, редуктор цилиндрический косозубый, срок службы привода t = 25000 ч, работа двухсменная, нагрузка спокойная.

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Исходные данные

Величина Варианты
P3, кВт 2,5 4,5 6,5 8,5 10,5 12,5 14,5 16,5 18,5 20,5 22,5 25,5
n3, мин-1

Задание 6

Спроектировать привод к конвейеру по заданной схеме. Открытая быстроходная передача клиноременная, открытая тихоходная - цепная, редуктор цилиндрический косозубый, срок службы привода t=15000 ч, работа двухсменная, нагрузка спокойная.

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Исходные данные

Величина Варианты
P4, кВт 3,5 5,5 7,5 9,5 11,5 13,5 15,5 17,5 19,5 10,5 8,5 6,5
n4, мин-1

Пример расчета РГР 1

РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ И ЖЕСТКОСТЬ СТАТИЧЕСКИ

Пример расчета РГР 2

РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИ ОПРЕДЕЛИМОЙ БАЛКИ

НА ПРОЧНОСТЬ

Для балки, изображённой на рис.1, загруженной сосредоточенными силами Р1=20кН, Р2=40кН, равномерно распределённой нагрузкой q=10кН/м и сосредоточенныммоментомМ0=30кН·мтребуется:

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Рис. 1. Схема нагружения балки

1. Начертить ее в масштабе по данным своего шифра;

2. Определить реакции опор;

3. Построить эпюры изгибающих моментов и поперечных сил;

4. Из условия прочности по нормальным напряжениям [s] =160 МПа определить размеры круглого и двутаврового сечений.

5. Сравнить массы полученных балок и выбрать вариант с наименьшей материалоемкостью;

6. Проверить выбранное сечение на касательные напряжения;

Определение реакций опор.

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Рис. 2. Схема к определению опорных реакций.

В точках закрепления балки к основанию (точки А и В) прикладываем реакции опор RA и RB. Равнодействующая R равномерно распределённой нагрузки q (рис. 2.) определится:

R = q · 6 = 10 · 6 = 60 кН.

Равнодействующая приложена в середине участка: т.е. в трёх метрах от левого края.

Определяем реакции RА и RВ.

Составляем уравнения статики:

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Для проверки записываем уравнение:

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Следовательно, реакции опор RA и RB найдены верно.

Первый участок

Длина участка 0 ≤ х1 ≤ 4,0 м

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Рис. 4
По сделанному сечению будут действовать внутренние силы, создающую поперечную (срезающую) силу Q1 и изгибающий момент M1. Составим уравнение статики для рассматриваемого участка.

Вместо равномерно распределенной нагрузки можно приложить в середине участка ееравнодействующую R1 равную произведению нагрузки приходящейся на 1 погонный метр (q) на длину участка на которой она приложена (X1) - R1 = q × х 1.

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Из полученного уравнения можно сделать вывод, что поперечная сила Q1 численно равна алгебраической сумме внешних поперечных нагрузок (Р1 и R1) лежащих по одну сторону от сечения I-I. Внешние поперечные нагрузки направленные вверх (Р1) входят в уравнение Q1 со знаком плюс, а вниз (R1) – со знаком минус.

Полученное уравнение для Q1 является прямолинейной зависимостью. Прямую строят по двум точкам. Значение X1 задаём в начале х1= 0 и в конце участка х 1= 4 м.

При х 1= 0; Q1 = 20 – 10 × 0 = 20 кН

При х 1= 4 м; Q1 = 20 – 10 × 4 = – 20 кН

Для определения изгибающего момента в первом сечении M1 составляем уравнение статики – сумму моментов относительно центра тяжести первого сечения.

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Из полученного уравнения можно сделать вывод, что изгибающий момент М численно равен алгебраической сумме моментов от всех внешних нагрузок (Р1 и R1) лежащих по одну сторону от сечения (I-I). Моменты берутся относительно центра тяжести проведённого сечения. Внешние нагрузки действующие относительно центра тяжести проведённого сечения по часовой стрелке входят в уравнение М со знаком плюс, а против часовой стрелки со знаком минус.

После подстановки значений Р1 и q получим:

MI = 20·х1 – 5·х12–уравнение параболы.

При х 1= 0 М1= 0;

При х 1 = 4 м М1= 20 × 4 – 5 × 42 = 0.

Анализируем выражение изгибающего момента на экстремум

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru .

Вычисляем значения момента в сечении при х 1= 2 м.

М1= 20 · 2 – 5 · 22 = 20 кН·м.

Второй участок.

Длина участка 0 ≤ х 2 ≤ 2,0 м

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Рис.5
Рассмотрим часть балки левее сечения II-II.

Величина равнодействующей R2 распределённой нагрузки qбудет равна:

R2 = q · (4+ х 2).

Расстояние от вектора R2 до центра тяжести проведённого сечения равно (4+ х 2)/2.

Q2 = P1 + RA – R2 = 20 + 50 – 10 · (4+ х 2) = 30 – 10 · х 2 – прямая линия

При х 2 = 0; Q2 = 30 кН.

При х 2 = 2 м; Q2 = 30 – 10 × 2 = 10 кН.

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

При х 2 = 0; M2 = 0.

При х 2 = 2 м; M2 = 30 × 2 – 5 × 22 = 40 кН·м.

Третий участок

Длина участка 0 ≤ х 3 ≤ 2,0 м

Рассмотрим часть балки левее третьего сечения III-III.

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Левее сечения III-III лежит вся распределённая нагрузка, равнодействующая которой R3 = q × 6. Расстояние от равнодействующей R3 до сечения III-III будет равно 3+ х 3.

Q3 = P1 + RA – R3 = 20 + 50 – 60 = 10 кН

M3 = P1 × (4+2+ х 3) + RA × (2+ х 3) – R × (3+ х 3) =

= 120 + 20 × х 3 + 100 + 50 × х 3 –180 – 60 × х 3= 40 + 10 × х 3 – прямая линия

При х 3 = 0; M3 = 40 кН·м.

При х 3 = 2 м; М3 = 40 + 10 × 2 = 60 кН·м.

Четвертый участок

Длина участка 0 ≤ х 4 ≤ 1,0 м

Рассмотрим часть балки правее сечения IV–IV. В этом случае правило знаков при составлении уравнений для Q и M меняется на противоположное.

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Q4 = – RB = – 30 кН

M4 = – M0 + RВ × х 4 = 30 + 30 × х 4 – прямая линия.

При х 4 = 0; M4 = 30 кН·м.

При х 4 = 1м; М4 = 30 + 30 × 1 = 60 кН·м.

Строим эпюры поперечных сил Q и изгибающего момента М.

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Подбор номера двутавра.

По справочной таблице подбираем № профиля двутавра, имеющего близкое значение осевого момента сопротивления к 400 см3.

Соответствует №27а, у которого Wx = 407 cм3.

Площадь Ад = 43,2 см2

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Касательным напряжениям.

Проверку проводим балки с двутавровым поперечным сечением. Наибольшее напряжение определяются по формуле:

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Рис. 10
Максимальные напряжения по высоте двутавровой балки будут действовать в волокне расположенном по оси Z.

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

В этой формуле |Qmax| = 30 кН - наибольшая по длине балки поперечная сила. Берется с эпюры |Qmax| = 30 кН.

Jz – осевой момент инерции выбранного поперечного сечения (JZ = 5500 см4). SZ – статический момент части двутавра относительно оси z (берем со справочника для двутавра №27а), SZ = 229 cм3.

b – ширина волокна в котором ищется напряжение, b = 6 мм.

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Действующее напряжение (t = 20,8 МПа) меньше допускаемого ([t] = [s]/2 = 80 МПа), следовательно, двутавр №27а по наибольшим касательным напряжениям подходит.

Двутавры

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Номер балки h, мм b, мм s, мм t, мм Площадь, см2 Масса 1 м, кг Справочные величины для осей
x-x y-y
Jx, см4 Wx, см3 ix, см Sx, см3 JY, см4 WY, см3 IY, см
4,5 7,2 12,0 9,46 39,7 4,06 23,0 17,9 6,49 1,22
4,8 7,3 14,7 11,50 58,4 4,88 33,7 27,9 8,72 1,38
4,9 7,5 17,4 13,70 81,7 5,73 46,8 41,9 11,50 1,55
5,0 7,8 20,2 15,90 109,0 6,57 62,3 58,6 14,50 1,70
5,1 8,1 23,4 18,40 143,0 7,42 81,4 82,6 18,40 1,88
18а 5,1 8,3 25,4 19,90 159,0 7,51 89,8 114,0 22,80 2,12
5,2 8,4 26,8 21,00 184,0 8,28 104,0 115,0 23,10 2,07
20а 5,2 8,6 28,9 22,70 203,0 8,37 114,0 155,0 28,20 2,32
5,4 8,7 30,6 24,00 232,0 9,13 131,0 157,0 28,60 2,27
22а 5,4 8,9 32,6 25,80 254,0 9,22 143,0 206,0 34,30 2,50
5,6 9,5 34,8 27,30 289,0 9,97 163,0 198,0 34,50 2,37
24а 5,6 9,8 37,5 29,40 317,0 10,10 178,0 260,0 41,60 2,63
6,0 9,8 40,2 31,50 371,0 11,20 210,0 260,0 41,50 2,54
27а 6,0 10,2 43,2 33,90 407,0 11,30 229,0 337,0 50,00 2,80
6,5 10,2 46,5 36,50 472,0 12,30 268,0 337,0 49,90 2,69
30а 6,5 10,7 49,9 39,20 518,0 12,50 292,0 436,0 60,10 2,95
7,0 11,2 53,8 42,20 597,0 13,50 339,0 419,0 59,90 2,79
7,5 12,3 61,9 48,60 743,0 14,70 423,0 516,0 71,10 2,89
8,3 13,0 72,6 57,00 953,0 16,20 545,0 667,0 86,10 3,03
9,0 14,2 84,7 66,50 18,10 708,0 808,0 101,0 3,09
10,0 15,2 100,0 78,50 19,90 919,0 123,0 3,23
11,0 16,5 118,0 92,60 21,80 151,0 3,39
12,0 17,8 138,0 108,0 23,60 182,0 3,54

Пример расчета РГР 3

Пример расчета РГР 4

РАСЧЕТ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ

Передачи редуктора.

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Пример расчета РГР 5

РАСЧЕТ ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ

1. Определим шаг цепи р, мм:

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru ,

где Т1 – вращающий момент на ведущей звездочке, в нашем случае Т1 = Т3= 448 Нм; Кэ – коэффициент эксплуатации, представляет собой произведение пяти поправочных коэффициентов, учитывающих различные условия работы передачи:

Кэ = Kд · Kс ∙ Kθ ∙ KРЕГ ∙Kр (см. табл.10), тогда

Кэ = 1 ∙ 1,5 ∙ 1 ∙ 1,25 ∙ 1,25 = 2,34.

Z1 – число зубьев ведущей звездочки:

Z1 = 29 – 2 · u,

где u = 2,2 (см. пример расчета РГР 3 «Кинематический расчет привода»), тогда:

Z1 = 29 – 2 ∙ 2,2 = 24,6.

Принимаем Z1 = 25.

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Полученное значение Z1 округлить до целого нечетного числа, что в сочетании с нечетным числом зубьев ведомой звездочки Z2 и четным числом звеньев цепи Lр обеспечит более равномерное изнашивание зубьев.

ν – число рядов цепи.

Выбираем однорядную цепь, тогда ν = 1.

ц] – допускаемое давление в шарнирах цепи, МПа (см. табл. 11), при

ω3 = 11,5 c-1, расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru = 109,8 мин-1, [рц]=35 МПа.

Определим шаг:

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru = 29,7 мм.

по табл. 12, принимаем p = 38,1мм.

Выбираем цепь приводную роликовую нормальной серии однорядную типа ПР – 38,1 – 12700 (ГОСТ 13568-75).

2. Определим число зубьев ведомой звездочки:

Z2 = Z1×u

Z2 = Z1∙u = 25 ∙ 2,2 = 55.

Полученное значение Z2 округляем до целого нечетного числа

Z2 = 55.

Для предотвращения соскакивания цепи максимальное число зубьев ведомой звездочки ограничено: Z2 ≤ 120.

3. Определим фактическое передаточное число Uф и проверим его отклонение и от заданного U:

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru .

4. Определим оптимальное межосевое расстояние, мм.

Из условия долговечности цепи

а = (30…50)p,

где p – стандартный шаг цепи. Получаем тогда:

ар = а / p = 30…50 – межосевое расстояние в шагах.

5. Определим число звеньев цепи Lр, шт:

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru .

Получаем:

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru = 120,5.

Принимаем Lр = 120.

6. Уточним межосевое расстояние в шагах:

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru .

Получим численное значение ар:

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru =39,71.

Тогда фактическое межосевое расстояние:

а = ар · p = 39,71 · 38,1 = 1512,95 мм.

Монтажное межосевое расстояние:

ам = 0,995 · а = 0,995 · 1512,95 = 1505,38 мм.

7. Определим длину цепи L, мм:

L= Lр расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru р

L= Lр расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru р = 120 расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru 38,1 = 4572 мм

8. Определим диаметр звездочек, мм:

Диаметр делительной окружности:

Ведущей звездочки:

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru .

Ведомой звездочки:

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru .

Получаем, что:

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru = 304,0 мм,

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru = 667,4 мм.

Диаметр окружности выступов:

ведущей звездочки:

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

ведомой звездочки

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru ,

где К=0,7 – коэффициент высоты зуба; Кz – коэффициент числа зубьев;

КZ1 = сtg (180 расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru /Z1) = сtg (180°/25) = 7,92 – ведущей звездочки;

Кz2 = ctg (180º/Z2) = ctg (180º/55) = 17,42 – ведомой звездочки;

λ= p / d1 = 38,1 / 11,1 = 3,43 – геометрическая характеристика зацепления; в этом случае d1 – диаметр ролика шарнира цепи (см. табл. 12), d1 = 11,1 мм

Подставив получаем:

Dе1 = p × (К+Кz1расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru ) = 38,1× (0,7+7,9 – расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru ) = 324,8 мм

Dе2 = p × (К+Кz2расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru ) = 38,1× (0,7+17,4 – расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru ) = 689,5 мм.

Диаметр окружности впадин:

ведущей звездочки:

Di1 = d∂1 – (d1 – 0,175 × расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru )

ведомой звездочки:

Di2 = d∂2 – (d1 – 0,175× расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru ).

Подставив известные величины определим:

Di1 = 304 – (11,1 – 0,175 × расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru ) = 295,9 мм

Di2 = 667,4 – (11,1 – 0,175 × расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru ) = 660,8 мм.

9. Проверим частоту вращения меньшей звездочки n1, об/мин

n1 ≤ [n]1,

где n1 – частота вращения тихоходного вала редуктора, об/мин (на этом валу расположена меньшая звездочка).

n1 = n3 = расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru = расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru = 109,8 мин-1;

[n] расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru = 15 × 103 / р – допускаемая частота вращения.

[n] расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru = 15 × 103 / 38,1 = 393,7 мин-1.

Получаем, что условие выполняется:

n1 ≤ [n]1,

109,8 < 393,7.

10. Проверим число ударов цепи о зубья звездочек U, с-1

U ≤ [U],

где U = 4 × z1 × n1 / (60 × Lp) – расчетное число ударов цепи.

U = 4 × z1× n1 / (60 × Lp)= 4 × 25 × 109,8 / (60 × 120) » 1,53.

[U] = 508/ р – допускаемое число ударов,

[U] = 508 / 38,1 = 13,33.

Проведем проверку условия:

1,53 ≤ 13,33.

11. Определим фактическую скорость цепи.

V = z1 × p × n1 / (60×103),

где z1; p; n1= n3 определяли ранее.

V = z1 × p × n1 / (60×103) = 25 × 38,1× 109,8 / (60×103) = 1,74 м/с.

12. Определяем окружную силу, передаваемую цепью Ft, H:

Ft = Р1 × 103 / V,

где Р1 – мощность на ведущей звездочке (на тихоходном валу редуктора), кВт:

Р1 = Р3 = Т3 × ω3 = 448 × 11,5 = 5,15 кВт.

Определяем окружную силу:

Ft = Р3 × расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru / V = 5,15 × 103 / 1,74 = 2954,5 Н.

13. Проверим давление в шарнирах цепи Рц, МПа:

Рц = Ft × Кэ / А ≤ [Рц],

где А – площадь проекции опорной поверхности шарнира, мм2;

А= d1× b3,

где d1 и b3 – соответственно диаметр валика длина и шарнира внутреннего звена цепи, мм (см. табл. 12).

А= d1× b3 = 11,1 × 25,4 = 281,94 мм2.

ц] = 35 МПа – допускаемое давление в шарнирах цепи.

Определим давление в шарнирах цепи:

Рц = Ft × Кэ / А = 2954,5 × 2,34 / 281,94 = 24,56 МПа.

Расчетное давление в шарнире цепи меньше допустимого [Рц] = 35 МПа. Следовательно, износостойкость цепи при заданных нагрузках обеспечена.

14. Проверим прочность цепи S.

Прочность цепи удовлетворяется соотношением:

S ≥ [S],

где [S] – допускаемый коэффициент запаса прочности для роликовых цепей (см. табл. 13) [S] = 8.

S – расчетный коэффициент запаса прочности;

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru ,

где Fp – разрушающая нагрузка цепи, Н (зависит от шага цепи р и выбирается по табл. 12); Ft = 2954,5 Н – окружающая сила, передаваемая цепью; Kд - коэффициент, учитывающий характер нагрузки, равен 1;

Fo – предварительное натяжение цепи от провисания ведомой ветви (от ее силы тяжести), Н;

Fo = Kf × q × a × g,

где Kf – коэффициент провисания; Kf = 6 — для горизонтальных передач; Kf = 3 – для передач, наклонных к горизонту до 40°; Kf = 1 – для вертикальных передач; q – масса 1 метра цепи, кг/м, q = 5,5 кг/м;

а = 1512,95 мм = 1,51 м – межосевое расстояние; g = 9,81 м/c расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru – ускорение свободного падения.

Получаем, что:

Fo = Kf × q × a × g = 1× 5,5×1,51× 9,81 = 81,47 H.

Fv – натяжение цепи от центробежных сил, Н;

Fv = q×V2,

где V, м/с – фактическая скорость цепи.

Fv = q×V расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru = 5,5 × 1,742 = 16,65 Н;

Определим коэффициент запаса прочности:

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru = расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru = 41,6.

41,6 > 8 , условие прочности выполняется, так как полученное значение коэффициента запаса прочности больше допускаемого коэффициента запаса прочности.

15. Определим силу давления цепи на вал:

Fоп = Kв × Ft + 2 × Fo,

где Kв – коэффициент нагрузки вала (см. табл. 10).

Fоп = Kв×Ft + 2×Fo= 1,15 × 2954,5 + 2 × 81,47 = 3560,5 Н.

Список литературы.

1. Волкова А.Н. Сопротивление материалов: учебник. Для студентов вузов. - М.: Колос, 2004.- 286с.

2. Александров А.В и др. Сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 200.-396с.

3. Ицкович Г.М. и др. Руководство к решению задач по сопротивлению материалов: Учебное пособие. – 3-е изд.-М.: Высшая школа, 2001.-592с.

3. Иванов М.Н. Детали машин. Учебник для студентов высших технических учеб. Заведений – М.: Высшая школа, 2002,-408с.

4. Решетов Д.Н.Детали машин: Учеб. для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов. – 4-е изд., перераб. и доп.– М.:Машиностроение,1989. – 496 с.: ил.

5. Колпаков А.П., Корнаухов И.Е.Проектирование и расчет механических передач. – М: Колос, 2000. - 328 с.: ил. – (Учебники и учебные пособия для высш. учеб. заведений).

6. Дунаев П.Ф., Леликов О.П.Конструирование узлов и деталей машин: Учебное пособие для студ. техн. спец. вузов. – 8-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. — 496 с.

7. Шейнблит А.Е.Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие. Изд-е 2-е, перераб и дополн. – Калининград: Янтар. сказ. 2002.– 454 с.: ил., черт. – Б. ц.

8. Ерохин М.Н., Карп А.В. Детали машин и основы конструирования. М – КолосС, 2005. – 462.:ил. (Учебники и учеб. пособия для студ. высш. учеб. заведений).

Приложения

Таблица 1.

Выбор материала, термообработки и твердости

Параметр Для передач с прямыми и непрямыми зубьями при малой (Р£2 кВт) и средней (Р£7,5 кВт) мощности; Для передач с непрямыми зубьями при средней (Р£7,5 кВт)
Шестерня, червяк Колесо Шестерня, червяк Колесо
Материал Стали 35, 40, 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ Стали 40Х 40ХН, 35ХМ
Термообработка Нормализация Улучшение Улучшение + закалка ТВЧ Улучшение
Твердость £350 НВ НВ1ср-НВ2ср=20…50 ³45 HRCэ £350 НВ НВ1ср-НВ2ср³70
Допускаемое напряжение при числе циклов перемены напряжений NНО; NFО, МПа [s]НО 1,8 НВср + 67 14 HRCэср+170 1,8 НВср+67
[s]FO 1,03 НВср 370 при m³3 мм 1,03 НВср
310 при m<3 мм

Примечания: 1. В зубчатых передачах марки сталей шестерни и колеса выбрать одинаковыми. При этом для передач, к размерам которых не предъявляют высоких требований, следует применять дешевые марки сталей типа 40, 40Х. 2. Для колес открытых передач большого диаметра (D³500 мм) применить стальное литье (35Л, 40Л, 45Л, 40ГЛ, термообработка – нормализация, улучшение) в паре с кованной шестерней из стали соответствующей марки.

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Рис.1. График соотношения твердостей, выраженных в

единицах HB и HRC.

Таблица 2

Механические характеристики некоторых марок сталей для изготовления зубчатых колес и других деталей

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Таблица 3

К выбору допускаемых напряжений для зубчатых колёс

Термообработка Твёрдость зубьев Марка стали расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru , МПа расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru , МПа расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru
Поверхность Сердцевина
Нормализация, улучшение НВ 180-350 40,45;40ХН и др. 2HB+70 1.1 1.8НВ 1.75
Объёмная закалка HRC 45-55 40,45;40ХН и др. 18HRC+150 1.1 1.75
Поверхностная закалка ТВЧ HRC 56-63 HRC 45-55 HRC 25-55 HRC 25-55 У6;35ХМ;40Х;40ХН и др 17HRCn+200 17URC+200 1.2 1.75
Сквозная закалка ТВЧ HRC 45-55 HRC 45-55 35ХМ; 40Х; 40ХН и др. 17НКС+200 1.2 1.75
Азотирование HRC 55-67 HRC 50-59 HRC 24-40 HRC 24-40 35ХЮА; 38ХМЮА; 40Х; 40ХФА; 40ХНМА 1.2 12HRCсерд +300 1.75
Цементация и закалка HRC 55-63 HRC 25-40 Цементируемые стали всех марок 23HRC 1.2 1.55
Нитроцементация и закалка HRC 57-63 HRC 25-40 25ХГМ; 25ХГНМ; 25ХГТ; 30ХГТ; 35Х 23HRCn 23HRCn 1.2 1000 750 1.55
Примечание. 1. HRC2 – твердость поверхности, HRCсердц – сердцевины.

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Рис. 2. Зависимость твердости НВ и Nно (базовое число

циклов напряжения)

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru При НВ2 ≤ 350. При НВ1 >350 и НВ2 >350.

Рис. 3. Графики для определения коэффициентов КНb и КFb.

Таблица 4.

Степени точности зубчатых передач

Степень точности Окружные скорости V, м/с вращения колес.
Прямозубых Непрямозубых
Цилиндрических Конических Цилиндрических Конических
До 15 »10 »6 »2 До 12 »8 »4 »1,5 До 30 »15 »10 »4 До 20 »10 »7 »3

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Рис. 4. График для определения коэффициента КНα.

Таблица 5.

Значения коэффициентов KHv и KFv при НВ2 ≤ 350

Степень точности Коэффициент Окружная скорость V, м/с
KHv   KFv 1,03 1,01 1,06 1,02 1,06 1,02 1,13 1,05 1,12 1,03 1,26 1,10 1,17 1,04 1,40 1,15 1,23 1,06 1,58 1,20 1,28 1,07 1,67 1,25
KHv   KFv   1,04 1,02 1,08 1,03 1,07 1,03 1,16 1,06 1,14 1,05 1,33 1,11 1,21 1,06 1,50 1,16 1,29 1,07 1,67 1,22 1,36 1,08 1,80 1,27
KHv   KFv   1,04 1,01 1,10 1,03 1,08 1,02 1,20 1,06 1,16 1,04 1,38 1,11 1,24 1,06 1,58 1,17 1,32 1,07 1,78 1,23 1,4 1,08 1,96 1,29
KHv   KFv   1,05 1,01 1,13 1,04 1,1 1,03 1,28 1,07 1,2 1,05 1,50 1,14 1,3 1,07 1,77 1,21 1,4 1,09 1,98 1,28 1,5 1,12 2,25 1,35

Примечание: В числителе приведены данные для прямозубых колес, в знаменателе – для косозубых и круговыми зубьями.

Таблица 6.

Коэффициенты форма зуба YF1 и YF2

z или z v YF z v YF z v YF z v YF z v YF z v YF
4,28 4,27 4,07 3,98 3,92 3,90 3,88 3,81 3,80 3,78 3,75 3,70 3,66 3,65 3,62 3,62 3,61 3,61 3,60 3,60 ∞     3,62 3,63    

Примечание: Коэффициенты формы зуба YF соответствуют коэффициенту смещения инструмента х= 0.

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Рис. 5. Номограмма для выбора клиновых ремней

нормального сечения

расчет на прочность и жесткость статически - student2.ru

Рис. 6. Номограмма для выбора клиновых ремней узкого сечения

Таблица 7.

Характеристики и размеры клиновых ремней

Сечение ремня b0, мм bp, мм h, мм A1, мм Dmin,мм q, кг/м L, мм T1,Н*м Тип ремня
Z(0) A(A) B(Б) C(B) D(Г) E(Д) EO(E)   УO УA УБ УВ   8,5   8,5 10,5 13,5 23,5       0,06 0,10 0,18 0,30 0,60 0,90 1,52   0,07 0,12 0,20 0,36 400…2500 560…4000 800…6300 1800…10600 3150…15000 4500…18000 6300…18000   630…3550 800…4500 1250…8000 2000…8000 До 30 15…60 50…150 120…600 450…2400 1600…6000 Свыше 2500   До 150 90…400 300…2000 Свыше 1500 Нормального сечения (ГОСТ 1284.1-89*, ГОСТ 1284.2-89*)     Узкого сечения (ТУ 38-40534; ТУ 38-105161)

Условное обозначение: A1 – площадь поперечного сечения ремня.

Таблица 8.

Допускаемая приведенная мощность [Р0], кВт, передаваемая одним клиновым ремнем, узким клиновым ремнем, поликлиновым ремнем с десятью клиньями

Тип ремня Сечение L0 мм Диаметр меньшего шкива d1, мм Скорость ремня r, м/с
Клиновой О – – – – – – 0,33 0,37 0,43 0,49 0,51 0,54 0,49 0,56 0,62 0,67 0,75 0,80 0,82 0,95 1,07 1,16 1,25 1,33 1,03 1,22 1,41 1,56 1,69 1,79 1,11 1,37 1,60 1,73 1,94 2,11 – 1,40 1,65 1,90 2,11 2,28 – – – 1,85 2,08 2,27
А – – – – – – 0,71 0,72 0,74 0,80 0,87 0,97 0,84 0,95 1,05 1,15 1,26 1,37 1,39 1,60 1,82 2,00 2,17 2,34 1,75 2,07 2,39 2,66 2,91 3,20 1,88 2,31 2,74 3,10 3,42 3,78 – 2,29 2,82 3,27 3,67 4,11 – – 2,50 3,14 3,64 4,17
Б – – – – – – 0,95 1,04 1,16 1,28 1,40 1,55 1,39 1,61 1,83 2,01 2,10 2,21 2,26 2,70 3,15 3,51 3,73 4,00 2,80 3,45 4,13 4,66 4,95 5,29 – 3,83 4,73 5,44 5,95 6,57 – – 4,88 5,76 6,32 7,00 – – 4,47 5,53 6,23 7,07
Узкий клиновой УО – – – – – – – 0,68 0,78 0,90 0,92 1,07 1,15 1,22 0,95 1,18 1,38 1,55 1,66 1,80 1,90 1,50 1,95 2,34 2,65 2,92 3,20 3,40 1,80 2,46 3,06 3,57 3,95 4,35 4,70 1,85 2,73 3,50 4,20 4,72 5,25 5,70 – 2,65 3,66 4,50 5,20 5,85 6,42 – – – 4,55 5,35 6,15 6,85
УА – – – – – – 1,08 1,26 1,41 1,53 1,72 1,84 1,56 1,89 2,17 2,41 2,64 2,88 2,57 3,15 3,72 4,23 4,70 5,17 – 4,04 4,88 5,67 6,3 7,03 – 4,46 5,61 6,0 7,56 8,54 – – 5,84 7,12 8,25 9,51 – – – 7,10 8,43 9,94
УБ – – – – – 1,96 2,24 2,46 2,64 2,81 2,95 3,45 3,80 4,12 4,26 5,00 5,98 6,70 7,3 7,88 6,37 7,88 9,05 10,0 10,7 – 9,10 10,6 11,9 13,0 – 9,49 11,4 13,1 14,6 – – 11,5 13,3 15,1
Поликлиновой К

Наши рекомендации