bannerka.ua

Расчет зубчатых передач

Расчет зубчатых передач.

1. Цель работы: Студенты должны в ходе практических занятий ознакомиться с конструкциями зубчатых колес и основами их расчетов, изучить особенности расчета открытых зубчатых передач.

2. Типовые задачи:

Пример № 1.

Задача. Рассчитать косозубых цилиндрическую зубчатую передачу одноступенчатого редуктора по следующим данными: передача передает мощность Р1 = 12 кВт при угловой скорости ведущего вала ω1 = 150 рад / с; передаточное число передачи u = 3,6; передача нереверсивные с возможными кратковременными перегрузками до 200% от номинального, срок службы передачи ограничен. Расчет вести к определенным межосевого расстояния Передачи.

Решения. 1. Параметры нагрузки зубчатой передачи.

Номинальный крутящий момент на ведущем валу

Т1 = Р1 / ω1 = 12 * 103/150 = 80 Нм.

При кратковременной перегрузки до 200% максимальный крутящий момент на ведущем валу

Тmax = 2Т1 = 2 * 80 = 160 Нм

Угловая скорость ведомого Вала

Ω2 = ω1 / u = 150/3, 6 = 41,7 рад / с.

Номинальный Крутящий момент приведенном вала

Т2 = Т1uh = 80 * 3,6 * 0,97 = 280 Нм

Здесь h = 0,97 — КПД редуктора.

Материалы зубчатых колес.

Для изготовления шестерни и колеса выбираем углеродистую сталь 45 с термообработкой — улучшение:

— для шестерни твердость поверхности Н1 = 285НВ, sВ1 = 890 МПа, sРасчет зубчатых передач1 = 650 МПа при диаметре заготовки до 80мм;

— для колеса твердость поверхности зубьев Н2 = 235 … 262 НВ (наиболее вероятная твердость Н2 = 250НВ), sВ2 = 780 МПа, sРасчет зубчатых передач2 = 540 МПа.

3.Допустими напряжения для расчета зубчатой передачи.

А) Допустимые контактные напряжения.

Границы контактной выносливости зубьев шестерни и колеса

SНlimb1 = 2 * Н1 +70 = 2 * 285 +70 = 640 МПа;

SНlimb2 = 2 * Н2 +70 = 2 * 250 +70 = 570 МПа.

Допустимые контактные напряжения для зубьев шестерни и колеса при коэффициенте ZR = 0,95 и коэффициенте запаса s = 1,1

[S] strong = s Нlimb1 * ZR / s = 640 * 0,95 / 1,1 = 553 МПа;

[S] strong = s Нlimb2 * ZR / s = 570 * 0,95 / 1,1 = 492 МПа.

В расчет принимаем меньшее из двух полученных значений [s] H = 492 МПа.

Допустимого предельного контактное напряжение

[S] Нmax = 2,8 * sт2 = 2,8 * 540 = 1512 МПа.

Б) Допустимые напряжения зубцов на изгиб.

Предела выносливости при изгибе

SFlimb1 = 1,8 * Н1 = 1,8 * 285 = 513 МПа;

SFlimb2 = 1,8 * Н2 = 1,8 * 250 = 450 МПа.

Допустимое напряжение на изгиб зубьев шестерни и колеса при коэффициенте запаса sF = 2,2:

[S] F1 = sFlimb1 / sF = 513/2.2 = 233 МПа;

[S] F2 = sFlimb2 / sF = 450/2.2 = 204 МПа.

Для зубцов шестерни и колеса предельное допустимое напряжение на изгиб

[S] F1max = 4.8 * strong / sF = 4.8 * 285/2.2 = 622 МПа;

[S] F2 max = 4.8 * strong / sF = 4.8 * 250/2.2 = 545 МПа.

Проектный расчет передачи.

В проектном расчете предварительно берем коэффициент ширины венца Yba = 0,40 и соответственно Ybd = 0,5 * Yba * (u +1) = 0,5 * 0,4 * (3,6 +1) = 0,92.

По графикам на рис.23.4.залежно от Ybd (симметричное размещение зубчатых колес относительно опор валов и твердость Н <350НВ) определяем коэффициент КHβ = 1,1.

Вспомогательный коэффициент Ка = 43 МПа1 / 3 для стальных косозубых колес.

По формуле минимальная межосевое расстояние передачи

Awmin = Ka (u + 1) Расчет зубчатых передач= 43 (3.6 +1)Расчет зубчатых передач= 125 мм.

Угол наклона линии зубьев предварительно берем β = 150, число зубцов шестерни принимаем Ζ1 = 21, а число зубьев колеса Ζ2 = u Ζ1 = 3.6х21 = 75,6, т. е. Ζ1 = 76.

Фактическое передаточное число передачи u = Ζ2 / Ζ1 = 76/21 = 3.62.

Модуль зубьев

M `n = (2awmincosβ) / (z1 + z2) = (2х125cos150) / (21 +76) 2,49 мм.

Стандартный модуль mn = 2,5 мм.

Фактический угол наклона линии зубцов

Cosβ = mn (z1 + z2) / (2aw) = 2,5 (21 +76) / (2х125) = 0,97; β = 14,070.

5. предыдущие значения некоторых параметров передачи

Делительные диаметры шестерни и колеса

D1 = mnz1/cosβ = 2.5х21 / 0,97 = 54,12 мм;

D2 = mnz2/cosβ = 2.5х76 / 0,97 = 195,88 мм.

Ширина зубчатых венцов

B2 = Ybaaw = 0.4х125 = 50 мм b1 = b2 + 2мм = 52 мм.

Круговая скорость зубчатых колес

V = 0.5 ω1d1 = 0.5х150х54, 12х10-3 = 4,06 м / с.

По рекомендациям принимаем восьмой степени точности для всех показателей колес и передачи.

Эквивалентные числа зубьев шестерни и колеса будут такими:

ZV1 = z1 / cos3 β = 21 / 0.973 = 23; zV2 = z2 / cos3 β = 76 / 0,973 = 83,27.

Коэффициент торцового перекрытия

Εα = [1.88-3.2 (1/z1 +1 / z2)] cosβ = {1.88-3.2 (1/21 +176)] 0.97 = 1.63.

Коэффициент осевого перекрытия зубьев

Εβ = (b2sinβ) / (Расчет зубчатых передачMn) = (52sin14.070) / (3.14х2, 5) = 1,6.

Круговая сила в зацеплении зубчатых колес

Ft = 2T1 / d1 = 2х80х103/54, 12 = 2956 Н.

6.Расчет активных поверхностей зубьев на контактную выносливость.

Для расчета необходимо определить следующие коэффициенты

= 275 МПа1/2- коэффициент, учитывающий механические свойства;

ΖН = 1,77 cos β = 1,77 х0, 97 = 1,72;

Ζε =Расчет зубчатых передач=Расчет зубчатых передач= 0,78 при ε> 0,9;

КНβ = 1,1;

КНε = 1,04;

Расчетное контактное напряжение

ΣН = ΖМ ΖН ΖεРасчет зубчатых передач=

= 275х1, 72х0, 78Расчет зубчатых передач= 466МПа

Устойчивость зубцов против усталостного выкрашивания их активных поверхностей обеспечивается, потому σН = 466 МПа <[σН] = 466 МПа и лежит в допустимых пределах.

7. Расчет активных поверхностей зубьев на контактную прочность.

Во время действия максимальной нагрузки

ΣНmax = σНРасчет зубчатых передач = 466Расчет зубчатых передач= 659 МПа.

Контактная прочность также обеспечена, поскольку

ΣНmax = 659 МПа <[σ] Нmax = 1512 МПа.

8. Расчет зубьев на выносливость при изгибе,

Расчетные коэффициенты будут такими:

YF1 = 3.96; YF2 = 3.61-коэффициенты формы зубцов;

Yβ = 1-β/1400 = 1-14.070/1400 = 0.90-коэффициент наклона зубцыв;

КFβ = 1,1 и КFV = 1,14.

Определим расчетное напряжение в зубцах шестерни и колеса

ΣF1 = YF1 YβРасчет зубчатых передач= 3.96х0, 90Расчет зубчатых передач= 106 МПа;

ΣF2 = YF2 YβРасчет зубчатых передач= 3,61 х0, 90Расчет зубчатых передач= 97 МПа.

Выносливость зубьев при изгибе также обеспечивается, поскольку σF1 и σF2 меньше соответственно [σF1] = 233 МПа и [σF2] = 204 МПа.

9. Расчет зубьев на прочность при изгибе максимальной нагрузкой.

ΣF1 max = σF1 (Т1 max / Т1) = 106 (160/80) = 212 МПа;

ΣF2 max = σF2 (Т1 max / Т1) = 97 (160/80) = 194 МПа.

Здесь также прочность обеспечивается, потому σF1max и σF2max меньше соответствующих допустимых напряжений [σ] F1max = 622 МПаи [σ] F2max = 545 МПа.

10. размерных параметров передачи,

Размеры элементов зубцов:

— высота головки зубца ha = mn = 2.5 мм;

— высота ножки зубца hf = 1.25 mn = 1.25х2, 5 = 3,125 мм;

— высота зубца h = 2,25 mn = 2,25 х2, 5 = 5,625 мм;

— радиальный зазор с = 0,25 mn = 0,25 х2, 5 = 0,625 мм;

— угол профиля зубцов αn = 200.

Размеры венцов зубчатых колес:

— делительные диаметры d1 = 54.12 мм и d2 = 195,88 мм:

— диаметры вершин зубьев

Da1 = d1 +2 mn = 54.12 +2 х2, 5 = 59,12 мм;

Da2 = d2 +2 mn = 195,88 + 2х2, 5 = 200,88 мм.

— диаметры впадин

Df1 = d1-2 mn = 54.12-2х2, 5 = 47.87 мм;

Df2 = d2-2 mn = 195,88-2х2, 5 = 189,63 мм.

— ширина зубчатых венцов b1 = 52 мм, b2 = 50 мм.

Межосевое расстояние передачи

AW = 0.5 mn (z1 + z2) / cosβ = 0.5х2, 5 (21 +76) / 0,97 = 125 мм.

11. Расчет сил в зацеплении зубьев передачи

Круговая сила Ft = 2956 Н

Радиальная сила

Fr = Ft = tg αn / cosβ = 2956 tg200/0.97 = 1109 H

Осевая сила

Fа = Ft = tgβ = 295614,07 = 741 Н.

3. П Итання для самопроверки

1. Дайте определение шестерни и зубчатого колеса.

2. Что называется круговым шагом зубцов и как он сказывается?

3. Что называется нормальным шагом зубцов и как он сказывается?

4. Объясните, как рассчитать круговой модуль зубчатой передачи?

5. Как рассчитать нормальный модуль зубчатой передачи?

6. Объясните, какой модуль — круговой или нормальный — является стандартным?

7.Как зависимость существует между круговым и нормальным модулем?

8. Какой из модулей больше размером: круговой или нормальный?

9. Как вычислить передаточное число зубчатой передачи?

10. Какие материалы применяют для изготовления зубчатых колес?

Tagged with: , , , , , , ,
Posted in Прикладная механика
Перечень предметов
  1. Бухучет в ресторанном хозяйстве
  2. Введение в специальность 4к.2с
  3. Высшая математика 3к.1с
  4. Делопроизводство
  5. Информационные технологии в области
  6. Информационные технологии в системах качества стандартизаціісертифікаціі
  7. История украинской культуры
  8. Математические модели в расчетах на эвм
  9. Методы контроля пищевых производств
  10. Микробиология молока и молочных продуктов 3к.1с
  11. Микропроцессорные системы управления технологическими процессами
  12. Научно-практические основы технологии молока и молочных продуктов
  13. Научно-практические основы технологии мяса и мясных продуктов
  14. Общая технология пищевых производств 4к.2с
  15. Общие технологии пищевых производств
  16. Организация обслуживания в предприятиях ресторанного хозяйства
  17. Основы научных исследований и техничнои творчества
  18. Основы охраны труда
  19. Основы пидприемницькои деятельности и агробизнеса
  20. Основы физиологии и гигиены питания 3к.1с
  21. Пищевые и диетические добавки
  22. Политология
  23. Получения доброкачественного молока 3к.1с
  24. Прикладная механика
  25. Прикладная механика 4к.2с
  26. Теоретические основы технологии пищевых производств
  27. Технологический семинар
  28. Технологическое оборудование для молочной промышленности
  29. Технологическое оборудование для мьяснои промышленности
  30. Технология продукции предприятий ресторанного хозяйства
  31. Технология хранения консервирования и переработки молока
  32. Технология хранения, консервирования и переработки мяса
  33. Технохимическому контроль
  34. Управление качеством продукции ресторанного хозяйства
  35. Физика
  36. Физическое воспитание 3к.1с
Возможно Вы искали: