Расчет и конструирование силового механического привода

z₇ = = 27 ; z₈ = 71-27 = 44

Коррекция:

u_i =

Получаем значения:

u₁ = 2,78

u₂ = 1,84

u₃ = 1,6

u₄ = 1,3

Найдём значение а:

a =

Вычислим:

а ₁ = = 120

а ₂ = = 119,9

а ₃ = = 120,3

а ₄ = = 119,9

Все значения удовлетворяют условию:



y = ? 1 и равны 0

Найдём все диаметры колёс и шестерни:

1. Делительный:

d =

Вычислим:

d₁ = = 63,6 мм

d₂ =177,5 мм

d₃ =84,6 мм

d₄ =155,7 мм

d₅ =92,5 мм

d₆ =150,8 мм

d₇ =101,5 мм

d₈ = 135,4 мм

Для каждого значения подставляли свои значения z,.

2. Начальный и делительный диаметр одинаковые, так как без смещения исходного контура.

3. Основной диаметр вычисляется по формуле:

d_b = d

d_b1 = 63,6 = 58,9 мм

d_b2 = 164,5 мм

d_b3 = 78,4 мм

d_b4 = 144,3 мм

d_b5 = 85,7 мм

d_b6 =139,7 мм

d_b7 = 94 мм

d_b8 = 125,5 мм

Для каждого вычисления поставляли свои значения d.

4. Диаметр вершин зубьев вычисляется по формуле:

d_a = d + 2m_n

d_{а 1} = 63,6 + 2* 3,25 = 70,1 мм

d_{а 2} = 70,1 мм

d_{а 3} = 184 мм

d_{а 4} =91,1 мм

d_{а 5} =162,2 мм

d_{а 6} = 99 мм

d_{а 7} = 157,3 мм

d_{а 8} = 141,9 мм

Для каждого значения подставляли свои значения d.

5. Диаметр впадин зубчатых колёс:

d_f = d - 2,5m_n

d_f1 = 63,6 - 2,5*3,25 = 55,475 мм

d_f2 = 169,375 мм

d_f3 = 76,475 мм

d_f4 = 147,575 мм

d_f5 = 84,375 мм

d_f6 = 142,675 мм

d_f7 = 93,375 мм

d_f8 = 127,275 мм

Для каждого значения подставляли свои значения d.

Определим коэффициенты торцевого перекрытия по формуле:

е_б =

Вычисляем:

е_б1 = = 2,75

е_б2 = 2,75

е_б3 =2,75

е_б4 =2,67

Для каждого зацепления поставляли свои значения.

Определим коэффициент осевого перекрытия:

е_в =

Получим:

е_в = = 0,99

Все значения приблизительно равны и получаются 0,99

Таблица - Геометрические параметры зубчатых передач КП

Параметр	Ед. изм.	Зубчатые колёса
		1	2	3	4	5	6	7	8
Число зубьев z	-	19	53	25	46	27	44	30	40
Модуль mn	мм	3,25	3,25	3,25	3,25	3,25	3,25	3,25	3,25
Угол наклона линии зуба в	град	12,8	12,8	15,9	15,9	18,5	18,5	15,9	15,9
Диаметр начальной окружности dщ	мм	63,6	177,5	84,6	155,7	92,5	150,8	101,5	135,4
Диаметр основной окружности db	мм	58,9	164,5	78,4	144,3	85,7	139,7	94	125,5
Диаметр вершин зубьев колёс da	мм	70,1	184	91,1	162,2	99	157,3	108	141,9
Диаметр впадин зубчатых колёс df	мм	55,475	169,375	76,475	147,575	84,375	142,675	93,375	127,275
Коэффициент торцового перекрытия еб	-	2,75	2,75	2,75	2,75	2,75	2,75	2,67	2,67
Коэффициент осевого перекрытия ев	-	0,99	0,99	0,99	0,99	0,99	0,99	0,99	0,99



10. Расчёт валов

10.1 Расчёт валов на статическую прочность

Статическую прочность валов КП проверяют при совместном действии изгиба и кручения. Исходными данными являются:

- максимальный крутящий момент T_max на ведущем валу КП;

- передаточное число u_m от ведущего вала до рассчитываемого;

- размеры опасного сечения вала (наружный и внутренний диаметры вала, размеры шлицов, шпоночных соединений и др.);

- материал и термообработка вала;

- характеристики материала вала (пределы текучести у_т и прочности у_в при изгибе, пределы текучести ф_т и прочности ф_в при кручении, МПа);

- геометрические параметры соединённых с валом колёс.

Валы передают крутящий момент и испытывают изгиб под действием сил, действующих в зубчатых зацеплениях. Эти силы можно разложить на три составляющие:

- окружную силу

F_t = ;

- радиальную силу

F_r = ;

- осевую силу



F_a = ;

где б_щt - угол зацепления в торцовом сечении.

Вычислим эти силы и расставим их на схеме.

Окружная сила:

F_t =

Для этого в начале вычислим отдельно:

= 413 * 1,728 = 713,664 - это для промежуточного вала

= 713,664 * 2,78 = 1983,9

= 713,664 * 1,84 = 1313,4

= 713,664 * 1,6 = 1141,8

= 713,664 * 1,3 = 927,7

Вычислим окружные силы:

F_t1 = = 22442 Н

F_t2 = = 16871 Н

F_t3 = = 15430 Н

F_t4 = = 14062 Н

F_t5 = = 22416 Н

F_t6 = = 16867 Н

F_t7 = = 15143 Н

F_t8 = = 13703 Н

Радиальная сила:



F_r =

Вычислим радиальные силы:

F_r1 = = 9298 Н

F_r3 = = 7087 Н

F_r5 = = 6573 Н

F_r7 = = 5907 Н

F_r2 = = 9287 Н

F_r4 = = 7085 Н

F_r6 = = 6451 Н

F_r8 = = 5756 Н

Осевая сила:

F_a =

Посчитаем:

F_a1 = = 5098 Н

F_a3 = = 4805 Н

F_a5 = = 5162 Н

F_a7 = = 4005 Н

F_a2 = = 5092 Н

F_a4 = = 4804 Н

F_a6 = = 5066 Н

F_a8 = = 3903 Н

Определение реакций опор основано на методах теоретической механики и сопротивления материалов. Определим радиальные реакции на опорах вала:

Промежуточный вал. Пример расчётов:

R_yA7-5== = 8930

R_yB7-5== = 3549

R_zA7-5== = 3381

R_zB7-5 = = = 4563

Остальные реакции опор рассчитываются так же.

R_yA7-3 = 8337

R_yA7-1 = 6465

R_yB7-3 = 4594

R_yB7-1 = 6465

R_zA7-3 = 4518

R_zA7-1 = 9079

R_zB7-3 = 7141

R_zB7-1 = 17273

Ведомый вал. Пример расчётов:

R_yA6 = = = 4255

R_yB6 = = = 863

R_zA6 = = = 9992

R_zB6 = = = 5150

Остальные реакции делаются похоже.

R_yA4 = 3727

R_yA2 = 1149

R_yB4 = 948

R_yB2 = 948

R_zA4 = 8875

R_zA2 = 18774

R_zB4 = 7991

R_zB2 = 3641

Ведущий вал

R_yA8 = = 5756

R_zA8 = = = 13709

Расчёт моментов: Определяют изгибающие моменты в горизонтальной М_г и вертикальной М_в плоскостях для каждой передачи. Рассмотрим определение изгибающих моментов для промежуточного вала.

Для вертикальной плоскости:

М_вЕ = R_Ey • a; М_вН = R_Hy • (k + s);

М_{в 2} = М_вЕ + F_{а 2} • ; М_{в 5} = М_вН + F_{а 5} • .

Для горизонтальной плоскости:

М_{г 2} = R_Ez • a; М_{г 5} = R_Hz • (a + b + c + e) - F_t1 • a

Пример расчётов для вертикальной плоскости:

М_{вЕ 7-5} = R_Ey7 • a = 8930* 0,0435 = 388,4 Н•м

М_{вН 7-5} = R_Hy5• (в+г+д) = 3549 * (0,0395 + 0,1075 + 0,048) = 692,05 Н•м

М_{в 7} = М_{вЕ 7-5} + F_{а 7} • = 388,4 + 4005 • = 388,6 Н•м

М_{в 5} = М_{вН 7-5} + F_{а 5} • = 692,05 + 5162• = 692,31 Н•м

Остальные вычисления делаются похоже.

М_{в 3} = 714,6 Н•м

М_{в 1} = 420,1 Н•м

М_{в 6} = 428,1 Н•м

М_{в 4} = 522,1 Н•м

М_{в 2} = 284,8 Н•м

М_{в 8} = 596,6 Н•м

Пример расчётов для горизонтальной плоскости:

М_{г 7} = R_Ez7 • a = 3381 * 0,0435 = 147 Н•м

М_{г 5} = R_Hz5 • (a + б) - F_t5 • a = 4563 * (0,0435 + 0,1005) - 15430 * 43,5 = -14,1 Н•м

Остальные расчёты делаются так же.

М_{г 3} = 131,3 Н•м

М_{г 1} = 394,9 Н•м

М_{г 6} = 100,4 Н•м

М_{г 4} = -163,3 Н•м

М_{г 2} = -537,4 Н•м

М_{г 8} = 250,3 Н•м

Суммарный изгибающий момент М_и равен:

М_и =

Пример расчётов:

М_{и 1} = = = 575 Н•м

М_{и 2} = 607 Н•м

М_{и 3} = 725 Н•м

М_{и 4} = 546 Н•м

М_{и 5} = 692 Н•м

М_{и 6} = 439 Н•м

М_{и 7} = 414 Н•м

М_{и 8} = 646 Н•м

Результирующий момент от действия изгиба и кручения:

М_рез =

где Т_{к max} - максимальный крутящий момент, воспринимаемый валом на i-той передаче (Т_{к max} = u_i T_{j max}), б - коэффициент, учитывающий различие в характеристиках циклов напряжений изгиба и кручения. Для нереверсивной передачи:

б = 2

Т_{к max7-5-3-1} = 1,728 * 413 = 713 об/мин

Т_{к max2} = 1,728 * 413 * 2,78 = 1983 об/мин

Т_{к max4}= 1,728 * 413 * 1,84 = 1313 об/мин

Т_{к max6} = 1,728 * 413 * 1,6 = 1141 об/мин

Т_{к max8} = 1,728 * 413 * 1,3 = 927 об/мин

Пример расчётов:

М_{рез 1} =

М_{рез 1} = = 2001 Н•м

М_{рез 2} = 4573 Н•м

М_{рез 3} = 2151 Н•м

М_{рез 4} = 3172 Н•м

М_{рез 5} = 2118 Н•м

М_{рез 6} = 2721 Н•м

М_{рез 7} = 1840 Н•м

М_{рез 8} = 2500 Н•м

Расчётный диаметр вала, работающего на изгиб и кручение, определяется по формуле:

d_В ?

Пример расчётов:

d_{В 1} ? = = 5,35 мм

Все вычисления считаются так же.

d_{В 2} ? 7 мм

d_{В 3} ? 5,48 мм

d_{В 4} ? 6,24 мм

d_{В 5} ? 5,46 мм

d_{В 6} ? 5,93 мм

d_{В 7} ? 5,21 мм

d_{В 8} ? 5,77 мм



Список использованных источников

1. Расчёт и конструирование силового механического привода, учебно - методическое пособие Псков 2012.

2. Лекции по предмету детали машин.

3. Афанасьев Б.А., Бочаров Л.Ф., Жеглов Л.Ф. и др.; Под общ. ред. Полунгяна А.А. Проектирование полноприводных колёсных машин: В 2 т. Т. 1. Учеб. для вузов. - М.: Изд-во им. Баумана, 1999 - 488 с.

4. Ковалёв А.Ф. Расчёт зубчатых передач: Методические указания к курсовому проекту/ Ковалёв А.Ф. - Владимир: Владим. гос. ун-т, 1998 - 32 с.

Размещено на Allbest.ru

...