Основными конструктивными размерами зубчатых передач, являются диаметр окружности впадин df, диаметр окружности выступов da, высота головки зуба ha, высота ножки зуба hf, межосевое расстояние aw и ширина колеса b.
Высота головки зуба ha, мм, рассчитывается по формуле
ha=m∙ ha*, (11)
где m – модуль передачи, мм;
ha* – коэффициент высоты головки, мм.
ha*=1 для нормального зацепления
Диаметр окружности впадин df, мм, рассчитывается по формуле
df=m(ZК-2ha*-2c*), (12)
где ZК – число зубьев колеса;
с* - коэффициент радиального зазора.
с*=0,25
Диаметр окружности выступов dа, мм, рассчитывается по формуле
da=m(ZШ+2ha*), (13)
где ZШ - число зубьев шестерни.
Высота ножки зуба hf, мм, рассчитывается по формуле
hf=m(2ha*+ с*) (14)
Межосевое расстояние аw, мм, рассчитывается по формуле
(15)
Ширина колеса b, мм, рассчитывается по формуле
b=ψba∙aw, (16)
где ψba – коэффициент ширины колеса, принимаем равным 0,1.
Число зубьев (17÷25) шестерни принимаем 17.
Число зубьев колеса рассчитывается по формуле
ZК=ZШ∙i, (17)
где i – передаточное отношение.
Произведем расчеты по данным формулам, результаты отобразим в
таблице2.
Таблица 2 – Результаты кинематического расчета
|
передача |
2-3 |
4-5 |
6-7 |
|
zk |
41 |
31 |
24 |
|
ha |
0,60 |
0,60 |
0,60 |
|
dfш |
12,30 |
12,30 |
12,30 |
|
daш |
15 |
15 |
15 |
|
dfк |
23,10 |
23,10 |
23,10 |
|
daк |
25,8 |
19,8 |
15,6 |
|
hf |
1,35 |
1,35 |
1,35 |
|
aw |
19,2 |
16,2 |
14,1 |
|
b |
1,92 |
1,62 |
1,41 |
4 Расчет прочностных валов
Задача расчёта: составить схему выходного вала в пространстве.
Исходные данные:
Делительный диаметр колеса, d2, мм: 14,40
Ширина венца колеса, b2, мм: 6,00
Окружное усилие, Fτ, Н: 20,83
Радиальное усилие, Fr, Н: 7,58
4.1 Составление расчетной схемы вала
На валу находятся: два подшипника, датчик положения, соединительная муфта, ЗП6-7 и выходной вал.
Рисунок 3 – Расчетная схема вала
Для каждой узловой точки найдем ее координаты
Рисунок 4 – Расчетная схема вала (в координатах)
Рисунок 5 – Схематичное изображение вала
Находим координаты (x1, х2, х3, х4) точек 1, 2, 3, 4:
bп=b/2=6/2=3 мм
bм=1.2b=1.2*6=7,2 мм
l1=l3=b=6 мм
l2=3b= 18мм
Из рисунка:
х1=0
х2=
х2=10,5 мм
х3=
х3=33 мм
х4=
х4=41,1 мм
4.2 Определение нагрузок, действующих в расчетной схеме
Действующие внешние нагрузки можно представить в виде сосредоточенных сил и моментов, перенеся их по правилам механики на расчетную линию бруса. Так как внешние нагрузки действуют в разных направлениях в пространстве, необходимо выбрать систему координатных осей OXYZ. Рекомендуется начало координатных осей помещать в центре тяжести левого крайнего торцевого сечения вала, а ось Х направить вправо вдоль продольной оси симметрии вала. Эту ось следует принять за расчетную линию бруса, на которую переносят все действующие внешние силы. Две другие оси Y и Z необходимо направить так, чтобы большинство внешних сил было параллельно этим осям.
 |
Рисунок 6 – Схематичное изображение вала
Окружное усилие Fτ=20.73Н
Qz=- Fτ=-20.78Н
Радиальное усилие Fr=7.85Н
Qy= -Fr=-7.58Н
Tx =–MFτ=
=–
Н∙мм.
Твых=–MFτ=149980 Н∙мм=149.98 Н∙м.
Таблица 3 – Внутренние силовые факторы
|
№точки |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Координата, мм |
0 |
10,5 |
33 |
44,1 |
|
Наличие опоры |
неподв |
- |
подв |
- |
|
Nx, H |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Qy, H |
0 |
-7,58 |
0 |
0 |
|
Qz, H |
0 |
-20,83 |
0 |
0 |
|
Tx, H·мм |
0 |
-149,976 |
0 |
149,976 |
|
My, H·мм |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Mz, H·мм |
0 |
0 |
0 |
0 |
С помощью ЭВМ Рассчитываем ступенчатый вал и по результатам расчета строим эпюры.
Расчет запаса прочности:
1. Внутренние силовые факторы :
------------------------------------------------------------------------------------
№ № Нагрузка
участка точек Nx,H Qy,H Qz,H My,H*mm Mz,H*mm Tx,H*mm
------------------------------------------------------------------------------------
1 1 0.00 5.17 14.20 0.00 0.00 0.00
2 0.00 -2.41 14.20 54.27 149.12 0.00
2 2 0.00 -2.41 -6.63 54.27 149.12 -149.98
3 0.00 -2.41 -6.63 0.00 0.00 -149.98
3 3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -149.98
4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -149.98
4 4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
5 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
5 5 0.00 0.00
6 0.00 0.00
------------------------------------------------------------------------------
2. Размер ступеней вала и результаты нагрузки:
------------------------------------------------------------------------------
Параметры № ступеней
1 2 3 4 5 6
------------------------------------------------------------------------------
Диаметр ,mm 1 3 3 3 0 0
Длина ,mm 0.00 10.50 33.00 44.10 0.00 0.00
Коэффициент 0.00 1.94 4.05 3.84 0.00 0.00
запаса
Эквивалентные 0.00 131.71 106.27 110.43 0.00 0.00
напряжения
H/mm^2
На рисунке изображены эпюры сил и моментов
Рисунок 7 – Эпюры сил и моментов
Заключение
В данной расчетно-графической работе был произведен расчет механизма переключателя программ автоматической системы, произведен выбор электродвигателя, рассчитаны кинематические характеристики передаточных цепей, а также выполнен расчет вала.
Список использованных источников
1. Проектирование механических следящих систем: Методические
указания и варианты заданий к курсовому проектированию для
студентов специальности 21.03 всех форм обучения. – Красноярск:
КГТА, 1995. – 52 с.
2. Учеб. пособие / Н.В. Василенко, Н.И. Галибей, В.К. Зиненко, Г.Г.
Назаров; Под ред. Н.И. Галибея. – Красноярск: СибГТУ, 1998. – 204 с.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.