Проектирование узла привода (КПД привода равен 0,88; передаточное число привода - 18,6)

               Оглавление

Введение. 3

0.      Анализ механизма. 3

0.      Кинематический, энергетический и силовой расчет привода. 4

1.1         Определение КПД привода. 4

1.2         Определение общего передаточного числа. 4

1.3         Определение мощностей, частот вращения и вращающих моментов на валах привода. 4

1.      Расчет зубчатой передачи. 6

2.1         Определение эквивалентного числа циклов нагружения: 6

2.2         Определение коэффициента долговечности: 6

2.3         Определение допускаемых значений контактных напряжений: 7

3.      Определение размеров передачи. 7

3.1         Определение межосевого расстояния. 7

3.2         Определение модуля косозубой передачи. 8

3.3         Определение числа зубьев шестерни и колеса и угла наклона. 8

3.4         Определение диаметров шестерни и колеса. 8

3.5         Определение ширины венцов колеса и шестерни. 9

3.6         Проверка расчета по контактным напряжениям.. 9

3.7         Проверка расчета по изгибным напряжениям.. 10

3.8         Вычисление диаметра впадин и вершин зубьев: 11

3.9         Расчет третьего колеса передачи. 11

4.      Определение реакций, сил и моментов в передаче. 12

4.1         Выбор расчетной схемы и определение расчетных нагрузок. 13

5.      Проверочный расчет шпоночного соединения. 15

6.      Проверочный расчет подшипников качения. 16

7.      Проверочный расчет вала на выносливость. 18

Список литературы: 20

Введение

В данной работе разработан узел привода. В результате работы выполнен чертеж в масштабе 1:1. Необходимые расчеты приведены в данной пояснительной записке.

0.  Анализ механизма

На рис.1 показана схема узла привода.

рис. 1. Кинематическая схема механизма

          1,2 – быстроходная косозубая закрытая передача; 3,4 – тихоходная прямозубая открытая передача; Б – быстроходный вал (1 вал) ; П – промежуточный вал (вал 2) ; Т – тихоходный вал (вал 3).

0.  Кинематический, энергетический и силовой расчет привода

          1.1     Определение КПД привода.

На КПД привода влияют несколько факторов (например, вид смазки, подшипники и т.д.), которые необходимо учитывать при вычислении общего КПД привода. Общее значение получаем путем перемножения нескольких множителей.

          где зп – КПД закрытой передачи, оп – открытой передачи, п – КПД подшипников.

1.2     Определение общего передаточного числа.

          Определение общего передаточного числа привода и разбивка его по ступеням.

        Найдем общее передаточное число U_общ:

 , где n1 и n3 – частоты вращения 1-го и 3-го вала соответственно, об/мин.

Решая систему из двух уравнений, исходя из найденного U и исходных данных, находим передаточные числа на быстроходном  и тихоходном валах:

1.3     Определение мощностей, частот вращения и вращающих моментов на валах привода.

Исходя из первоначальных данных, находим угловую скорость на первом и третьем валу:

рад/c

рад/c

          Найдем n₂ – частоту вращения 2-го вала:

 об/мин

          тогда:

об/мин

          где ,   и - угловая скорость 1, 2 и 3 валов, рад/c

          Откуда можно определить мощности каждого из валов:

Вт

Вт

Вт

          Определим крутящие моменты на 2 и 1 валах:

Нм

Нм

          где P₁,P₂ и P₃ - мощности соответствующих валов, Вт.

          T₁, T₂ –вращающие моменты на соответствующих валах привода, Нм.

                    Все полученные результаты занесем в таблицу 1:

Табл. 1.  результаты кинематического, силового и энергетического расчетов

1.  Расчет зубчатой передачи

          В данном расчете необходимо учесть, что индекс 1 обозначает шестерню, а индекс 2 соответственно колесо.

          Для шестерни выберем сталь с твердостью HB₁ = 280, тогда твердость колеса определяется по следующей формуле:

HB₂=HB₁-(30..50) = 280-40=240

2.1     Определение эквивалентного числа циклов нагружения:

Время работы рассматриваемого узла привода составляет t= 1250 часов, n2=210.64, u12=4,51:

          тогда:

N₁=60·n₂·T=20.6·10⁷

N₂=N₁·U₁₂=92.9·10⁷

2.2     Определение коэффициента долговечности:

          Коэффициент долговечности K_HL учитывает влияние срока службы и режима нагрузки передачи. Расчет K_HL основывается на кривой усталости, расчет ведется по следующим формулам:

, где

N_Hoi==2.2·10⁷

N_Hoi==1.4·10⁷

где N_HOi – базовое число циклов

Твердость по Бринеллю     HB₁=280HB, HB₂=240HB

            Поскольку коэффициент может принимать значения в интервале 1 £ K_HLi £ 2.4, то примем значения K_HL1  и K_HL2 равными 1.

2.3     Определение допускаемых значений контактных напряжений:

          Расчет ведется по следующим формулам:

          Допускаемое значение контактных напряжений: