 |
Выбор материалов и определение допускаемых напряжений
|
|
|
|
Содержание
Техническое задание на курсовое проектирование.
1 Кинематический расчет и выбор электродвигателя
2 Выбор материалов и определение допускаемых напряжений
3 Расчет тихоходной ступени привода
3.1 Проектный расчет
3.2 Проверочный расчет по контактным напряжениям
3.3 Проверочный расчет зубьев на изгиб
4 Расчет быстроходной ступени привода
5 Проектный расчет валов редуктора
5.1 Расчет тихоходного вала редуктора
5.2 Расчет быстроходного вала редуктора
5.3 Расчет промежуточного вала редуктора
6 Подбор и проверочный расчет шпонок
6.1 Шпонки быстроходного вала
6.2 Шпонки промежуточного вала
6.1 Шпонки тихоходного вала
7 Проверочный расчет валов на статическую прочность
8 Выбор и проверочный расчет подшипников
9 Выбор масла, смазочных устройств
Список использованной литературы
Техническое задание на курсовое проектирование
Механизм привода
1- электродвигатель;
2- муфта упругая;
3- редуктор зубчатый цилиндро-червячный;
4- передача зубчатая цилиндрическая;
5- передача червячная;
6- муфта;
7- исполнительный механизм.
Вариант 10
Потребный момент на валу исполнительного механизма (ИМ) Тим=11Нм;
Угловая скорость вала ИМ ωим=12с-1.
Разработать:
1- сборочный чертеж редуктора;
2- рабочие чертежи деталей тихоходного вала: зубчатого колеса, вала, крышки подшипника.
Кинематический расчет и выбор электродвигателя
Исходные данные:
- потребный момент на валу исполнительного механизма (ИМ) Тим=11Нм;
- угловая скорость вала ИМ ωим=12с-1;
Определяем мощность на валу ИМ Nим= Тимх ωим=11х12=132Вт.
Определяем общий КПД привода по схеме привода
ηобщ=ηзп ηчп ηм ηп (1.1)
|
|
|
где [1, с.9,10]: ηзп=0,97- КПД зубчатой цилиндрической передачи;
ηчп=0,8- КПД червячной передачи;
ηм=0,982 – потери в муфтах;
ηп=0,994- коэффициент, учитывающий потери на трение в подшипниках 4-х валов.
Сделав подстановку в формулу (1.1) получим:
ηобщ.=0,97*0,85*0,982*0,994=0,7
Определяем потребную мощность электродвигателя [1,с.9]
Nэд≥Nим/ηобщ. (1.2)
где Nэд – требуемая мощность двигателя:
Nэд=132/0,7=188,6Вт
Выбираем электродвигатель [1,с.18,табл.П2]
Пробуем двигатель АИР56В2: Nдв.=0,25кВт;
Синхронная частота вращения nдв=3000об/мин; S=8%.
Определяем номинальную частоту вращения электродвигателя по формуле (5) [1,c.11]:
nном=nдв·(1-S/100);
nном=3000·(1-0,08);
nном=2760 об/мин
Определяем угловую скорость вала двигателя
ωдв=πnдв/30=π*2760/30=289рад/с;
Определяем общее передаточное число привода
U=ωдв./ωим=289/12=24,1
Производим разбивку передаточного числа по ступеням. По схеме привода
Uобщ.=U1· U2; (1.3)
Назначаем по рекомендации [1,табл.2.3]: U2=10;
Тогда U1= Uобщ./U2; U1=2,4. Принимаем U1=2,5. Тогда Uобщ.=25
Принимаем окончательно электродвигатель марки АИР56В2.
Угловые скорости определяем по формуле
ω=πn/30 (1.4)
Рис.1 Схема валов привода
1 – быстроходный вал;
2 – промежуточный вал;
3 – тихоходный вал.
По схеме валов (рис.1) и формуле (1.4) определяем частоты вращения и угловые скорости каждого вала
n1= nном.
ω1= ωдв=289рад/с;
n2= nном/U1=2760/2,5=1104об/мин;
ω2=πn2/30=π*1104/30=115,6 рад/с;
n3= n2/U2=1104/10=110,4 об/мин;
ω3=πn3/30=π*110,4/30=11,5 рад/с.
Определяем мощность на каждом валу по схеме привода
|
|
|
N1=Nдв ηм=0,25*0,98=245Вт;
N2=N1 ηзп ηп2=245*0,97*0,992=233Вт;
N3=N2 ηчп ηп =233*0,8*0,99=184,5Вт;
Nим=N3 ηм =224*0,98=181Вт.
Определяем вращающие моменты на каждом валу привода по формулам [1,с.12,14]:
; Т2=Т1•U1;
Т3=Т2•U2; (1.5)
Т1=245/289=0,85 Н•м;
Т2=0,85•2,5=2,1 Н•м;
Т3=2,1•10=21 Н•м.
Все рассчитанные параметры сводим в табл.1.
Таблица 1
Параметры кинематического расчета
| № вала | n, об/мин | ω, рад/с | N, Вт | Т, Нм | U | |
| Дв | 2760 | 289 | 250 | 0,85 | ||
| 1 | 2760 | 289 | 245 | 0,85 | 2,5 | |
| 2 | 1104 | 115,6 | 233 | 2,1 | ||
| 10 | ||||||
| 3 | 110,4 | 11,5 | 184,5 | 21 | ||
| ИМ | 110,4 | 11.,5 | 181 | 21 |
Выбор материалов и определение допускаемых напряжений
Выбираем материал для шестерни, червяка и колеса по табл.3.2 [4,c.52]:
шестерня и червяк– сталь 40Х, термообработка – улучшение 270НВ,
колесо - сталь 40Х, термообработка – улучшение 250НВ.
Для выбора марки материала червячного колеса рассчитаем скорость скольжения
, (2.1)
где Т – вращающий момент на валу червячного колеса,
ω – угловая скорость тихоходного вала,
U – передаточное число.
Подставив значения в формулу 2.1 получим:
;
vs=2,2 м/с.
В соответствии с табл. 3.5 [4] для червячного колеса примем бронзу БрА9Ж3Л, отлитую в кокиль с σв=500Н/мм2 и σт=230Н/мм2.
Определяем допускаемое контактное напряжение для стальных деталей по формуле [4,c.53]:
(2.2)
где σHlimb – предел контактной выносливости при базовом числе циклов;
КHL – коэффициент долговечности;
[SH] – коэффициент безопасности;
по [1,c.33]: КHL =1; [SH] =1,1.
Определяем σHlimb по табл.3.1[4,c.51]:
σHlimb =2НВ+70; (2.3)
σHlimb1 =2×270+70; σHlimb1 =610МПа;
σHlimb2 =2×250+70; σHlimb1 =570МПа.
Сделав подстановку в формулу (2.1) получим
; 
МПа;
; 
МПа.
Определяем допускаемое расчетное напряжение по формуле [4,c.53]:
(2.4)
;
МПа.
Определяем допускаемые напряжения по по табл.3.1[4,c.51]:
[σ]Fo =1,03НВ;
[σ]Fo1 =1,03x270=281МПа;
[σ]Fo2 =1,03x250=257МПа.
Определяем допускаемое контактное и изгибное напряжения для червячного колеса по формулам табл. 3.6 [4,c.58]:
|
|
|
[σ]Н =250-25vs, [σ]F =(0,08σв+0,25 σт) (2.5)
[σ]Н =250-25∙2,2=195Н/мм2;
[σ]F =(0,08∙500+0,25∙230)=97,5Н/мм2.
|
|
|
