- •Содержание Введение.
- •Область применения и назначения.
- •Описание и анализ существующих конструкций.
- •Описание и принцип действия разработанного механизма.
- •4. Расчет на работоспособность.
- •4.1. Расчет и выбор электродвигателя.
- •4.2.Кинематический расчет.
- •4.3. Геометрический расчет
- •4.3.1. Расчет червячной передачи
- •4.3.2. Расчет валов
- •4.3.3. Выбор и расчет муфты
- •4.3.4. Расчет пружины
- •4.3.5. Расчет мальтийского креста
- •4.4. Силовой расчет.
- •4.5. Расчет типовых элементов.
- •4.5.1. Расчет подшипника.
- •4.5.2. Расчет штифтов
- •4.5.3. Расчет шпонки
4.3. Геометрический расчет
4.3.1. Расчет червячной передачи
Материалы и допускаемые напряжения:
Предварительно оцениваемая скорость скольжения:
Материал венца червячного колеса – серый чугун марки СЧ15. Способ отливки – литье в землю.
Допускаемые контактные напряжения:
Допускаемые изгибные напряжения:
Где - коэффициент долговечности. =1
= 315 МПа
Расчет межосевого расстояния
При числе заходов червяка определяют число зубьев червячного колеса
u= 89 1*89 = 89
расчетное межосевое расстояние:
мм,
Где =1,1 – коэф. динамической нагрузки.
Предварительно принимают коэф. диаметра червяка =10.
Расчетный осевой модуль
По ГОСТ 19672-74 принимаю стандартный модуль m, наиболее близкий к расчетному. m= 0.4
По ГОСТ 2144-93 выбираем значение коэф. q=18.
мм
Расчетные контактные напряжения:
МПа
Условие выполняется.
Проверка предварительно принятой скорости скольжения:
d1 = q*m = 0.4 * 18 = 7.2 мм
γ = arctg(z1/q) = arctg (1/18) = 3.18 - делительный угол подъема линии витка.
Коэффициент смещения червяка:
Размеры червяка:
d1 = m*q = 0.4*18 = 7.2 мм – делительный диаметр червяка
dw1 = m*(q+2x2) 7.2 мм – начальный диаметр червяка
d01 = d1 + 2m = 8 мм – диаметр вершин червяка
df1 = m*(q – 2.4) = 6.24 мм – диаметр впадин
b1 ≥ (8+0.06*z2)*m ≥ 5.4мм ≈ 7 мм – длина нарезной части червяка, при числе заходов z1 = 1 и коэффициенте смещения x2 = 0.
Размеры червячного колеса:
d2 = m*z2 = 35.6 мм
dw2 = m*(z2+2x2) = 35.6 мм
d02 = m*(z2+2+2x2)= 36.4 мм
df2 = m*(z2 – 2.4 + 2x2) = 34.64 мм
dam2 = d02 + 2m = 37.2 мм – максимальный диаметр червячного колеса
b2 ≤ 0.75*d01 ≤ 6 ≈ 6 мм.
Проверка расчетных напряжений изгиба:
Окружная сила в зацеплении:
Ft2 = 2T2*103/dw2 = 2*0.4/35.6 = 21.5 H
Удельная окружная динамическая сила:
WFt = Ft2*kF/b2 = 21.5*1.1 / 6 = 3.94 Н/мм (kF = 1.1)
Коэффициент, учитывающий форму зуба:
YF = f(z2E) = 1.341
z2E = z2/cos3γ = 89/0.995 = 89.45
Расчетные напряжения изгиба зуба червячного колеса:
= 0.7* WFt*YF/m ≤ []
= 0.7*3.94*1.34/0.4 = 9.24 МПа
КПД передачи:
черв = tgγ/tg(γ+ρ’) = 0.056/0.11 = 0.509 ,
Где ρ’ = arctg f’ = arctg 0.055 = 3.15 – угол трения, град.
Силы в зацеплении червячной передачи
Червяк:
Окружная сила – Ft1 = Fa2 = 2T1/dw1 = 2*184*10-4/7.2*10-3 = 5.1 Н
Радиальная сила – Fr1 = Fr2 = Ft2*tgα/cosγ = 7.83
Осевая сила – Fa1 = Ft2 = 2T2*103/dw2 = 2*0.4/35.6 = 21.5 H
4.3.2. Расчет валов
В вертикальной плоскости:
ма = Fа * d/2 = 21.5*4*10-3 = 0.086 Н/м. – изгибающий момент, действующий на червяк.
ма = Fа * d/2 = 21.5*4*10-3 = 0.086 Н/м. – изгибающий момент, действующий на червяк.
-RBY * 0.0388 + Fr * 0.0194 – MA = 0
Проверка: -RBY + Fr – RAY = -1.69 +7.83 – 6.13 ≈ 0
В горизонтальной плоскости:
Проверка: 5.4 + 0.25 – 18 + 12.85 ≈ 0
MΣC =
MΣC’
Мэкв:
Мmax = 165 Н*м – наибольший момент, действующий на вал.
Предварительный расчет валов производят из условий прочности на кручение по пониженным допускаемым напряжениям:
Где d- диаметр вала,-пониженое допускаемое напряжение на кручение, =20…30 Н/
Эквивалентное нормальное напряжение
(для СЧ15)
≤
Тогда диаметр вала должен быть не меньше чем:
Берем вал d=5 мм
Таким образом жесткость вала обеспечена.