- •В. М. Потапов, в. В. Крашенинников, и. Н. Лукина, е. Н. Миронов Задачник к контрольным работам по техническим дисциплинам
- •Введение
- •Контрольная работа № 1 по дисциплине «Основы технической механики»
- •Контрольная работа № 2 по дисциплине «Теоретическая механика»
- •Контрольная работа № 3 по дисциплине «Теория машин и механизмов»
- •Контрольная работа № 4 по дисциплине «Сопротивление материалов»
- •Контрольная работа № 5 по дисциплине «Детали машин»
- •Пример расчета
- •Требования к оформлению контрольных работ
- •Приложение
- •Список литературы
- •Содержание
- •Задачник к контрольным работам по техническим дисциплинам
Пример расчета
Техническое задание. Рассчитать и спроектировать одноступенчатую закрытую цилиндрическую прямозубую зубчатую передачу по следующим данным:
Параметры передачи |
Исходные данные |
Частота вращения ведомого вала, об/мин |
360 |
Мощность на выходном валу Р, Вт |
2100 |
Ресурс передачи t, количество часов |
14 000 |
Задание 1. Выбрать электродвигатель и выполнить кинематический расчет привода в следующей последовательности.
1. Вычерчиваем кинематическую схему привода:
|
1 — электродвигатель; 2 — муфта; 3 — шестерня; 4 — зубчатое колесо; 5 — подшипник; I — быстроходный вал; II — тихоходный вал |
2. Определяем КПД привода:
.
3. Определяем требуемую мощность электродвигателя:
Вт.
4. Выбираем электродвигатель по табл. 5.2: принимаем ближайший по мощности двигатель 4А112МА8У3 мощностью 2,2 кВт и рабочей частотой вращения ротора об/мин.
5. Определяем передаточное число цилиндрической зубчатой передачи:
.
6. Назначаем ближайшую большую величину передаточного числа , исходя из единого ряда передаточных чисел, т.е . Это значение будем использовать в дальнейших расчетах.
7. Определяем частоты вращения валов передачи:
об/мин, об/мин.
8. Определяем угловые скорости вращения валов , и :
рад/с,
рад/с.
9. Определяем КПД на валах:
,
.
10. Определяем мощности на валах:
Вт,
Вт.
11. Определяем вращающие моменты на валах , и :
Н·м,
Н·м,
Н·м.
12. Данные выполненных расчетов сводим в итоговую таблицу:
Параметры привода |
Размерность |
Валы |
||
Дв |
I |
II |
||
Передаточное число, |
|
1 2 |
||
Частота вращения вала, n |
об/мин |
710 |
710 |
355 |
Угловая скорость, |
рад/с |
74,3 |
74,3 |
37,16 |
КПД |
|
|
||
Мощность на валу, Р |
Вт |
2200 |
2156 |
2091 |
Момент на валу, Т |
Нм |
29,61 |
29,02 |
56,27 |
Задание 2. Выбрать материал для зубчатой передачи. Определить допускаемые контактные и изгибные напряжения в следующей последовательности.
1. Выбираем материал и термообработку для:
● шестерня: cталь 40Х, термообработка — улучшение, МПа, МПа, , ;
● колесо: сталь 45, термообработка — улучшение, МПа, МПа, , .
Обычно зубчатое колесо изготавливают из менее прочного материала, чем шестерня, потому что за одно и то же число часов работы передачи колесо нагружается в два раза меньше ( ), поэтому все дальнейшие расчеты выполняем для колеса.
2. Задаемся ресурсом передачи : для зачетной книжки № 75 принимаем .
3. Находим число циклов напряжений зубчатого колеса:
.
4. Определяем значения коэффициентов циклической долговечности:
,
.
Так как для нормализованных и улучшенных колес , а по расчету и , то принимаем значения и равными 1.
5. Определяем допускаемые контактные и изгибные напряжения:
МПа,
МПа.
Задание 3. Определить геометрические и силовые параметры зубчатой передачи в следующей последовательности:
1. Вычисляем межосевое расстояние . Принимаем . Вычисляем значение коэффициента ширины венца к делительному диаметру шестерни :
.
2. Из табл. 5.4 , тогда:
Из стандартного ряда межосевых расстояний принимаем мм.
3. Определяем модуль зацепления:
мм
и округляем до стандартного значения, т.е. мм.
4. Определяем числа зубьев и делительные диаметры шестерни и колеса:
,
мм,
мм,
мм.
5. Уточняем передаточное число, межосевое расстояние и находим ширину зубчатых колес:
,
мм,
мм.
Принимаем мм.
Проверяем отклонение фактического передаточного числа от принятого :
.
Ширину шестерни принимаем на 2 миллиметра больше ширины колеса, т. е.
мм.
6. Определяем диаметры вершин зубьев:
мм,
мм.
7. Определяем диаметры впадин зубьев:
мм,
мм.
8. Определяем окружную скорость и назначаем степень точности передачи:
м/с.
Следовательно, имеем передачу с 9-й степенью точности.
9. Вычисляем силы, действующие в зацеплении:
Н,
Н.
Задание 4. Проверить передачу на прочность по контактным и изгибным напряжениям в следующей последовательности:
1. Определяем расчетное контактное напряжение на поверхности зубьев колеса. Принимаем , (табл. 5.4), (табл. 5.5). Тогда
МПа,
,
т. е. расчетное контактное напряжение находится в допустимых пределах, следовательно, работоспособность передачи по контактным напряжениям обеспечена.
2. Проверим передачу на прочность по изгибным напряжениям. Принимаем (табл. 5.6), (табл. 5.4), (табл. 5.5). Тогда:
.
Следовательно, прочность передачи по изгибным напряжениям также достаточна, так как
,
т.е. передача работает с недогрузкой.
Задание 5. Выполнить чертеж цилиндрической зубчатой передачи по рассчитанным в задании 3 параметрам: мм, мм, мм, мм, мм, мм, мм, мм, мм.