Проектирование промежуточного вала
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
Проектирование промежуточного вала
Введение
Объектом проектирования является промежуточный вал редуктора или другого агрегата, предназначенного для изменения параметров движения: скорости вращения и величины крутящего момента.
Передача движения на рассматриваемый в задании промежуточный вал осуществляется от ведущего вала I (рис. 1) через пару цилиндрических зубчатых колес с передаточным числом i1. Крутящий момент Мкр от промежуточного вала передается через зубчатую пару с передаточным числом i2 на ведомый вал II. В данном задании зубчатые колеса передачи прямозубые и крепятся на валу при помощи шпонки. Опорами вала служат подшипники качения, смонтированные в одном корпусе редуктора.
Целью задания является определение размеров промежуточного вала и связанных с ним деталей: зубчатых передач, шпонок, опорных подшипников.
1. Исходные данные и расчеты
Таблица 1. Исходные данные
ПараметрыМкр, Нмn, об/минi1i2?1?2Вид зацепления2800903,556,31800прямозубое1,12,31,2
где Мкр - крутящий момент, переданный от промежуточного вала через зубчатую пару с передаточным числом i2 на ведомый вал II; n - число оборотов вала в минуту; i1, i2 - передаточные числа; ?1, ?2 - углы между осями зубчатых колес; l1, l2, l3 - соответственно расстояния между левой опорой и колесом, колесом и шестерней, шестерней и правой опорой; Вк - ширина колеса; Вш - ширина шестерни.
Определим момент М и число оборотов n для колеса и шестерни ведущего и ведомого валов:
; (1)
, (2)
где i - передаточное число; - число оборотов шестерни; - число оборотов колеса; - крутящий момент шестерни; - крутящий момент колеса; - коэффициент полезного действия, принимаем =0,97 [2].
Для передачи I: на валу закреплено колесо, поэтому = и . Согласно формулам (1), (2) получим:
==319,5 об/мин;
= .
Для передачи II: на валу закреплена шестерня, поэтому = и . Согласно формулам (1), (2) получим:
== 14,3 об/мин;
= .
Таблица 2. Характеристики промежуточного вала
Момент на колесе, Н мМомент на шестерне, Н мЧисло оборотов колеса, об/минЧисло оборотов шестерни, об/минПервая передача2800813,1290319,5Вторая передача17110,8280014,390
2. Выбор материала
Выбор материала для колес и шестерен зависит от величины крутящего момента, который действует на них. Если М >200 кН - это тяжелонагруженная передача. В нашем случае все крутящие моменты больше 200.
Для колеса и шестерни передачи I выбираем Сталь 40Х ГОСТ 8479-70. Для колеса выбираем сечение поковки 501-800 мм, твердость =390, для шестерни - сечение поковки 101-321 мм, твердость =+50= =390+50= 440 [3].
Для колеса и шестерни передачи II выбираем Сталь 40Х ГОСТ 8479-70.
Для колеса выбираем сечение поковки 501-800 мм, твердость =390, для шестерни - сечение поковки 101-321 мм, твердость =+50= =390+50= 440 [3].
3. Расчет допускаемых напряжений
3.1 Допускаемые контактные напряжения при расчете на усталость
Допускаемое контактное напряжение определяется формулой
, (3)
где - коэффициент безопасности, принимаем =1,1 [3]; - контактное напряжение, =2НВ+70; (4)
- коэффициент долговечности, ограничен 1 2,6 (если 2,6, тогда принимаем =2,6 [2]).
=, (5)
где - базовое число циклов, берется в зависимости от твердости Н; - коэффициент интенсивности режима для зубчатых передач (контактная долговечность), принимаем далее =0,25 [2]; -суммарное число циклов перемены напряжений.
=;, (6)
где - коэффициент, зависящий от вида нагрузки - односторонняя или двухсторонняя, принимаем =3600 (односторонняя нагрузка); - частота вращения; - число зубчатых колес в зацеплении, принимаем =1; -норма времени работы передачи, для нашего расчета принимаем=10000 ч.
Для передачи I:
1) Определим допускаемое контактное напряжение для колеса.
Согласно формуле (4) находим =2+70=2390+70=850 МПа. Принимаем =20[2], n=90 об/мин = 1,5 об/сек.
Найдем по формуле (6) ==36002,17110000=78,12, тогда по формуле (5) получаем = ==1,06
По формуле (3) определим: ==819,1 МПа.
2) Определим допускаемое контактное напряжение для шестерни.
Согласно формуле (4) находим =2+70=2440+70=950 МПа. Принимаем =30,6[2], n=319,5 об/мин =5,32 об/сек.
По формуле (6) ==36005,32110000=191,5 , тогда по формуле (5) получаем = ==0,92<1, принимаем =1.
По формуле (3) определим: ==863,64 МПа.
Для передачи II:
1) Определим допускаемое контактное напряжение для колеса.
Согласно формуле (4) находим =2+70=2390+70=850 МПа. Принимаем =20,0[2], n=14,3 об/мин =0,24 об/сек.
Найдем по формуле (6) ==36000,24110000=8,64, тогда по формуле (5) получаем = ==1,45.
По формуле (3) определим: ==1120,45 МПа.
2) Определим допускаемое контактное напряжение для шестерни.
Согласно формуле (4) находим =2+70=2440+70=950 МПа. Принимаем =30[2], n=90 об/мин =1,5 об/сек.
Найдем по формуле (6) ==36001,5110000=54, тогда по формуле (5) получаем = ==1,14
По формуле (3) определим: ==989,2 МПа.
3.2 Допускаемые напряжения изгиба при расчете на усталость
Допускаемое напряжение изгиба определяется формулой
, (7)
где - предел выносливости зубьев по напряжениям изгиба;
=1,8НВ; (8)
- коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки, принимаем =1 - односторонняя нагрузка [3]; - коэффициент безопасности, принимаем =1,6 [3]; - коэффициент долговечности, ограничен 1