- •Прикладная механика
- •1 Общий расчет привода
- •Примеры общего расчета привода
- •Результаты общего расчета привода с одноступенчатым червячным редуктором
- •2 Расчёт одноступенчатого редуктора с
- •2.1 Расчетная схема. Исходные данные
- •2.8 Проверочный расчет выходного вала цилиндрического прямозубого и косозубого редукторов
- •Суммарные реакции опор (реакции для расчета подшипников):
- •2.8.1.3 Определение изгибающих и крутящих моментов по длине вала
- •2.8.2.1 Расчетная схема. Исходные данные
- •2.8.2.2 Определение внешних нагрузок - реакций связей
- •2.8.2.3 Определение внутренних усилий в поперечных сечениях вала
- •2.8.2.4 Выбор материала. Расчет вала на статическую прочность
- •3. Расчет одноступенчатого редуктора
- •3.1 Расчетная схема. Исходные данные
- •3.2 Выбор материала и термической обработки колес
- •3.3 Допускаемые контактные напряжения
- •3.4 Допускаемые изгибные напряжения
- •3.5 Проектировочный расчет конической прямозубой передачи
- •3.5.1 Диаметр внешней делительной окружности колеса
- •3.5.2 Углы делительных конусов шестерни и колеса, конусное
- •3.5.3 Модуль передачи
- •3.5.4 Число зубьев конических колес
- •3.5.5 Фактически передаточное число
- •3.5.6 Размеры колес конической передачи
- •3.5.7 Силы в зацеплении
- •3.5.8 Степень точности зацепления
- •3.6 Проверочный расчет зубьев конического колеса
- •3.6.1 Проверка зубьев конического колеса по напряжениям изгиба
- •3.6.2 Проверка зубьев конического колеса по
- •3.7 Эскизное проектирование конической передачи
- •3.7.1 Проектировочный расчет входного вала
- •3.7.1.1 Расчетная схема. Исходные данные
- •3.7.1.2 Геометрические размеры входного вала
- •3.7.2 Проектировочный расчет выходного вала
- •3.7.2.1 Расчетная схема. Исходные данные
- •3.7.2.2 Геометрические размеры выходного вала
- •3.7.3 Выбор подшипников для валов
- •3.7.4 Эскизная компоновка передачи
- •3.8 Проверочный расчет выходного вала конического прямозубого
- •3.8.1 Расчетная схема. Исходные данные
- •3.8.3 Определение изгибающих и крутящих моментов по длине вала и построение эпюр Мх(z), Му(z), Мz(z)
- •3.8.4 Выбор материала. Расчет вала на статическую прочность
- •4 Расчет одноступенчатого редуктора
- •4.1 Расчетная схема. Исходные данные
- •4.2 Выбор материала червяка и колеса
- •Ожидаемая скорость скольжения, для данного задания
- •4.3 Допускаемые контактные напряжения
- •4.4 Допускаемые изгибные напряжения
- •4.5 Проектировочный расчет червячной передачи
- •4.5.1 Межосевое расстояние
- •4.5.2 Основные параметры передачи
- •4.5.3 Геометрические размеры червяка и колеса
- •4.5.4 Кпд передачи
- •4.5.5 Тепловой расчет передачи
- •4.5.6 Силы в зацеплении
- •4.5.7 Степень точности зацепления
- •4.6 Проверочный расчет зубьев колеса
- •4.6.1 Проверочный расчет по контактным напряжениям
- •4.6.2 Проверочный расчет по напряжениям изгиба зубьев
- •4.7 Эскизное проектирование червячной передачи
- •4.7.1.1 Расчетная схема. Исходные данные
- •4.7.1.2 Геометрические размеры вала и выбор подшипников
- •Диаметр вала (цапфы) под подшипники
- •4.7.3 Эскизная компоновка передачи
- •4.8 Проверочный расчет выходного вала червячного редуктора
- •4.8.1 Расчетная схема. Исходные данные
- •4.8.2 Определение внешних нагрузок – реакций связей
- •4.8.3 Определение внутренних усилий в поперечных сечениях вала
- •4.8.4 Выбор материала. Расчет вала на статическую прочность
- •5 Проверочный расчёт подшипников выходного
- •5.2 Методика расчёта роликового конического однорядного
- •5.2.2 Расчёт по динамической грузоподъемности
- •1.1 Расчётная схема. Исходные данные
- •1.2 Проверочный расчёт подшипника по динамической
- •2.1 Расчётная схема. Исходные данные
- •3.1 Расчётная схема. Исходные данные
- •3.2 Проверочный расчёт подшипника по динамической
- •6 Расчет соединения вал-ступица выходного вала
- •6.1 Расчетная схема. Исходные данные
- •6.3 Проверочный расчет шпоночного соединения на прочность
- •Примеры выбора шпонки и расчета соединения вал-ступица выходного вала редуктора
- •1.1 Расчётная схема. Исходные данные
- •1.3 Проверочный расчёт шпоночного соединения на прочность
- •2.1 Расчётная схема. Исходные данные
- •3.1 Расчётная схема. Исходные данные
- •3.3 Проверочный расчет шпоночного соединения на прочность
- •7 Выбор муфты входного вала
- •8 Эскизное проектирование корпуса редуктора
- •Толщина упорного буртика δ1и толщина фланца δ2:
- •9 Сборка и особенности эксплуатации редуктора
- •Справочные материалы для расчёта
- •Нормальные линейные размеры, мм
- •Кратные и дольные единицы си
- •Соотношения между единицами физических величин
- •Общие данные по материалам для всех видов задач
- •Механические характеристики некоторых марок стали
- •Отливки из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом
- •Твердость и режимы отливок из антифрикционного чугуна
- •Электродвигатели общего применения, асинхронные (переменного тока, закрытые, обдуваемые)
- •Диаметры вала электродвигателей (мм)
- •Электродвигатели общего применения, асинхронные (в защищенном (а), закрытом обдуваемом (ао) исполнении)
- •Технические данные двигателей постоянного тока серии 2п общепромышленного применения (напряжение 27в, закрытого типа с принудительной вентиляцией)
- •Технические данные двигателей постоянного тока специального назначения, применяемые в электроприводах авиационных систем (закрытого типа с перпендикулярной вентиляцией)
- •Технические данные двигателей постоянного тока специального назначения, применяемые в электроприводах ракетно-артиллерийских систем (закрытого типа с принудительной вентиляцией)
- •Значения кпд и передаточных отношений I (чисел u) передач
- •Стандартные передаточные числа u (отношения I )
- •Материалы для изготовления зубчатых колес и варианты термической обработки (то)
- •Основные материалы для изготовления зубчатых колес
- •Пределы контактной и изгибной выносливости зубьев
- •Значения коэффициента ширины колеса
- •Степень точности передач по нормам плавности в зависимости от скорости
- •Коэффициент формы зуба yf для эвольвентного
- •Коэффициенты смещения Хе1 и Хе2 для определения внешнего диаметра конических прямозубых колес
- •Коэффициенты формы зуба yf в зависимости от коэффициента смещения инструмента Хе1
- •Формулы определения основных размеров нормальных зубчатых колес и сил в зацеплении
- •Материалы для изготовления червячных колес и их характеристики
- •Допускаемые контактные и изгибные напряжения
- •Значения [σ]но для червячных колес из условия стойкости передачи к заеданию
- •Механические характеристики и значения [σ]fo для материалов червячных колес
- •Сочетание модулей m и коэффициентов q диаметра червяка
- •Зависимости приведенного коэффициента трения f ' и угла трения ρ' между червяком и колесом от скорости скольжения Vs
- •Коэффициент формы зуба yf для червячных колес
- •Данные для определения размеров валов
- •Зависимость высоты заплечика (tцил, tкон), координаты фаски подшипника r и размера фаски (f) от диаметра (d)
- •Основные размеры биметаллических втулок
- •Допустимые значения [р] и [рv] для подшипников скольжения
- •Значения коэффициентов радиальной х и осевой у нагрузок для однорядных подшипников
- •Значение коэффициента безопасности Кσ для подшипников качения
- •Значения температурного коэффициента Кт для подшипников качения
- •Основные материалы для изготовления валов
- •Муфты втулочные со шпонками (размеры в мм)
- •Муфты фланцевые
- •Значения коэффициента режима работы для муфт
- •Соединения шлицевые (зубчатые) прямобочные
- •Масла, применяемые для зубчатых передач
- •Масла, применяемые для червячных передач
- •Значения вязкости масел
- •На усталостную прочность
- •(Для шпоночного паза)
- •Рекомендации по расчету корпуса редуктора
- •Перечень основных стандартов по деталям машин
- •Тригонометрические функции
3.1 Расчётная схема. Исходные данные
Расчетная схема шпоночного соединения представлена на рис. 6.1.
Исходные данные:
вращающий момент на выходном валу Т2= 954,2 Н∙м;
диаметр участка вала для установки колеса dк= 85,5мм;
ширина зубчатого колеса в2= 71 мм;
материал ступицы (колеса) – сталь 45.
Для передачи вращающего момента Т2 = 954,2 Н∙м от зубчатого колеса к выходному валу применим призматическую шпонку со скругленными торцами (рис. 6.2).
По таблице 49[Р. 10] для dк = 85,5 мм находим: в = 25 мм, h = 14 мм,
t1 = 9 мм, t2 = 5,4 мм, ℓ = в2 – (5…8)мм = 71 - (5…8) = (66…63) мм.
Из ряда стандартных длин (таблица 49 [Р.10] принимаем ℓ = 63 мм. Расчётная длина шпонки
ℓр = ℓ - в = 63 – 25 = 38 мм.
3.3 Проверочный расчет шпоночного соединения на прочность
На смятие рабочих граней шпонки по условию
σсм=[σсм],
σсм=Н/мм2,
где [σсм] = (110…190) Н/мм2– для стальных ступиц.
Условие прочности по напряжениям смятия выполняется, так как
σсм= 117,5 Н/мм2< [σ]см = 110…190 Н/мм2 (по среднему значению);
на срез шпонки по условию
τср=[τср],
τср=Н/мм2,
где [ τср] = (40…70) Н/мм2– для сталей при реверсивной нагрузке.
Условия прочности выполняются, так как
τср= 23,5 Н/мм2< [ τср] = (40…70) Н/мм2.
7 Выбор муфты входного вала
Муфты выбираются стандартными в зависимости от передаваемого расчетного вращающего момента, диаметра вала и частоты его вращения.
Для проектируемых электромеханических приводов выберем муфту для соединения вала электродвигателя с цилиндрическим концевым участком входного вала редуктора. Соединения полумуфт с валами: шпоночное с фиксацией винтами.
Исходя из условий работы и области применения ЭМП, выбираемая муфта должна обеспечивать компенсацию условных несоосностей соединяемых валов, их линейных перемещений, компенсировать ударные нагрузки. Для таких условий работы наиболее широкое распространение получили муфты компенсирующие упругие втулочно-пальцевые (МУВП) (рис. 7.1).
Рис. 7.1. Муфта компенсирующая упругая втулочно-пальцевая
Исходными данными для выбора муфт являются:
Т1 – вращающий момент на входном валу, Н·м;
ω1 – угловая скорость входного вала, с-1;
n1 – частота вращения входного вала, об/мин.;
d – диаметр концевого участка вала, мм.
Расчетный вращающий момент
Тр = К·Т,
где К – коэффициент режима работы. При переменной средней нагрузке К=1,5…2,0 (таблица 48 [Р.10]).
Условие выбора типоразмера муфты:
Тр ≤ [Т],
где [Т] – допускаемый для стандартных муфт вращающий момент (таблица 47 [Р.10].
Упругие элементы муфты проверяются на смятие:
σСМ = СМ,
где z - число пальцев;
Т – вращающий момент на валу, Н·м;
dп – диаметр пальца муфты, мм;
ℓВТ – длина упругого элемента, мм;
[σ]СМ = 2Н/мм2 – допускаемое напряжение смятия для резиновых втулок.
Примеры выбора и расчета муфты для соединения вала электродвигателя с цилиндрическим концевым участком входного вала редуктора
Пример 1. Выбор и расчет муфты для соединения вала электродвигателя с цилиндрическим концевым участком входного вала цилиндрического редуктора
Исходные данные:
Т1= 23,9 Н∙м – вращающий момент на входном валу;
d = 19 мм – диаметр концевого участка вала;
n1= 750 об/мин – частота вращения входного вала;
ω1= 78,5 с-1 – угловая скорость входного вала.
Определяем расчетный вращающий момент
Тр= КТ1= 2 · 23,9 = 47,8 Н∙м,
где К – коэффициент режима работы. При переменной средней нагрузке К=1,5…2,0 (таблица 48 [Р.10]).
Условие выбора типоразмера муфты
Тр≤ [Т],
где [Т] – допускаемый муфтой вращающий момент (табличное значение). По таблице 47 [Р. 10] выбираем МУВП, для которой [Т] = 63 Н∙м.
Параметры муфты:
Т = 63 Н∙м, n≤ 6000 об/мин,d= 20 мм, ℓцил= 36 мм,dп= 10 мм,
ℓвт= 15 мм,z= 6,dо= 20 мм,L= 76 мм, Д = 100 мм, Д0= 71 мм.
Проверочный расчёт упругого элемента резиновых втулок на смятие
σсм=≤ [σсм],
σсм=Н/мм2,
где [σсм] = 2 Н/мм2– допускаемое напряжение смятия резиновых втулок.
Условие прочности втулок на смятие выполняется, так как
σсм= 1,5 Н/мм2< [σсм] = 2 Н/мм2.
Пример 2. Выбор и расчет муфты для соединения вала электродвигателя с цилиндрическим концевым участком входного вала конического редуктора.
Исходные данные:
Т1= 42,26 Н∙м– номинальный вращающий момент на входном валу;
d = 24 мм - – диаметр концевого участка вала;
n1 = 950 об/мин - – частота вращения входного вала;
ω1= 99,4 с-1 – угловая скорость входного вала.
Расчетный вращающий момент на входном валу определяется:
ТР = K ∙ Т1 = 2 ∙ 42,26 = 84,56 Н∙м,
K = 1,5…2,0 – коэффициент режима работы. (таблица 48[4]). Примем коэффициент режима работы K = 2.
Условие выбора типоразмера муфты: ТР ≤ [Т],
где [Т] - допускаемый муфтой вращающий момент (табличное значение).
По таблице 47[4] выбираем муфту МУВП, которая имеет параметры: [ТР] = 125 Н∙м; n = 4800 об/мин, d = 25 мм; ℓцил = 42 мм; dП = 14 мм; ℓВТ = 28 мм; z = 4 мм; d0 = 28 мм; L = 89 мм; D = 120 мм; D0 = 90 мм.
Проверяем упругие элементы муфты на смятие по формуле
σСМ = СМ,
σСМ = МПа,
где [σ]СМ = 2 МПа - допускаемое давление пальца на втулку.
Условие прочности на смятие резиновых втулок выполняется, так как σСМ = 1,12 МПа <[σ]СМ = 2 МПа.
Пример 3. Выбор и расчет муфты для соединения вала электродвигателя с цилиндрическим концевым участком входного вала червячного редуктора
Исходные данные:
Т1 = 45,44 Н·м - вращающий момент на входном валу;
ω1 = 78,5 с-1 – угловая скорость входного вала;
n1 =750 об/мин – частота вращения входного вала;
d = 30 мм – диаметр концевого участка вала.
Определяем расчетный вращающий момент
Тр = К·Т = 2·45,44 = 90,88 Н·м,
где К = 1,5…2,0 – коэффициент режима работы (таблица 48 [Р. 10]).
Из условия выбора типоразмера муфты Тр ≤ [Т], по таблице 47 [Р. 10] выбираем муфту с параметрами:
[Т] = 125 Нм; n ≤ 4800 об/мин; d = 30 мм; ℓцил = 42 мм; dп = 14 мм; ℓВТ = 28 мм; L = 89 мм; Д = 120 мм; Д0 =90 мм; z = 4; d0 = 28 мм. Смещение осей валов: Δ = 0,3 мм; γ =1° 30'.
Проверочный расчёт упругого элемента втулок на смятие
σСМ = СМ,
σСМ =Н/мм2.
Условие прочности втулок на смятие выполняется, так как
σСМ = 1,28 Н/мм2 < [σ]СМ = 2 Н/мм2.