Курсовая работа по деталям машин. ПЗ без подписи. Курсовой проект по дисциплине Детали машин и основы конструирования

• Название: Курсовой проект по дисциплине Детали машин и основы конструирования
• Анкор: Курсовая работа по деталям машин
• Дата: 13.03.2023
• Размер: 1.37 Mb.
• Имя файла: ПЗ без подписи.docx
• Тип: Курсовой проект; #984263
• страница: 4 из 5

2.2. Червячная передача

2.2.1 Исходные данные для расчёта червячной передачи

Вращающий момент на колесе расчитывается по следующей формуле:

(2.18)

Материал, выбранный для изготовления венца черевячного колеса: БрАЖ9-4Л.

Допускаемые контактные напряжения для данного материала:

[Ϭ_н]=200МПа.

Допускаемые напряжения изгиба:

[Ϭ_f0]=108МПа;

[Ϭ_f1]=83МПа;

[Ϭ_в]=236МПа;

[Ϭ_Т]=490МПа.

Допускаемые напряжения для проверки прочности зубьев черевячных колес:

а)контактные : [Ϭ_н]_мах=2 [Ϭ_Т] = 980 МПа;

б)изгибные : [Ϭ_f]_мах=0,8 [Ϭт] = 392 МПа.

Коэффициент нагрузки, используемый в расчётах: k=1,25.

Материала, выбранный для изготовления червяка: 40Х.

2.2.2. Выбор числа заходов червяка z₁

По ГОСТ 2144–74 допускает выбор числа заходов из значений

z₁ = 1, 2, 4. При u = 30…60 рекомендуется принять z₁ = 2, а при u > 60 – z₁ = 1. Следовательно, исходя из данных условий для конкретной расчетной схемы выбираем .

2.2.3. Определение числа зубьев колеса z₂

Определение числа зубьев колеса z₂ осуществляется по формуле:


Наименьшее число зубьев колеса, при котором не подрезаются зубья при нарезке (для профильного угла α = 20° и высоте головки, равной модулю), равно z₂= 27. Таким образом, даже при наименьшем передаточном числе u = 8, допускаемом ГОСТ 2144–76, подрезания зубьев при z₁ = 1 не будет.

2.2.4. Определение коэффициента диаметра червяка q

Определение коэффициента диаметра червяка q осуществляется по графикам (рис. 4) таким образом, чтобы коэффициент деформации червяка θ удовлетворял условию:



При этом следует руководствоваться таблицей стандартных значенийq по ГОСТ 19672 – 74 (табл.3)
Таблица 3

		Значения q по ГОСТ 19672-74
1-й ряд	8	10	12,5	16	20	25
2-й ряд	7,1	9	11,2	14	18	22,4

Рисунок 2.2. Зависимость коэффициента деформации θ от

коэффициента диаметра червяка q числа заходов z₁

Из таблицы 1 определяем, что q=8.

2.2.5. Определение межосевого расстояния

в передаче осуществляется по допускаемым контактным напряжениям по формуле (мм):

2.2.6. Определение модуля зацепления

По найденной величине m выбираем из ГОСТ 19672–74 ближайшее большее стандартное значение модуля, равное 2,5 (по ГОСТ).

Уточнение межосевого расстояния в соответствии со стандартным модулем производится по формуле:

=

2.2.7. Определение основных геометрических параметров передачи:

Таблица 4. Червячная передача

Параметр	Формула	Шестерня, мм		Колесо, мм
Z		1		63
		20		157,5
		20		157,5
		15		152,5
		88,75
		25	162,5
		167,5
	+25	56
b2	b2= 0,75 da1	19
		0,125
		0,125

Где Z число зубьев;

делительный диаметр;

начальный диаметр;

диаметр впадин;

межосевое расстояние;

диаметр вершин;

наибольший диаметр колеса;

;

b₂

;

.

2.2.8 Определение действующих контактных напряжений

Определение действующих контактных напряжений(H/мм²) и оценка работоспособности передачи по контактным напряжениям производится по формуле:





- условие выполняется

2.2.9 Определение сил, действующих в зацеплении

где Ft1 и Fa1 – окружная и осевая силы на червяке;

Ft2 и Fa2 – окружная и осевая силы на колесе;

Fr – радиальная сила на червяке и колесе;

T2 – вращающий момент на колесе;

Т1 – вращающий момент на червяке,

α = 20° – профильный угол червяка.

2.2.10 Проверка изгибной выносливости зубьев колеса

=20,94 Мпа

20,94 МПа 392 Мпа – условие выполняется.

где _F – действующее, а _F – допускаемое значение изгибных напряжений, Н/мм²; k – коэффициент нагрузки; F_t2 – окружное усилие на колесе, Н; m– принятый стандартный модуль, мм; b₂– ширина венца червячного колеса, мм; Y_F – коэффициент формы зубьев (определяется по табл. 4).

Для эквивалентного колеса число зубьев рассчитывается по формуле



Таблица 5

Коэффициент формы зубьев для червячных колёс

	28		30	35	40			45		50	65	80	100	150
YF	2,43		2,41	2,32	2,27			2,22		2,19	2,12	2,09	2,08	2,04

2.3. Расчёт валов редуктора

Построив по полученным размерам шестерен и колес приблизительный облик редуктора, необходимо рассчитать диаметры валов, на которые, соответственно, крепятся элементы передач.

Сперва подбирают материалы валов, после – рассчитывают их на прочность, строя эпюры поперечных сил и изгибающих моментов. Из условия прочности вала находится его диаметр. Для всех валов применяется сталь 40Х: σ_T=550 Мпа.

Начальные данные:

F=7H















Вал 1





Рисунок 2.3. Схема нагружения вала 1

Реакции опор

∑MB = - RA(L - L1) + ∑qi(bi - ai)(2L - ai - bi)/2 + ∑Fi(L - ci) - ∑Mi =

= - RA(L - L1) + F1(L - c1) + F2(L - c2) - M1 = - RA·(0.1105 - 0.0275) + 0.006·(0.1105 - 0) - 0.004044·(0.1105 - 0.0505) + 0.00015 =

= - RA·0.083 + 0.006·0.1105 - 0.004044·0.06 + 0.00015 =

= - RA·0.083 + 0.00057036 = 0 ⇒

⇒ RA = 0.00057036/0.083 = 0.0068718 кН;

Сумма моментов всех сил относительно точки A должна равняться нулю:

∑MA = RB(L - L1) - ∑qi(bi - ai)(ai + bi - 2L1)/2 - ∑Fi(ci - L1) - ∑Mi =

= RB(L - L1) - F1(c1 - L1) - F2(c2 - L1) - M1 = RB·(0.1105 - 0.0275) - 0.006·(0 - 0.0275) + 0.004044·(0.0505 - 0.0275) + 0.00015 =

= RB·0.083 + 0.006·0.0275 + 0.004044·0.023 + 0.00015 =

= RB·0.083 + 0.000408012 = 0 ⇒

⇒ RB = -0.000408012/0.083 = -0.0049158 кН;

Для проверки вычислим сумму проекций всех сил на вертикальную ось:

∑Y = RA + RB - ∑qi(bi - ai) - ∑Fi =

= RA + RB - F1 - F2 =

= 0.0068718 - 0.0049158 - 0.006 + 0.004044 = 0;

Построение эпюр

Составим аналитические выражения Q(z) и M(z) для каждого участка и вычислим их значения в характерных точках.

Участок I (0 ≤ z ≤ 0.0275):

Поперечная сила Q:

QI(z) = - F1 = -0.006;

Значения Q на краях отрезка:

QI(0) = -0.006 кН;

QI(0.0275) = -0.006 кН;

Изгибающий момент M:

MI(z) = - F1(z - c1) + M1 = - 0.006(z - 0) - 0.00015 = -0.006z - 0.00015;

Значения M на краях отрезка:

MI(0) = -0.006·0 - 0.00015 = -0.00015 кНм;

MI(0.0275) = -0.006·0.0275 - 0.00015 = -0.000315 кНм;

Участок II (0.0275 ≤ z ≤ 0.0505):

Поперечная сила Q:

QII(z) = RA - F1 = 0.0068718 - 0.006 = 0.00087181;

Значения Q на краях отрезка:

QII(0.0275) = 0.00087181 кН;

QII(0.0505) = 0.00087181 кН;

Изгибающий момент M:

MII(z) = RA(z - L1) - F1(z - c1) + M1 = 0.0068718(z - 0.0275)- 0.006(z - 0) - 0.00015 = 0.00087181z - 0.00033897;

Значения M на краях отрезка:

MII(0.0275) = 0.00087181·0.0275 - 0.00033897 = -0.000315 кНм;

MII(0.0505) = 0.00087181·0.0505 - 0.00033897 = -0.00029495 кНм;

Участок III (0.0505 ≤ z ≤ 0.1105):

Поперечная сила Q:

QIII(z) = RA - F1 - F2 = 0.0068718 - 0.006 + 0.004044 = 0.0049158;

Значения Q на краях отрезка:

QIII(0.0505) = 0.0049158 кН;

QIII(0.1105) = 0.0049158 кН;

Изгибающий момент M:

MIII(z) = RA(z - L1) - F1(z - c1) - F2(z - c2) + M1 = 0.0068718(z - 0.0275)- 0.006(z - 0) + 0.004044(z - 0.0505) - 0.00015 = 0.0049158z - 0.0005432;

Значения M на краях отрезка:

MIII(0.0505) = 0.0049158·0.0505 - 0.0005432 = -0.00029495 кНм;

MIII(0.1105) = 0.0049158·0.1105 - 0.0005432 = 0;



Рисунок 2.4. Эпюра сил и моментов вала 1

Построение эпюр Ткр, M(экв)

Нм=0.00015 кНм











По конструкционным соображениям берём

Вал 2




Рисунок 2.5. Схема нагружения вала 2

Реакции опор

Сумма моментов всех сил относительно точки B должна равняться нулю:

∑MB = - RA L + ∑qi(bi - ai)(2L - ai - bi)/2 + ∑Fi(L - ci) - ∑Mi =

= - RA L + F1(L - c1) + F2(L - c2) = - RA·0.083 + 0.003842·(0.083 - 0.023) - 0.00943·(0.083 - 0.0565) =

= - RA·0.083 + 0.003842·0.06 - 0.00943·0.0265 =

= - RA·0.083 - 1.9375· = 0 ⇒

⇒ RA = -1.9375 /0.083 = -0.00023343 кН;

Сумма моментов всех сил относительно точки A должна равняться нулю:

∑MA = RB L - ∑qi(bi - ai)(ai + bi)/2 - ∑Fici - ∑Mi =

= RB L - F1c1 - F2c2 = RB·0.083 - 0.003842·0.023 + 0.00943·0.0565 =

= RB·0.083 + 0.000444429 = 0 ⇒

⇒ RB = -0.000444429/0.083 = -0.0053546 кН;

Для проверки вычислим сумму проекций всех сил на вертикальную ось:

∑Y = RA + RB - ∑qi(bi - ai) - ∑Fi =

= RA + RB - F1 - F2 =

= -0.00023343 - 0.0053546 - 0.003842 + 0.00943 = 0;

Построение эпюр

Составим аналитические выражения Q(z) и M(z) для каждого участка и вычислим их значения в характерных точках.

Участок I (0 ≤ z ≤ 0.023):

Поперечная сила Q:

QI(z) = RA = -0.00023343;

Значения Q на краях отрезка:

QI(0) = -0.00023343 кН;

QI(0.023) = -0.00023343 кН;

Изгибающий момент M:

MI(z) = RA z = -0.00023343z;

Значения M на краях отрезка:

MI(0) = -0.00023343·0 = 0;

MI(0.023) = -0.00023343·0.023 = -5.369·  кНм;

Участок II (0.023 ≤ z ≤ 0.0565):

Поперечная сила Q:

QII(z) = RA - F1 = -0.00023343 - 0.003842 = -0.0040754;

Значения Q на краях отрезка:

QII(0.023) = -0.0040754 кН;

QII(0.0565) = -0.0040754 кН;

Изгибающий момент M:

MII(z) = RA z - F1(z - c1) = -0.00023343z - 0.003842(z - 0.023) =

= -0.0040754z + 8.8366E-5;

Значения M на краях отрезка:

MII(0.023) = -0.0040754·0.023 + 8.8366 = -5.369  кНм;

MII(0.0565) = -0.0040754·0.0565 + 8.8366 = -0.0001419 кНм;

Участок III (0.0565 ≤ z ≤ 0.083):

Поперечная сила Q:

QIII(z) = RA - F1 - F2 = -0.00023343 - 0.003842 + 0.00943 = 0.0053546;

Значения Q на краях отрезка:

QIII(0.0565) = 0.0053546 кН;

QIII(0.083) = 0.0053546 кН;

Изгибающий момент M:

MIII(z) = RA z - F1(z - c1) - F2(z - c2) = -0.00023343z - 0.003842(z - 0.023) + 0.00943(z - 0.0565) = 0.0053546z - 0.00044443;

Значения M на краях отрезка:

MIII(0.0565) = 0.0053546·0.0565 - 0.00044443 = -0.0001419 кНм;

MIII(0.083) = 0.0053546·0.083 - 0.00044443 = 0;



Рисунок 2.6. Эпюра сил и моментов вала 2








По конструкционным соображениям берём

Вал 3





Рисунок 2.7. Схема нагружения вала 3

Реакции опор

Сумма моментов всех сил относительно точки B должна равняться нулю:

∑MB = - RA L + ∑qi(bi - ai)(2L - ai - bi)/2 + ∑Fi(L - ci) - ∑Mi =

= - RA L + F1(L - c1) + F2(L - c2) = - RA·0.28227 + 0.00885·(0.28227 - 0.0565) + 0.040967·(0.28227 - 0.1825) =

= - RA·0.28227 + 0.00885·0.22577 + 0.040967·0.09977 =

= - RA·0.28227 + 0.00608534209 = 0 ⇒

⇒ RA = 0.00608534209/0.28227 = 0.021559 кН;

Сумма моментов всех сил относительно точки A должна равняться нулю:

∑MA = RB L - ∑qi(bi - ai)(ai + bi)/2 - ∑Fici - ∑Mi =

= RB L - F1c1 - F2c2 = RB·0.28227 - 0.00885·0.0565 - 0.040967·0.1825 =

= RB·0.28227 - 0.0079765025 = 0 ⇒

⇒ RB = 0.0079765025/0.28227 = 0.028258 кН;

Для проверки вычислим сумму проекций всех сил на вертикальную ось:

∑Y = RA + RB - ∑qi(bi - ai) - ∑Fi =

= RA + RB - F1 - F2 =

= 0.021559 + 0.028258 - 0.00885 - 0.040967 = 0;

Построение эпюр

Составим аналитические выражения Q(z) и M(z) для каждого участка и вычислим их значения в характерных точках.

Участок I (0 ≤ z ≤ 0.0565):

QI(z) = RA = 0.021559;

Значения Q на краях отрезка:

QI(0) = 0.021559 кН;

QI(0.0565) = 0.021559 кН;

Изгибающий момент M:

MI(z) = RA z = 0.021559z;

Значения M на краях отрезка:

MI(0) = 0.021559·0 = 0;

MI(0.0565) = 0.021559·0.0565 = 0.0012181 кНм;

Участок II (0.0565 ≤ z ≤ 0.1825):

Поперечная сила Q:

QII(z) = RA - F1 = 0.021559 - 0.00885 = 0.012709;

Значения Q на краях отрезка:

QII(0.0565) = 0.012709 кН;

QII(0.1825) = 0.012709 кН;

Изгибающий момент M:

MII(z) = RA z - F1(z - c1) = 0.021559z - 0.00885(z - 0.0565) = 0.012709z + 0.00050003;

Значения M на краях отрезка:

MII(0.0565) = 0.012709·0.0565 + 0.00050003 = 0.0012181 кНм;

MII(0.1825) = 0.012709·0.1825 + 0.00050003 = 0.0028193 кНм;

Участок III (0.1825 ≤ z ≤ 0.28227):

Поперечная сила Q:

QIII(z) = RA - F1 - F2 = 0.021559 - 0.00885 - 0.040967 = -0.028258;

Значения Q на краях отрезка:

QIII(0.1825) = -0.028258 кН;

QIII(0.28227) = -0.028258 кН;

Изгибающий момент M:

MIII(z) = RA z - F1(z - c1) - F2(z - c2) = 0.021559z - 0.00885(z - 0.0565) - 0.040967(z - 0.1825) = -0.028258z + 0.0079765;

Значения M на краях отрезка:

MIII(0.1825) = -0.028258·0.1825 + 0.0079765 = 0.0028193 кНм;

MIII(0.28227) = -0.028258·0.28227 + 0.0079765 = 0;



Рисунок 2.8. Эпюра сил и моментов вала 3








По конструкционным соображениям берём

Вал 4





Рисунок 2.9. Схема нагружения вала 4

Реакции опор

Сумма моментов всех сил относительно точки B должна равняться нулю:

∑MB = - RA L + ∑qi(bi - ai)(2L - ai - bi)/2 + ∑Fi(L - ci) - ∑Mi =

= - RA L + F1(L - c1) = - RA·0.113 + 0.229413·(0.113 - 0.0613) =

= - RA·0.113 + 0.229413·0.0517 =

= - RA·0.113 + 0.0118606521 = 0 ⇒

⇒ RA = 0.0118606521/0.113 = 0.10496 кН;

Сумма моментов всех сил относительно точки A должна равняться нулю:

∑MA = RB L - ∑qi(bi - ai)(ai + bi)/2 - ∑Fici - ∑Mi =

= RB L - F1c1 = RB·0.113 - 0.229413·0.0613 =

= RB·0.113 - 0.0140630169 = 0 ⇒

⇒ RB = 0.0140630169/0.113 = 0.12445 кН;

Для проверки вычислим сумму проекций всех сил на вертикальную ось:

∑Y = RA + RB - ∑qi(bi - ai) - ∑Fi =

= RA + RB - F1 =

= 0.10496 + 0.12445 - 0.229413 = 0;

Построение эпюр

Составим аналитические выражения Q(z) и M(z) для каждого участка и вычислим их значения в характерных точках.

Участок I (0 ≤ z ≤ 0.0613):

Поперечная сила Q:

QI(z) = RA = 0.10496;

Значения Q на краях отрезка:

QI(0) = 0.10496 кН;

QI(0.0613) = 0.10496 кН;

Изгибающий момент M:

MI(z) = RA z = 0.10496z;

Значения M на краях отрезка:

MI(0) = 0.10496·0 = 0;

MI(0.0613) = 0.10496·0.0613 = 0.0064341 кНм;

Участок II (0.0613 ≤ z ≤ 0.113):

Поперечная сила Q:

QII(z) = RA - F1 = 0.10496 - 0.229413 = -0.12445;

Значения Q на краях отрезка:

QII(0.0613) = -0.12445 кН;

QII(0.113) = -0.12445 кН;

Изгибающий момент M:

MII(z) = RA z - F1(z - c1) = 0.10496z - 0.229413(z - 0.0613) = -0.12445z + 0.014063;

Значения M на краях отрезка:

MII(0.0613) = -0.12445·0.0613 + 0.014063 = 0.0064341 кНм;

MII(0.113) = -0.12445·0.113 + 0.014063 = 0;







По конструкционным соображениям берём



Рисунок 2.10. Эпюра сил и моментов вала 4