практические. методичка по ТМ. Методическое пособие по выполнению практических заданий учебной дисциплины Техническая механика

• Название: Методическое пособие по выполнению практических заданий учебной дисциплины Техническая механика
• Анкор: практические
• Дата: 25.01.2021
• Размер: 1.99 Mb.
• Имя файла: методичка по ТМ.docx
• Тип: Методическое пособие; #171298
• страница: 8 из 12

ТЕМА: Зубчатые передачи.
НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ: Расчет косозубой цилиндрической передачи.
Цель работы:

-Ознакомиться с назначением и видами редукторов.

- Ознакомиться с конструкцией и назначением деталей передачи.

-Рассчитать закрытую косозубую передачу одноступенчатого цилиндрического редуктора.

- Углубить, систематизировать, обобщить теоретические знания по теме.

Задание:Рассчитать закрытую косозубую передачу одноступенчатого цилиндрического редуктора привода винтового транспортера.

Таблица№18

№ варианта	Мощность эл.двигателя N, квт	Угловая скорость эл. двигателя ωдв, рад/с	Угловая скорость вала транспортера ωт, рад/с	Срок службы привода Т, час	Передаточное отношение редуктора, ί ред	Расположение шестерни относительно опор	Опоры

Таблица№19. Варианты заданий

№ варианта	Мощность эл.двигателя N, кВт	Угловая скорость эл. двигателя ωдв рад/с	Передаточное отношение редуктора, ί ред	η ред	Срок службы привода Т, ч	Угловая скорость вала транспортера ω т рад/с
1	7,5	99,4	2,5	0,96	20∙103	10
2	4,9	99,3	2,4	0,95	12∙103	24,8
3	10	152	5,08	0,94	12∙103	14
4	9,5	142	4,08	0,95	14∙103	12
5	8,5	124	3,2	0,96	16∙103	14
6	37	106	3	0,96	20∙103	14
7	35	116	4,1	0,95	20∙103	12
8	6,8	99	2,2	0,94	18∙103	10
9	28	132	3,2	0,96	20∙103	16
10	24	108	4	0,95	18∙103	14

ХОД РАБОТЫ

1. 
   Изучить назначение и виды редукторов (приложение № 1).
   
2. 
   Ознакомиться с чертежами редуктора и зубчатой передачи.
   
3. 
   Вычертить схему привода (приложение № 2).
   
4. 
   Произвести расчет закрытой косозубой передачи одноступенчатого цилиндрического редуктора. (согласно варианта).
   
5. 
   Оформить отчёт.
   

НОРМА ВРЕМЕНИ: 4 часа

МЕСТО ПРОВЕДЕНИЯ: учебный кабинет «Техническая механика».

ОСНАЩЕНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА:

• Инструкционная карта.

• Калькулятор.

• Чертежные принадлежности.
ЛИТЕРАТУРА:

1. А.А. Эрдеди «Детали машин»- М.: Издательский центр «Академия», 2003.- стр.134-143.

2.В.П.Олофинская «Детали машин» краткий курс и тестовые задания- М: ФОРУМ,2010.- стр.27-32.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА

1. 
   Общее передаточное отношение привода: i_общ= ω_дв/ω_т =
   

угловая скорость колеса редуктора ω₂ = ω₁ / i = ω_дв/i_ред=

2. 
   Вращающий момент на валу шестерни Т₁= Ν₁ / ω₁ = Ν_дв/ω_дв=
   
3. 
   Материал шестерни и колеса, размеры заготовок (приложение № 3)
   

Рекомендуется твердость материала шестерни косозубой передачи выбирать возможно выше, для чего подвергать шестерню азотированию, цементации или поверхностной закалке. Применение высокотвердой шестерни повышает контактную прочность косозубой передачи. (Твердость зубьев вкосозубой шестерни должна быть выше, чем у колеса.)

4. 
   Выбор коэффициента долговечности.
   

К_НL= К_FL =

К_НL — коэффициент долговечности, учитывающий влияние срока службы и режима нагрузки передачи К_НLmax ≥ К_НL ≥ 1. Для нормализованных или улучшенных колес К_НLmax = 2,6; для колес с поверхностной закалкой, азотированием, цементацией К_НLmax =1,8.

К_FL — коэффициент долговечности. При НВ ≤ 350 2 ≥ К_FL ≥ 1.

При НВ > 350 1,6 ≥ К_FL ≥ 1.

4. 
   Рассчитываем пределы контактной выносливости (приложение 4) б_но.
   

Для материала шестерниб _но1=

Для материала колеса б _но2=

Рассчитываем пределы изгибной выносливости (приложение 5) б_но.

Для материала шестерниб _Fо1 =

Для материала колеса б _Fо2 =

4. 
   а) Рассчитаем допустимые контактные напряжения
   

Для материала шестерни[ б ] н2 = бно1 · Кн_L/S_н=

S_н — требуемый коэффициент безопасности: S_н≈1,1÷1,2 (нижнее значение при нормализации, улучшении или объемной закалке).

Для передач, выход из строя которых связан с тяжелыми последствиями, значения S_нувеличивают на ≈ 15%.
Для материала колеса [ б ] н1 = бно2 · Кн_L/S_н=

Для косозубной передачи условное допускаемое контактное напряжение

[б]н= 0,45 ([б]н1 + [б]н2) =

Должно соблюдаться условие [б]н ≤ 1,23 [б]н2 (сделать вывод на соблюдение данного условия).
б) Рассчитаем допустимые напряжения изгиба

Для материала шестерни [б]_F1 = б_F01 · К_FL/S_F =

S_F - требуемый коэффициент безопасности; S_F ≈ 1,8 ÷ 2,3 (верхнее значение для литых колес)
Для материала колес [б]_F2 = б_F02 · К_FL/S_F =

4. 
   Назначаем расчетные коэффициенты: Ψ_{вd —} коэффициент ширины венца колеса, зависящий от диаметра шестерни Ψ_вd= в₂/d₁ (приложение 6).
   

Ψ_вd=

Ψва - коэффициент ширины венца колеса,

зависящий от межосевого расстояния передачи Ψва = в₂/а_w

Ψ_ва= 2 Ψвd/(i+1) =

Значение Ψва корректируем по стандартному ряду: по ГОСТ 2185-66 Ψва = 0,1; 0,125; 0,16; 0,2; 0,25; 0,315; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1; 1,25.

Кнβ — коэффициент нагрузки, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линии (приложение 7).К_нβ =

4. 
   Рассчитываем межосевое расстояние передачи =
   

Значение α_{w —} корректируем по стандартному ряду: по ГОСТ СТСЭВ 229-75 α_w = 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000 мм.

9. 
   Нормальный модуль зубьев.
   

Задаются модулем зубьев m. Для передач общего назначения при улучшенных сталях рекомендуется m = (0,01-0,02) α_w, а при закаленных — m = (0,016 -0,031) α_w.

Принимать m< 2 мм в силовых передачах не рекомендуется.

Уменьшение модуля зацепления m и соответствующее увеличение числа зубьев Z способствует уменьшению удельного скольжения, что увеличивает надежность против заедания. m_n= (0,01 — 0,02) α_w =

По ГОСТ 9563-60 (приложение 11) принимаем m_n=

10. 
    а) Задаемся предварительно углом наклона зуба β =
    

Осевая сила F_а дополнительно нагружает подшипники, возрастая с увеличением β. По этой причине для косозубых колес принимают β = 8-18⁰. Наличие в зацеплении осевых сил является недостатком косозубой передачи.

б) Суммарное число зубьев Z_Σ = (2α_ω cosβ)/ m_n=

в) Числа зубьев:

шестерни Z₁ = Z_Σ / (ί + 1) =

принимаем Z₁ = ;

колеса Z₂ = Z_Σ - Z₁ =

г) Фактический угол наклона зубьев cosβ = m_nZ_Σ / 2α_ω =

β =

10. 
    Передаточное число u = Z₂ / Z₁ =
    
11. 
    Основные геометрические размеры шестерни и колеса:
    

диаметры делительных окружностей:

d₁ = m_nZ₁ / cosβ =

d₂ = m_nZ₂ / cosβ =

при этом соблюдается равенство ά_ω= α_w = d_α1 = d_{2 /}/ 2 =

Диаметры окружностей вершин:

d_α1 = d₁ +2 m_n=

d_α2 = d₂ +2 m_n=

что соответствует предварительно принятым диаметрам заготовок; ширина венца:

колесаb₂ = ψ_αά_ω=

шестерни b₁ = b₂ + 5мм =

10. 
    Окружная скорость косозубых колес
    

υ = ω₁ d₁ / 2 =

По (приложение 8) для уменьшения динамической нагрузки принимаем 8-ю степень точности изготовления зубчатых колес.

10. 
    Окружная сила F_t= 2Т₁ / d₁ =
    

10. 
    Принимаем расчетные коэффициенты:
    

К_нα = К_нυ=

К_Fβ = К_Fυ=

К_нα — коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями. Для косозубых колес при υ ≤ 15 м/с для 6-8-й степеней точности К_нα = ;К_нβ — коэффициент неравномерности нагрузки по ширине венца (приложение 7); К_нυ— коэффициент динамической нагрузки. Для косозубых передач рекомендуется: К_нυ= 1 — при любой твердости зубьев и υ ≤ 10 с/м; К_нυ= 1,2 — при твердости зубьев ≤ НВ350 и υ = 10-20 м/с; К_нυ= 1,1 — при твердости зубьев > НВ350 и υ = 10-20 м/с.

16. 
    Расчетное контактное напряжение
    

=

Условие прочности б_н< [ б ] _]н

т. е. условие прочности.

17. 
    Эквивалентные числа зубьев шестерни и колеса
    

Ζ_υ1 = Ζ₁ /cos³ β = 26/cos³ 9⁰ 04' = 27

Ζ_υ2 = Ζ₂ /cos³ β = 132/cos³ 9⁰ 04' = 137

Коэффициенты формы зубьев (приложение 10) шестерни Y_F1 = ;

колеса Y_F2 = .

Сравнительная характеристика прочности зубьев на изгиб;

шестерни[ б ]_F1 / Y_F1 =

колеса[ б ]_F2 / Y_F2 =

Проверочный расчет передачи на прочность необходимо вести по колесу, зубья которого менее прочны на изгиб.

18. 
    Расчетные напряжения изгиба в зубьях колеса
    

б_F2 = 0,9Y_F2 К_FβК_Fυ =

Условие прочности б _F2<[ б ]_F2

Вывод:
ПРИЛОЖЕНИЯ

к практической работе №1 по дисциплине «Детали машин»

ПРИЛОЖЕНИЕ №1.

Редуктором называется – механизм, понижающий угловую скорость в приводах от двигателя к рабочей машине. Редукторы состоят из зубчатых или червячных передач, установленных в отдельном корпусе.

Редукторы широко применяются в различных отраслях машиностроения и поэтому они весьма разнообразны по кинематике и конструктивному исполнению.

Редукторы бывают с цилиндрическими и коническими зубчатыми колесами, а также червячными парами. Зубчатые колеса могут быть с прямыми, косыми, круговыми и шевронными зубьями.

Различают следующие виды редукторов:

по типу передачи – цилиндрические

конические

червячные

конически-цилиндрические

червячно-цилиндрические

по числу ступеней – одно, - двух, - трехступенчатые

по расположению валов и зубчатых колес – горизонтальные, вертикальные

Цилиндрические зубчатые редукторы благодаря широкому диапазону передаваемых мощностей, долговечности, простоте изготовления и обслуживания имеют широкое распространение.

Одноступенчатые редукторы имеют передаточное число U 6,3

1. 
   Электродвигатель
   
2. 
   Редуктор
   
3. 
   Винтовой транспортер
   
4. 
   Открытая коническая прямозубая передача
   

ПРИЛОЖЕНИЕ №3. Механические характеристики сталей для зубчатых колес

Марка сталей	Вид заготовки	Термообработка	Диаметр заготовки, мм (при толщине обода 80 мм)	Твердость зубьев
				На поверхности		В сердцевине
40Л	литье	нормализация	любой	НВ 147		НВ 147
40ХНМА	поковка	Мягкое азотирование	до 200	НV		HRC
38ХМЮА	поковка	Жесткое азотирование	до 200	НV		HRC
45	поковка	Улучшение //-// //-//	90÷120 180÷250 250÷350	НВ 194÷222 НВ 180÷207 НВ 180÷192 НВ 260÷282 НВ 240÷270
40Х	поковка	Улучшение //-//	до 120 120÷150
40Х	поковка	Поверх. закалка	150÷180 180÷250 до120	НВ 230÷251 НВ 215÷243
				HRC 45÷50	НВ 269÷302
40ХН	поковка	улучшение Поверх. закалка	200 2000÷315 до200	НВ 269÷302 НВ 235÷262
				HRC 45÷53	НВ 269÷302
20Х	поковка	цементная	до120	HRC 56÷63	HRC 30÷45
12ХНЗА	поковка	цементная	до200	HRC 45÷53	HRC 30÷50

ПРИЛОЖЕНИЕ №4. Значения пределов контактной выносливости

Термическая обработка зуб.	Твердость поверхности зуб.	Группа стали	бно МПа
Нормализация и улучшение	НВ	Углеродная или легированная	2НВ +70
Объемная закалка	HRC 38÷50		18НRC +150
Поверхностная закалка	HRC 40÷50		17НRC +200
Цементация	HRC >56	легированная	23НRC +150
Азотирование	НV 550÷750		НV 550÷750

ПРИЛОЖЕНИЕ №5.Значения пределов изгибной выносливости

Термическая обработка	Твердость зубьев			Группа стали	bfo МПа
	Поверх.		Сердцев.
Нормализация и улучшение	HRC 180÷350			Углеродистая или легированная	1,8 НВ
Объемная закалка	HRC 38÷50			легированная	500÷600
Поверхностная закалка	HRC 38÷50	HRC 38÷50			600
Цементация	НV 550÷750	HRC 38÷50			19 НRC÷43
Азотирование	HRC 38÷50	HRC 38÷50			800

ПРИЛОЖЕНИЕ №6. Рекомендуемые значения Ψвd

Расположение шестерни относительно опор	Твердость рабочих поверхностей зубъев колес
Консольное	0,3÷0,4	0,2÷0,25
симметричное	0,8 1,4	0,4÷0,9
несимметричное	0,6÷1,2	0,3÷0,6

*Большие значения при постоянной нагрузке
ПРИЛОЖЕНИЕ №8. Степень точности передачи в зависимости от окружности скорости колес

Вид передачи	Вид зубьев	Степень точности (по нормам плавности)
		6-я	7-я	8-я	9-я
		Предельная окружающая скорость υ
Цилиндрическая	Прямые косые	15 30	10 15	6 10	3 6
коническая	прямые	9	6	4	2,5

ПРИЛОЖЕНИЕ №9. Ориентировочные значения коэффициента κ_Fβ

Расположение шестерни относительно опор	Твердость поверхности зубьев	Ψвd =в2 /d1
		0,2	0,4	0,6	0,8	1,2	1,6
Консольное, опоры шарикоподшипники		1,16 1,33	1,31 1,10	1,64 -	- -	- -	- -
Консольное, опоры роликоподшипники		1,10 1,20	1,22 1,44	1,38 1,71	1,57 -	- -	- -
симметричное		1,01 1,02	1,03 1,04	1,05 1,08	1,07 1,14	1,14 1,30	1,26 -
несимметричное		1,05 1,09	1,10 1,18	1,17 1,30	1,25 1,43	1,42 1,73	1,61 -

ПРИЛОЖЕНИЕ№10. Значение коэффициента формы зуба Y_F для некоррегированного внешнего зацепления

Z или Zυ	17	20	22	24	26	28	30	35	40	45	50	65	80	100	150	300	Рейка
YF	4,26	4,07	3,98	3,92	3,88	3,81	3,79	3,75	3,7	3,66	3,65	3,62	3,6	3,6	3,6	3,6	3,63

ПРИЛОЖЕНИЕ №11. Модули зубьев m по ГОСТ 9563-60

Ряды	Модули, мм
1	1	1,25	1,5	2	2,5	3	4	5
2	1,13	1,38	1,75	2,25	2,75	3,5	4,5	5,5
1	6	8	10	12	16	20	25	-
2	7	9	11	14	18	22	28	-

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 13