Расчетно проектировочная работа по «Детали машин и основы конструирования»

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

ФГОУ  ВПО ПЕНЗЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ  АКАДЕМИЯ 
 
 
 
 
 
 

Кафедра «Детали машин» 
 
 
 
 
 
 
 
 

РАСЧЕТНО-ПРОЕКТИРОВОЧНАЯ

РАБОТА  №3 
 
 

по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание 

Задача  №1……………………………………………………...………………….3

Список  использованной литературы…………………………………………..14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Задача  №1 

      Привод  к стенду обкатки КПП включает закрытую червячную передачу, предназначенную для работы в течение лет. Электродвигатель 4А180М2У3, у которого . 

      Дано:

      Вращающий момент на валу колеса кНм;

      Частота вращения колеса мин^-1;

      Частота вращения червяка  мин^-1;

      Передаточное  число червячной передачи  

      Решение: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 1 – Схема передачи:

1 –  червяк; 2 – червячное колесо 

      5.2.1 Выбор материалов для изготовления  деталей червячных передач 

      Для изготовления червяка на основании требований, предъявляемых к червякам, принимаем материал сталь 45. Червяк цементованный.

      Для изготовления венца червячного колеса выбираем группу материала в зависимости  от ориентировочной скорости скольжения , м/с и произведения

      Определяем  значение ориентировочной скорости скольжения по формуле [1]:

,

где - частота вращения червяка, мин^-1;

       - максимальный вращающий момент, Н∙мм. 

 м/с. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 2 – Циклограмма: 

      Согласно  циклограмме

      Относительная продолжительность включения по циклограмме  .

      При м/с и принимаем группу материала венца червячного колеса 1а. Принимаем материал венца червячного колеса БрО10Н1Ф1. Способ отливки – центробежное литье, МПа, МПа.

      5.2.2 Допускаемые напряжения 

      Для группы материала венца червячного колеса 1а и червяка цементованного допускаемые напряжения определяются по формулам [1]: 

      5.2.2.1 Допускаемые контактные напряжения  , МПа 

,

где - коэффициент, учитывающий износ. Для м/с [1]. 

 МПа 

      5.2.2.2 Допускаемые напряжения изгиба  , МПа 

 МПа. 

      5.2.2.3Максимальные допустимые контактные напряжения , МПа

 МПа. 

      5.2.2.4 Максимальные допускаемые напряжения  изгиба  , МПа 

 МПа. 

      5.2.3 Расчетная нагрузка с учетом  режима работы червячных передач 

      5.2.3.1 Расчетный вращающий момент на  контактную прочность  , Н∙мм [1]: 

,

где , - коэффициенты контактной долговечности и нагрузки. 

      5.2.3.1.1 Коэффициент долговечности  определяем по формуле [1]: 

,

где N – требуемый ресурс рассчитываемого зубчатого колеса (наработка),        

      циклов;

      – база циклов контактных напряжений. При испытаниях на контактную прочность циклов.

      Требуемый ресурс рассчитываемого зубчатого  колеса определяем по формуле [1]:

,

где - машинное время работы (ресурс), час;

      - частота вращения червячного колеса, мин^-1;

      - число вхождений в зацепление зубьев червячного колеса за один его оборот. . 

      Машинное  время работы определяем по формуле [1]: 

,

где - срок службы передачи, лет;

      - коэффициент использования передачи в течение года. Определяется по циклограмме. ;

      - коэффициент суточного использования. Определяется по циклограмме. . 

 часов;

 циклов;

 

      5.2.3.1.2 Коэффициенты нагрузки  , определяем по формуле [1]: 

,

где - ориентировочный коэффициент концентрации нагрузки;

      - ориентировочный коэффициент динамичности. При проектном расчете [1]. 

      Коэффициент концентрации определяем по формуле [1]: 

,

где - начальный коэффициент концентрации. При и [1]. 

;

;

 кНм. 

      5.2.3.2 Расчетный вращающий момент на  изгибную прочность  

,

где - коэффициент изгибной долговечности;

      - коэффициент нагрузки. 

      5.2.3.2.1 Коэффициент долговечности  определяем по формуле [1]: 

 

      Коэффициент эквивалентности по изгибу определяем по формуле [1]: 

;

;

 кНм. 

      5.2.4 Проектный расчет червячной передачи 

      5.2.4.1 Межосевое расстояние определяем  по формуле [1]: 

 мм 

      Из  единого ряда главных параметров принимаем  мм. 

      5.2.4.2 Число зубьев червячного колеса  

      Принимаем

      2.13.4.3 Модуль  , мм

мм

      Принимаем m = 10 мм.

      2.13.4.4 Коэффициент диаметра червяка 

      Принимаем q = 10 мм. 

      2.13.4.5 Коэффициент смещения X

 

      2.13.4.6 Геометрический расчет червячной  передачи 

      2.13.4.6.1 Угол подъема витка червяка  на начальном цилиндре  , град

 

      2.13.4.6.2 Длина нарезанной части червяка , мм при определяется по формуле [1]:

 мм

      Принимаем мм 

      2.13.4.6.3 Ширина венца червячного колеса  , мм определяется по формуле [1]:

мм

      Принимаем мм 

      2.13.4.6.4 Начальный диаметр  , мм определяется по формуле [1]:

мм;

мм. 

      2.13.4.6.5 Диаметр вершин витков червяка , мм определяется по формуле [1]:

мм 

      2.13.4.6.6 Диаметр впадин витков червяка  , мм определяется по формуле [1]:

мм 

      2.13.4.6.7 Делительный диаметр колеса  , мм определяется по формуле [1]:

мм 

      2.13.4.6.8 Диаметр вершин зубьев колеса  , мм определяется по формуле [1]:

мм 

      2.13.4.6.9 Наибольший диаметр колеса  , мм определяется по формуле [1]:

мм 

      2.13.4.6.10 Диаметр впадин  , мм определяется по формуле [1]:

мм 

      2.13.4.6.11 Высота головки витка червяка  , мм и зуба колеса , мм определяется по формуле [1]:

мм 

      2.13.4.6.12 Высота витка червяка  , мм определяется по формуле [1]:

мм 

      2.13.4.6.13 Начальный диаметр колеса  , мм определяется по формуле [1]:

мм 

      2.13.4.6.14 Условный угол обхвата  , град определяется по формуле [1]:

  

      2.13.4.7 Силовой расчет червячной передачи 

      2.13.4.7.1 Окружная сила на червячном  колесе  , Н определяется по формуле [1]:

Н = 11 кН 

      2.13.4.7.2 Осевая сила на червячном колесе  , Н определяется по формуле [1]:

Н = 2,5 кН

      КПД червяной передачи определяется по формуле [1]: