Расчет редуктора

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Июня 2013 в 13:38, контрольная работа

Описание работы

Инженер-конструктор является творцом новой техники, и уровнем его творческой работы в большей степени определяются темпы научно-технического прогресса. Деятельность конструктора принадлежит к числу наиболее сложных проявлений человеческого разума. Решающая роль успеха при создании новой техники определяется тем, что заложено на чертеже конструктора. С развитием науки и техники проблемные вопросы решаются с учетом все возрастающего числа факторов, базирующихся на данных различных наук. При выполнении проекта используются математические модели, базирующиеся на теоретических и экспериментальных исследованиях, относящихся к объемной и контактной прочности, материаловедению, теплотехнике, гидравлике, теории упругости, строительной механике. Широко используются сведения из курсов сопротивления материалов, теоретической механики, машиностроительного черчения и т. д. Все это способствует развитию самостоятельности и творческого подхода к поставленным проблемам.

Скачать архив (130.85 Кб) Сколько стоит заказать работу?

Файлы: 1 файл

расчет.doc

— 394.00 Кб (Скачать файл)

где b=10 мм - ширина шпоночного паза; t₁=5 мм - глубина шпоночного паза;

- y_t = 0.1 - см. стр. 166[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- k_t = 1,7 - находим по таблице 8.5[1];

- e_t = 0,83 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S_t = 194,532 / ((1,7 / (0,83 · 0,97)) · 5,667 + 0,1 · 5,667) = 15,522.

Радиальная сила муфты, действующая на вал, найдена в разделе "Выбор муфт" и равна F_м1 = 148 Н. Приняв у вала длину посадочной части равной длине l = 148 мм, Находим изгибающий момент в сечении:

M_изг. = T_м1 · l / 2 = 396 · 148 / 2 = 29304 Н·мм.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

S_s = s_-1 / ((k_s / (e_s · b)) · s_v + y_s · s_m) , где:

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

s_v = M_изг. / W_нетто = 17389,935 / 1133,981 = 25,842 МПа,

здесь

W_нетто = p · D³ / 32 - b · t₁ · (D - t₁)²/ (2 · D)

W_нетто = 3,142 · 25³ / 32 - 10 · 5 · (25 - 5)²/ (2 · 25) = 1133,981 мм³,

где b=10 мм - ширина шпоночного паза; t₁=5 мм - глубина шпоночного паза;

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

s_m = F_a / (p · D² / 4) = 0 / (3,142 · 25² / 4) = 0 МПа, где

F_a = 0 МПа - продольная сила в сечении,

- y_s = 0,2 - см. стр. 164[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- k_s = 1,8 - находим по таблице 8.5[1];

- e_s = 0,92 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S_s = 335,4 / ((1,8 / (0,92 · 0,97)) · 25,842 + 0,2 · 0) = 6,435.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = S_s · S_t / (S_s² + S_t²)^1/2 = 6,435 · 15,522 / (6,435² + 15,522²)^1/2 = 5,944

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.

8.2 Расчёт моментов 2-го вала

M_xА = 0 Н · мм

M_yА = 0 Н · мм

M_А = (M_xА² + M_yА²)^1/2 = (0² + 0²)^1/2 = 0 H · мм

M_xБ = R_y3· L_АБ

M_xБ = 2637,539 * 60 = 158252,348 H · мм

M_yБ = R_x3· L_АБ

M_yБ = (-284,039) * 60 = -17042,369 H · мм

M_Б = (M_xБ² + M_yБ²)^1/2 = (158252,348² + -17042,369²)^1/2 = 159167,358 H · мм

M_xВ' = R_y3 · (L_АБ + L_БВ) + F_t3 · L_БВ

M_xВ' = 2637,539 * (60 + 65) + (-3393,128) * 65 = 109139,071 H · мм

M_xВ" = R_y3 · (L_АБ + L_БВ) + F_t3 · L_БВ + F_a2 · sin(a₂) · d_2(пер.1) / 2

M_xВ" = 2637,539 * (60 + 65) + (-3393,128) * 65 + 756,025 * (sin(270) * 256 / 2) = 12367,871 H · мм

M_yВ' = R_x3 · (L_АБ + L_БВ) + F_r3 · L_БВ

M_yВ' = (-284,039) * (60 + 65) + 1234,998 * 65 = 44769,934 H · мм

M_yВ" = R_x3 · (L_АБ + L_БВ) + F_r3 · L_БВ + F_a2 · cos(a₂) · d_2(пер.1) / 2

M_yВ" = (-284,039) * (60 + 65) + 1234,998 * 65 + 756,025 * (cos(270) * 256 / 2) = 44769,934 H · мм

M_В' = ((M_xВ')² + (M_yВ')²)^1/2 = (109139,071² + 44769,934²)^1/2 = 117964,757 H · мм

M_В" = ((M_xВ")² + (M_yВ")²)^1/2 = (12367,871² + 44769,934²)^1/2 = 46446,865 H · мм

M_xГ = 0 Н · мм

M_yГ = 0 Н · мм

M_Г = (M_xГ² + M_yГ²)^1/2 = (0² + 0²)^1/2 = 0 H · мм

Эпюры моментов 2-го вала

Расчёт 2-го вала

Крутящий момент на валу T_кр. = T₂ = 203587,688 H·мм.

Для данного вала выбран материал: сталь 45. Для этого материала:

- предел прочности s_b = 780 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба

s_-1 = 0,43 · s_b = 0,43 · 780 = 335,4 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле кручения

t_-1 = 0,58 · s_-1 = 0,58 · 335,4 = 194,532 МПа.

С е ч е н и е Б.

Диаметр вала в данном сечении D = 45 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием двух шпоночных канавок. Ширина шпоночной канавки b = 14 мм, глубина шпоночной канавки t₁ = 5,5 мм.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

S_s = s_-1 / ((k_s / (e_s · b)) · s_v + y_s · s_m) , где:

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

s_v = M_изг. / W_нетто = 159167,358 / 6276,415 = 25,36 МПа,

здесь

W_нетто = p · D³ / 32 - b · t₁ · (D - t₁)²/ D

W_нетто = 3,142 · 45³ / 32 - 14 · 5,5 · (45 - 5,5)²/ 45 = 6276,415 мм³,

где b=14 мм - ширина шпоночного паза; t₁=5,5 мм - глубина шпоночного паза;

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

s_m = F_a / (p · D² / 4) = 756,025 / (3,142 · 45² / 4) = 0,475 МПа,

здесь: F_a = 756,025 МПа - продольная сила,

- y_s = 0,2 - см. стр. 164[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- k_s = 1,8 - находим по таблице 8.5[1];

- e_s = 0,85 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S_s = 335,4 / ((1,8 / (0,85 · 0,97)) · 25,36 + 0,2 · 0,475) = 6,048.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

S_t = t_-1 / ((k _t / (e_t · b)) · t_v + y_t · t_m), где:

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

t_v = t_m = t_max / 2 = 0,5 · T_кр. / W_{к
нетто}

t_v = t_m = t_max / 2 = 0,5 · 203587,688 / 15222,5916,687 МПа,

здесь

W_{к нетто} = p · D³ / 16 - b · t₁ · (D - t₁)²/ D

W_{к нетто} = 3,142 · 45³ / 16 - 14 · 5,5 · (45 - 5,5)²/ 45 = 15222,591 мм³,

где b=14 мм - ширина шпоночного паза; t₁=5,5 мм - глубина шпоночного паза;

- y_t = 0.1 - см. стр. 166[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- k_t = 1,7 - находим по таблице 8.5[1];

- e_t = 0,73 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S_t = 194,532 / ((1,7 / (0,73 · 0,97)) · 6,687 + 0,1 · 6,687) = 11,633.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = S_s · S_t / (S_s² + S_t²)^1/2 = 6,048 · 11,633 / (6,048² + 11,633²)^1/2 = 5,366 (11.50)

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.

С е ч е н и е В.

Диаметр вала в данном сечении D = 50 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки. Ширина шпоночной канавки b = 14 мм, глубина шпоночной канавки t₁ = 5,5 мм.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

S_s = s_-1 / ((k_s / (e_s · b)) · s_v + y_s · s_m) , где:

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

s_v = M_изг. / W_нетто = 117964,757 / 10747,054 = 10,976 МПа,

W_нетто = p · D³ / 32 - b · t₁ · (D - t₁)²/ (2 · D)

W_нетто = 3,142 · 50³ / 32 - 14 · 5,5 · (50 - 5,5)²/ (2 · 50) = 10747,054 мм³,

где b=14 мм - ширина шпоночного паза; t₁=5,5 мм - глубина шпоночного паза;

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

s_m = F_a / (p · D² / 4) = 756,025 / (3,142 · 50² / 4) = 0,385 МПа,

здесь: F_a = 756,025 МПа - продольная сила,

- y_s = 0,2 - см. стр. 164[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- k_s = 1,8 - находим по таблице 8.5[1];

- e_s = 0,85 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S_s = 335,4 / ((1,8 / (0,85 · 0,97)) · 10,976 + 0,2 · 0,385) = 13,952.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

S_t = t_-1 / ((k _t / (e_t · b)) · t_v + y_t · t_m), где:

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

t_v = t_m = t_max / 2 = 0,5 · T_кр. / W_{к
нетто}

t_v = t_m = t_max / 2 = 0,5 · 203587,688 / 23018,94,422 МПа,

здесь

W_{к нетто} = p · D³ / 16 - b · t₁ · (D - t₁)²/ (2 · D)

W_{к нетто} = 3,142 · 50³ / 16 - 14 · 5,5 · (50 - 5,5)²/ (2 · 50) = 23018,9 мм³,

где b=14 мм - ширина шпоночного паза; t₁=5,5 мм - глубина шпоночного паза;

- y_t = 0.1 - см. стр. 166[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- k_t = 1,7 - находим по таблице 8.5[1];

- e_t = 0,73 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S_t = 194,532 / ((1,7 / (0,73 · 0,97)) · 4,422 + 0,1 · 4,422) = 17,591.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = S_s · S_t / (S_s² + S_t²)^1/2 = 13,952 · 17,591 / (13,952² + 17,591²)^1/2 = 10,931 (11.58)

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.

8.3 Расчёт моментов 3-го вала

M_xА = 0 Н · мм

M_yА = 0 Н · мм

M_мА = 0 Н · мм

M_А = (M_xА² + M_yА²)^1/2 + M_мА = (0² + 0²)^1/2 + 0 = 0 H · мм

M_xБ = 0 Н · мм

M_yБ = 0 Н · мм

M_мБ = F_м2 · L_АБ

M_мБ = 2160 * 130 = 280800 H · мм

M_Б = (M_xБ² + M_yБ²)^1/2 + M_мБ = (0² + 0²)^1/2 + 280800 = 280800 H · мм

M_xВ = R_y5· L_БВ

M_xВ = (-2349,089) * 60 = -140945,317 H · мм

M_yВ = R_x5· L_БВ

M_yВ = 854,999 * 60 = 51299,917 H · мм

M_мВ = F_м2 · (L_АБ + L_БВ) - R_(м2) · L_БВ

M_мВ = 2160 * (130 + 60) - 3600 * 60 = 194400 H · мм

M_В = (M_xВ² + M_yВ²)^1/2 + M_мВ = (-140945,317² + 51299,917²)^1/2 + 194400 = 344390,879 H · мм

M_xГ = 0 Н · мм

M_yГ = 0 Н · мм

M_мГ = F_м2 · (L_АБ + L_БВ + L_ВГ) - R_(м2) · (L_БВ + L_ВГ)

M_мГ = 2160 * (130 + 60 + 135) - 3600 * (60 + 135) = 0 H · мм

M_Г = (M_xГ² + M_yГ²)^1/2 + M_мГ = (0² + 0²)^1/2 + 0 = 0 H · мм

Эпюры моментов 3-го вала

Расчёт 3-го вала

Крутящий момент на валу T_кр. = T₃ = 393026,021 H·мм.

Для данного вала выбран материал: сталь 45. Для этого материала:

- предел прочности s_b = 780 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле изгиба

s_-1 = 0,43 · s_b = 0,43 · 780 = 335,4 МПа;

- предел выносливости стали при симметричном цикле кручения

t_-1 = 0,58 · s_-1 = 0,58 · 335,4 = 194,532 МПа.

С е ч е н и е А.

Диаметр вала в данном сечении D = 50 мм. Это сечение при передаче вращающего момента через муфту рассчитываем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

S_t = t_-1 / ((k _t / (e_t · b)) · t_v + y_t · t_m), где:

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

t_v = t_m = t_max / 2 = 0,5 · T_кр. / W_{к
нетто}

t_v = 0,5 · 393026,021 / 23018,9 = = 8,537 МПа,

здесь

W_{к нетто} = p · D³ / 16 - b · t₁ · (D - t₁)²/ (2 · D)

W_{к нетто} = 3,142 · 50³ / 16 - 14 · 5,5 · (50 - 5,5)²/ (2 · 50) = 23018,9 мм³

где b=14 мм - ширина шпоночного паза; t₁=5,5 мм - глубина шпоночного паза;

- y_t = 0.1 - см. стр. 166[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- k_t = 1,7 - находим по таблице 8.5[1];

- e_t = 0,73 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S_t = 194,532 / ((1,7 / (0,73 · 0,97)) · 8,537 + 0,1 · 8,537) = 9,112.

Радиальная сила муфты, действующая на вал, найдена в разделе "Выбор муфт" и равна F_м2 = 226 Н. Приняв у вала длину посадочной части равной длине l = 226 мм, Находим изгибающий момент в сечении:

M_изг. = T_м2 · l / 2 = 2160 · 226 / 2 = 244080 Н·мм.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

S_s = s_-1 / ((k_s / (e_s · b)) · s_v + y_s · s_m) , где:

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

s_v = M_изг. / W_нетто = 62691,787 / 10747,054 = 22,711 МПа,

здесь

W_нетто = p · D³ / 32 - b · t₁ · (D - t₁)²/ (2 · D)

W_нетто = 3,142 · 50³ / 32 - 14 · 5,5 · (50 - 5,5)²/ (2 · 50) = 10747,054 мм³,

где b=14 мм - ширина шпоночного паза; t₁=5,5 мм - глубина шпоночного паза;

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

s_m = F_a / (p · D² / 4) = 0 / (3,142 · 50² / 4) = 0 МПа, где

F_a = 0 МПа - продольная сила в сечении,

- y_s = 0,2 - см. стр. 164[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- k_s = 1,8 - находим по таблице 8.5[1];

- e_s = 0,85 - находим по таблице 8.8[1];

Тогда:

S_s = 335,4 / ((1,8 / (0,85 · 0,97)) · 22,711 + 0,2 · 0) = 6,765.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = S_s · S_t / (S_s² + S_t²)^1/2 = 6,765 · 9,112 / (6,765² + 9,112²)^1/2 = 5,432

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.

С е ч е н и е Б.

Диаметр вала в данном сечении D = 55 мм. Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом (см. табл. 8.7[1]).

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

S_s = s_-1 / ((k_s / (e_s · b)) · s_v + y_s · s_m) , где:

- амплитуда цикла нормальных напряжений:

s_v = M_изг. / W_нетто = 280800 / 16333,827 = 17,191 МПа,

здесь

W_нетто = p · D³ / 32 = 3,142 · 55³ / 32 = 16333,827 мм³

- среднее напряжение цикла нормальных напряжений:

s_m = F_a / (p · D² / 4) = 0 / (3,142 · 55² / 4) = 0 МПа,

здесь: F_a = 0 МПа - продольная сила,

- y_s = 0,2 - см. стр. 164[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1];

- k_s/e_s = 3,102 - находим по таблице 8.7[1];

Тогда:

S_s = 335,4 / ((3,102 / 0,97) · 17,191 + 0,2 · 0) = 6,101.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

S_t = t_-1 / ((k _t / (e_t · b)) · t_v + y_t · t_m), где:

- амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла:

t_v = t_m = t_max / 2 = 0,5 · T_кр. / W_{к
нетто}

t_v = t_m = t_max / 2 = 0,5 · 393026,021 / 32667,6556,016 МПа,

здесь

W_{к нетто} = p · D³ / 16 = 3,142 · 55³ / 16 = 32667,655 мм³

- y_t = 0.1 - см. стр. 166[1];

- b = 0.97 - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, см. стр. 162[1].

- k_t/e_t = 2,202 - находим по таблице 8.7[1];

Тогда:

S_t = 194,532 / ((2,202 / 0,97) · 6,016 + 0,1 · 6,016) = 13,643.

Результирующий коэффициент запаса прочности:

S = S_s · S_t / (S_s² + S_t²)^1/2 = 6,101 · 13,643 / (6,101² + 13,643²)^1/2 = 5,569 (11.84)

Расчётное значение получилось больше минимально допустимого [S] = 2,5. Сечение проходит по прочности.

С е ч е н и е В.

Диаметр вала в данном сечении D = 60 мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием двух шпоночных канавок. Ширина шпоночной канавки b = 18 мм, глубина шпоночной канавки t₁ = 7 мм.

Информация о работе Расчет редуктора