Реферат: Прочностной и геометрический расчет цилиндрической зубчатой передачи, определение усилий действу

--PAGE_BREAK--7. Проектирование и расчет входного вала 7.1. Определение ориентировочного диаметра входного вала
<img width=«117» height=«55» src=«ref-2_129073833-422.coolpic» v:shapes="_x0000_i1154">,

где <img width=«47» height=«25» src=«ref-2_129074255-145.coolpic» v:shapes="_x0000_i1155">20 — 35 Н/мм2 — условное допускаемое напряжение кручения для выбранного материала вала; для стали 40Х принято <img width=«47» height=«25» src=«ref-2_129074255-145.coolpic» v:shapes="_x0000_i1156">25 Н/мм2.

<img width=«187» height=«51» src=«ref-2_129074545-514.coolpic» v:shapes="_x0000_i1157">

По принято <img width=«27» height=«24» src=«ref-2_129075059-121.coolpic» v:shapes="_x0000_i1158">  = 36,0 мм — диаметр цапфы входного вала,

Принято <img width=«21» height=«25» src=«ref-2_129075180-113.coolpic» v:shapes="_x0000_i1159">=36 мм — диаметр посадочного участка вала под шестерней,
7.2. Предварительный выбор подшипников качения для входного вала
По диаметру цапфы входного вала <img width=«23» height=«24» src=«ref-2_129075293-109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1160"> = 36 мм принят шарикоподшипник радиальный  типа 310 средней серии (ГОСТ 8338-75).

Тип 307: d= 36 мм; D=80 мм;В = 21 мм; r= 2.5 мм; С = 33200 Н, табл. 3, стр. 122 <img width=«87» height=«23» src=«ref-2_129075402-231.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161">.
7.3. Эскизная компоновка входного вала
Общая длина вала

<img width=«92» height=«24» src=«ref-2_129075633-198.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162"> 

<img width=«2» height=«2» src=«ref-2_129075831-73.coolpic» v:shapes="_x0000_s1027">Расстояние между опорами А и В

<img width=«85» height=«23» src=«ref-2_129075904-193.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163">.

Расстояние от опоры А до середины цилиндрического зубчатого колеса

<img width=«75» height=«23» src=«ref-2_129076097-176.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164">.

Расстояние от опоры В до середины хвостовика Е

<img width=«73» height=«21» src=«ref-2_129076273-159.coolpic» v:shapes="_x0000_i1165">.


7.4. Определение опорных реакций на входном валу для каждой силовой плоскости
Окружное усилие:  <img width=«99» height=«24» src=«ref-2_129076432-207.coolpic» v:shapes="_x0000_i1166">

Радиальное усилие:  <img width=«100» height=«24» src=«ref-2_129076639-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1167">

Осевое усилие:  <img width=«101» height=«24» src=«ref-2_129076856-219.coolpic» v:shapes="_x0000_i1168">

Усилие, возникающее на хвостовике вала от соединительной муфты:

<img width=«199» height=«27» src=«ref-2_129077075-384.coolpic» v:shapes="_x0000_i1169">.1944.9Н

            Координатная система X– Y– Zраспадается на две силовые плоскости:

XOZ– плоскость, в которой действуют усилия FRи F
Х  и реакции опор R
А
Z
  и R
В
Z(неизвестные);

XOY– плоскость, в которой действует усилия Ftи F
Ми реакции опор R
А
Y  и R
В
Y

(неизвестные).
Расчётная схема выходного вала для определения опорных реакций в двух силовых плоскостях 
XOZ
и
XOY



<img width=«496» height=«413» src=«ref-2_129077459-19455.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">

1.
XOZ


<img width=«88» height=«27» src=«ref-2_129096914-391.coolpic» v:shapes="_x0000_i1170"> — условие равновесия;

<img width=«380» height=«27» src=«ref-2_129097305-834.coolpic» v:shapes="_x0000_i1171">;

<img width=«255» height=«47» src=«ref-2_129098139-559.coolpic» v:shapes="_x0000_i1172">

<img width=«421» height=«27» src=«ref-2_129098698-892.coolpic» v:shapes="_x0000_i1173">;

<img width=«300» height=«47» src=«ref-2_129099590-621.coolpic» v:shapes="_x0000_i1174">

Проверка: <img width=«451» height=«28» src=«ref-2_129100211-830.coolpic» v:shapes="_x0000_i1175">.



2.
XOY


<img width=«88» height=«27» src=«ref-2_129096914-391.coolpic» v:shapes="_x0000_i1176"> — условие равновесия;

<img width=«299» height=«27» src=«ref-2_129101432-708.coolpic» v:shapes="_x0000_i1177">;

<img width=«436» height=«47» src=«ref-2_129102140-829.coolpic» v:shapes="_x0000_i1178">

<img width=«300» height=«27» src=«ref-2_129102969-706.coolpic» v:shapes="_x0000_i1179">;

<img width=«423» height=«47» src=«ref-2_129103675-826.coolpic» v:shapes="_x0000_i1180">

Проверка: <img width=«540» height=«28» src=«ref-2_129104501-935.coolpic» v:shapes="_x0000_i1181">.

7.5. Построение эпюр изгибающих моментов на входном валу для каждой силовой плоскости методом сечений

1.
XOZ


<img width=«267» height=«253» src=«ref-2_129105436-2577.coolpic» v:shapes="_x0000_i1182">











2.
XOY

<img width=«329» height=«378» src=«ref-2_129108013-4142.coolpic» v:shapes="_x0000_i1183">

Расчётная схема входного вала для определения изгибающих моментов в двух силовых плоскостях  XOZ
и XOY

<img width=«601» height=«353» src=«ref-2_129112155-21982.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">
    продолжение
--PAGE_BREAK--7.6. Определение суммарного изгибающего момента на входном валу Суммарный изгибающий момент определяется методом геометрического суммирования: <img width=«132» height=«32» src=«ref-2_129134137-322.coolpic» v:shapes="_x0000_i1184">
<img width=«305» height=«61» src=«ref-2_129134459-1048.coolpic» v:shapes="_x0000_i1185">

Эпюра суммарного изгибающего момента
<img width=«448» height=«226» src=«ref-2_129135507-7853.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">

М
I,МII– моменты в опасных сечениях выходного вала;

M
ИЗГ
= max(М
I,МII
);

МИЗГ
max= MI= 272Нм.

Наибольший изгибающий момент МИЗГmax= 529 Нм находится в сечении вала под шестерней.
Определение осевого момента сопротивления в опасном сечении вала

<img width=«85» height=«44» src=«ref-2_129143360-266.coolpic» v:shapes="_x0000_i1186">

где d
ос= 36 мм – диаметр вала в опасном сечении;

<img width=«192» height=«44» src=«ref-2_129143626-435.coolpic» v:shapes="_x0000_i1187">

Определение полярного момента сопротивления в опасном сечении вала

<img width=«243» height=«44» src=«ref-2_129144061-529.coolpic» v:shapes="_x0000_i1188">
7.7. Проверка входного вала на статическую и усталостную прочность
Расчетное напряжение изгиба в опасном сечении вала

<img width=«376» height=«48» src=«ref-2_129144590-868.coolpic» v:shapes="_x0000_i1189">

где b
*— коэффициент пусковых и перегрузочных моментов;

принят b* = Тmax
/
T
ном= 2,5 — для АД типа АИР250L4.(4А200М4У3)
Расчетное напряжение кручения в опасном сечении вала
<img width=«285» height=«49» src=«ref-2_129145458-616.coolpic» v:shapes="_x0000_i1190">
Расчетное напряжение растяжения/сжатия от осевой силы

<img width=«368» height=«45» src=«ref-2_129146074-777.coolpic» v:shapes="_x0000_i1191">

Определение эквивалентного напряжения по IIIтеории прочности

<img width=«233» height=«32» src=«ref-2_129146851-461.coolpic» v:shapes="_x0000_i1192">,

где <img width=«191» height=«47» src=«ref-2_129147312-492.coolpic» v:shapes="_x0000_i1193"> — допускаемое напряжение изгиба;

Материал вала – сталь 40Х:

<img width=«109» height=«23» src=«ref-2_129147804-222.coolpic» v:shapes="_x0000_i1194"> — предел текучести; <img width=«109» height=«23» src=«ref-2_129148026-228.coolpic» v:shapes="_x0000_i1195"> — предел прочности (при НВ ≥ 240 – 270);

 <img width=«420» height=«23» src=«ref-2_129148254-601.coolpic» v:shapes="_x0000_i1196"> — пределы выносливости при изгибе и кручении;

<img width=«99» height=«23» src=«ref-2_129148855-226.coolpic» v:shapes="_x0000_i1197"> — допускаемый запас статической прочности;

<img width=«385» height=«29» src=«ref-2_129149081-667.coolpic» v:shapes="_x0000_i1198">
7.8. Проверка опасного сечения входного вала на усталостную прочность с учетом концентрации напряжений


Коэффициенты запаса прочности по напряжениям изгиба и кручения

<img width=«321» height=«68» src=«ref-2_129149748-730.coolpic» v:shapes="_x0000_i1199">

где <img width=«49» height=«24» src=«ref-2_129150478-136.coolpic» v:shapes="_x0000_i1200">, <img width=«269» height=«48» src=«ref-2_129150614-602.coolpic» v:shapes="_x0000_i1201">— среднее напряжение изгиба и амплитуда симметричного цикла;

<img width=«365» height=«25» src=«ref-2_129151216-576.coolpic» v:shapes="_x0000_i1202">— среднее напряжение кручения и амплитуда цикла;

<img width=«611» height=«23» src=«ref-2_129151792-834.coolpic» v:shapes="_x0000_i1203">

— пределы выносливости для материала вала при симметричных циклах изгиба и кручения;

<img width=«48» height=«24» src=«ref-2_129152626-136.coolpic» v:shapes="_x0000_i1204"> — коэффициенты чувствительности материала вала, учитывающие влияние постоянной составляющей цикла на усталостную прочность, приняты <img width=«140» height=«24» src=«ref-2_129152762-257.coolpic» v:shapes="_x0000_i1205">  — для легированной стали, табл. [табл.5.11-5.16, стр184, Киркач];

<img width=«39» height=«23» src=«ref-2_129153019-125.coolpic» v:shapes="_x0000_i1206">коэффициент упрочняющей технологии, принят <img width=«60» height=«23» src=«ref-2_129153144-156.coolpic» v:shapes="_x0000_i1207">(шлифование) [табл.5.11-5.16, стр184, Киркач];

<img width=«44» height=«24» src=«ref-2_129153300-121.coolpic» v:shapes="_x0000_i1208"> — масштабные факторы для нормальных и касательных напряжений, учитывающие влияние абсолютных размеров вала на предел выносливости, приняты <img width=«119» height=«24» src=«ref-2_129153421-219.coolpic» v:shapes="_x0000_i1209"> [табл.5.11-5.16, стр184, Киркач];

<img width=«40» height=«24» src=«ref-2_129153640-133.coolpic» v:shapes="_x0000_i1210"> — эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и кручении, обусловленные различными факторами концентрации напряжений (галтель),

приняты <img width=«127» height=«24» src=«ref-2_129153773-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1211"> [табл.5.11-5.16, стр184, Киркач];

<img width=«345» height=«136» src=«ref-2_129154003-1451.coolpic» v:shapes="_x0000_i1212">

Общий расчетный запас выносливости

<img width=«355» height=«75» src=«ref-2_129155454-962.coolpic» v:shapes="_x0000_i1213">

<img width=«357» height=«75» src=«ref-2_129156416-829.coolpic» v:shapes="_x0000_i1214"> 
    продолжение
--PAGE_BREAK--7.10. Определение расчетной долговечности и ресурса работы подшипников качения для входного вала
Для расчета принят подшипник средней серии типа 310 (шарикоподшипник родиальный однорядный
ГОСТ8338-75).

Определение эквивалентной динамической нагрузки на подшипник

<img width=«121» height=«23» src=«ref-2_129157245-227.coolpic» v:shapes="_x0000_i1215">,

где V– кинематический коэффициент вращения кольца, принятV= 1 (вращается внутреннее кольцо);

R– радиальная нагрузка на подшипник, H;

КБ  = 1,3 <img width=«13» height=«13» src=«ref-2_129157472-80.coolpic» v:shapes="_x0000_i1216">1,5 – коэффициент безопасности, принят КБ =1,4 (степень точности 8);

КТ  – температурный коэф-т., вводимый в расчет, когда t><metricconverter productid=«100 C» w:st=«on»>100 C°, при t≤100 C°КТ=1;

Определение опорных реакций в подшипниках

<img width=«333» height=«61» src=«ref-2_129157552-1106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1217">

<img width=«125» height=«25» src=«ref-2_129158658-388.coolpic» v:shapes="_x0000_i1218">

R=8133(5199)Н

<img width=«172» height=«21» src=«ref-2_129159046-285.coolpic» v:shapes="_x0000_i1219">(7278.6)

Определение расчетной долговечности принятого подшипника типа 310.

<img width=«288» height=«51» src=«ref-2_129159331-732.coolpic» v:shapes="_x0000_i1220">,

где m  — показатель степени кривой выносливости, определяемый формой тела качения;

m= 3 — для шарикоподшипника;

СКАТ= 61800 Н — динамическая грузоподъёмность, определяемая по справочнику.

Определение расчетного ресурса работы выбранного подшипника типа  310


<img width=«401» height=«48» src=«ref-2_129160063-821.coolpic» v:shapes="_x0000_i1221">

Окончательно принят шарикоподшипник радиальный типа 310 средней серии (ГОСТ 8328-75).



7. Проектирование и расчет выходного вала 7.1. Определение ориентировочного диаметра выходного вала
<img width=«119» height=«55» src=«ref-2_129160884-421.coolpic» v:shapes="_x0000_i1222">,

где <img width=«47» height=«25» src=«ref-2_129074255-145.coolpic» v:shapes="_x0000_i1223">20 — 35 Н/мм2 — условное допускаемое напряжение кручения для выбранного материала вала; для стали 40Х принято <img width=«47» height=«25» src=«ref-2_129074255-145.coolpic» v:shapes="_x0000_i1224">25 Н/мм2.

<img width=«185» height=«51» src=«ref-2_129161595-514.coolpic» v:shapes="_x0000_i1225">

Принято <img width=«28» height=«24» src=«ref-2_129162109-126.coolpic» v:shapes="_x0000_i1226">  = 50,0 мм — диаметр цапфы выходного вала,

 <img width=«28» height=«24» src=«ref-2_129162235-122.coolpic» v:shapes="_x0000_i1227">= (1,05 <img width=«13» height=«13» src=«ref-2_129157472-80.coolpic» v:shapes="_x0000_i1228">1,07)d
2П= 1,05∙50÷1,07∙50 =52.25÷53,5мм — диаметр посадочного участка вала под колесом,

Принято: шлицевое соединение колеса с валом 10х72х78х12 (прямобочные шлицы легкой серии)
7.2. Предварительный выбор подшипников качения для выходного вала
По диаметру цапфы выходного вала <img width=«28» height=«24» src=«ref-2_129162437-120.coolpic» v:shapes="_x0000_i1229"> = 50,0 мм принят роликоподшипник радиальный  типа 2213 легкой узкой  серии (ГОСТ 8328-75).

 Тип 310: d= 50 мм; D=110 мм;В = 27 мм; r= 3 мм; С = 64800 Н, табл. 3, стр. 122 <img width=«87» height=«23» src=«ref-2_129075402-231.coolpic» v:shapes="_x0000_i1230">

7.3. Эскизная компоновка входного вала
Общая длина вала

<img width=«93» height=«24» src=«ref-2_129162788-199.coolpic» v:shapes="_x0000_i1231">

<img width=«2» height=«2» src=«ref-2_129075831-73.coolpic» v:shapes="_x0000_s1031">Расстояние между опорами
C
и
D


<img width=«85» height=«23» src=«ref-2_129163060-192.coolpic» v:shapes="_x0000_i1232">.105

Расстояние от опоры
C

до середины цилиндрического зубчатого колеса

<img width=«75» height=«23» src=«ref-2_129163252-177.coolpic» v:shapes="_x0000_i1233">.52.5

Расстояние от опоры
D
до середины хвостовика Е

<img width=«72» height=«21» src=«ref-2_129163429-162.coolpic» v:shapes="_x0000_i1234">.70


    продолжение
--PAGE_BREAK--