Материалы для выполнения и защиты контрольной работы, письменный контроль (ПСК): контрольная работа (ПСК-2)
Тема контрольной работы «Расчёт механических передач»
Этап 3* «Расчет клиноременной передачи»
*- исходные данные для расчета и текстовый алгоритм выполнения заданий №1, №2 и №3 приведены по адресу: https://edu.pgta.ru/course/view.php?id=982
Кинематическая схема привода и исходные данные для расчета
Рисунок – Схема привода машины:
I – вал электродвигателя; 1- ведущий шкив клиноременной передачи;
2- ведомый шкив клиноременной передачи; II – быстроходный вал редуктора;
III – – промежуточный вал редуктора; IV – тихоходный вал редуктора;
3,5- шестерни; 4,6 – зубчатое колесо
ЗАДАНИЯ**:
| Варианты | ||||||
| мощность на выходном валу привода Рвых, кВт | 0,8 | 1,0 | 1,3 | 1,7 | 1,9 | 2,2 |
| Варианты | аз офю | би пхя | вк рш | гл с щ | дм тц | жн уэ |
| частота вращения выходного вала привода nвых, мин-1 |
** – вариант мощности выбирается по порядковому номеру студента в списке группы /у заочников по последней цифре номера зачетки/, при этом если цифра более 6, нумерация проводится по кругу; вариант частоты вращения выбирается по первой букве фамилии.
*** – передаточное число редуктора – подобрать самостоятельно
Расчет производится на основе ранее полученных данных и использования справочной литературы.
Выбор материала зубчатых колес
1. По рекомендациям [2, стр. 10] для изготовления шестерни и колеса выбираем сталь 40ХН. Для шестерни нужно обеспечить более высокие механические свойства, чем для колеса. Поэтому назначаем среднюю твердость рабочей поверхности зубьев шестерни выше твердости колеса, соблюдая условие:
(25)
2. Средняя твердость [2, табл. 2.2, стр. 10]:
Шестерни - 
;
Колеса - 
.
3. Предельные характеристики материала [2, табл. 2.2, стр. 10]:
шестерни: 
колеса: 
4.2 Определение числа циклов перемены напряжений [2, стр. 11]
1. Определяем суммарное время работы привода в часах:
, (26)
где 
- срок службы в годах;
300 – число рабочих дней в году;
- число смен;
8 – продолжительность рабочей смены в часах.
2. Определяем суммарное число циклов перемены напряжений
, (27)
где 
- частота вращения 
-го зубчатого колеса, об/мин.
Быстроходная ступень
для шестерни
для колеса
Тихоходная ступень
для шестерни
для колеса
3. Определяем эквивалентное число циклов перемены напряжений:
при расчете на контактную выносливость
, (28)
где 
- коэффициент приведения режима с переменной нагрузкой для расчета на контактную выносливость, для тяжелого режима работы
[2, табл. 2.4, стр. 12].
Быстроходная ступень
для шестерни: 
для колеса: 
Тихоходная ступень
для шестерни: 
для колеса: 
при расчете на изгибную выносливость
, (29)
где 
- коэффициент приведения режима с переменной нагрузкой для расчета на выносливость при изгибе, для тяжелого режима работы и термообработке улучшение [2, табл. 2.4, стр. 12].
Быстроходная ступень
для шестерни: 
для колеса: 
Тихоходная ступень
для шестерни: 
для колеса: 
4. Определяем базовые числа циклов перемены напряжений, соответствующие длительному пределу выносливости:
при расчете на контактную выносливость [2, рис. 2.1, стр. 12]:
для шестерни - 
;
для колеса - 
.
при расчете на изгибную выносливость - 
.
5. Так как 
, то принимаем 
.
Так как 
, то принимаем 
.
Так как 
, то принимаем 
.
Так как 
, то принимаем 
.
Так как 
, 
, 
и 
, то принимаем 
.
4.3 Определяем допускаемые напряжения для расчета передачи на выносливость [2, табл. 2.5, стр. 13].
1. Определяем длительный предел контактной выносливости [2, табл. 2.6, стр. 15].
(30)
Быстроходная ступень
для шестерни 
для колеса 
Тихоходная ступень
для шестерни 
для колеса 
2. Определяем допускаемые контактные напряжения при неограниченном ресурсе работы передачи [2, табл. 2.5, стр. 13].
(31)
где 
- коэффициент безопасности при расчете на контактную выносливость [2, табл. 2.6, стр. 15].
Быстроходная ступень
для шестерни 
для колеса 
Тихоходная ступень
для шестерни 
для колеса 
3. Определяем предельные допускаемые напряжения [2, табл. 2.6, стр. 15].
, (32)
Быстроходная ступень
для шестерни 
для колеса 
Тихоходная ступень
для шестерни 
для колеса 
4. Определяем допускаемые контактные напряжения [2, табл. 2.5, стр. 13].
, (33)
Быстроходная ступень
для шестерни 
для колеса 
Условие 
выполняется.
При расчете косозубых передач за допускаемое контактное напряжение принимают меньшее из двух, полученных по зависимостям [2, стр. 14]:
т.е. 
.
Тихоходная ступень
для шестерни 
для колеса 
Условие выполняется.
При расчете прямозубых передач за допускаемое контактное напряжение принимают меньшее из полученных, т.е.
.
5. Определяем длительный предел выносливости при изгибе
[2, табл. 2.6, стр. 15].
(34)
для шестерни: 
для колеса: 
6. Определяем допускаемые напряжения изгиба при неограниченном ресурсе передачи [2, табл. 2.5, стр. 13].
, (35)
где 
- коэффициент безопасности при расчете на выносливость при изгибе [2, табл. 2.6, стр. 15].
для шестерни: 
для колеса: 
7. Определяем предельные допускаемые напряжения [2, табл. 2.6, стр. 15].
(36)
для шестерни: 
для колеса: 
8. Определяем допускаемые напряжения на изгиб [2, табл. 2.5, стр. 13].
(37)
для шестерни: 
для колеса: 
Условие 
выполняется.
4.4 Определяем коэффициенты нагрузки
1. Определяем параметр 
[2, стр. 17]:
, (38)
где 
- коэффициент ширины венца [2, табл. 2.9, стр. 18].
Быстроходная ступень
Тихоходная ступень
2. По рисунку 2.2 [2, стр. 16] определяем схему передачи – 5.
3. Определяем коэффициенты 
и 
по табл. 2.7 [2, стр. 16] и
табл. 2.8 [2, стр. 17]:
Быстроходная ступень
Тихоходная ступень
4. Определяем окружную скорость [2, стр. 19]:
, (39)
где 
- коэффициент принимаем по табл. 2.13 [2, стр. 20]
Быстроходная ступень 
Тихоходная ступень где 
5. Выбираем степень точности обоих передач – 8 - по табл. 2.14
[2, стр. 20].
6. Определяем коэффициенты, учитывающие динамическую нагрузку по рекомендациям табл. 2.11 [2, стр. 18] и табл. 2.12 [2, стр. 19]:
Быстроходная ступень 
Тихоходная ступень 
7. Определяем коэффициенты нагрузки [2, стр. 14].
Быстроходная ступень
при расчете на контактную выносливость:
(40)
при расчете на выносливость при изгибе:
(41)
Тихоходная ступень
при расчете на контактную выносливость:
при расчете на выносливость при изгибе:
4.5 Проектный расчет закрытой зубчатой передачи
1. Определяем предварительное значение межосевого расстояния для тихоходной ступени [2, стр. 21].
, (42)
где 10000 – коэффициент по ГОСТ 21354-75.
Полученное расчетное значение округляем до ближайшего большего по ГОСТ 6636-69 [2, табл. 3.2, стр. 22], принимаем
2. Определяем рабочую ширину колеса и шестерни [2, стр. 22]:
Тихоходная ступень
для колеса: 
(43)
для шестерни: 
(44)
| 
|
Быстроходная ступень
Уточняем коэффициент ширина венца быстроходной ступени [2, стр. 26]:
, (45)
где 
- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями в косозубых передачах [2, табл. 3.1, стр. 22].
Так как полученное значение 
, то принимаем
для колеса: 
для шестерни: 
| 
|
3. Определяем ориентировочное значение модуля [2, стр. 22]:
(46)
Полученное значение модуля округляем до ближайшего большего по табл. 3.3 [2, стр. 22], принимаем
4. Определяем суммарное число зубьев [2, стр. 23]:
Тихоходная ступень
(47)
Быстроходная ступень
, (48)
где 
- предварительно принятый минимальный угол наклона зубьев.
Определяем действительный угол наклона зубьев [2, стр. 23]:
(49)
5. Определяем число зубьев ведущего и ведомого колес [2, стр. 23]:
Тихоходная ступень
число зубьев ведущего колеса 
, (50)
где 
- минимальное число зубьев для прямозубых колес.
Условие выполняется.
число зубьев ведомого колеса 
(51)
Быстроходная ступень
число зубьев ведущего колеса
где 
- минимальное число зубьев для косозубых колес.
Условие выполняется.
число зубьев ведомого колеса 
| 
| 
| 
|
6. Определяем фактическое значение передаточного числа [2, стр. 24]:
Тихоходная ступень
(52)
Ошибка: 
Условие выполняется.
Быстроходная ступень
Ошибка: 
Условие выполняется.
7. Проверяем зубья ведомого колеса на выносливость при изгибе
[2, стр. 24]:
Тихоходная ступень
, (53)
где 
- коэффициент, учитывающий форму зуба
[2, табл. 3.4, стр. 25].
Условие выполняется.
Быстроходная ступень
,
где 
- коэффициент, учитывающий форму зуба
[2, табл. 3.4, стр. 25].
Условие выполняется.
| 
|
8. Проверяем зубья шестерни на выносливость при изгибе
[2, стр. 25]:
Тихоходная ступень
, (54)
где 
- коэффициент, учитывающий форму зуба
[2, табл. 3.4, стр. 25].
Условие выполняется.
Быстроходная ступень
,
где 
- коэффициент, учитывающий форму зуба
[2, табл. 3.4, стр. 25].
Условие выполняется.
| 
|
9. Определяем основные параметры зубчатого зацепления [2, стр. 26]:
Тихоходная ступень
- диаметры делительных окружностей:
шестерни
(55)
колеса
проверяем действительное межосевое расстояние
- диаметры окружностей вершин:
шестерни
(56)
колеса
- диаметры окружностей впадин:
шестерни
(57)
колеса
| № колеса |  , мм
|  , мм
|  , мм
|
Быстроходная ступень
- диаметры делительных окружностей:
шестерни
(58)
колеса
проверяем действительное межосевое расстояние
- диаметры окружностей вершин:
шестерни
(59)
колеса
- диаметры окружностей впадин:
шестерни
(60)
колеса
| № колеса | , мм
| , мм
|  , мм
|
| 70,886 | 74,886 | 65,886 | |
| 249,114 | 253,114 | 244,114 |