Условие графического обозначения некоторых элементов кинематических схем (ГОСТ 2.770-68)

Наименование	Условные обозначения
Вал, ось, стержень
Подшипники скольжения и качения на валу без уточнения типа: радиальные упорные
Муфта
Соединение детали с валом: Свободное вращение Глухое
Передача ремнем без уточнения типа ремня
Передача цепью без уточнения типа цепи
Передача зубчатой цилиндрическая с внешним зацеплением (общее обозначение без уточнения типа зубьев с прямыми, косыми и шевронами зубьев
Передача зубчатая с пересекающимися валами: конические без уточнения типа зубьев
Передача зубчатые со скрещивающимися валами: червячные с цилиндрическими червяком
Электродвигатель

ЗАДАНИЕ

Привод состоит из электродвигателя мощностью с угловой скоростью вала (таблица 2) и многоступенчатой передачи, характеристики звеньев указаны на кинематической схеме (таблица 3). Угловая скорость выходного (рабочего) вала привода . Выполнить чертеж кинематической схемы механизма. Пронумеровать все валы. Требуется определить: общие КПД и передаточное отношение привода, мощности, вращающие моменты и угловые скорости для всех валов. Дать характеристику привода и отдельных передач. При работе принять значения КПД передач в соответствии с таблицей 4. Упругим скольжением в ременных передачах пренебречь.

Таблица 2

№ задания (номер схемы)	Мощность	Угловая скорость
	2,2
	7,5		2,5
	18,5		1,5
	5,5		1,2
	5,5

Таблица 3

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Таблица 4.

Передача	КПД
Зубчатая в закрытом корпусе (редуктор): цилиндрическими колесами коническими колесами	0,97…0,98
0,96…0,97
Зубчатая открытая.	0,95…0,96
Червячная в закрытом корпусе при числе витков заходов червяка: =1 =2 =4	0,70…0,75
0,80…0,85
0,85…0,95
Цепная закрытая	0,95…0,97
Цепная открытая	0,90…0,95
Ременная	0,95…0,97
Подшипники качения	0,99…0,995
Муфта	0,98

Пример выполнения

Задача

Привод состоит из электродвигателя мощностью с угловой скоростью вала и редуктора с многоступенчатой передачей. Требуется определить: а) общие КПД и передаточное отношение привода; б) мощности, вращающие моменты и угловые скорости для всех валов.

Решение.

Кинематическая и конструктивная характеристики привода: передача двухступенчатая (I-II-первая ступень, II-III-вторая ступень), понижающая (т.е. уменьшающая угловую скорость, так как в каждой ступени диаметр выходного звена больше, чем входного). Первая ступень - передача цилиндрическая косозубая, вторая ступень - передача цилиндрическая прямозубая. Передача закрытая, т.е. в корпусе. Для подсоединения к выходному и входному валу редуктора предусмотрены управление муфты.

Принимая в соответствии рекомендациями КПД, определяем мощности на валах:

Передаточные числа и передаточные отношения отдельных передач и привода в целом:

;

Передаточные отношения равны передаточным числам. Общее передаточное отношение привода

Угловые скорости валов:

Вращательный момент на валах:

1) без учета потерь

2) с учетом потерь

 

В понижающих передачах понижение угловых скоростей валов сопровождается соответствующим повышением вращающих моментов. Мощности на валах снижаются незначительно вследствие потерь на трение в подшипниках и при взаимодействии звеньев.

 

 

Контрольные вопросы:

1. Отражает ли кинематическая схема механизма конструктивные размеры и взаимное расположение элементов механизма?

2. Как связаны между собой тела (детали), образующие одно звено?

3. Каких два основных вида кинематических пар встречаются в различных механизмах?

4. В каких кинематических парах (низших или высших) контакт совершается по поверхности?

5. Как называется кинематические пары, у которых контакт звеньев осуществляется в точках или по линии?

6. Укажите, какие кинематические пары являются высшими: сочленение вала с подшипником скольжения; сцепление зубьев зубчатых колес; сочленение ползуна с направляющими; контакт шариков с обоймами подшипников качения

 

 

Практическая работа №13

«Определение допускаемых напряжений на контактную прочность на изгиб»

Цель работы: определять допускаемые напряжения на контактную прочность и изгибную выносливость

Теоретическое обоснование.

Допускаемое контактное напряжение определяют при проектировочном расчете по формуле:

где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов (П., т.1 т. 2)

- коэффициент долговечности. Принимают

- коэффициент безопасности; для колес из нормализованной и улучшенной стали, а также при объемной закалке принимают
;при поверхностном упрочнении зубьев

Для непрямозубых колес расчетное допускаемое контактное напряжение

где и - допускаемые контактные напряжения соответственно шестерни и колеса

После определения этих величин следует проверить выполнение условия

где , как правило, равно .

Допускаемые напряжения на изгибную выносливость определяются:

где - предел выносливости, соответствующего базовому числу циклов (П., т. 3)

- коэффициент безопасности, определяется как произведение двух коэффициентов:

- коэффициент, учитывающий нестабильность свойств материала зубчатых колес (П., т.3.3)

- коэффициент, учитывающий способ получения заготовки зубчатого колеса: для поковок и штамповок ; для проката ; для литых заготовок

 

ЗАДАНИЕ

Подобрать материал зубчатых колес, термообработку и определить значения допускаемых контактных напряжений и допускаемых напряжений изгиба .

№ вар	Материал зубчатой пары
ШЕСТЕРНЯ - термическая обработка	КОЛЕСО – термическая обработка
1.	Сталь 45 - улучшение	Сталь 40 - нормализация
2.	Сталь 40Х - улучшение	Сталь 45 - нормализация
3.	Сталь 40ХН - улучшение	Сталь 40Х - нормализация
4.	Сталь 40ХН - улучшение	Сталь 40ХН - нормализация
5.	Сталь 18ХГТ – поверхностная закалка	Сталь 18ХГТ - улучшение
6.	Сталь 25ХГТ - цементация	Сталь 25ХГ - улучшение
7.	Сталь 40ХН - улучшение	Сталь 40ХН - улучшение
8.	Сталь 40 - улучшение	Сталь 40 - нормализация
9.	Сталь 20ХГМ - закалка	Сталь 20ХГМ - улучшение
10.	Сталь 30ХГТ - цементация	Сталь 30ХГТ - улучшение

 

Пример выполнения задания.

Задача

Подобрать материал зубчатых колес, термообработку и определить значения допускаемых контактных напряжений и допускаемых напряжений изгиба .

Решение

В малонагруженных передачах применяют материал с твердостью

. Для уменьшения габаритов и производственных площадей рекомендуют, чтобы твердость зубьев шестерни была больше твердости зубьев колеса не более, чем на 20…50 единиц.

Для зубчатой пары принимаем одну и ту же марку стали (с целью уменьшения количества различных типов материалов), но с разной термообработкой:

шестерня - сталь 45 - т/о улучшение;

колесо – сталь 45 – т/о нормализация.

Улучшение – закалка с последующим высокотемпературным отпуском. Улучшаемые и нормализованные стали хорошо поддаются чистовой обработке и хорошо прирабатываются.

Нормализация — нагрев материала до температуры, незначительно превышающей температуру верхней критической точки стали, выдержка и постепенное охлаждение на воздухе или вместе с печью. Нормализация снимает литейные напряжения и наклеп, и обеспечивает получение равномерной структуры материала по всему объему заготовки.

Допускаемые контактные напряжения при расчете рабочих поверхностей определяют по формуле:

,

– предел контактной выносливости при базовом числе циклов

(П., т. 1).

НВ – средняя твердость колеса (П., т.2)

 

– коэффициент долговечности

– коэффициент безопасности

Таким образом:

Для косозубых колес расчетное допускаемое контактное напряжение определяется по формуле:

Проверяем выполнение условия:

Условие выполнено, поэтому за допускаемое контактное напряжение принимаем:

Допускаемое напряжение на изгибную выносливость определяем по формуле:

,

– предел выносливости (при нулевом цикле), соответствует базовому числу циклов. (П., т.3)

 

 

– коэффициент безопасности

- коэффициент, учитывающий нестабильность свойств материала зубчатых колес (П., т.3)

- коэффициент, учитывающий способ получения заготовки

Итак:

Допустимое напряжение на изгиб принимаем:

Контрольные вопросы.

1. Какие материалы применяются для изготовления зубчатых колес?

2. На какие две группы делятся стальные зубчатые колеса в зависимости от твердости рабочих поверхностей?

3. Какая из этих групп технологична и почему?

4. Какая предпочтительна разница в твёрдости рабочих поверхностей зубьев шестерни и колёса прямозубых и косозубых передач?

5. Какие факторы учитывают при выборе допускаемых контактных напряжений и допускаемых напряжений изгиба и как определяют эти напряжения?

6. Почему цилиндрическая шестерня должна быть изготовлена с более твёрдой поверхностью

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

 

 

 

 

Практическая работа №14