Проверочный расчет на прочность колес по контактным напряжениям

Необходимо, чтобы выполнялось следующее условие:

Где  – предельное значение контактной прочности (из проектировочного расчета), МПа;

, рассчитывается по формуле, МПа:

– коэффициент, учитывающий форму соприкасающихся поверхностей (), б/р;

– коэффициент, учитывающий механические свойства материала ( - коэффициент Пуассона, зависит от контактирующих материалов, для сталь – сталь 0.3;  – приведенный модуль упругости, т.к. шестерни и зубчатые колеса из стали, то  ), б/р;

– коэффициент, учитывающий торцевого перекрытия, равен , б/р;

–момент на валу, Н м;

 – коэффициент нагрузки, лежит в интервале от 1,3 до 1,5 (), б/р;

 – передаточное отношение j-ой передачи, б/р;

 – делительный диаметр зубчатого колеса, i начинается с 2, мм;

 – ширина зубчатого колеса, мм;

 – межосевое расстояние в передаче, мм.

 

Вычислим:

Для зубчатого колеса 1(шестерни):

Для зубчатого колеса 2:

Для зубчатого колеса 3(шестерни):

Для зубчатого колеса 4:

Вывод: условия проверки на контактную прочность выполнены.

Расчет на прочность колес при кратковременных перегрузках по контактным и изгибным напряжениям

Необходимо, чтобы выполнялось следующее условие:

Где  – коэффициент перегрузки, б/р;

 – контактное напряжение, МПа;

 – предельное контактное напряжение, МПа;

Коэффициент перегрузки определяется как отношение максимального кратковременного действующего момента к номинальному значению момента на валу. Однако так как на валу III установлена предохранительная муфта, то коэффициент перегрузки следует принять равным коэффициенту повышения нагрузки γ.

 γ =1,5

Где γ – коэффициенту повышения нагрузки, б/р;

Где  – предел текучести материала (Для ЗК – , для шестерни – )

Для зубчатых колес:

Для шестерен:  

 

Для зубчатого колеса 1(шестерни):

Для зубчатого колеса 2:

Для зубчатого колеса 3(шестерни):

Для зубчатого колеса 4:

Вывод: условия проверки на прочность при перегрузках выполнены

Расчет на точность

Назначение степени точности

Согласно рекомендациям [1], поскольку разрабатываемый привод не является точным (согласно ТЗ не заданны углы отработки), назначим 7-ю степень точности для всех зубчатых колес, так как она является экономичной и удовлетворяет основным требованиям, предъявляемым к зубчатым цилиндрическим передачам. 7-я степень точности применяется в передачах средней точности, а также в цилиндрических

передачах при V до 5 м/с. Она соответствует экономическому уровню точности, а, следовательно, имеет невысокую стоимость. Поэтому при проектировании ЭМП в первую очередь следует остановить внимание на этой степени точности, переходя к более высоким степеням л ишь в случае необходимости.

Назначение вида сопряжения

 

Расчет вида сопряжения

Выберем вид сопряжения из условия:

где j_р — расчётное значение бокового зазора, мкм;

j_{n min} — минимальное значение гарантированного бокового зазора для соответствующего вида сопряжения, мкм.

Расчётное значение бокового зазора определяется по формуле [1]:

где  — боковой зазор, компенсирующий изменение рабочей температуре, мкм; j_с — боковой зазор, необходимый для размещения слоя смазки, мкм.

 

Боковой зазор, компенсирующий изменение рабочей температуре, определяется по формуле:

где α_ω — межосевое расстояние (мм);

α_зк и α_кор — коэффициенты термического расширения материалов зубчатого колеса и корпуса;

t_зк и t_кор — температура нагрева зубчатого колеса и корпуса.

Согласно рекомендациям [8] платы корпуса изготавливаем из латуни Л62, выбирая материал корпуса с коэффициентом линейного расширения близким к коэффициенту линейного расширения материалов колес и валов.

По условиям эксплуатации УХЛ4.1 предельные рабочие температуры составляют +1/+40 °С.

Поскольку коэффициент линейного расширения материала корпуса больше, чем коэффициент линейного расширения материала колес, то наиболее опасным является нижний предел рабочих температур 1°

 

При температуре +1° С  получим (приведены расчеты для всех передач):

 

 

 

Для компенсации температурного диапазона +1/+40 °С, необходим зазор:

 

Значение зазора, необходимого для размещения слоя смазки, определяют из выражения [9].

(1.4)

где m — модуль зацепления.

Тогда:

Расчётное значение бокового зазора для всех передач:

 

По найденному значению  подбираем сопряжение по условию (ближайшее большее):  . В соответствии с данными таблицы [1], выберем вид сопряжения G для всех передач.