Расчет передаточного механизма

Расчет передаточного механизма

Министерство науки и образования, молодежи и спорта Украины

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Кафедра ИКГ

Расчетно-графическое задание по дисциплине:

«Узлы и механизмы полиграфического оборудования»

по теме: «Расчет передаточного механизма»

Выполнил Ст. гр. ВПС-08-1

Середа Л.Б.

Проверила Дембовская Е. А.

Харьков 2011

Èñõîäíûå äàííûå

1.      ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПО ИСХОДНЫМ ДАННЫМ

По исходным данным найдем величину мощности по формуле:

= = 6, 42 Вт

Где - крутящий момент на входном звене

- частота вращения выходного звена

- коэффициент полезного действия механизма. Для предварительных расчетов выбирать = 0,8

Принимаем тип двигателя УАД-42, для которого мощность - 13 Вт, частота оборотов в минуту - 2700.

Имея частоты вращения выходных звеньев (вала) электродвигателя и механизма замедления (редуктора), определим передаточное отношение механизма замедления по формуле:

Где  - частота вращения выходного звена (вала) электродвигателя, об/мин

У одной пары зубчатых колес (ступени) передаточное отношение механизма замедления может быть в пределах от 3 до 7.

В данном случае определение количества ступеней можно определить по формуле:

Ступеней взято было в количестве трех и представлено в следующих величинах:

Составляем кинематическую схему

Рис. 1.1 - кинематическая схема

Следующей задачей является необходимость проверки правильности расчетов. Этого можно добиться с помощью формулы и в последующей подстановке полученного значения в формулу для нахождения мощности двигателя:

где  - КПД муфты, (0,930,95)

 - КПД зубчатых колес, (0,940,96)

 - КПД подшипников, (0,96-0,98)- количество ступеней (k=3).

Возьмем следующие данные:

=0,93

=0,94

=0,98

Уточняем мощность двигателя:

η общ. =  = 0,71_ут = 7,23 (Вт)_ут  N

,23 Вт < 13 Вт

Таким образом можно убедиться, что N_ут меньше заданного значения двигателя, то есть все расчеты произведены верно.

2.      ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

Для определения геометрических параметров зубчатых передач понадобится такая величина, как модуль зацепления.

Данные по нему занесены в следующую таблицу:

Модуль обозначает, сколько мм делительной окружности приходится на один зуб и высчитывается по следующей формуле:

Принимаем модуль 0,5, тогда число зубьев маленького колеса - 26.

Определим число зубьев колеса:

 26*3 = 77мм

Уточним передаточное число ступени:

Аналогичные расчеты проведем и по поводу количества остальных зубьев:

 26 * 3 = 79 мм

Уточним передаточное число ступени:

/26=3,04

Рассчитаем количество зубьев четвертого колеса:

 26 * 6 = 157 мм

Уточним передаточное число ступеней:

/26=6,04

Найдем :

=2,96*3,04*6,04=54,4

Сравним с числом, полученным до этого -  = 54.

Зная число зубьев и модуль, можно определить все остальные параметры:

Диаметр делительной окружности:

 13 (мм)

 38,5 (мм)

 39,5 (мм)

 78,5 (мм)

Диаметр вершин зубьев:

 14 (мм)

 39,5 (мм)

 40,5 (мм)

 79,5 (мм)

Диаметр впадин зубьев:

 11,75 (мм)

 37,25 (мм)

 38,25 (мм)

 77,25 (мм)

Межосевое расстояние:

25,75 (мм)

39 (мм)

59 (мм)

.        ВЫБОР КОНСТРУКТИВНЫХ РАЗМЕРОВ ШЕСТЕРНИ

Выберем необходимые данные в зависимости от модуля из таблицы с конструктивными размерами цилиндрических мелкомодульных колес.

Рисунок 2.1 - Эскиз зубчатых колес

Критерием выбора материалов является окружная скорость на выходе передаточного механизма

 (м/с)

Для данной величины окружной скорости можно выбрать следующие материалы:

Запишем данные для последующих расчетов:

Модули упругости: для стали - 2,1*10⁵ МПа

для латунь -10⁵ МПа

Коэффициент Пуассона - 0,32

Допускаемое контактное напряжение для латуни - 265 Н/мм²

Рис. 3.1 Эскиз колеса.

электродвигатель зубчатый шестерня вал

4.      ПРОВЕРКА ПЕРЕДАЧИ НА КОНТАКТНУЮ ПРОЧНОСТЬ

Проверочный расчет открытой передачи рекомендуется провести на контактную прочность по формуле:

 - коэффициент, учитывающий распределение напряжения вдоль длины контактных линий = 1,76

 - коэффициент, учитывающий материалы шестерни и колеса. Его можно найти по следующей формуле:

При этом величина  находится следующим образом:

Е₁, Е₂ - модули упругости шестерни и колеса_t - окружное усилие, которое возникает в зацеплении

 - учитывает напряжение в зависимости от вращающегося элемента

При этом * =1,5

- учитывает динамичность нагрузки = 1- ширина зубчатого венца из эскиза

 - диаметр делительной окружности

Итак, найдем :

 = 135483,87

 = _t = = 25,48

Наконец, произведем проверку:

 = 165,66 Н/мм²    165,66 Н/мм²  265 Н/мм²

Данное контактное напряжение меньше допустимого контактного напряжения Дюраллюминия (265 Н/мм²).

Построим компоновочный чертеж.

5.      РАСЧЕТ ДИАМЕТРА ВАЛА

Определение усилий, действующих на предпоследний вал

Расставим необходимые силы на предпоследнем валу. Расстояние между зубчатыми колесами обозначим как , , . Как видно, при определении изгибающих моментов будет необходимо разбить плоскость на две: вертикальную и горизонтальную. К вертикальной плоскости относятся силы и , к горизонтальной - и . Для начала найдем эти самые силы:

 = 8,38 (н)

 = 3,017 (н)

 = 51,98 (н)

 = 18,71 (н)

Определение изгибающих моментов. После нахождения всех необходимых сил разобьем действие усилий на 2 плоскости: вертикальную и горизонтальную. Составим уравнение моментов для вертикальной плоскости относительно т.А и B:

= (-FR3 (l2+l3)+FR1*l3)/(l1+l2+l3)=2,67 (н)= (-FR3*l1+FR1(l1+l2))/( l1+l2+l3) = 13,02 (Н)

Произведем проверку:- FR3 - Ra - RB = 18,71-3,44-3,017-12,25 = 0

Составим уравнение моментов для горизонтальной плоскости относительно т.А и B:

= (-Ft3 * l1 + Ft1*( l1+l2)/(l1+l2+l3)=36,177 (н)= (-Ft3*( l2+l3 )+Ft1*l3)/( l1+l2+l3) = 7,4 (Н)

Произведем проверку:

FT1 - FT3 - Ra - RB = 51,98-9,6-34-8,38= 0

Найдем изгибающие моменты в вертикальной плоскости. Произведем подход слева на участке 0 ≤ z1 ≤ 47:

на участке 47 ≤ z2 ≤ 73:

на участке 73 ≤ 94:

.4 Найдем изгибающие моменты в горизонтальной плоскости. Произведем подход слева на участке 0 ≤ z1 ≤ 47:

на участке 47 ≤ z2 ≤ 73:

на участке 73 ≤ 94:

Построим эпюры. Опираясь на полученные максимальные значения моментов, посчитаем эквивалентный момент:

= 1284,3 (Н*мм)

Посчитаем момент кручения:

Посчитаем диаметр вала из материала сталь 35, у которого =250 Н/мм². Воспользуемся следующей формулой:

 = 3,71(мм)

Принимаем  = 4 (мм), соответственно нормативному ряду размеров, согласно ГОСТу 6636-69.

ВЫВОДЫ

На протяжении данного расчетного задания был выбран электродвигатель для зубчатой передачи, рассчитаны геометрические параметры зубчатой передачи, конструктивные размеры и материал шестерней колеса, была произведена проверка материала на контактную прочность. Как результат - был найден диаметр вала. Согласно ГОСТу 663669 он равен 4 мм.