Детали машин и основы конструирования

Особенности расчета сварного соединения уголков с косынкой. Подбор размеров поперечного сечения призматической шпонки, определение длины шпонки из условия на прочность. Вычисление диаметра шпильки станочного прихвата. Основные параметры зубчатой передачи.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 03.09.2013
Размер файла 696,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

"Детали машин и основы конструирования"

Задача 1

Задание: Рассчитать сварное соединение двух уголков с косынкой (рис. 1). На оба уголка действует растягивающая сила 2F=55 кН. Уголки по ГОСТ 8510-93, № уголка - 4/2,5. Материал - сталь СТ2, []=140 МПа. Сварка ручная, электроды - Э42А.

Рисунок 1. Элемент металлоконструкции

Анализ:

1) Задача на тему «Сварные соединения -> сварка плавлением -> виды сварных соединений и сварных швов. Расчет на прочность.

2) Соединение уголков и косынки внахлёст выполняются угловыми швами. Швы угловые фланговые и лобовой.

3) В угловых швах действует касательное напряжение , характер напряженного состояния - срез. Разрушаются по сечению, проходящему через биссектрису прямого угла поперечного сечения шва. Катет поперечного сечения шва принимаем равным толщине привариваемого листа .

4) На соединение действует только сила 2F, значит возникает напряжение среза от сдвигающей силы F.

5) Как видно из условия задачи нагрузка статическая, значит допускаемое напряжение в сварном шве задаём в долях от допускаемого напряжения растяжения основного металла соединяемых элементов в зависимости от способа сварки.

6) Данные швы сварены вручную металлическим электродом Э42А.

7) Материал свариваемых листов СТ2. Допускаемое напряжение растяжения

Решение:

1) Так как в условии задачи уже дано допускаемое напряжение растяжения для СТ2, то нет необходимости выбирать предел текучести для данной стали, а можно переходить к следующему действию.

2) По таблице допустимых напряжений для сварных швов при статическом напряжении находим допускаемое напряжение на срез для углового шва и ручной сварки электродом Э42А.

3) Определяем длины лобового и фланговых швов из формулы:

где: - расчетное напряжение среза в шве от действующей силы 2F, Па; - длина флангового шва, м; - длина лобового шва, м; - катет поперечного сечения шва, м.

;

;

Размер уголка, мм:

Проверим:

.

Ответ:

1) допускаемое напряжение на срез для углового шва

2) Длины швов для каждого из двух уголков:

·

· .

Задача 2

Задание: Подобрать по ГОСТу размеры поперечного сечения призматической шпонки и определить длину шпонки из условия на прочность (рис. 2), если передаваемый валом крутящий момент Т=40 Нм и диаметр вала d=400 мм.

Рисунок 2. Шпоночное крепление шестерни на валу

Решение:

Соответственно диаметру вала d=40 мм принимаем по ГОСТ 23360-78 призматическую шпонку мм.

Определим длину шпонки.

По ГОСТ 23360-78 глубина шпоночного паза вала мм.

,

где .

возьмем с двойным запасом прочности, т.е. Мпа.

Отсюда:

,

что соответствует одному из значений допустимого ряда длин шпонок.

Ответ:

Размеры требуемой шпонки в мм:

Задача 3

Задание: Определить диаметр шпильки станочного прихвата (рис. 3) по следующим данным:F=6 кН, a=120 мм,b=110 мм.Недостающими данными задаться.

Рисунок 3. Станочный прихват

Составим расчетную схему и определим необходимую силу затяжки

Рис.

.

Расчет шпильки на совместное растяжение и кручение ведут как расчет на простое растяжение, увеличив заданную силу затяжки в 1,3 раз.

Примем материал шпильки - сталь 30, затяжка неконтролирующая, =260 Мпа, коэффициент запаса [S] = 4. Допускаемое напряжение: [у] = = = 65 МПа

Диаметр внутренней резьбы: .

Ответ:.

Задача 4

Задание: Рассчитать косозубые цилиндрические колёса одноступенчатого редуктора и подобрать электродвигатель (рис. 4). Мощность и угловая скорость на выходном валу соответственно равны: , срок службы передачи 15 000 часов.

Рисунок 4. Одноступенчатый редуктор с косозубой передачей

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо, как в нашем случае, по заданной мощности и числу оборотов на выходном валу. Осуществим выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет привода

1. Выбор электродвигателя

Основными исходными данными для выбора электродвигателя являются мощность на выходном валу привода и частота вращения его вала. В первую очередь рассчитаем требуемую мощность электродвигателя:

,

где - требуемая мощность электродвигателя, кВт;

- мощность на выходном валу привода, кВт;

- общий КПД привода.

При последовательном соединении механизмов общий КПД привода определяется как произведение значений КПД входящих в него механизм.

где - КПД зубчатой передачи.

Рекомендованное значение КПД данного вида передачи: ;

Тогда:

Выбирая мощность двигателя необходимо учесть, что

Т.о. выбрали двигатель мощностью 3 кВт ().

Для электродвигателя такой мощности соответствует несколько значений синхронной частоты.

Вычислим требуемую синхронную частоту по формуле:

,

где -частота вращения выходного вала привода, об/мин;

-передаточное отношение зубчатой передачи.

Стандартное значение:

,отсюда об/мин.

Тогда:

об/мин.

По полученным значениям подбираем электродвигатель типа ДПМ120М1, мощностью 3 кВт, номинальной частотой вращения двигателя 1150 об/мин.

2. Кинематический расчет привода

Кинематический расчет заключается в расчете угловых скоростей вращения валов привода.

об/мин;

рад/с;

3. Силовой расчет привода

Силовой расчет привода заключается в нахождении вращающих моментов на валах из условия постоянства мощности с учетом потерь.

Мощность определяется из соотношения:

,

где - мощность,

- вращающий момент,

- угловая скорость,

Вращающий момент:

Расчет зубчатой передачи редуктора

Выберем материал для шестерни и колеса передачи.

При выборе материала для шестерни и колеса следует ориентироваться на определение одной и той же марки стали, но с различной термической обработкой. Необходимо чтобы твердость шестерни была более 40 единиц НВ, чем твердость колеса при косых зубьях

Примем следующие механические характеристики сталей для колеса и шестерни.

Таблица №1. Механические характеристики сталей для колеса и шестерни

Тип зубчатого колеса

Марка стали

Вид

Термической

обработки

Предельный диаметр

заготовки шестерни, мм

Предельная толщина или

ширина обода колеса, мм

уВ,

МПа

уТ,

МПа

у-1,

МПа

Твердость поверхности, НВ

Колесо

30 ХГТ

Цементация и закалка

120

60

1100

800

490

600

Шестерня

30 ХГТ

Цементация и закалка

120

60

1100

800

490

600

Определим значения допускаемых напряжений

Рисунок 5. Циклограмма напряжения.

Определим значения допускаемых контактных напряжений для шестерни и колеса.

Примем в дальнейшем, что величины, имеющие индекс «1», относятся к шестерни, а с индексом «2» - к колесу.

Определим значения допускаемых контактных напряжений регламентируется ГОСТ 21354-75:

,

где: - предел контактной выносливости при базовом числе циклов напряжения;

- коэффициент безопасности;

- коэффициент долговечности.

Вычислим для шестерни и колеса:

,

Вычислим для шестерни и колеса по формуле:

,

где - значение базового числа циклов напряжения;

- эквивалентное число циклов напряжения за весь срок службы передачи.

Вычислим для шестерни и колеса:

;

Вычислим для шестерни и колеса по формуле:

,

где:

- частота вращения шестерни (колеса), мин-1;

- срок службы передачи под нагрузкой, ч;

- число зацеплений;

- показатель степени;

- наиболее длительный действующий момент;

- заданы циклограммой напряжения (см. рис. 1);

б1=0,6; б2=0,3; в2=0,7; в3=0,5; в*=1,2.

Вычислим для шестерни и колеса:

принимаем

Определим допускаемые контактные напряжения для шестерни и колеса:

Определим значения допускаемых напряжений при расчете зубьев на изгиб.

Допускаемые напряжения изгиба определяются по формуле:

где - предел выносливости на изгиб при базовом числе циклов напряжения;

=1,7 - коэффициент безопасности;

- коэффициент долговечности.

Вычислим при нормализации и улучшении:

Вычислим по формуле:

где - показатель степени, зависящий от твердости;

- эквивалентное число циклов напряжения зубьев за весь срок службы передачи.

Т.к. зависит от твердости, то , то .

Вычислим по той же формуле, по которой вычисляли эквивалентное число циклов за весь срок службы передачи при переменной нагрузке, только при показателе степени .

Подставим полученные значения в формулу нахождения :

Значения , принимаемые к расчету, могут быть в пределах Примем

Подставим найденные значения, и в формулу нахождения :

Определим значения предельно допускаемых контактных напряжений.

При кратковременных нагрузках (расчет на пиковые нагрузки) предельно допускаемые напряжения определяются по эмпирическим зависимостям:

,

;

.

Определим значения предельно допускаемых напряжений изгиба.

При кратковременных нагрузках (расчет на пиковые нагрузки) предельно допускаемые напряжения определяются по эмпирическим зависимостям.

,

;

.

Определим значение межосевого расстояния.

Определение межосевого расстояния определяется по формуле:

,

где i-передаточное отношение ступени редуктора ;

- численный коэффициент; для косозубых редукторов

- вращающий момент на валу колеса, ;

- коэффициент ширины зубчатого венца

- коэффициент нагрузки:

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями, примем

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца, ;

- коэффициент динамической нагрузки,

Тогда:

Вычисляем межосевое расстояние:

По полученному значению принимаем ближайшее стандартное значение по ГОСТ 2185-66;

Выберем модуль зацепления.

При твердости зубьев шестерни и колеса :

;

По ГОСТ 9563-80 (мм) принимаем ближайшее стандартное значение модуля: . Для косозубых колёс стандартным считают нормальный модуль .

Определим основные геометрические параметры зубчатых колес.

Определение суммарного числа зубьев.

Для косозубых редукторов . Принимаем .

Принимаем Тогда число зубьев шестерни:

Число зубьев колеса:

Проверим межосевое расстояние.

Для косозубых передач межосевое расстояние определяется по формуле:

Проверим принятое значение

угол наклона :

Определим значения конструктивных размеров шестерни и колеса.

При разработке конструкций зубчатых колес учитывают их геометрические размеры , используемые для изготовления материала, способы получения заготовок и объем выпуска изделий.

Вычислим делительные диаметры и по формулам:

.

Диаметры вершин зубьев находим по формулам:

Диаметры впадин

проверяем межосевое расстояние:

Определим значение окружной скорости в зацеплении.

Окружная скорость в зацеплении определяется по формуле:

при степени точности 9 равна 8,546 м/с

Проверим значение коэффициента ширины зубчатого венца

Ширина зубчатого венца колеса:

Уточним коэффициентнагрузки.

Коэффициент нагрузки равен:

.

Уточненные значения:

Уточненный коэффициент

Проверим зубья на изгиб при кратковременных перегрузках

Определяем силы в зацеплении:

сварной соединение станочный шпонка

Сведем в таблицу основные параметры зубчатой передачи:

Основные параметры зубчатой передачи

Обозначение и численное значение

1

Вращающий момент на ведомом валу,

T2=90

2

Угловые скорости валов, рад/с

=120

=30

3

Межосевое расстояние, мм

aw=355

4

Модуль, мм: нормальный

5

Угол наклона зубьев, град

6

Направление наклона зубьев шестерни

правое

7

Число зубьев: шестерни

=17

колеса

=68

8

Диаметр делительный, мм шестерни

d1=142

колеса

d2=568

9

Диаметр вершин, мм: шестерни

da1=158

колеса

da2=584

10

Диаметр впадин, мм: шестерни

df1=162

колеса

df2=588

11

Ширина зубчатого венца, мм: шестерни

b1=20

колеса

b2=25

12

Силы в зацеплении, Н: окружная

Ft=307

радиальная

Fr=117,78

осевая

Fa=102,36

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Недостатки резьбовых соединений. Стандартизованные элементы детали. Передача вращательного движения от одного вала к другому. Ориентировочные соотношения размеров зубчатого колеса. Соединение с помощью призматической шпонки. Эскиз зубчатого колеса.

    реферат [1,2 M], добавлен 15.04.2014

  • Обоснование выбора электродвигателя для зубчатой передачи по исходным данным. Расчет геометрических параметров зубчатой передачи, конструктивных размеров и материала шестерней колеса. Проверка материала на контактную прочность. Определение диаметра вала.

    контрольная работа [642,2 K], добавлен 15.12.2011

  • Выполнение проектировочного расчета на прочность и выбор рациональных форм поперечного сечения. Выбор размеров сечения балки при заданной схеме нагружения и материале. Определение моментов в характерных точках. Сравнительный расчет и выбор сечения балки.

    презентация [100,2 K], добавлен 11.05.2010

  • Определение среднего диаметра резьбы и размеров гайки, диаметра траверсы. Проверка условия самоторможения. Расчет стопорного винта и рукоятки. Определение размеров поперечного сечения захвата. Расчет сварных швов крепления траверсы к корпусу гайки.

    курсовая работа [430,2 K], добавлен 24.02.2014

  • Определение размеров деталей или внешних нагрузок, при которых исключается возможность появления недопустимых с точки зрения нормальной работы конструкции деформаций. Напряжения в точках поперечного сечения при изгибе с кручением. Расчет на прочность.

    курсовая работа [1017,9 K], добавлен 29.11.2013

  • Кинематический расчет привода. Расчет цилиндрической передачи первой ступени. Определение допускаемых контактных напряжений. Подбор шпонки для соединения зубчатого колеса и промежуточного вала. Выбор манжетных уплотнений и порядок сборки привода.

    дипломная работа [2,2 M], добавлен 02.03.2013

  • Проектный расчет вала редуктора рабочей машины. Построение эпюры изгибающих моментов. Подбор подшипника для вала. Подбор размера шпонки. Определение длины концевого участка вала. Редуктором - механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач.

    курсовая работа [754,6 K], добавлен 17.04.2009

  • Основные параметры зубчатой передачи цилиндрического редуктора. Расчет долговечности принятых подшипников для ведущего вала. Статическая и усталостная прочность ведомого вала. Подбор шпонок и проверка шпоночного соединения. Расчет шпоночных соединений.

    курсовая работа [398,9 K], добавлен 16.03.2015

  • Описание шпонки и ее соединений, параметры стандартизации. Соединения призматическими шпонками: плюсы и минусы. Конструкция соединения с цилиндрической шпонкой. Характерные признаки резных клиновых шпонок. Материал шпонок и выбор допускаемых напряжений.

    методичка [590,6 K], добавлен 07.02.2012

  • Определение размеров винта и гайки. Проверка соблюдения условия самоторможения. Конструирование дополнительных элементов передачи винт-гайка. Выбор размеров поперечного сечения ключа. Расчет тисы для закрепления деталей на столе фрезерного станка.

    контрольная работа [333,8 K], добавлен 26.10.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.