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 15.04.2014Обоснование 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 15.12.2011Выполнение 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 11.05.2010Определение 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 24.02.2014Определение 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 29.11.2013Кинематический 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 02.03.2013Проектный 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 17.04.2009Основные 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 16.03.2015Описание 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 07.02.2012Определение 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