Металлорежущие станки

Рис. 4 Профиль клинового ремня. Маркировка: Ремень А-1474 ГОСТ 1284.

1−896 Проверочный расчет.

6.1 Проверочный расчет зубчатых передач. Теперь, когда известны параметры передачи и условия ее работы, определим изгибные и контактные напряжения и сравним их с допускаемыми по выносливости материала. В этом разделе расчет будет производиться для одной, наиболее нагруженной передачи.

1. Расчет на контактную выносливость рабочих поверхностей зубьев. Действующие в передаче контактные напряжения определяют по формуле:

где — контактные напряжения, МПа; - коэффициент, зависящий от угла наклона зубьев, 275; - коэффициент, зависящий от механических свойств материала зубчатых колес, 1,76; - коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий, 0,88;uпередаточное число, 72/18=4;.- начальный диаметр шестерни .где — коэффициент торцевого перекрытия, вычисляемый по формуле:

Удельная расчетная окружная сила определяется по формуле:

где — исходная окружная сила, Н; равная: — коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями, 1; - коэффициент распределения нагрузки по ширине венца, 1; - коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении, 1: где — удельная окружная динамическая сила, Н/мм:где v — окружная скорость, м/с; aω - межосевое расстояние, мм; g0-коэффициент, учитывающий влияние разности шагов зацепления зубьев шестерни и колеса, 42; δн-коэффициент, учитывающий жесткость зубьев, 0,014Допустимое контактное напряжение определяется по формуле:

где — коэффициент долговечности, 1. Таким образом, проверку на контактную выносливость зубчатая передача прошла.

2. Расчет на изгибную выносливость зубьев. Действующие напряжения изгиба считают по формуле:

где — коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев, 1; - коэффициент, учитывающий угол наклона зубьев, 1 т.к. зубья прямые. Расчетная удельная окружная сила вычисляется по формуле:

где — расчетная окружная сила в зацеплении;

венца, мм.-коэффициент, учитывающийраспределение нагрузки между парами зубьев, 1; -коэффициент, учитывающийнеравномерность распределения нагрузки по длине контактныхлиний, 1,1; -коэффициент, учитывающий «внутреннюю» динамическую нагрузку взацеплении, 1. Остальные параметры совпадают с теми, которые используются при расчете на контактную выносливость. Из расчета видно, что действующие напряжения изгиба не превышают допустимые, то есть зацепление прошло проверку на изгибную выносливость зубьев.

6.2 Проверочный расчет коробки скоростей. Расчет ведем по наиболее нагруженному валу. В вертикальной плоскости: FyA=7485 HFyВ=7485−3769=3716 НРасчет изгибающих моментов в вертикальной плоскости: I участок 0 < X1 < 0,38.My1=FyAxX1=7485×0,38=2844,3 Hм. II участок 0 < X2 < 0,075 (обход ведем с противоположной стороны). My2=FyВ xX2=3716×0,075=278,7Hм.В горизонтальной плоскости: FхA=20 565 HFхВ=20 565−10 354=10211 HРасчет изгибающих моментов в горизонтальной плоскости: I участок 0 < X1 < 0,38.Mx1=FхAxX1 =20 565×0,38=7814,7 Hм. II участок 0 < X2 < 0,075. (обход ведем с противоположной стороны) Mx2 =FхВxX2 =10 211×0,075=765,82Нм.Строим эпюру изгибающего момента. Строим эпюру крутящего момента. Определяем приведенный результирующий момент. НмВал на прочность рассчитываем по формуле:

где Мпр — приведенный момент в опасном сечении, Н· м; W — момент сопротивления в опасном сечении, мм3, рассчитываемый по формуле:

где d — наружный диаметр вала; d0 — внутренний диаметр полого вала. Тогда действующие напряжения изгиба в опасном сечении:

Из расчета видим, что полый шпиндель диаметром 65 мм, с внутренним диаметром 40 мм, изготовленный из стали 40Х выдержит прилагаемую нагрузку с запасом 20%.

6.3 Расчет шлицевого соединения. Расчёт шлицевого соединения на прочность, где Т — номинальный крутящий момент, Т = = 411,51 Н*м;

— коэффициент неравномерности нагрузки по зубьям, = 0,75; - число зубьев шлица, = 6; - рабочая длина зубьев, = 190 мм;

— рабочая высота зубьев;

— средний диаметр соединения., D — наружный диаметр шлица, D = 25 мм; - внутренний диаметр шлица, = 18 мм;f = 0,4 мм.= 0,5*(25−18) — 2*0,4 = 5,2 мм = (25+18)*0,5 = 22 мм= 3,26 МПа. = 12 МПа — условие выполняется. Расчёт шлицевого соединения на износ.

Расчёт выполняют по условию: , — допустимое напряжение по износу., где — допускаемое условное давление при числе циклов и постоянном режиме нагружения, = 110 МПа;

— коэффициент неравномерности нагрузки и различного скольжения на зубьях при расчёте на износ, = 2,2;

— коэффициент продольной концентрации нагрузки, = 1,5;

— коэффициент переменности нагрузки, = 0,57;

— коэффициент числа циклов микросдвигов в соединении за полный срок службы, N = 60* t * n = 60*5000*1162 = 3.49* об. = 1.52- коэффициент условий смазки, = 1;

— коэффициент осевой подвижности в соединении, = 1,25.= 30,8 МПа= 4,82 МПа <

— условие прочности выполняется. Расчёт шлицевого соединения на безызносную работу , — допускаемое давление на рабочих поверхностях зубьев по условию безызносной работы.= 0,032*НВ = 0,032*260 = 8,32 МПа.< - срок службы соединения больше 5000 ч, но ограничен.

6.4 Расчет шпиндельного узла на жесткость.

где — прогиб шпинделя;

— сила резания;

— движущая сила привода;

— крутящий момент на шпинделе;

— делительный диаметр зубчатого колеса;

— жесткости опор A и B;

— усредненные моменты инерции шпинделя соответственно на консоли и в пролете между опорами;

— модуль упругости материала шпинделя;

— расстояние между опорами;

— длина консоли;

— расстояние от межопорной силы соответственно до опор, А и В. где — угол наклона оси шпинделя.

Список литературы

Пуш В. Э. Конструирование металлорежущих станков — М.: Машиностроение, 1987. — 390 с. Решетов Д. Н. Детали и механизмы металлорежущих станков — М.: Машиностроение, т. 1 и 2, 1972.

Орлов П. И. Основы конструирования — М.: Машиностроение, т. 1 и 2, 1998.

Кучер И. М. Металлорежущие станки — Л.: Машиностроение, 1969. — 720 с. Кучер А. М., Киватицкий М. М., Покровский А. А. Машиностроительные станки — Л.: Машиностроение, 1972. — 308 с. Дунаев П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб.

Пособие для техн. спец. Вузов. — 5-е издание перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1998.

— 447 с., ил. Перель Л. Я., Фролов А. А. Подшипники качения — М.: Машиностроение, 1992. — 543 с. Скороходов Е. А. Общетехнический справочник — М.: Машиностроение, 1982. — 415. Палей М. А., Романов А. Б., Брагинский В. А. Допуски и посадки — Л.: Политехника, т.

1и 2, 1991.

Методические указания для студентов.