Реферат: Проектирование коробки скоростей

--PAGE_BREAK--1.4 Проверка выполнения точности частот вращения шпинделя


Отклонение действительных частот вращения шпинделя от установленных нормалью Н11 — 1, на каждой ступени не должно превышать <img border=«0» width=«107» height=«24» src=«ref-1_1184638911-493.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049"> В данном случае <img border=«0» width=«215» height=«24» src=«ref-1_1184639404-756.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050"> Действительные частоты вращения шпинделя nд находим из уравнения кинематического баланса.
Таблица 2. Результаты проверки отклонения действительных частот вращения шпинделя от заданных геометрическим рядом



Проверка показала, что отклонения всех действительных частот вращения шпинделя от частот геометрического ряда находятся в пределах допустимого.


    продолжение
--PAGE_BREAK--1.5 Проверка условий незацепления


При перемещении подвижного тройного блока на валу 2 колеса, расположенные справа и слева от среднего (большего) колеса, проходят мимо среднего колеса, закрепленного на валу 3.

Чтобы зубья этих колес не зацеплялись и блок свободно перемещался при переключении скоростей, должны выполняться условия.
<img border=«0» width=«161» height=«26» src=«ref-1_1184646211-428.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070"> <img border=«0» width=«161» height=«26» src=«ref-1_1184646639-429.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071"> /1/
где <img border=«0» width=«37» height=«26» src=«ref-1_1184647068-208.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072">  — суммарное число зубьев средних колес.
<img border=«0» width=«158» height=«20» src=«ref-1_1184647276-539.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073"> <img border=«0» width=«158» height=«20» src=«ref-1_1184647815-521.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074">, <img border=«0» width=«69» height=«20» src=«ref-1_1184648336-357.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075"> <img border=«0» width=«77» height=«20» src=«ref-1_1184648693-372.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">
Аналогично для подвижного тройного блока на валу 3
<img border=«0» width=«161» height=«20» src=«ref-1_1184649065-532.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077"> <img border=«0» width=«158» height=«20» src=«ref-1_1184649597-533.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078">

<img border=«0» width=«60» height=«20» src=«ref-1_1184650130-339.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079"> <img border=«0» width=«59» height=«20» src=«ref-1_1184650469-344.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080">
Условия выполняются


1.6 Определение расчетной частоты вращения шпинделя


Положение расчетной линии для коробки скоростей определяется расчетной частотой вращения шпинделя.
<img border=«0» width=«197» height=«61» src=«ref-1_1184650813-571.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081"> /1/, где <img border=«0» width=«190» height=«31» src=«ref-1_1184651384-738.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082">

<img border=«0» width=«150» height=«28» src=«ref-1_1184652122-615.coolpic» v:shapes="_x0000_i1083"> <img border=«0» width=«260» height=«52» src=«ref-1_1184652737-1175.coolpic» v:shapes="_x0000_i1084">
корректируем по паспорту станка <img border=«0» width=«123» height=«28» src=«ref-1_1184653912-541.coolpic» v:shapes="_x0000_i1085">

Расчетное значение <img border=«0» width=«19» height=«25» src=«ref-1_1184654453-129.coolpic» v:shapes="_x0000_i1086">  — того вала привода определяется по графику частот вращения с помощью расчетной ветви.

<img border=«0» width=«140» height=«25» src=«ref-1_1184654582-565.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087"> <img border=«0» width=«133» height=«25» src=«ref-1_1184655147-548.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088"> <img border=«0» width=«135» height=«25» src=«ref-1_1184655695-519.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089"> <img border=«0» width=«135» height=«25» src=«ref-1_1184656214-530.coolpic» v:shapes="_x0000_i1090"> <img border=«0» width=«124» height=«25» src=«ref-1_1184656744-481.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091">


1.7 Определение величин мощности и крутящих моментов на валах привода


<img border=«0» width=«207» height=«31» src=«ref-1_1184657225-598.coolpic» v:shapes="_x0000_i1092"> /1/
где <img border=«0» width=«130» height=«31» src=«ref-1_1184657823-539.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093">  — мощность электродвигателя;

<img border=«0» width=«86» height=«28» src=«ref-1_1184658362-380.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094">  — коэффициент полезного действия пары подшипников;

<img border=«0» width=«88» height=«28» src=«ref-1_1184658742-383.coolpic» v:shapes="_x0000_i1095">  — коэффициент полезного действия пары прямозубых цилиндрических колес.

<img border=«0» width=«100» height=«31» src=«ref-1_1184659125-436.coolpic» v:shapes="_x0000_i1096"> — коэффициент полезного действия ременной передачи.

X,Y,Z — показатели степеней, равные соответственно числу пар подшипников, зубчатых и ременных передач.
<img border=«0» width=«271» height=«31» src=«ref-1_1184659561-981.coolpic» v:shapes="_x0000_i1097">

<img border=«0» width=«376» height=«31» src=«ref-1_1184660542-1318.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098">

<img border=«0» width=«302» height=«29» src=«ref-1_1184661860-1200.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099">

<img border=«0» width=«313» height=«29» src=«ref-1_1184663060-1177.coolpic» v:shapes="_x0000_i1100">

<img border=«0» width=«307» height=«29» src=«ref-1_1184664237-1171.coolpic» v:shapes="_x0000_i1101">
Крутящие моменты на валах расчетной кинематической цепи:
<img border=«0» width=«447» height=«55» src=«ref-1_1184665408-1686.coolpic» v:shapes="_x0000_i1102"> / 1 /

<img border=«0» width=«350» height=«66» src=«ref-1_1184667094-831.coolpic» v:shapes="_x0000_i1103">

<img border=«0» width=«326» height=«64» src=«ref-1_1184667925-830.coolpic» v:shapes="_x0000_i1104">

<img border=«0» width=«364» height=«70» src=«ref-1_1184668755-1427.coolpic» v:shapes="_x0000_i1105">

<img border=«0» width=«363» height=«68» src=«ref-1_1184670182-825.coolpic» v:shapes="_x0000_i1106">


Таблица 3. Результаты расчетов



    продолжение
--PAGE_BREAK--2. Проектный расчет зубчатых передач на ЭВМ

2.1 Определение исходных данных для расчета зубчатых колес


Расчет цилиндрических зубчатых передач заключается в определении требуемого модуля из условий:

1) изгибной прочности зубьев:
<img border=«0» width=«287» height=«59» src=«ref-1_1184671315-1325.coolpic» v:shapes="_x0000_i1109"> / 2 /
2) контактной прочности поверхностных слоев зубьев:
<img border=«0» width=«352» height=«65» src=«ref-1_1184672640-1516.coolpic» v:shapes="_x0000_i1110"> / 2 /
Таблица 4. Исходные данные для расчета зубчатых колес


    продолжение
--PAGE_BREAK--2.2 Расчет модуля зубчатых колес на ЭВМ по программе «Шестерня»


Далее производится численный расчет <img border=«0» width=«25» height=«25» src=«ref-1_1184684536-109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1153"> и <img border=«0» width=«27» height=«25» src=«ref-1_1184684645-111.coolpic» v:shapes="_x0000_i1154"> на ЭВМ по программе «Шестерня».

Результаты расчета на ЭВМ приведены в приложении 1.

Принимаю в качестве материала зубчатых колес Сталь 40Х с термообработкой: нормализация. В этом случае расчетные значения m=2,86; 2,24; 2,91; 3,83. Принимаю для передач <img border=«0» width=«50» height=«26» src=«ref-1_1184684756-220.coolpic» v:shapes="_x0000_i1155">,<img border=«0» width=«53» height=«26» src=«ref-1_1184684976-222.coolpic» v:shapes="_x0000_i1156">,<img border=«0» width=«51» height=«26» src=«ref-1_1184685198-220.coolpic» v:shapes="_x0000_i1157">,<img border=«0» width=«53» height=«26» src=«ref-1_1184685418-208.coolpic» v:shapes="_x0000_i1158">.


2.3 Расчет делительных диаметров по выбранным модулям и определение межосевого расстояния


По формулам <img border=«0» width=«82» height=«26» src=«ref-1_1184685626-236.coolpic» v:shapes="_x0000_i1159">и <img border=«0» width=«97» height=«48» src=«ref-1_1184685862-347.coolpic» v:shapes="_x0000_i1160">


Таблица 5. Делительные диаметры и межосевые расстояния.



    продолжение
--PAGE_BREAK--3. Проектный расчет валов привода

3.1 Предварительный расчет валов


<img border=«0» width=«103» height=«63» src=«ref-1_1184686209-619.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161">
где С=1.3 .1.5 — коэффициент; <img border=«0» width=«23» height=«25» src=«ref-1_1184686828-112.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162">  — мощность на расчетном валу, кВт;

<img border=«0» width=«19» height=«25» src=«ref-1_1184686940-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163">  — частота вращения на расчетном валу, об/мин.
<img border=«0» width=«248» height=«60» src=«ref-1_1184687040-1253.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164"> <img border=«0» width=«250» height=«61» src=«ref-1_1184688293-1218.coolpic» v:shapes="_x0000_i1165"> 

<img border=«0» width=«243» height=«60» src=«ref-1_1184689511-1233.coolpic» v:shapes="_x0000_i1166"> <img border=«0» width=«253» height=«61» src=«ref-1_1184690744-1227.coolpic» v:shapes="_x0000_i1167">

<img border=«0» width=«256» height=«62» src=«ref-1_1184691971-1288.coolpic» v:shapes="_x0000_i1168">
Расчетные значения диаметров валов округляем до ближайших больших значений в соответствии с ГОСТ8338-75 на подшипники:
<img border=«0» width=«100» height=«29» src=«ref-1_1184693259-499.coolpic» v:shapes="_x0000_i1169"><img border=«0» width=«102» height=«29» src=«ref-1_1184693758-497.coolpic» v:shapes="_x0000_i1170"> <img border=«0» width=«100» height=«29» src=«ref-1_1184694255-498.coolpic» v:shapes="_x0000_i1171"><img border=«0» width=«102» height=«29» src=«ref-1_1184694753-493.coolpic» v:shapes="_x0000_i1172"><img border=«0» width=«100» height=«29» src=«ref-1_1184695246-494.coolpic» v:shapes="_x0000_i1173">


3.2 Разработка компоновочной схемы


Компоновочная схема выполняется в виде развертки по валам и свертки, определяющей пространственное положение валов. При компоновке необходимо использовать рекомендации [7].

3.3 Составление расчетных схем нагружения


<img border=«0» width=«407» height=«160» src=«ref-1_1184695740-1517.coolpic» v:shapes="_x0000_i1174">
<img border=«0» width=«520» height=«212» src=«ref-1_1184697257-2054.coolpic» v:shapes="_x0000_i1175">
<img border=«0» width=«530» height=«228» src=«ref-1_1184699311-1980.coolpic» v:shapes="_x0000_i1176">


<img border=«0» width=«501» height=«222» src=«ref-1_1184701291-1870.coolpic» v:shapes="_x0000_i1177">
<img border=«0» width=«501» height=«229» src=«ref-1_1184703161-1911.coolpic» v:shapes="_x0000_i1178">
Порядок расчета вала с помощью унифицированных формул

Расчет стального сплошного вала на двух опорах из условия прочности заключается в определении его диаметров в сечениях.

Последовательность расчета, выполняемая по унифицированным формулам программы «Вал», следующая:

Определение действующих в зацеплении сил:
<img border=«0» width=«97» height=«55» src=«ref-1_1184705072-403.coolpic» v:shapes="_x0000_i1179"> <img border=«0» width=«115» height=«29» src=«ref-1_1184705475-383.coolpic» v:shapes="_x0000_i1180">
Определение проекций сил на оси X и Y:
<img border=«0» width=«212» height=«25» src=«ref-1_1184705858-534.coolpic» v:shapes="_x0000_i1181">

<img border=«0» width=«203» height=«25» src=«ref-1_1184706392-494.coolpic» v:shapes="_x0000_i1182">
Определение опорных реакций в плоскостях:

Х — горизонтальная, Y — вертикальная, соответственно в опоре 1 и 2.
<img border=«0» width=«279» height=«51» src=«ref-1_1184706886-599.coolpic» v:shapes="_x0000_i1183"> <img border=«0» width=«231» height=«28» src=«ref-1_1184707485-402.coolpic» v:shapes="_x0000_i1184">

<img border=«0» width=«280» height=«51» src=«ref-1_1184707887-618.coolpic» v:shapes="_x0000_i1185"> <img border=«0» width=«232» height=«28» src=«ref-1_1184708505-426.coolpic» v:shapes="_x0000_i1186">
Силы, направленные на вал, при принятом расположении осей координат имеют знак «плюс», а от вала «минус». Для реакций правило знаков противоположно.

Определение изгибающих моментов:
<img border=«0» width=«153» height=«28» src=«ref-1_1184708931-434.coolpic» v:shapes="_x0000_i1187">

<img border=«0» width=«152» height=«28» src=«ref-1_1184709365-438.coolpic» v:shapes="_x0000_i1188">

<img border=«0» width=«120» height=«28» src=«ref-1_1184709803-281.coolpic» v:shapes="_x0000_i1189">

<img border=«0» width=«117» height=«28» src=«ref-1_1184710084-283.coolpic» v:shapes="_x0000_i1190">

<img border=«0» width=«272» height=«28» src=«ref-1_1184710367-655.coolpic» v:shapes="_x0000_i1191"> <img border=«0» width=«267» height=«28» src=«ref-1_1184711022-653.coolpic» v:shapes="_x0000_i1192">

<img border=«0» width=«233» height=«28» src=«ref-1_1184711675-552.coolpic» v:shapes="_x0000_i1193"> <img border=«0» width=«227» height=«28» src=«ref-1_1184712227-545.coolpic» v:shapes="_x0000_i1194">
Суммарные изгибающие моменты:
<img border=«0» width=«168» height=«37» src=«ref-1_1184712772-443.coolpic» v:shapes="_x0000_i1195"> <img border=«0» width=«173» height=«37» src=«ref-1_1184713215-462.coolpic» v:shapes="_x0000_i1196"> <img border=«0» width=«175» height=«37» src=«ref-1_1184713677-455.coolpic» v:shapes="_x0000_i1197">
Приведенный момент в каждом сечении:


<img border=«0» width=«221» height=«37» src=«ref-1_1184714132-669.coolpic» v:shapes="_x0000_i1198">
Определение диаметра вала в каждом из сечений:
<img border=«0» width=«116» height=«60» src=«ref-1_1184714801-614.coolpic» v:shapes="_x0000_i1199">
где <img border=«0» width=«36» height=«25» src=«ref-1_1184715415-135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1200">  — допускаемое напряжение на изгиб, мПа.


    продолжение
--PAGE_BREAK--3.4 Определение исходных данных для расчета валов


Принимаю Сталь 45, нормализованную, в качестве материала валов. Допускаемое напряжение на изгиб определяется по [7].

<img border=«0» width=«36» height=«25» src=«ref-1_1184715415-135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1201">=90 мПа;

<img border=«0» width=«43» height=«28» src=«ref-1_1184715685-150.coolpic» v:shapes="_x0000_i1202">  — из расчетов.

Начальные диаметры колес <img border=«0» width=«121» height=«25» src=«ref-1_1184715835-336.coolpic» v:shapes="_x0000_i1203"> берутся из расчетов, для отсутствующих валов Д=10000000 мм, при этом <img border=«0» width=«20» height=«25» src=«ref-1_1184716171-105.coolpic» v:shapes="_x0000_i1204"> и <img border=«0» width=«21» height=«25» src=«ref-1_1184716276-108.coolpic» v:shapes="_x0000_i1205"> близки к нулю.

Расстояния <img border=«0» width=«93» height=«25» src=«ref-1_1184716384-306.coolpic» v:shapes="_x0000_i1206"> (см).

Углы действия сил <img border=«0» width=«20» height=«25» src=«ref-1_1184716690-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1207"> и <img border=«0» width=«23» height=«25» src=«ref-1_1184716790-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1208"> в радианах.
Таблица 6. Исходные данные для расчета диаметров валов


    продолжение
--PAGE_BREAK--