Расчеты на прочность. Виды циклов.

Контактное напряжение d_H = F/A = сила / площадь. Напряжение сжатия/растяжения определяется как d_СМ=F/A = £ [d], A = F/[d].

Напряжение среза t_СР = F/A = срезающая сила / площадь среза.

Напряжение изгиба d_F=M/W = изгибающий момент / полярный момент сопротивления сечения изгибу W=0,1×d³.

t_КР =T_КР/W_P , где W_P = 0,2d₃ – полярный момент сопротивления сечения изгибу.

По характеру действия напряжения могут быть:

– Переменное напряжения, представляющее собой знакопеременный асимметричный цикл

d_m = (d_max+d_min) /2– среднее значения напряжения цикла , d_A = (d_max–d_min) /2 – амплитуда напряжения. Коэффициент асимметрии цикла R_d = d_min / d_max.

– Частные случаи

статический (R_d = 1)

отнулевой (R_d = 0)

симметричный (R_d= –1)

Физико-механические свойства материалов

d_T – предел текучести для пластичных материалов

d_В – предел прочности для хрупких материалов

d_-1 – предел выносливости

E – модуль упругости

HB – твердость по Бринелю

HRC – твердость по Роквеллу

С – удельная теплоемкость

d – относительное удлинение

d_LIM делится на две части:

d_T – для пластичных материаловd_LIM = d_T× K_DK_D – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения

d_В – для хрупких материалов d_LIM = d_В×K_D/ K_SK_S – коэффициент влияния концентратов напряжения.

Запас прочности n = d_LIM /dD³ [n]

n = d_-1/ (K_d_d×d_A+y_d), где K_d_d – коэффициент смещения пределов выносливости, y_d – коэффициент чувствительности материала.

K_d – масштабный фактор, K_F – шероховатость, K_V – фактор упрочняющей поверхности.

Расчет на долговечность.

Расчет ведется по кривой усталости, построенной в координатах d(N), где N – число циклов работы деталей.

d_-1 – длительный предел выносливости.

N_i – циклическая долговечность

m зависит от материала, от вида нагружения и устанавливается экспериментально.

Уравнение кривой усталости: d_i^m×N_i= C(const). Используется при расчете зубчатых, червячных и подшипниковых передач.

Вероятностный расчет на прочность

Расчет по эквивалентному числу циклов.

Эквивалентное число циклов равно N_E=m_P×N_S, где m_P – коэффициент режима работы, равный m_P = 1/a×S[(N_i/ N_S) × (d_i/d_max)^m]. N_S = 60×n_З× (Sn_i×t_i)×gn, где n_З – число циклов нагружения за 1 оборот (в зуб. передачах). Sn_i×t_i – число циклов нагружения в течение суток, g – число рабочих дней в году, n – срок службы детали в годах. m_P = S×t_i/t_d_n×(T_i/T_max)^p, N_S=60 ×n_З×n×t_S, tS – ресурс работы, n – частота вращения вала.

Последовательность проектирования

1. выбор принципиальной схемы механизма

2. выбор материала

3. расчет основных размеров деталей механизма по тем критериям работоспособности, которые являются в данном случае наиболее важными

4. проведение проверочных расчетов по всем основным критериям работоспосбности

Виды механических передач.

По принципу передачи вращения	С постоянным контактом	С гибкой связью
Трением	Фрикцион.	Ремен.
Зацеплен.	Зубчатые, червяные, винтовые и др.	Цепные, ременно-зубчатые

Передачи могут быть понижающие – редукторы и повышающие – мультипликаторы. Передаточное число определяется отношением w₁/w₂ = n₁/n₂, 1 – ведущее, 2 – ведомое. По числу степеней передачи делятся на:

– бесступенчатые (вариаторы)

– одноступенчатые

– многоступенчатые (с помощью зуб. колес, либо ременными передачами со ступенчатыми шкивами).

В зависимости от расположения валов различают передачи:

1) с параллельными валами:

– зубчатые передачи

– фрикционные передачи

– ременные передачи

– цепные передачи

2) с пересекающимися валами

– коническая передача

3) с перекрещивающимися валами

– червячные передачи

– винтовые передачи

Виды механических

передач

1) фрикционные передачи

Преимущества:

– простота конструкции

– постоянство угловой скорости

– возможность применения для бесступенчатого регулирования угловой скорости

– бесшумность работы

Недостатки:

– большие нагрузки на валы Þ низкий КПД

– большие габариты (больше, чем у зубчатых при одном и том же передаточном отношении)

– большое тепловыделение

2) Зубчатые передачи

Преимущества:

– небольшие габариты

– высокая несущая способность (моменты, скорости частоты)

– высокий КПД

– постоянство передаточного отношения

Недостатки:

– требует высокой точности изготовления

– требуют хорошей смазки

– шумная работы

3) Червячные передачи

Преимущества:

– плавность работы

– мыле габариты при большом пер. отношении

Недостатки:

– низкий КПД

– нагрев

– износ зубьев

– применение дорогостоящих материалов

4) Ременные передачи

Преимущества:

– простота и бесшумность

– возможность большого межосевого расстояния

– возможность бесступенчатого регулирования.

– предохраняют от перегрузки

Недостатки:

– невысокая нагрузочная способность

– низкий ресурс ремня

– непостоянство передаточного отношения

5) Цепные передачи

Достоинства:

– возможность применения в значительном диапазоне межосевых расстояний

– габариты, меньшие, чем у ременной передачи

– отсутствие проскальзывания

– высокий КПД

– малые силы, действующие на валы

Недостатки:

– работает в условиях отсутствия жидкостного трения

– требует большой степени точности установки валов

– неравномерность хода цепи

Порядок расчета привода

1) Подбор электродвигателя

а) мощность на приводном валу;

б) КПД всей цепи (h_зуб=0,96,

h_цеп= 0,93);

в) Ориентировочная потребная мощность электродвигателя;

г) Выбираем двигатель по каталогу по значению ориентировочно потребной мощности.

2) Частота вращения приводного вала n = 60V /pd;

3) Определяем значение U_общ = n_ел.дв /

n_{пр.вала};

4) Находим передаточное число каждой из передач;

5) Определяем частоты вращения каждого из валов (начиная с первого – ел. двигателя);

6) Находим мощность на каждом валу (начиная с последнего – приводного);

7) Определяем вращающиеся моменты на валах (T₁=9550 ×P₁/n₁, T_i= T_i_-1×U_пер×h_пер);

8) Находим диаметры валов;

ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Достоинства:

– Компактность

– Высокий КПД

Детали машин 4 (стр. 1 из 9)

Расчет на долговечность.