Проектирование руля высоты самолета

Введение:

        Данный редуктор спроектирован для системы управления рулем высоты самолета. Расчет и конструирование редуктора выполнен с учетом оптимального выбора материала и технологии изготовления. При этом учтены требования к ЛА такие как минимальная масса и габариты, высокая надежность, долговечность, удельная прочность, работоспособность в различных эксплуатационных, в том числе экстремальных, условиях (низкие и высокие температуры).  

Технические характеристики редуктора:

1. Количество ступеней………………………………………………………………………………………………………1.
2. Крутящий момент на выходном валу М вых, Н мм …………………………………………..600.
3. Частота вращения, n вых. ………………………………………………………………………………………… 270.
4. Передаточное число……………………………………………………………………………………………………0,89.
5. Назначенный ресурс, ч ……………………………………………………………………………………………. 1000.
6. Коэффициент динамичности…………………………………………………………………………………… 1,25.
7. Диапазон рабочих температур ……………………………………………от до .
8. Вес, кг ……………………………………………………………………………………………………………………………  4кг.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Проектный расчет зубчатой передачи.

   1.1 Выбор материала  зубчатой передачи.

     Так как конструкция  испытывает умеренные  динамические нагрузки, а также требуется   высокая статическая  и циклическая  прочность, повышенная выносливость и износостойкость  выбирается, следующая марка стали:  

Марка стали	Состояние	Тверд. НВ				Растяжение	Изгиб	Кручение
38ХА	Закалка - в масле. Отпуск- .	207	950 мПа	800 мПа	480 мПа	340 мПа	420 мПа	210 мПа

 

  1.2 Определение чисел  зубьев шестерни  и колеса.

  Суммарное число  зубьев - .

  Тогда:

 

 

 

      

  Рассчитаем коэффициент  смещения:

                     

 

1.3 Выбор степени  точности.

   При отсутствии  высоких требований к точности к данному механизму принимаем   7 степень точности.

 

1.4 Выбор относительной  ширины зубчатого  венца.

                   

 

1.5 Выбор формы выполнения  зуба (угла наклона).

  Для конических  передач с прямыми  зубьями .

  

1.6 Определение предельных  контактных напряжений.

  Кривая выносливости  описывается формулой:

  где: 

   

   

   

   

     

  где:

  

  

  

  

  

   - предельное контактное напряжение.

 

1.7 Определение допускаемого  контактного напряжения.

  Допускаемое контактное  напряжение:

  где: 

 

1.8 Определение значений  коэффициентов  , , и функции , входящих в формулу для определения межосевого расстояния цилиндрической передачи.

  

1.8.1

              Для прямозубых  передач 

  

1.8.2

  

     где:

    .

    

   

     

  

1.8.3

   

1.8.4 

 

1.9 Определение в  первом приближении  конусного расстояния  конической зубчатой пары. 

        

  где: 

         ; ;

        

     Подставляя входящие в формулу величины получаем:

  

 

  1.10 Определение модуля зацепления.

    В первом приближении:

   

     Принимаем стандартный  модуль  

   1.11 Определение основных геометрических размеров зубчатой передачи.

    Делительные диаметры  в наружном торцевом  сечении:

     мм

     мм

    Конусное расстояние  в наружном торцевом  сечении:

   

   Ширина конических  зубчатых венцов:

              

   Среднее конусное  расстояние: 

  

   Половинные углы  при вершинах делительных  конусов:

  

   

   Внешний диаметр  колес:

  

2. Проверочный расчет  зубьев передачи  на контактную  прочность.

     Условие контактной  прочности:      

2.1 Определение коэффициентов  , , входящих в формулу для определения  величины .

  2.1.1 Коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зуба для конических  передач:

  2.1.2 Коэффициент, учитывающий упругие свойства материала зубьев:

         -для стальных зубьев

  2.1.3 Коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий в зацеплении.   

2.2 Удельная расчетная окружная сила при определении контактных напряжений.

   вычисление производится  по формуле:

   где:

      - расчетная окружная сила в зацеплении.

     - средний диаметр конической шестерни.

     ; ;

     - скоростной коэффициент

           -удельная  окружная динамическая нагрузка

           - окружная скорость в зацеплении подставляем полученные значения в формулу:

 

  2.3 Определение расчетных контактных напряжений

    

    

 

2.4 Проверка контактной  прочности зубьев.

    Условие контактной  прочности:      

   где:

  

  

       Условие прочности  выполнено. Недогрузку  в зацеплении уменьшим  путем уменьшения

    ширины зубчатого  венца  со стороны внутреннего торца, при этом конусное расстояние   не изменится.

                    

Принимаем

        

  

  3. Проверочный расчет зубчатой передачи на прочность по изгибу.

    

Условие изгибной прочности  для шестерни и  колеса

  

3.1 Определение расчетного изгибного напряжения у основания зуба шестерни и колеса.

   

3.1.1 Коэффициент формы  зуба 

   где:

  Число зубьев биэквиволентного цилиндрического колеса.

    

  

  

  

  

3.1.2 Коэффициент наклона  линии зуба     

  

3.1.3 Определение удельной  расчетной окружной  нагрузки.

    где:

       ;

       ;

        ;