Деталь

Материал

Р-р

заготовок, мм

Термообработка

Н, вер.

1я ступень, прямозубая

Шестерня

Сталь45

D_пред=125

S_пред=80

У

305,5

890

650

380

25

385,8

Колесо

У

285,5

890

650

380

20

122,8

2я ступень, косозубая

Шестерня

Сталь45

D_пред=125

S_пред=80

Наименование, единица измерения

Обозначение

Значение

Требуемая мощность электродвигателя, кВт

Р

2,2

Общее передаточное число редуктора

20,5

Передаточное число закрытых передач

3,15

Передаточное число открытой передачи

2,1

Крутящий момент на тихоходном валу, Нм

263,4

Крутящий момент на промежуточном валу, Нм

88

Крутящий момент на быстроходном валу, Нм

29,3

Угловая скорость тихоходного вала,

7,16

Угловая скорость промежуточного вала,

22,5

Угловая скорость быстроходного вала,

Расчет межосевого расстояния а_w

По условию контактной прочности:

,

где:

а_w - Межосевое расстояние, мм;

К_а = 49,5 для прямозубых колес, (Н/мм²);

К_а = 43 для косозубых колес, (Н/мм²), принимая ориентировочно β = 10°…15°;

Т₁ - крутящий момент на валу шестерни, ;

Т₁ = Т_зп1 для первой передачи;

Т₁ = Т_зп2 для второй передачи;

для первой передачи:

- коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине зуба;

- коэффициент ширины венца колеса;

для второй передачи:

Тогда:

мм

мм

Полученные значения округляем до стандартного:

a_w1 = 100 мм

a_w2= 150 мм

Определение модуля зацепления

Модуль зацепления:

;

где:

- вспомогательный коэффициент для прямо/косозубых передач;

- ширина венца колеса;

- делительный диаметр колеса;

;

Модуль зацепления для тихоходной и быстроходной ступени:

,

полученные значения модуля зацепления m округляем до стандартного по таблице:

Модули зацепления, мм (по СТ СЭВ 310-76)

Принимаем: ,

Определение параметров зацепления тихоходной (прямозубой) ступени

Предварительно суммарное число зубьев

Число зубьев шестерни

Число зубьев шестерни:

Число зубьев колеса:

Определяем фактическое передаточное число и проверяем его отклонение от заданного:

;

Условие соблюдается.

Определяем фактическое межосевое расстояние:

мм

Диаметры делительной и начальной окружностей шестерни и колеса

мм

мм

Диаметры окружностей вершин зубьев шестерни и колеса

мм

мм

Диаметры окружностей впадин зубьев шестерни и колеса

мм

мм

Рабочая ширина венца колеса и шестерни:

мм

мм

Проверочный расчет первой передачи:

Проверяем межосевое расстояние:

Проверяем пригодность заготовок колес:

Условие пригодности заготовок колес:

;

Диаметр заготовки шестерни мм

Размер заготовки колеса мм

Условия соблюдаются

Проверяем контактные напряжение ,

Где:

К= 463 - Вспомогательный коэффициент для прямозубой передачи;

окружная сила в зацеплении;

= 1 - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями;

- коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колес и степени точности передачи

;

9 степень точности

Допускаемая нагрузка передачи не более 100%, следовательно условие соблюдается.

Проверить напряжение изгиба зубьев шестерни и колеса:

Где:

m - модуль зацепления, мм;

- ширина зубчатого венца колеса, мм;

- окружная сила в зацеплении, Н;

= 1 - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями;

= 1 - коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба;

= 1,28 коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колес и степени точности передачи;

- коэффициенты формы зуба шестерни и колеса;

- коэффициент, учитывающий наклон зуба

и - допустимые напряжения изгиба шестерни и колеса, ;

Условие соблюдается, т.к. и .

Определение параметров зацепления быстроходной (косозубой) передачи

Суммарное число зубьев:

Число зубьев шестерни:

Число зубьев колеса:

Уточняем действительную величину угла наклона зубьев для косозубых передач:

11°28΄

Необходимое условие выполняется.

Определяем фактическое передаточное число и проверяем его отклонение от заданного:

;

Условие соблюдается. Определяем фактическое межосевое расстояние:

мм

Диаметры делительной и начальной окружностей шестерни и колеса

мм

мм

Диаметры окружностей вершин зубьев шестерни и колеса

мм

мм

Диаметры окружностей впадин зубьев шестерни и колеса

мм

мм

Рабочая ширина венца колеса

мм

мм

Проверочный расчет второй передачи

Проверяем межосевое расстояние:

Проверяем пригодность заготовок колес:

Условие пригодности заготовок колес:

;

Диаметр заготовки шестерни мм

Размер заготовки колеса мм

Условия соблюдаются

Проверяем контактные напряжение ,

Где:

К= 463 - Вспомогательный коэффициент для косозубой передачи;

окружная сила в зацеплении;

= 1,1 - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями;

- коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колес и степени точности передачи

; 9 степень точности

Допускаемая нагрузка передачи не более 10%, следовательно условие соблюдается.

Проверить напряжение изгиба зубьев шестерни и колеса:

Где: m - модуль зацепления, мм; - ширина зубчатого венца колеса, мм; - окружная сила в зацеплении, Н;

= 1 - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями;

= 1 - коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба;

= 1,04 коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колес и степени точности передачи;

- коэффициенты формы зуба шестерни и колеса;

- коэффициент, учитывающий наклон зуба

и - допустимые напряжения изгиба шестерни и колеса, ;

Условие соблюдается, т.к. и .

Расчет открытых передач

1. Определяем расчетный диаметр ведущего шкива , Клиновой ремень сечения А (по номограмме):

2. Определяем диаметр ведомого шкива , мм:

Где: - передаточное число открытой передачи, - коэффициент скольжения ()

Из стандартного ряда выбираем

3. Определяем ориентировочно межосевое расстояние

Где - высота сечения клинового ремня.

4. Определяем расчетную длину ремня

5. Уточняем значение межосевого расстояния по стандартной длине:

6. Определяем угол обхвата ремнем ведущего шкива a1, град:

условие выполняется.

7. определяем скорость ремня:

Где - допускаемая скорость для клиновых ремней .

8. определяем частоту пробегов ремня

Где - допускаемая частота пробегов ремня = 30

9. Определяем допускаемую мощность, передаваемую одним клиновым ремнем

- допускаемая приведенная мощность, выбирается в зависимости от типа ремня, его сечения,

скорости и диаметра ведущего шкива, С - поправочные коэффициенты.

10. Определяем число клиньев поликлинового ремня z:

11. Определяем силу предварительного натяжения

12. Определяем окружную силу

13. Определяем силы натяжения ведущей и ведомой ветвей:

,

14. Определяем силу давления вала

Проверочный расчет

Проверяем прочность ремня по максимальным напряжениям в сечении ведущей ветви:

Где а) - напряжения растяжения, Н/

б) - Напряжения изгиба, Н/

в) - Напряжение центробежных сил, Н/

Н/

г) =10 Н/ - для клиновых ремней

Н/

Условие соблюдается, так как

Составим табличный ответ:

Параметр

Значение

Тип ремня

Клиновой

Число пробегов ремня

9,2

Сечение ремня

А

Диаметр ведущего шкива

100

Количество ремней

3

Диаметр ведомого шкива

200

Межосевое расстояние

209

Максимальное напряжение

8,6

Длина ремня

900

Начальное напряжение ремня

73

Угол обхвата

153°

Сила давления ремня на вал

426

Вал

Марка стали

Термообработка

Твердость заготовки

Быстроходный

45

125

У

235…262

780

540

Промежуточный

45

125

У

235…262

780

540

Тихоходный

45

125

У

235…262

780

540

Вал

Расчетная схема валов редуктора

Быстроходный вал.

Вертикальная плоскость:

Определяем опорные реакции:

Проверка

Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях:

Горизонтальная плоскость:

Определяем опорные реакции:

Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях:

Строим эпюру крутящих моментов:

Определяем суммарные радиальные реакции

Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях:

Промежуточный вал

Вертикальная плоскость:

Определяем опорные реакции:

Проверка

Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях:

Горизонтальная плоскость. Определяем опорные реакции:

Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях:

Строим эпюру крутящих моментов:

Определяем суммарные радиальные реакции

Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях:

Тихоходный вал

Вертикальная плоскость:

Определяем опорные реакции:

Проверка

Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях:

Горизонтальная плоскость:

Определяем опорные реакции:

Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях:

Строим эпюру крутящих моментов:

Определяем суммарные радиальные реакции

Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях:

Проверочный расчет подшипников

Быстроходный вал (106)

Определяем отношение V=1 - коэффициент вращения.

Определяем отношение

По таблице находим: e=0,14 Y=2,6; по соотношению выбираем формулу и определяем эквивалентную динамическую нагрузку наиболее нагруженного подшипника:

Определяем динамическую грузоподъемность

Подшипник пригоден. Определяем долговечность подшипника

Условие выполнено

Промежуточный вал (107)

Определяем отношение V=1 - коэффициент вращения.

Определяем отношение

По таблице интерполированием находим: e=0,26 Y=1,74;

По соотношению выбираем формулу и определяем эквивалентную динамическую нагрузку наиболее нагруженного подшипника:

Определяем динамическую грузоподъемность

Подшипник пригоден. Определяем долговечность подшипника

Условие выполнено

Тихоходный вал (109)

Определяем отношение V=1 - коэффициент вращения.

Определяем отношение

По таблице интерполированием находим: e=0,24 Y=1,9;

По соотношению выбираем формулу и определяем эквивалентную динамическую нагрузку наиболее нагруженного подшипника:

Определяем динамическую грузоподъемность

Подшипник пригоден. Определяем долговечность подшипника

Условие выполнено

Проверочный расчет валов

Быстроходный вал

Сечение А-А

Определить напряжение в сечении А-А

Нормальные напряжения изменяются оп симметричному циклу.

Где ;

М - суммарный изгибающий момент в этом сечении.

Касательные напряжения изменяются по нулевому циклу

Где ;

М - крутящий момент в этом сечении.

Определить коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений.

Где (по таблице)

Определить пределы выносливости в расчетном сечении.

Определить коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.

Определить общий коэффициент запаса прочности.

Условие выполнено.

Промежуточный вал

Сечение Б-Б

Определить напряжение в сечении Б-Б

Нормальные напряжения изменяются оп симметричному циклу.

Где ;

М - суммарный изгибающий момент в этом сечении.

Касательные напряжения изменяются по нулевому циклу

Где ;

М - крутящий момент в этом сечении.

Определить коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений.

Где (по таблице)

Определить пределы выносливости в расчетном сечении.

Определить коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.

Определить общий коэффициент запаса прочности.

Условие выполнено.

Тихоходный вал

Сечение В-В

Определить напряжение в сечении В-В

Нормальные напряжения изменяются оп симметричному циклу.

Где ;

М - суммарный изгибающий момент в этом сечении.

Касательные напряжения изменяются по нулевому циклу

Где ;

М - крутящий момент в этом сечении. Определить коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений.

Где (по таблице). Определить пределы выносливости в расчетном сечении.

Определить коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.

Определить общий коэффициент запаса прочности.

Условие выполнено.

Проверочный расчет шпонок

Промежуточный вал, шпонка 12х8х45

Условие прочности:

определяем рабочую длину шпонки:

Определяем площадь смятия:

проверяем условие прочности:

Условие выполняется.

Промежуточный вал, шпонка 16х10х60

Условие прочности:

определяем рабочую длину шпонки:

Определяем площадь смятия:

проверяем условие прочности:

Условие выполняется.

Выбор сорта масла

Смазывание редуктора.

Способ смазывания.

Применяем непрерывное смазывание жидким маслом картерным непроточным способом (окунанием)

Выбор сорта масла.

Зависит от значения расчетного контактного напряжения и фактической окружной скорости колес. По таблице выбираем масло индустриальное 4-Г-А-46

Определение уровня масла.

При окунании в масляную ванну цилиндрического колеса:

Контроль уровня масла.

Уровень масла, находящегося в корпусе редуктора, контролируем круглым маслоуказателем.

Список литературы

1. Кудрявцев В.Н. «Курсовое проектирование деталей машин». - Л.: Машиностроение, 1984.

2. Ануриев И.В. «Справочник конструктора - машиностроителя». - Л.: Машиностроение, 1985.

3. Янсон А.А. «Расчет цилиндрических зубчатых передач» методические указания к курсовому проекту по деталям машин для студентов всех специальностей. - Л.: 1991.

4. Янсон А.А. «Конструирование зубчатого редуктора» методические указания к курсовому проекту. - Л.: 1985.