- •2. Расчет зубчатых колёс редуктора.
- •3. Проектный расчет ведомого вала редуктора.
- •4. Разработка конструкции узла тихоходного вала.
- •5. Уточнённый проверочный расчет тихоходного вала.
- •6. Проверка долговечности подшипников.
- •7. Проверочный расчёт шпоночных соединений.
- •8. Смазка закрытой передачи и подшипников.
- •9. Сборка редуктора.
- •1Литература.
Задание. Спроектировать прямозубый редуктор.
Крутящий момент на выходном валу Т2=32Н м.
Частота вращения выходного вала n2=360об/мин.
Срок службы Lh=7000час.
1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет.
1.1. Общий к. п. д. редуктора равен
, где
- к. п. д. зацепления зубчатой передачи (рекомендуемые значения);
- к. п. д. муфты соединительной;
- к. п. д., учитывающий потери пары подшипников качения;.
1.2. Угловая скорость на тихоходном валу редуктора
1.3. Требуемая мощность электродвигателя
1.4. Частота вращения вала электродвигателя.
Рекомендуемые значения передаточного числа одноступенчатого редуктора .
С учетом рекомендуемого значения передаточного числа, для частоты вращения ведущего вала редуктора получим
По требуемой мощности и возможных значений частоты вращения ведущего вала редуктора, выбираем электродвигатель трёхфазный короткозамкнутый серии 4А, закрытый, обдуваемый, с синхронной частотой вращения nC=750об/мин. 4А112МА8, с параметрами Рдв=2,2кВт. и скольжениемs=6,0%. Номинальная частота вращения и угловая скорость двигателя равны
Передаточное отношение редуктора
Полученное значение округляем до ближайшего стандартного .
Погрешность отклонение от требуемого значения составляет
,
условие точности выполнено, в проектном расчете будет использовано .
1.6. Вращающие моменты, угловая скорость и частота вращения:
на колесе
на шестерне
, где
на ведущем валу
2. Расчет зубчатых колёс редуктора.
Материал для шестерни и колеса:
для шестерни – сталь 40, термообработка – улучшение, твёрдость НВ192…228, ;
среднее значение
принимаем: НВ1210
для колеса – сталь 35, термообработка – нормализация, твердость НВ163…192, ;
среднее значение
принимаем НВ2178;
условие выполняется.
2.1. Допускаемые контактные напряжения:
, где
- предел контактной выносливости при базовом числе циклов.
Для углеродистых сталей с твёрдостью поверхности зубьев менее НВ350 и термической обработкой
- коэффициент долговечности;
- при длительной эксплуатации;
- коэффициент безопасности (рекомендуемые значения 1,1…1,2);
- для термообработки – нормализации.
Для прямозубых колёс расчетное допускаемое напряжение
для шестерни
для колеса
т. к. , то для дальнейшего расчета зубчатых колёс принимаем меньшее значение, т. е.
2.2 Допускаемые напряжения изгиба.
, где
- предел выносливости зубьев по напряжениям изгиба.
Для углеродистых сталей с твёрдостью поверхности зубьев менее НВ350 и термической обработкой
- коэффициент безопасности;
, где
- коэффициент, учитывающий нестабильность свойств материала зубчатого колеса и ответственность передачи;
- при вероятности разрушения 0,99 (термообработка – нормализация и улучшение);
- коэффициент, учитывающий способ получения заготовки;
- для поковок;
- коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки;
- односторонняя нагрузка.
- коэффициент долговечности;
- при длительной эксплуатации;
Для прямозубых колёс расчетное допускаемое напряжение изгиба:
для шестерни
для колеса
2.3. Допускаемые напряжения при кратковременной нагрузке.
Предельные контактные напряжения для шестерни и колеса:
для шестерни
для колеса
Предельные напряжения изгиба:
для шестерни
для колеса
2.4. Межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев
, где
- коэффициент передачи для прямозубых колёс;
- коэффициент ширины зубчатого венца по отношению к межосевому расстоянию;
, где
- коэффициент ширины зубчатого венца по отношению к диаметру, принимаем для симметричного расположения колеса и НВ<350 (рекомендуемые значения 0,8…1,4),принимаем для симметричного расположения колеса и НВ<350
- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца (НВ<350, симметричное расположение колёс и).
Ближайшие из стандартных значений межосевого расстояния 71мм.; 80мм.,
Принимаем
Находим
принимаем
2.5. Модуль передачи. Для обычных передач редукторного типа в отдельном корпусе с жёсткими валами и опорами принимаем:
тогда модуль зацепления
По ГОСТ2185-66 принимаем
2.6.Определяем суммарное число зубьев, определяем числа зубьев шестерни и колеса
тогда число зубьев шестерни:
принимаем:
число зубьев колеса:
Фактическое передаточное отношение:
отклонение от заданного составляет:
2.8. Основные размеры шестерни и колеса
Делительные диаметры:
Проверка:
диаметры вершин зубьев:
диаметры впадин зубьев:
ширина шестерни
2.9. Силы, действующие в зацеплении:
окружная
радиальная
, где
- нормальный угол зацепления.
2.10. Коэффициент ширины колеса по диаметру:
2.11. Окружная скорость колеса и степень точности передачи
Для окружной скорости прямозубого колеса 2…6м/с следует принять 8 степень точности.
2.12. Коэффициенты нагрузки.
- коэффициент концентрации нагрузки;
(прии НВ2<350)
- коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку;
(, 8 степень точности и НВ2<350).
2.13. Проверка контактных напряжений
, где
- коэффициент, учитывающий механические свойства материала сопряженных зубчатых колёс.
-для стальных колес прии;
- коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев в полюсе зацепления;
- коэффициент, учитывающий суммарную длину контактной линии
, где
, где
- степень перекрытия
Контактные напряжения
Т. е.
Перегрузка составляет
, что допустимо ().
Условие экономичности и прочности выполняется.
2.14. Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба
- коэффициент нагрузки
,где
- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца;
(при, твердостиHB2<350)
- коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку;
(, 8 степень точности и НВ2<350).
Таким образом,
- коэффициент, учитывающий форму зуба и зависящий числа зубьев шестерни или колеса (для прямозубой передачи):
у шестерни
при (при)
у колеса
при (при)
Проверяем отношение
для шестерни:
для колеса:
Проверку прочности зуба по напряжениям изгиба проводим по колесу (при и)
Условие прочности выполнено.
2.15. Проверка на перегрузку.