Реферат: Расчет зубчатой передачи

Содержание

Введение……………..…………………………………..……………..2

1. Анализ кинематической схемы…………..……..………………..2

2. Кинематический расчет привода…………………………………3

3. Определение геометрических параметров цилиндрической

зубчатой передачи………………………………………….…………..6

4. Геометрический расчет конической зубчатой передачи………9

5. Определение геометрических размеров и расчет на

прочность выходного вала…………………………………………….11

6. Проверочный расчет подшипника..……………………………….16

7. Список использованной литературы……………………………..18

Редуктор - это механизм состоящий из зубчатых или червячных

передач, заключенный в отдельный закрытый корпус. Редуктор

предназначен для понижения числа оборотов и, соответственно, повышения крутящего момента.

Редукторы делятся по следующим признакам:

- по типу передачи - на зубчатые, червячные или зубчато-червячные:

- по числу ступеней - на одноступенчатые (когда передаче осуществляется одной парой колес), двух-, трех- или многоступенчатые:

- по типу зубчатых колес - на цилиндрические, конические,иликоническо-цилиндрические;

- по расположению валов редуктора в пространстве - на горизонтальные, вертикальные, наклонные:

- по особенностям кинематической схемы " на развернутую, соосную. с раздвоенной ступенью.

1. Анализ кинематической схемы

Наш механизм состоит из привода электромашинной (1),муфты (2), цилиндрической шестерни (3), цилиндрические колеса (4), конической шестерни (5), конического колеса (6), валов (7,6,9) и трех пар подшипников качения. Мощность на ведомом валу N₃ =9,2 кВт, угловая скорость п₃ = 155 об/мин, привод предназначен для длительной работы, допускаемое отклонение скорости 5%,

2. Кинематический расчет привода

2.1. Определяем общий КПД привода

h=h₁ *h₂ *h₃ ³ *h₄

Согласно таблице 5 (1) имеем

h₁ =0,93 - КПД прямозубой цилиндрической передачи;

h₂ =0,9 - КПД конической передачи;

h₃ =0,98 - КПД подшипников качения;

h₄ =0,98 - КПД муфты

h = 0,93 * 0,98³ * 0,9 * 0,98 = 0,77

2.2. Определяем номинальную мощность двигателя

N_дв =N₃ /h=11,9 кВт

2.3. Выбираем тип двигателя по таблице 13 (2). Это двигатель

А62 с ближайшим большим значением мощности 14 кВт. Этому значению номинальной мощности соответствует частота вращения 1500 об/мин.

2.4. Определяем передаточное число привода

i = i_ном /n₃ = 1500/155 = 9,78

2.5. Так как наш механизм состоит из закрытой цилиндрической передачи и открытой конической передачи, то разбиваем передаточноечисло на две составляющих:

i = i₁ * i₂

По таблице б (1) рекомендуемые значения передаточных отношений цилиндрической передачи от 2 до 5; конической - от 1 до 3 по ГОСТ 221-75. Назначаем стандартные передаточные числа i₁ = 4, i₂ = 2,5.

2.6. Уточняем общее передаточное число

i = g.5 * 4 = 10

2.7. Определяем максимально допустимое отклонение частоты вращения выходного вала

где - допускаемое отклонение скорости по заданию.

2.8. Допускаемая частота вращения выходного вала с учетом отклонений

2.9. Зная частные передаточные отношения определяем частоту вращения каждого вала:

Таким образом, частота вращения выходного вала находитсяв пределах допустимой.

2.10. Определяем крутящие моменты, передаваемые валами механизма с учетом передаточных отношений и КПД:

2.12. Построим график распределения крутящего момента и мощности по валам привода

3. Определение геометрических параметров цилиндрической зубчатой передачи

3.1. Для колес со стандартным исходным контуром, нарезаемым без смещения режущего инструмента (х = 0), число зубьев шестерни рекомендуется выбирать в пределах от 22 до 26. Выбираем Z₁ = 22

3.2. Число зубьев колеса:

Z₂ = Z₁ * i₁ = 22 * 4 = 88

3.3. Определяем межосевое расстояние по формуле

где K_a - вспомогательный коэффициент, для косозубых передач равен 43;

- коэффициент ширины венца шестерни расположенной симметрично относительно опор, по таблице 9(3) равен 0,4;

i₁ - передаточное число;

T₂ - вращающий момент на тихоходном валу;

По таблице 3.1 (3) определяем марку стали для шестерни - 40Х. твердость > 45HRC: для колеса - 40Х. твердость 350НВ.

По таблице 3.2 (3) для шестерни для колеcа предназначенных для длительной работы.

Тогда

Полученное значение межосевого расстояния для нестандартных передач округляем до ближайшего из ряда нормальных линейных размеров, A_W = 100 мм.

3.4. Определяем модуль зацепления по формуле

где К_m , - вспомогательный коэффициент, длякосозубых передач равен 5,8;

допускаемое напряжение изгиба материала колеса с менее прочным зубом по таблице 3.4 (3).

Тогда

Полученное значение модуля округляем в большую сторону до стандартного из ряда стр.59 (3). Для силовых зубчатых передач при твердости одного из колес > 45HRC. принимается модуль > 1.5. поэтому принимаем модуль m=2.

3.5. Определяем угол наклона зубьев для косозубых передач:

3.6. Определяем суммарное число зубьев шестерни и колеса для косозубых колес

Полученное значение округляем в меньшую сторону до целого числа, то есть Z = 100.

3.7. Определяем число зубьев шестерни

3.8. Определяем число зубьев колеса

Z₂ = Z - Z₁ = 100 - 20 == 80

3.9.Определяем фактическое передаточное число и проверяем его отклонение

следовательно передаточное число выбрано верно.

3.10. Определяем основные геометрические параметры передачи и сводим их в таблицу

Параметры	Формулы	Колесо
1	Число зубьев	Z2	80
2	Модуль нормальный, мм	mn =m	2
3	Шаг нормальный, мм		6,28
4	Угол исходного контура
5	Угол наклона зубьев
6	Торцовый модуль, мм		2,03
7	Торцовый шаг, мм		2,03
8	Коэффициент головки зуба	H	1
9	Коэффициент ножки зуба	С rn > 1	0.25
10	Диаметр делительной окружности, мм	d = Z * mt	162.4
11	Высота делительной головки зуба, мм	ha = h * m	2
12	Высота делительной ножки зуба, мм	Hf = (h + C)*m	2,5
13	Высота зуба, мм	h = ha + hf	4.5
l4	Диаметр окружности выступов, мм	da = в + 2 ha	166.4
15	Диаметр окружности впадин, мм	df =d - 2hf	155,4
16	Межосевое расстояние, мм	A = 0,5 (d1 + d2 )	100
17	Ширина венца, мм		40

4. Геометрический расчет конической зубчатой передачи

4.1 Определяем делительный диаметр колеса

где определены заранее

- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца, для прирабатывающихся колес равен 1;

V_Н - коэффициент вида конических колес, для прямозубых равен 1.

Тогда

Полученное значение внешнего делительного диаметра колеса округляем до ближайшего значения из ряда нормальных линейных размеров табл.13.15 (3).

d_е4 =250 мм

4.2. Определяем углы делительных конусов шестерни и колеса

4.3. Определяем внешнее конусное расстояние

4.4. Определяем ширину зубчатого венца

4.5. Определяем внешний окружной модуль

где К_{f b} - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца, равен 1; (3)

V_f = 0,85 - коэффициент вида конических колес. (3)

Так как передача открытая, увеличиваем значение модуля на 30%, то есть m = 5 мм.

4.6. Определяем число зубьев колеса и шестерни

4.7. Определяем фактическое передаточное число.

4.8. Определяем внешние диаметры шестерни и колеса:

делительный;

вершин зубьев=109,28 мм;

= 253,71 мм;

впадин зубьев = 90,72 мм;

= 246,3 мм;

средний делительный диаметр=85,7 мм;

214,25 мм.

5. Определение геометрических размеров и расчет на прочность выходного вала

5.1. Определяем силы действующие в зацеплении конической прямозубой передачи:

окружная

радиальная= 612 Н,

осевая = 1530 Н.

5.2 Выбираем материал для вала по таблице 3.2 (3). Это сталь 45 улучшенная, со следующими механическими характеристиками:

допускаемое напряжение на кручение

5.3. Ориентировочно определяем геометрические размеры каждой ступени вала:

- диаметр выходной части

Принимаем d₁ = 45 мм.

Исходя из этого принимаем диаметр под подшипником d₂ = 50 мм.

5.4. Выбираем предварительно подшипники качения. По таблице 7.2 (3)для конической передачи при n<1500 об/мин применяется подшипник роликовый конический однорядный. Выбираем типоразмер подшипника по величине диаметра внутреннего кольца, равного диаметру d₂ = 50мм. Это подшипник легкой широкой серии 7510: в = 50мм, в = 90мм, Т = 25 мм, угол контакта 16⁰ , C_r =62 kH.

5.5. Вычерчиваем ступени вала по размерам, полученным вориентировочном расчете и определяем расстояния между точками приложения реакций подшипников.

5.6. Вычерчиваем схему сил в зацеплении конической передачи.

5.7. Определяем реакции опор:

а) вертикальная плоскость

б) строим эпюру изгибающих моментов в характерных сечениях A, B, C(рис. 5.1)

в) горизонтальная плоскость,

Проверка:

г) строим эпюры изгибающих моментов в характерных сечениях A, B, C (Рис.5.1)

M_YC = 0,

M_YB = F_t * l₁ = 4580 * 52 = 238160 Нмм,

M_AY = 0,

д) строим эпюры крутящих моментов(Рис.5.1)

5.8. Определяем суммарные реакции опор

5.9. Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженном сечении В

5.10. Определяем приведенный момент

5.11. Определяем диаметр вала исходя из третьей теории прочности

где = 160 Мпа - допускаемое значение напряжений для стального вала.

Полученное значение вала под подшипником округляем до ближайшего стандартного

d = 40 мм.

В результате расчета уменьшим диаметр вала под колесом до 45 мм.

5.12.Рассчитываем шпонку на срез и смятие.

Для закрепления на валах колес применяют шпонки. Размеры призматических шпонок выбираем в зависимости от диаметра вала по ГОСТ 23360-78, b*h = 14*9 мм, 1 = 38 мм.

5.13. Условие прочности при деформации смятия проверяется по формуле

где T - передаваемыйвалом крутящий момент;

- допускаемое напряжение на смятиепо табл.3.2(3)260 Н/мм²

5.14. Условие прочности при деформации среза проверяетсяпо формуле

где - допускаемое напряжение на срез по табл. 3.2 (3) 80 Н/мм²

6. Проверочный расчет подшипников

6.1. Пригодность подшипников определяется сопоставлением расчетной динамической грузоподъемности с базовой. В результате расчетов имеем : угловая скорость вала , осевая сила в зацеплении -F_а = 1530 Н, реакции в подшипниках - R_XB = 3400 Н, R_YB = 7557 Н. В результате расчета нам необходимо уменьшить размеры ранее выбранного подшипника, это подшипник легкой широкой серии 7508 c характеристиками: в = 40мм, в = 80 мм, Т = 25 мм, С_r = 56 кН, е = 0,381, У = 1,575, угол контакта 14°.

Подшипники установлены по схеме враспор.

6.2. Определяем осевые составляющие радиальных реакций

R_g1 = 0,83 e R_BY = 0,83 * 0,381 * 3400 = 1188 H,

R_g2 = 0,83 e R_BX = 0,83 * 0,381 * 7557 = 2640 H,

6.3. Определяем осевую нагрузку подшипника

R_a1 = R_s1 = 1188 Н, R_a2 = R_s1 + F_a = 2718 H.

6.4. Определяем отношения:

где V - коэффициент вращения. При вращающемся внутреннем кольце подшипника согласно табл.9.1 (3) V = 1.

6.5. По соотношению 0,35 < 0,381 и 0,36 < 0,381 выбираем формулу для определения эквивалентной динамической нагрузки, восприни­маемой подшипником, R_e ; R_e = VR_r K_g K_T ,

K_g - коэффициент безопасности, по табл.9.4 (3) K_g =1,2,

К_T - температурный коэффициент, по табл. 9.5 (3)=1, K_T тогда

R_e = 1 * 3400 * 1,2 * 1 = 4080 H,

6.6. Определяем динамическую груэоподъемность

где L_h - требуемая долговечность подшипника, при длительной работе привода, принимаем 5000 ч.

C_rp < С_r , значит подшипник пригоден к применению.