Проектирование редуктора с цилиндрической косозубой и цепной передачами

.

 

 

 

Толщина венца:

  принимаем

 

Толщина диска:

, где b – ширина венца 

 

Фаски венца  на диаметре вершин:

, где m – модуль. (2, стр.135)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 ПОДБОР ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ ПО ДОЛГОВЕЧНОСТИ. РАСЧЁТ ВАЛОВ ПО ЭКВИВАЛЕНТНОМУ МОМЕНТУ

 

 

Силы, действующие  в зацеплении [1, c. 97]:

• окружная: F_t =2·T₂ /d₂ =2·57292∙/151,02 = 758,734 Н,
• радиальная: F_τ = F_t ·tgα/cosβ=758,734·tg20/cos11,478=281,792 Н,           
• осевая: F_a= F_t ·tgβ = 3057,19·tg11,478= 154,063 H, где α=20º.

Нагрузка  на входной вал со стороны муфты:

Нагрузка  со стороны звёздочки:

Расчёт  ведущего вала: 

Горизонтальная плоскость:

 

 

 

 

 

Проверка:

 

 

 

Изгибающие моменты:

_{Вертикальная  плоскость:}

 

 

 

 

Проверка:

 

 

Изгибающие моменты:

Суммарные изv гибающие моменты:

Эквивалентные моменты:

_{, где}

Определяем сечение вала в самой  нагруженной точке. Проверочный  расчет вала будем проводить для сечения, где  эквивалентный момент максимален , т.е. под шестерней.

_,

_где ─ допускаемое напряжение изгиба

Диаметр вала в рассчитываемом сечении  d= 30 мм, что больше рассчитанного.

 

 

 

 

 

 

Расчёт  ведомого вала:

Горизонтальная  плоскость:

Изгибающие  моменты:

_{Вертикальная  плоскость:}

 

 

 

 

 

 

Проверка:

 

 

Изгибающие  моменты:

Суммарные изгибающие моменты:

Эквивалентные моменты:

_,где 

Определяем  сечение вала в самой нагруженной  точке. Проверочный расчет вала будем проводить для сечения, где  эквивалентный момент максимален , т.е. под подшипником.

_,

_где ─ допускаемое напряжение изгиба

Диаметр вала в рассчитываемом сечении d= 35 мм, что больше рассчитанного.

 

Эпюры изгибающих моментов ведущего вала:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эпюры изгибающих моментов ведомого вала:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определим долговечность подшипников  ведущего вала [1, c. 128].

R_a=154,063(H).

X=0,56;С₀=6,8 (кН);С=13,3 (кН).

Из таблицы 9.3 по соотношению  определим е=0,22 и Y=1,99.

K_б=1(нагрузка спокойная, без толчков), К_τ=1 (рабочая температура до 100ºС), V=1 (вращающееся внутреннее кольцо подшипника).

Т.к. соотношение  , то ;

Находим расчётную динамическую грузоподъёмность:

;

Находим базовую долговечность:

;

Т.к. L>L_k, L_k=15000 часов— требуемый срок службы привода, окончательно принимаем подшипник 106.

Определим долговечность подшипников  ведомого вала [1, c. 128].

R_a=154,063(H).

X=0,56; С₀=8,5 (кН); С=15,9 (кН).

Из таблицы 9.3 по соотношению  определим е=0,22 и Y=1,99.

K_б=1(нагрузка спокойная, без толчков), К_τ=1 (рабочая температура до 100ºС), V=1 (вращающееся внутреннее кольцо подшипника).

Т.к. соотношение  , то

 

 

;

Находим расчётную динамическую грузоподъёмность:

;

Находим базовую долговечность:

;

Т.к. L>L_k, L_k=11000 часов— требуемый срок службы привода, окончательно принимаем подшипник 107.

 

 

9 ПОДБОР И ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

 

Для всех шпоночных соединений принимаем  призматические шпонки со

скругленными  торцевыми поверхностями. Материал шпонки ─ Сталь 45.

Расчет  проводим на смятие боковых граней шпонки выступающих из вала[1, c.251].

Расчёт  шпонки под полумуфту:

     

Поскольку полумуфта выполнена из чугуна, . Для диаметра 25 мм выбираем шпонку [1, с. 427, табл. К42] с параметрами: b=8 мм, h=7 мм, фаска 0,5 мм, t₁=4 мм, t₂=3,3 мм, l=26 мм (из стандартного ряда).

, где 

Условие выполняется, шпонка подходит.

Расчёт  шпонки под звёздочку:

_.

Поскольку звездочка выполнена из стали, . Для диаметра мм выбираем шпонку[1, с. 427, табл. К42] с параметрами: b=8 мм, h=7 мм, фаска 0,5 мм, t₁=4 мм, t₂=3,3 мм, l=26 мм (из стандартного ряда).

,где 

Условие выполняется, шпонка подходит.

Под колесо выбираем такую же шпонку, как и  под звёздочку.

 

10 ВЫБОР ПОСАДОК, КВАЛИТЕТОВ ТОЧНОСТИ, ШЕРОХОВАТОСТЕЙ ПОВЕРХНОСТЕЙ, ДОПУСКА ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Назначение  квалитетов точности, параметров шероховатости  поверхностей, отклонение формы и расположение поверхностей должно сопровождаться тщательным анализом служебного назначения деталей и технологических возможностей при обработке. Из экономических соображений нужно назначать квалитеты точности сравнительно грубые, однако, обеспечивающие необходимое качество деталей, узлов и машин.

Рекомендуется для отверстий назначать более  грубые посадки, чем для валов, поскольку  обработка отверстий сложнее  и дороже по сравнению с обработкой валов. Однако это различие не должно превышать два квалитета.

В зависимости  от взаимного расположения полей  допуска вала и отверстия различает посадки с зазором, натягом и переходные.

Посадка H7/h6  применяется при необходимости высокой точности к соединениям деталей, для соединения с продольным перемещением. В данном курсовом проекте при посадке муфты и звездочки  на вал.

Посадка H7/р6  применяется для соединений с натягом. В данном курсовом проекте она применяется при посадке зубчатого колеса на вал.

Для фиксации внутреннего кольца подшипника на валу в данном курсовом проекте применяется посадка L0/k6, обеспечивающая требуемый натяг.

Внешнее кольцо подшипника фиксируется в  отверстии бобышки посредством посадки H7/l0.

Посадки назначаем в соответствии с  ГОСТ 25347 - 82, а также рекомендациями, указанными в табл. 13.9 [2]: отклонение вала в месте установки подшипников , отклонение вала в месте установки подшипников k6 на ведущем валу-    шестерне и k7 на ведомом валу, посадки шпонок _, посадки крышек _, отклонение вала в месте установки манжеты

Допуски основных деталей редуктора принимаем  по ЕСДП (единая система допусков и посадок) ГОСТ 25346-82. Допуски формы и расположения по

ГОСТ 2308-79 в зависимости от интервала размеров и квалитета:

– для участка вала под звёздочку: допуск цилиндричности 0.0125, допуск биения 0.03;

– для поверхностей вала, упирающих подшипники: допуск торцевого  биения 0.04;

– для поверхностей вала, упирающих ступицы колеса и звёздочки: допуск торцевого биения 0.03;

 

 

 

– для участков вала под  подшипники: допуск круглости 0.04, допуск профиля продольного сечения 0.04, допуск биения 0.05;

– для участка вала под  ступицу зубчатого колеса: допуск биения 0.035, допуск круглости 0.0125, допуск профиля продольного сечения 0.04.

– для поверхности зуба: допуск биения 0.071;

– для поверхности паза для шпонки: допуск параллельности 0.025, допуск симметричности T/2 0.1.

На рабочем чертеже  звёздочки назначаем следующие  допуски:

– для торцевой поверхности  ступицы звёздочки: допуск торцевого  биения 0.03;

– для поверхности паза для шпонки: допуск параллельности 0.025, допуск симметричности T/2 0.09.

От шероховатости поверхности  деталей зависят износостойкость  при всех видах трения, плавность  хода, равномерность зазора, точность кинематических пар, виброустойчивость, точность измерений. Шероховатость поверхностей назначаем по ГОСТ 2788-73.

Ниже в таблице приведены  основные шероховатости, используемые при деталировке [1, c. 310]; [2, c. 269].

Деталь	Поверхность	Шероховатость
Крышка сквозная	внешний диаметр	2,5
	торец под подшипник	1,25
	поверхность манжеты	2,5
	внутренняя стенка у  манжеты	10
	остальные поверхности	12,5
Вал ведомый	под подшипниками	1,25
	под звездочкой	1,6
	под зубчатым колесом	1,6
	под манжетой	0,4; полировка
	торец буртика зуб. колеса	3,2
	торец буртика подшипника	1,6
	остальные поверхности	10
Зубчатое колесо	под валом	1,6
	торец ступицы	3,2
	торец венца	3,2
	вершина зуба	3,2
	поверхность зуба	1,6
	впадина зуба	3,2
	остальные поверхности	12,5
Звёздочка	поверхность зуба	6,3
	внешняя поверхность звeздочки	3,2
	под валом	1,6
	остальные поверхности	6,3

 

 

11 РАСЧЁТ ВАЛОВ НА ВЫНОСЛИВОСТЬ

Быстроходный вал: опасное сечение  под шестерней в месте нарезания  зубьев. Материал вала-шестерни— Сталь 45.

Согласно расчёту [2, с. 75] выполним проверку на выносливость.

По таблице 6.7.3 [2, с. 76] определим k_σ=1,75 и k_τ=1,6 (вал-шестерни).

Коэффициент запаса прочности вала по нормальным напряжениям  , где по таблице 16.2.1 [2, с. 268] для стали 45 (материал вала);

, где М_и=41,4 Н∙м,  

 для вала-шестерни [2, с. 76, таблица 6.7.3], тогда:

; 

, где  по рис. 6.7.3 для углеродистой стали с концентрацией напряжений, для обточки чистовой по рис. 6.7.4           [2, с. 76], (закалка ТВЧ) по таблице 6.7.2 [2, с. 76]. Тогда .

Получаем  .

Коэффициент запаса по касательным  напряжениям для нереверсивной  передачи:

, где  (сталь 45) по табл. 16.2.1[2, , с. 268];

, где  , , тогда

;

 

 

— коэффициент снижения предела выносливости детали при кручении;

 для углеродистой стали  по таблице 6.7.1 [2, с. 76].

Тогда .

Общий запас сопротивления усталости:

 

Условие выполняется, вал пригоден к использованию.

Тихоходный вал: опасное сечение под подшипником качения (посадка с натягом). Материал вала— Сталь 45Л.

Согласно расчёту [2, с. 75] выполним проверку на выносливость.

По таблице 6.7.3 [2, с. 76] для посадки с натягом определим k_σ=1,75 и k_τ=1,33.

Коэффициент запаса прочности вала по нормальным напряжениям  , где по таблице 16.2.1 [2, с. 268] для стали 45Л;

, где М_и=84,07 (Нм),

 для круглого сплошного сечения [2, с. 76, табл. 6.7.3], тогда:

;

, где  по рис. 6.7.3 для легированной стали с концентрацией напряжений, для обточки чистовой по рис. 6.7.4           [2, с. 76], (закалка ТВЧ) по таблице 6.7.2 [2, с. 76]. Тогда .

Получаем 

 

Коэффициент запаса по касательным  напряжениям для нереверсивной  передачи:

, где  для стали 45Л по табл. 16.2.1[2, с. 268];

, где  , , тогда

;

— коэффициент снижения предела выносливости детали при кручении;