Расчет прямозубой цилиндрической передачи


Примечание	от автора: некоторые числа подогнаны от фонаря (от примерного правильного ответа)
	Загрузить архив:
	Файл: ref-17953.zip (102kb [zip], Скачиваний: 261) скачать

Содержание

Задание по расчету цилиндрической зубчатой передачи .......................

Введение......................................................................................................

1. Нагрузочные параметры передачи......................................................

2. Расчет на прочность зубчатой передачи...........................................

3. Усилия в зацеплении зубчатой передачи и нагрузки на валы..............

4. Расчет тихоходного вала и выбор подшипников................................

5. Конструктивные размеры зубчатого колеса.......................................

6. Смазка и уплотнение элементов передачи ..........................................

Графическая часть:

Приложение 1 «Эскизная компоновка тихоходного вала»

Приложение 2 «Расчетная схема тихоходного вала с эпюрами изгибающих и крутящих моментов»

Приложение 3«Сборочный чертеж тихоходного вала».

Задание по расчету цилиндрической зубчатой передачи.

Рассчитать и спроектировать закрытую косозубую цилиндрическую передачу, передающую на тихоходном валу мощность Р₂=6 кВт, при угловой скорости w₂=3*3.14=9.42 рад/с. и передаточным числе u=3.3 Режим нагрузки - постоянный «Т».

По заданию выполнить:

А) расчеты

Б) чертежи

Дополнительные условия, которые необходимо учитывать при расчете, принимаются следующими:

А) вид передачи- косозубая цилиндрическая

Б) передача нереверсивная, не допускается изменение направления вращения валов.

В) двигатель асинхронный серии 4А; в соответствии с данными каталога электродвигателей максимально кратковременные перегрузки составляют 200%, поэтому коэффициент перегрузки к_п=2.0

Г) требуемый срок службы передачи назначим h=20000 часов.

Введение

Редуктором называется механизм, состоящий из зубчатых или

червячных передач, выполненного в виде отдельного агрегата и

служащий для передачи мощности от двигателя рабочей машине с понижением угловой скорости и повышение вращающегося момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим.

Редуктор состоит из корпуса (литого чугуна или стального сварного),в котором помещают элементы передачи - зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д.

Применение соосной схемы позволяет получить меньшие габариты по длине, что и является ее основным достоинством. К числу недостатков соосных редукторов относятся:

а) Затруднительность смазки подшипников, находящихся в средней части корпуса.

б) Большое расстояние между порами промежуточного вала, что требует увеличение его диаметра для обеспечения достаточной прочности и жесткости.

Очевидно, применение соосных редукторов ограничивается случаями, когда нет необходимости иметь два конца вала быстроходного и тихоходного,а совпадение геометрическиосей входного и выходного валов удобно при намеченной общей компоновке привода.

1.Нагрузочные параметры передачи.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

PAGE * LOWER 1

Расчет и проектирование элементов редуктора

Разраб.

Буравцев Н.В

Провер.

Герасимов С.В

Реценз.

Ф.И.О.

Н. Контр.

Ф.И.О.

Утверд.

Ф.И.О.

Нагрузочные параметры передачи

Лит.

Листов

АППзус03 БрГТУ

Угловая скорость тихоходного вала w₂=9,42 рад/с.; угловая скорость быстроходного вала:

Мощность на валах тихоходном валу Р₂=6 кВт.

Мощность на быстроходном валу:

, где

Крутящий момент на быстроходном валу:

Крутящий момент на тихоходном валу:

Расчетные крутящие моменты принимаются:

Т_1Н=Т₁_F=T₁=201,055 ; Т_2Н=Т₂_F=T₂=636.943

Суммарное число циклов нагружения зубьев за весь срок службы передачи, соответственно для зубьев шестерни и колеса равны:

Переменность нагрузки в передаче при тяжелом режиме нагружения учитывается коэффициентами нагру

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Нагрузочные параметры передачи

жения, которые назначаем, ориентируясь на стальные колеса: К_НЕ=0,50, при расчете на контактную выносливость.

К_FE=0,30, при расчете на выносливость при изгибе.

Эквивалентное число циклов нагружения зубьев шестерни и колеса:

Максимальная нагрузка на зубья передачи при кратковременных нагрузках:

2. Расчет на прочность зубчатой передачи.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

PAGE * LOWER 1

Расчет и проектирование элементов редуктора

Разраб.

Буравцев Н.В

Провер.

Герасимов С.В

Реценз.

Ф.И.О.

Н. Контр.

Ф.И.О.

Утверд.

Ф.И.О.

Расчет на прочность зубчатой передачи

Лит.

Листов

АППзус03 БрГТУ

Минимальное межосевое расстояние цилиндрической зубчатой передачи:

Передача предназначена для индивидуального производства и Ки ней не предъявляются жесткие требования к габаритам. Но учитывая значительные кратковременные перегрузки, принимаем для изготовления зубчатых колес следующие материалы:

Параметр	Для шестерни	Для колеса
Материал	Сталь 45	Сталь 40
Температура закалки в масле, ⁰С	840	850
Температура отпуска, ⁰С	400	400
Твердость НВ	350	310
σ_В, МПа	940	805
σ_Т, МПа	785	637

Допускаемое контактное напряжение:

Для зубьев шестерни определяется:

- предел ограниченной контактной выносливости поверхности зубьев при базе испытаний N_HO

Предварительно принимается:

- коэффициент безопасности для колес с однородной структурой зубьев.

S_H=1.1

- коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности Z_R=0.95

Коэффициент долговечности находится с учетом базы испытаний и эквивалентного числа циклов нагружения зубьев.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Расчет на прочность зубчатой передачи

База испытаний определяется в зависимости:

Так как k_HL=1.

Допускаемое контактное напряжение:

Для зубьев колеса соответственно определяется:

S_H=1.1

Z_R=0.95

Так как:

k_HL₂=1

Допускаемое контактное напряжение:

Допускаемого контактного напряжение:

Число зубьев шестерни принимаем: Z₁=26

Число зубьев колеса:

, принимаем Z₂=86

Фактическое передаточное число передачи:

Угол наклона линии зубьев β= 12⁰

Вспомогательный коэффициент k_a=430

Коэффициент ширины зубчатог

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Расчет на прочность зубчатой передачи

о венца ψ_a=0.4, и соответственно:

Коэффициент k_HB, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца

k_HB=1,05

Минимальное межосевое расстояние:

Нормальный модуль зубьев:

По ГОСТ 9563-90 принимаем m_n=5 мм

Фактическое межосевое расстояние

_w=330, тогда фактическое угол наклона зубьев:

По ГОСТ 13755-81 для цилиндрических зубчатых передач:

- угол главного профиля ά=20⁰

- коэффициент высоты зуба h_a^*=1

- коэффициент радиального зазора с^*=0.25

- коэффициент высоты ножки зуба h^*_f=1.25

- коэффициент радиуса кривизны переходной кривой р^*=0.38

Размеры зубчатого венца колеса:

Внешний делительный диаметр колеса:

Размеры зубчатого венца шестерни

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Расчет на прочность зубчатой передачи

Внешний делительный диаметр колеса:

Внешний диаметр вершин зубьев:

Окружная скорость зубчатых колес:

Эквивалентные числа зубьев шестерни и колеса:

Номинальная окружная сила в зацеплении:

Коэффициент торцевого перекрытия:

Коэффициент осевого перекрытия:

Расчет на выносливость зубьев при изгибе:

Коэффициенты, учитывающие форму зуба принимаем:

Коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев:

Z_H=1.77*cosβ=1.77*0.848=1,501

Коэффициент, учитывающий механические свойства материалов сопряженных зубчатых колес:

Z_M=275 Н^1/2/мм

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Расчет на прочность зубчатой передачи

Коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий:

Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями:

k_Hα=1.13; k_Hβ=1.05

Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении:

K_H_v=1.03

Удельная расчетная окружная сила:

Допустимое контактное напряжение:

Допускаемое предельное контактное напряжение:

Расчет на контактную прочность:

Условие при расчете выносливости зубьев при изгибе:

Коэффициент, учитывающий форму зуба:

Y_F₁=3.84, для зубьев шестерни

Y_F₂=3.61, для зубьев колеса

Коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев Y_ε=1

Коэффициент, учитывающий наклон зубьев:

Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями:

Коэффициент, учитывающий распределение на

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Расчет на прочность зубчатой передачи

грузки по ширине венца:

_Fβ=1.1

Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении:

K_Fv=1.07

Удельная расчетная окружная сила:

Допустимое напряжение на изгиб:

Для зубьев шестерни определяем:

Предел ограниченной выносливости зубьев на изгиб при базе испытаний 4*10⁶:

Коэффициент безопасности для колес с однородной структурой материала принимаем S_F=1.7

Коэффициент учитывающий влияние приложение нагрузки на зубья k_FC=1 -для нереверсивной передачи.

Коэффициент долговечности находим по формуле:

, поэтому принимаем k_FL=1

Для зубьев колеса соответственно определяем:

S_F=1.7; k_FC=1; k_FL=1; т.к N_FE2=3.24*10⁷>4*10⁶

Расчет на выносливость при изгибе:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Расчет на прочность зубчатой передачи

Допустимое предельное напряжение на изгиб:

Предельное напряжение не вызывающая остаточной деформации или хрупкого излома зубьев для шестерни и колеса.

Принимаем коэффициент безопасности S_F=1,7

Расчет на прочность при изгибе для шестерни:

Расчет на прочность при изгибе для колеса:

3.Усилия в зацеплении зубчатой передачи и нагрузки на валы

Усилия в зацеплении прямозубых цилиндрических зубчатых колес определяются по формулам:

Окружное усилие:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

PAGE * LOWER 1

Расчет и проектирование элементов редуктора

Разраб.

Буравцев Н.В

Провер.

Герасимов С.В

Реценз.

Ф.И.О.

Н. Контр.

Ф.И.О.

Утверд.

Ф.И.О.

Усилия в зацеплении зубчатой передачи и нагрузки на валы

Лит.

Листов

SECTIONPAGES* LOWER 1

АППзус03 БрГТУ

Радиальное усилие:

Осевое усилие:

4. Расчет тихоходного вала и выбор подшипников.

Для предварительного расчета принимаем материал для изготовления вала:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

PAGE * LOWER 1

Расчет и проектирование элементов редуктора

Разраб.

Буравцев Н.В

Провер.

Герасимов С.В

Реценз.

Ф.И.О.

Н. Контр.

Ф.И.О.

Утверд.

Ф.И.О.

Расчет тихоходного вала и выбор подшипников

Лит.

Листов

АППзус03 БрГТУ

Материал- Сталь 40 нормализованная

σ_в=550 МПа

σ_Т=280 МПа

Допустимое напряжение на кручение [τ]=35 МПа

Диаметр выходного участка вала:

Для определения расстояния между опорами вала предварительно находим:

- длина ступицы зубчатого колеса l_ст=80 мм

- расстояние от торца ступицы до внутренней стенки корпуса ∆=8мм.

- толщина стенки корпуса:

- ширина фланца корпуса:

- диаметр соединительных болтов:

- размеры для установки соединительных болтов:

- ширина подшипника В=22 мм принята первоначально для подшипника 212 с внутренним посадочным диаметром 60 мм и наружным диаметром 110 мм.

- размеры h₁=14 мм и h₂=10 мм назначены с учетом размеров крышек для подшипников с наружным диаметром 111 мм.

- ширина мазеудерживающего кольца с=6мм и расстояние до подшипника f=6мм, (смазка подшипника пластичной смазкой (V=2,939 м/с<3 м/с), поэтому мазеудерживающие кольца l_k≈18мм

Таким образом, расстояние между опорами вала равно:

так, как колесо расположено на валу симметрично относительно его опор, то а=в=0,5*l=0.5*138=69 мм

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Расчет тихоходного вала и выбор подшипников

Конструирование вала:

Диаметры:

- выходного участка вала d₁=40 мм

- в месте установки уплотнений d₂=55 мм

- в месте установки подшипника d₃=60 мм

- в месте посадки колеса d₄=63 мм

Длины участков валов:

- выходного участка l₁=2d₁=2*40=80 мм

- в месте установки уплотнений l₂=45 мм

- под подшипник l₃=B=22 мм

- под мазеудерживающее кольцо l₄=l_k+2=18+2=20 мм

- для посадки колеса l₅=l_СТ-4=80-4=76 мм

Проверка статической прочности валов

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Расчет тихоходного вала и выбор подшипников

Радиальные реакции в опорах вала находим в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Составляющие радиальных реакций в направлениях окружной и радиальной сил на каждой из опор вала будут равны:

Осевая реакция опоры 1 равна осевой силе:

F_a=F_x=1810.82 H

Максимальные изгибающие моменты в двух взаимно перпендикулярных плоскостях:

Результатирующий изгибающий момент:

Эквивалентное напряжение в опасном сечении вала:

Напряжение изгиба вала:

Напряжение сжатия вала:

Напряжение кручение вала:

Номинальное эквивалентное напряжение:

Максимальное допустимое напряжение:

Проверка статической прочности вала при

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Расчет тихоходного вала и выбор подшипников

кратковременных нагрузках:

Выбор подшипников качения тихоходного вала.

Для опор тихоходного вала предварительно назначаем подшипник 212 с внутренним посадочным диаметром d=60 мм, динамическая грузоподъемность которого С=52000 Н и статическая грузоподъемность С₀=3100 Н

Для опоры 1: