3.1. Силовой расчёт

Крутящий момент на валу двигателя:

Крутящий момент на валах:

η_зкц* η²_п = 4.8*0,97*0,99² = 0,23 Нм

η_зкц* η²_п = 4.56*0,97*0,99² = 0,21 Нм

3.2. Кинематический расчёт

Проанализируем кинематическую схему механизма.

Для преобразования частоты вращения вала двигателя в частоту вращения выходного вала в проектируемом механизме разработан редуктор.

Определим общее передаточное число редуктора

Угловая скорость вращения вала двигателя:

где n –число оборотов двигателя;

Найдём угловую скорость вращения вала:

где 𝜑 –угол поворота выходного вала,1 °= рад;

t – время, за которое осуществляется поворот.

Отсюда

В приборостроении при помощи зубчатой передачи возможно достигнуть максимальное передаточное число на одной ступени равное 8...10.

Рассчитаем погрешность редуктора

Погрешность не превышает допустимую (2%)

3.3.Расчет типовых элементов.

3.3.1.Коническая зубчатая пара

модуль для зубчатых колес определяется по формуле:

где: М – момент сопротивления

K – коэффициент нагрузки (1,0…1,3)

У_FS – коэффициент зависящий от формы зуба (3,5…4,3)

ψ_m – коэффициент, зависящий от ширины зубчатого венца (1,0…1,2)

[σ] – допускаемое напряжение на изгиб материала

мм

Выбираем из нормального ряда модуль по ГОСТ 9563-60.

m = 0,5 мм.

где d₁ – делительный диаметр меньшего колеса (шестерни), мм;

С – коэффициент, учитывающий геометрию передачи, и свойства материалов: 2,8 – для стальных незакаленных колес; 2,0 – для стальных закаленных;

Т₁ – крутящий момент на валу меньшего колеса, Н∙мм;

U₁₂ – передаточное отношение пары зубчатых колес;

Тогда число зубьев шестерни:

А число зубьев и диаметр колеса:

_{Угол начального конуса для колес:}

Диаметр окружности выступов (наружный) колес:

_{Угол конуса впадин (угол внутреннего конуса):}

Угол головки зуба:

Угол ножки зуба:

Шаг:

_{Высота зуба:}

_{Длина зуба:}

_{Длина образующей начального конуса:}

_{Длина проекции высоты головки зуба на горизонтальную ось:}

_{Расстояние от плоскости пересечения начальных конусов до вершины конуса:}

Расстояние от плоскости пересечения конуса до торца (со стороны вершины конуса):

_{Толщина зуба по хорде делительной окружности:}

_{Высота головки зуба от хорды делительной окружности:}

3.3.2.Реечная передача

Зубчатое колесо

Выбор материала и термической обработки:

Марка стали 45, азотирование, предельные размеры заготовки , твердость зубьев в сердцевине 199…240 HB , на поверхности 35…40 HRC,

Чем выше твердость рабочей поверхности зубьев, тем выше допускаемые напряжения и тем меньше размеры передачи.

Допускаемые напряжения:

Предварительно определяем среднюю твердость рабочих поверхностей зубьев

Базовые числа циклов нагружений

• При расчете на контактную прочность

- при расчете на изгиб

Действительные числа циклов перемены напряжений:

- для колеса

• 

Где - частота вращения колеса, мин^-1, - время работы передачи ч, u- передаточное число ступени.

Коэффициент долговечности при расчете по контактным напряжения:

Коэффициент долговечности при работе на изгиб:

Допускаемые контактное напряжение и напряжение изгиба

Пределы контактной и изгибной выносливости:

При расчете зубчатых передач цилиндрических в расчетную формулу подставляют при варианте термообработки II допускаемое контактное напряжение.

При выполнении условия для цилиндрических передач

695

d₁=228мм=m·z

m=4

z=57

d_a1=d₁+2m=236мм

d_f1=d₁-2.5m=218мм

=4 мм

Тип рейки : прямозубая β=0

Угол наклона зубьев рейки β=10 , т.к. β должен быть не более 20

Высота головки зуба: мм.

Высота ножки зуба рейки: =6 мм.

Высота зуба рейки: мм.

Ширина рейки: В=10* =40 мм.

Длина зуба рейки: мм. при длине l=60 мм.

Толщина зуба: =6,28 мм.