3.4. Компоновка червячно-конического редуктора.

Исходные данные:

Размеры червячной передачи: межосевое расстояние a_w; диаметры червяка и червячного колеса d_w1(2), d_a1(2),d_f1(2),d_am1(2); длина червяка и червячного колеса b₁,b₂.

Размеры конической передачи: диаметры колёс d_e1(2),d_ae1(2),ширина колес b, внешнее конусное расстояние Re, углы делительных конусов δ₁₍₂₎.

Диаметры валов d₁,d₂,d₃ и предварительно выбранные подшипники с их геометрическими размерами, а так же схемы установки подшипников (см. п3.1 и п3.2)

Основные размеры элементов корпуса редуктора приведены в табл 4.

Размеры ступиц колёс

Компоновка червячно-конического редуктора выполняется в масштабе 1:1 на миллиметровой бумаге в двух плоскостях (см. рис)

Результатом компоновки являются величины L,L₁,L₂,L₃, получаемые замером на чертеже, для каждого из валов редуктора. С чертежа возможно так же получить габаритные размеры редуктора.

Рис 2. Эскизная компоновка червячно-конического редуктора.

4. Проверочный расчет валов

4.1. Расчетные схемы

Рис. 3 Расчетные схемы валов

4.2. Определение сил в зацеплении

Рис. 4 Схема сил в зацеплении

Быстроходная ступень:

Н;

Н;

Н

где - угол профиля ([2], стр.12).

Сила нагружающая вал от муфты ([5],стр.63,п.6.1.5):

,

где d_э – диаметр расположения в муфте элементов, передающих крутящий момент;

Т_расч – расчетный крутящий момент (см. п.6)

Н.

Тихоходная ступень:

Н;

Н

где - угол профиля ([2], стр.12).

4.3. Проверочный расчет вала №1

Рис. 5 Эпюры вала №1

4.3.1. Определение реакций опор и построение эпюр

Горизонтальная плоскость:

;

Н;

;

Н;

Проверка: , верно.

Вертикальная плоскость:

Н∙м;

;

Н;

;

Н;

Проверка: , верно.

По полученным данным строим эпюры (рис. 4):

изгибных моментов , ;

крутящих моментов Т;

суммарных изгибающих моментов ;

эквивалентных моментов .

4.3.2. Определение запаса прочности

Выбираем опасное сечение вала:

Сечение I-I: Концентратор напряжения – посадка подшипника на вал.

Из подобия треугольников находим

;

х = 0,48 Н∙м;

Н∙м;

Геометрические характеристики опасного сечения:

мм.

Определяем запас прочности для опасного сечения:

Найдём моменты сопротивления проверяемого сечения:

;

Условие прочности ([1],стр.294):

;

где - требуемый коэффициент запаса для обеспечения прочности и жесткости;

- коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям;

- коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям;

,

где - пределы выносливости материала вала при симмет­ричных циклах изгиба и кручения;

и - амплитуда и средние напряжения циклов нормальных и касательных напря­жении;

- эффективные коэффициенты концентрации напря­жений при изгибе и кручении;

- коэффициен­ты, учитывающие снижение механических свойств металла с рос­том размера заготовок;

- коэффициенты, учи­тывающие влияние постоянной составляющей цикла на усталость вала.

Для стали 40ХН ([4],стр.380, табл.15.1):

МПа;

МПа;

;

.

МПа;

МПа;

([1],стр.299, табл.14.2);

([1],стр.300, табл.14.3);

;

Условие выполняется, прочность и жёсткость обеспечены. Коэффициент запаса прочности много больше требуемого коэффициента запаса прочности. Размеры вала обусловлены конструктивными факторами.