3. Конструктивные размеры шестерни и колеса

Шестерню выполняем за одно целое с валом; ее размеры определены выше : d₁ =42 мм; d_a1 = 46 мм; b₁= 55 мм.

Цилиндрическое зубчатое колесо кованое, его размеры: d₂ = 208 мм; d_a2 = 212 мм; b₂ = 50 мм.

Диаметр ступицы d_ст = 1,6d_k2 =1,6*50 =80 мм;

Длина ступи­цы l_ст= (1,2 ~ 1,5) *d_K2 = (1,2 ~ 1,5) 50 = 60 ~ 75 мм; принимаем l_ст = 75 мм.

Толщина обода: S = 2,2*m+0,05*b₂ = 2,2*2+0,05*50 = 6,9 мм; прини­маем значение S = 7 мм.

Толщина диска С = 0,3* b₂ = 0,3*50 = 15мм .

3. Конструктивные размеры корпуса редуктора

Толщина стенок корпуса и крышки:

δ = 0,025а+ 1 = 0,025· 125 +1 = 3,5 мм, принимаем δ = 8 мм; δ₁ = 0,02а+ 1 =

=0,02· 125 + 1 = 3,5 мм; принимаем δ₁ = 8 мм.

Толщина фланцев (поясов) корпуса и крышки:

верхнего пояса корпуса и пояса крышки:

b = 1,5δ = 1,5·8= 12 мм; b₁ = 1,5δ₁ = 1,5·8 = 12 мм;

нижнего пояса корпуса

ρ = 2,35δ = 2,35·8 = 18,8 мм; принимаем ρ = 19 мм.

Диаметры болтов:

- фундаментных d₁ = (0,03..0,036)100 + 12 = 15..15,6; принимаем фундаментные болты с резьбой М16;

- болтов, крепящих крышку к корпусу у подшипника, d₂ = (0,7..0,75)d₁ = (0,7..0,75)16 = 11,2..12 мм; принимаем болты с резьбой M12;

- болтов, соединяющих крышку с корпусом, d₃ = (0,5 ..0.6)d₁= (0,5..0,6)16 = 9..9,6 мм; принимаем болты с резьбой M8.

3. Второй этап компоновки редуктора

Используем чертежи первого этапа компоновки. Второй этап имеет цель конструктивно оформить основные детали- ведущий и ведомый вал, колесо, корпус, подшипниковые узлы и подготовить данные для проверки прочности валов и некоторых других деталей.

Вычерчиваем шестерню и колесо по конструктивным размерам.

Смазывание зацепления и подшипников – разбрызгивание жидкого масла.

Уплотнение валов обеспечивается резиновыми манжетами. В крышке размещаем отдушину. В нижней части корпуса вычерчиваем пробку для спуска масла и устанавливаем круглый маслоуказатель (рис 1.1).

Устанавливаем крышки: торцевые с жировыми канавками и глухие для подшипников. Под крышки устанавливаем металлические прокладки для регулировки.

На ведущем и ведомом валах применяем шпонки призматические со скругленными концами по ГОСТ 23360-78. Вычерчиваем шпонки, принимая их длины на 5-10 мм меньше длин ступиц.

Рис 1.1

3. Уточненный расчет валов

Считаем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения — по отнулевому (пульсирующему).

Будем производить расчет для предположительно опасных сечений каждого из валов.

Ведущий вал.

Материал вала тот же, что и для шестерни, те сталь 45, термическая обработка – улучшение. При диаметре заготовки до 90 мм среднее значение σ_Β = 780 МПа.

Пределы выносливости = 0,43·780 = 335 МПа

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

= 0,58·335 = 193 МПа.

1) Рассмотрим сечение при передаче вращающего момента от ведомого шкива на вал - шестерню. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напря­жениям

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напря­жений

При d=22; b=6 мм; t₁=3,5 мм.

W_{к нетто}= 2089-163,3=1,92*10³ мм³

Принимаем k_τ=1,68, ε_τ=0,8 и ψ_τ = 0,1; k_α=1,6; ε_α=0,9;

Результирующий коэффициент

s = 9,05 > [s] = (1,7..2,5); Прочность соблюдена;

2) Рассмотрим сечение, где концентрация напряжений обусловлена переходом от d=30 мм к d=36 мм при D / d =36/30=1,2 и r/d=1,6/30=0,05 коэффициенты концентрации напряжений k_α=1,8 и k_τ=1,3. Масштабные факторы ε_α=0,88 и ε_τ=0,77.

Изгибающий момент M = 59,7 Н мм

Осевой момент сопротивления W= πd³/32 = 3,14*30³/32=2,6 * 10³мм³

Амплитуда нормальных напряжений:

σ_v= М/W = 59,7*10³ / 2,6 * 10³=22,9 МПа

Полярный момент сопротивления W_ρ=2W=2* 2,6 * 10³=5,2* 10³ мм³

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напря­жений

Коэффициент запаса прочности по касательным напря­жениям

Коэффициент запаса, прочности по нормальным напря­жжениям

Результирующий коэффициент

s = 7 > [s] = (1,7..2,5); Прочность соблюдена;

Ведомый вал.

Материал вала – сталь 45 нормализованная, σ_Β = 570 МПа.

Пределы выносливости = 0,43·570 = 246 МПа

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

= 0,58·246 = 142 МПа.

1) Рассмотрим сечение при передаче вращающего момента от тихоходного вала редуктора к муфте. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

Коэффициент запаса прочности по касательным напря­жениям

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напря­жжений

При d=38; b=12 мм; t₁=5 мм.

W_{к нетто} = 10768-859,7=9,9*10³ мм³

Принимаем k_τ =1,68, ε_τ=0,76 и ψ_τ = 0,1; k_α=1,6; ε_α=0,87;

Результирующий коэффициент

s = 6 > [s] = (1,7..2,5); Прочность соблюдена;

2) Рассмотрим сечение в месте посадки колеса и рассчитываем его на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.

d = 50мм;

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости: М^’ = 123,37 Н м;

Изгибающий момент в вертикальной плоскости: M^” = 45,8 Н м;

Суммарный изгибающий момент: M = * 10³ Н мм

При d=50; b=16 мм; t₁=6 мм.

Момент сопротивления кручению:

W_{к нетто} = 24531-1858=22,6*10³ мм³

Момент сопротивления изгибу:

W _нетто = = 12265 – 1858,5 = 10,4*10³ мм³

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

ϭυ = М/Wнетто=131,5*103/10,4*103 = 12,6 МПа;

Принимаем k_τ=1,68, ε_τ=0,715 и ψ_τ = 0,1; k_α=1,6; ε_α=0,835;

Результирующий коэффициент

s = 8,23 > [s] = (1,7..2,5); Прочность соблюдена;