4.2.2.4 Разработка кинематической схемы узла

Кинематическая схема строится на основании графика частот вращения и определения чисел зубьев колёс. Построение кинематических схем выполняют в соответствии с ГОСТ 2.770-68 и приведёнными рекомендациями (стр.53-55 [1]). Примеры кинематических схем КС:

Рисунок 3 – Кинематическая схема

Рисунок 4 – кинематическая схема КС с разделённым приводом

Рисунок 5 - кинематическая схема КС неразделённой компоновки

Рисунок 6 - кинематическая схема КС со связанными колёсами

Связанными являются такие ЗК, которые принадлежат к 2-м смежным группам передач, т.е. работают ведущими и ведомыми. Сокращается номенклатура ЗК, уменьшаются осевые габариты, сокращается металлоёмкость привода и трудоёмкость изготовления. Но увеличиваются радиальные габариты из-за увеличения нагрузки на связанные колёса. Сложнее кинематический расчёт.

4.2.3 Выбор двигателя и силовой расчёт привода

Предварительная мощность электродвигателя главного движения определяем по формуле:

,

где – КПД цепи главного движения, (стр.73 [1]);

– мощность резания, кВт.

Для токарных станков:

,

где – значение сил резания, Н.

На основе полученных расчётов выбираем асинхронный трёхфазный

электродвигатель серии 4А из таблицы 4.15[1]

В качестве расчётной нагрузки принимаем максимальные крутящие

моменты на каждом валу.

Наибольшие крутящие моменты на валах могут быть найдены по формуле:

, Н·м, (8)

где Р_эд. – мощность на валу двигателя, кВт;

– КПД участка кинематической цепи от двигателя до рассчитываемого вала;

n_min – минимальная расчетная частота вращения вала, мин ^–1.

4.2.4 Проектный расчёт деталей узла

4.2.4.1 Проектный расчёт зубчатых колёс Определение модуля зубчатой передачи по контактным напряжениям зубьев:

, мм, (9)

где K_d – вспомогательный коэффициент; для прямозубых передач K_d = 770;

z₁ – число зубьев шестерни;

М₁ – вращающий момент на шестерне, Нм;

i – передаточное отношение передачи;

_НР – допускаемое контактное напряжение, МПа;

K_H – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца;

, (10)

где b – рабочая ширина венца зубчатой передачи, мм;

d₁ – делительный диаметр шестерни, мм.

Определение модуля зубчатой передачи расчетом на выносливость зубьев при изгибе:

, мм, (11)

где K_m – вспомогательный коэффициент; для прямозубых передач K_m = 1,4;

K_F – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине

венца при изгиб, K_F=1,3…1,5;

_FP – допускаемое изгибное напряжение, МПа;

Y_F1 – коэффициент учитывающий форму зубьев шестерни (рис.4.32 [1]). Из полученных расчетных значений m_H и m_F выбирается наибольшее и округляется в сторону увеличения до стандартного модуля по ГОСТ 9563– 60. При этом должно выполняться следующее условие:

m₁  m₂  …  m_k (12)

где m₁ – модуль зубчатых передач группы, расположенной первой от электродвигателя;

m_k – модуль зубчатых передач группы, расположенной последней от электродвигателя.

Рассчитываются размеры передач:

- делительный диаметр следует рассчитывать используя формулу:

d = m ∙z , мм; (13)

- диаметры вершин:

d_а = d +2m , мм; (14)

- диаметры впадин:

d_f = d – 2,5m, мм; (15)

- ширину венцов колёс:

b=ψ_bd·d+(0,2…0,4)m, мм. (16)

Коэффициент ширины венца ψ_bd изменяется в широких пределах. Для редукторов его обычно принимают в пределах 0,8…1,2; для коробок скоростей – в пределах 0,2…0.4. Можно также выбирать ширину венца равной 6-10 модулям (меньше для подвижных колёс) [2].

Для прямозубой цилиндрической передачи межосевое расстояние определяется по формуле:

(17)

где m – стандартный модуль передачи, мм;

z₂ – число зубьев зубчатого колеса, сопряженного с шестерней.

При определении межосевых расстояний по группам передач должно выполняться следующее условие:

a_w1  a_w2  …  a_wk (18)

где a_w1 – межосевое расстояние передач группы, расположенной первой от электродвигателя;

a_wk – межосевое расстояние передач группы, расположенной последней от электродвигателя.

Все данные после расчёта сводятся в таблицу.

Таблица1– Основные размеры зубчатых колёс

Номер колеса zk	Диаметры колёс, мм			Число зубьев колёс z	Ширина зубчатых венцов, b, мм	Межосевое расст. в группе, awk, мм
	d	da	df