Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

КУРСОВИК ДМ-02.10-00.15.01

.pdf
Скачиваний:
282
Добавлен:
18.07.2014
Размер:
836.72 Кб
Скачать

Для нормальной работы цепь должна иметь некоторое провисания, поэтому вели - чины а' уменьшаем на величины ∆а = (0,002…0,004) · а', полученные результаты за - писываем в таблицу 24.

Таблица 23 – Геометрические параметры звездочек цепной передачи

№ вар.

 

вариант рядности цепи mp = 1

 

 

 

 

dд1

dд2

De1

De2

 

z

 

2

 

 

 

 

 

4

129,36

458,64

140,39

470,88

 

73

 

6,49

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прод. Таблицы 23

 

 

 

 

 

 

 

№ вар.

 

вариант рядности цепи mp = 1,7

 

 

 

 

dд1

dд2

De1

De2

 

z

 

2

 

 

 

 

 

4

139,47

494,48

148,12

503,76

 

105

 

9,32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прод. Таблицы 23

 

 

 

 

 

 

 

№ вар.

 

вариант рядности цепи mp = 2,5

 

 

 

 

dд1

dд2

De1

De2

 

z

 

2

 

 

 

 

 

4

136,44

483,73

143,76

491,49

 

123

 

10,94

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 24 – Геометрические параметры цепной передачи

 

 

 

 

 

 

 

№ вар.

 

вариант рядности цепи mp = 1

 

 

 

 

W'

W

L, м

а', мм

 

∆а

 

а, мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

116,53

116

2,9464

1009,31

 

3,03

 

1000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прод. Таблицы 24

 

 

 

 

 

 

 

№ вар.

 

вариант рядности цепи mp = 1,7

 

 

 

 

W'

W

L, м

а', мм

 

∆а

 

а, мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

132,51

132

2,5146

757,17

 

2,27

 

750

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прод. Таблицы 24

 

 

 

 

 

 

 

№ вар.

 

вариант рядности цепи mp = 2,5

 

 

 

 

W'

W

L, м

а', мм

 

∆а

 

а, мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

141,64

141

2,2384

629,92

 

1,89

 

625

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По результатам таблиц 24 подбираем цепь по ГОСТ 13568 – 75. Цепь 2ПР - 19,05 - 6400 ГОСТ 13568-75.

1.6.5 Силы действующие в цепной передачи

Формулы для определения составляющих сил по осям х и у на валах:

Fbx = F1 · cos(γ/2 ± ψ) + F2 · cos(γ/2 ± ψ)

 

 

 

 

(

43 )

Fby = F1 · sin(ψ ± γ/2) + F2 · sin(ψ ± γ/2)

 

 

где - угол между ветвями цепи; γ = 57,3 * (dд2

- dд1)/а

 

- угол наклона линии к горизонту; ψ = 15º;

 

 

F1 = F1max = Kд Ft+ Fq+Fv;

F2 = Fq+Fv

( 44 )

где Fq - натяжение от силы тяжести цепи;

 

 

Fv – натяжение цепи от центробежных сил

 

 

Fq = 60 * q * a * cos , Н

 

(

45 )

F = q * v2 , Н

 

( 46 )

v

 

 

 

где q – масса одного метра цепи по ГОСТ, q = 5 кг/м; v - скорость цепи, v = 0,27 м/c.

Таблица 25 – Силы действующие в цепной передачи

γ, º

Fq , Н

Fv, Н

F1, Н

F2, Н

Fbx, Н

Fby, Н

27,1226

217,33

0,36

4410,69

217,69

4154,33

2000,51

1.7 Расчет муфт

Привод и редуктор, электродвигатель и редуктор располагается на общей раме, несоосность и перекос валов при монтаже сравнительно не велики. Для уменьшения пусковых и других динамических нагрузок муфта должна обладать малым моментом инерции и упругими свойствами.

Исходя из выше сказанного, принимаем упругую втулочно–пальцемую муфту, она допускает радиальное смещение валов 0,2…0,5мм, осевое смещение 1…5мм и угловое смещение до 10. Муфта МУВП изготавливается по ГОСТ 21424 – 75 [4, с.289] рисунок 3 из чугуна СЧ 21 – 40, допускается из стали марки Ст 3; пальцы из стали 45; упругие втулки из резины с пределом прочности при разрыве не менее 80 кгс/см2 и относительным удлинением при разрыве не менее 300 %.

Рисунок 3 – Муфта МУВП ГОСТ 21424 - 75

Принимаем муфту МУВП 1 – 20 ГОСТ 21424 – 75.

Расчетный момент определяется по формуле [5, c. 251]:

Тр = Кр · Т < [T],

( 47 )

где Кр – коэффициент режима нагрузки, Кр = 1,5;

[T] – допустимый момент, [T] = 125 Н · м [5, c. 422, т. К21];

Тр = 1,5 · 9,87 = 14,805 Н · м

Расчетный момент муфты меньше допустимого значения, следовательно, муфта выбрана правильно.

2 Эскизный проект

2.1 Основные геометрические параметры зубчатой передачи

Геометрические параметры цилиндрических передач, соответственно с ГОСТом 16532 –70, полученные результаты записываем в таблицу 26.

Таблица 26 – Геометрические параметры зубчатой передачи

 

 

Наименование параметра

Обозн.

быстроход.

 

тихоход.

 

 

 

 

 

 

1.

Ширина зубчатого венца, мм

 

 

 

 

 

 

шестерни

b1

18

 

36

 

 

колеса

b2

16

 

32

2.

Модуль передачи, мм

mn

1,50

 

1,75

3.

Угол наклона зубьев, 0

β

21,5652

 

13,7722

4.

Число зубьев

 

 

 

 

 

 

шестерни

z1

17

 

19

 

 

колеса

z2

107

 

92

5.

Суммарное число зубьев

z

124

 

111

6.

Фактическое передаточное число

 

 

 

 

 

 

ступени

Uб, Uт

6,29

 

4,84

 

 

редуктора

Uобщ

 

30,48

7.

Торцовый модуль, mt = mn/cosβ мм

mt

1,6129

 

1,8018

8.

Делительный диаметр, мм

 

 

 

 

 

 

d = z · m/cosβ

d1

27,419

 

34,234

 

 

d2

172,581

 

165,766

 

 

 

 

9.

Коэффициент смещения, мм

х

0

 

0

10.

Радиальный зазор, с = 0,25 · mn ,мм

с

0,375

 

0,4375

11.

Высота зуба, h = 2 · mn + с , мм

h

3,375

 

3,9375

12.

Высота головки зуба, ha = mn , мм

ha

1,5

 

1,75

13.

Межосевое расстояние, мм

aw

100

 

100

14.

Начальный диаметр, мм

 

 

 

 

 

 

шестерни dw1 = 2 · aw/(U + 1)

dw1

27,419

 

34,234

 

 

колеса dw2 = dw1 · U

dw2

172,581

 

165,766

15.

Диаметр вершин зубьев, мм

 

 

 

 

 

 

шестерни da1 = d1 + 2 · mn

da1

30,419

 

37,734

 

 

колеса da2 = d2 + 2 · mn

da2

175,581

 

169,266

16.

Диаметр впадин зубьев, мм

 

 

 

 

 

 

шестерни df1 = d1 – 2mn – 2c

df1

23,669

 

29,859

 

 

колеса df2 = d2 – 2mn – 2c

df2

168,831

 

161,391

17.

Окружная скорость колес, м/с

V

1,165

 

0,325

 

 

 

 

 

 

 

2.2Проверочный расчет зубчатых передач

2.2.1Расчетные напряжения контактной выносливости

Расчетные напряжения контактной выносливости определяется по формуле [6, с.5]:

 

 

 

 

ζн = 22,4·zн·zм·zε· 1/аw · 3√Т· (U ± 1)3 · Кнα · Кнβ · Кнv/(bw · U) ≤ ζнр ,

( 48 )

где zн – коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев, определяется по [6, c.6], результат записывается в таблицу;

 

 

 

zн = 1/cosα · √2 · cosβ/tgα,

( 49 )

zм – коэффициент, учитывающий механические свойства материалов зубчатых

колес, определяется по [6, с.6] zм = 274 Н0,5/м;

zε – коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий, опре-

деляется по формуле [6, с.6];

для косозубых передач

zε = √1/εα ,

 

 

(

50

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для прямозубых передач

 

zε = √(4 - εα)/3,

 

 

(

51

)

где εα – коэффициент торцового перекрытия, для косозубых колес определяется по

 

 

формуле [6, с.6] и результаты записываем в таблицу 27;

 

 

 

εα = [1,88 – 3,2 · (1/z1 ± 1/z2)] · cosβ,

 

 

(

52

)

 

 

 

Таблица 27 – Контактное напряжение выносливости зуба

 

 

 

 

 

 

 

 

валы

zн

 

εα

zε

ζн, МПа

ζнр, МПа

быстрох.

2,406

 

1,546

0,804

445,04

711,65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тихох.

2,458

 

1,629

0,784

553,96

929,75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из таблицы видно, что контактные напряжения не превышают допустимых значений.

2.2.2 Расчетные напряжения контактной прочности при действии кратковременной нагрузки

Расчетные напряжения контактной прочности при действии кратковременной нагрузки определяется по формуле [6, с.8]:

ζн max = ζн · √ T1 max1 н ≤ ζнр max , МПа

( 53 )

для зубьев колеса при закалки ТВЧ ζнр max 2 определяется по формуле [6, с.15]

ζнр max 2 = 40 · HRC, МПа

( 54 )

ζнр max 2 = 40 · 47,5 = 1900 МПа.

для зубьев шестерни при закалки ТВЧ ζнр max 1 определяется по формуле [6, с.15]

ζнр max 1

= 40

· HRC, МПа

 

 

 

( 55 )

ζнр max 1

= 40

· 50 = 2000 МПа.

 

 

 

 

Подставляя найденные значения получаем

ζн max 1

=

644,925

Мпа

 

 

 

ζн max 2

=

802,768

Мпа

Условия прочности выполняются.

 

 

 

 

2.2.3 Расчет зубьев на выносливость при изгибе

Допускаемое напряжение напряжения на изгиб определяется по формуле [6, с.14]:

ζ

= ζ0

F limb

· K

FL

· Y

S

· Y

R

· K

FC

· K

/S , МПа

( 56 )

 

 

 

 

 

 

 

XF F

 

где ζ0F limb – базовый предел выносливости зубьев при изгибе, определяется по формуле [2, с.15, табл.3.2];

для шестерни при закалки ТВЧ (mn < 5 мм) ζ0F limb 1 = 550 МПа, для колесе при закалки ТВЧ (mn < 5 мм) ζ0F limb 2 = 550 МПа,

KFL – коэффициент долговечности, определяется по [2, с.14] KFL = 1,0;

SF – коэффициент безопасности, определяется по [2, с.15] SF = 1,75;

YS – коэффициент градиента напряжений и чувствительности материала к кон концентрации напряжений, определяется по [2, с.14] YS = 1,0;

YR – коэффициент шероховатости переходной поверхности, определяется по

[2, с.14] YR = 1,0;

KFC – коэффициент влияния двухстороннего приложения нагрузки, определяет-

ся по [2, с.16] KFC = 1,0;

KXF – коэффициент размеров зубчатых колес, определяется по формуле

[2, с.16] при da < 400 мм, KXF = 1,0;

ζFр 1 = 550 · 1,0 · 1,0 · 1,0 · 1,0 · 1,0/1,75 = 314 МПа,

ζFр 2 = 550 · 1,0 · 1,0 · 1,0 · 1,0 · 1,0/1,75 = 314 МПа.

Эквивалентное число зубьев zv определяется по формуле [6, с.8], полученные резуль-

таты записываем в таблицу 28:

zv = z/cos3β,

( 57 )

Коэффициент формы зуба определяется по формуле [6, с.8], полученные результаты записываем в таблицу 28.

YFS = 3,47 + 13,2/zv – 27,9 · x/zv + 0,092 · x2,

 

 

 

( 58 )

 

 

Таблица 28 – Контактное напряжение выносливости зуба

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

валы

zv 1

zv 2

 

YFS 1

 

YFS 2

ζFр 1/YFS 1

 

ζFр 2/YFS 2

быстрох.

21,13

133,03

 

4,09

 

3,57

76,69

 

82,09

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тихох.

20,74

100,41

 

4,11

 

3,60

76,46

 

81,36

 

 

 

 

 

 

 

Так как материал и механические свойства разные, т.е. ζFр 1 ≠ ζFр 2 , то, следовательно,

дальнейший расчет ведем по min отношению

ζ/YFS

по зубьям шестерни.

 

Расчетные напряжения изгиба из условия выносливости определяется по формуле [6, с.7], полученные результаты записываем в таблицу 27:

ζF 1 = (2000 · Т· КFv · К· К· YF · Yβ)/(bw · dw1 · mn) ≤ ζFр 1

( 59 )

Yβ – коэффициент, учитывающий наклон зуба, для косозубой передачи опреде-

ляется по формуле [6, с.8], полученные результаты записываем в таблицу 29;

Yβ = 1 – β/140,

 

 

( 60 )

 

Таблица 29 – Расчетные напряжение выносливости при изгибе

 

 

 

 

валы

Yβ

ζF 1, МПа

ζFр 1, МПа

быстрох.

0,846

143,73

880,00

тихох.

0,902

201,69

800,00

Условия выносливости зубьев при изгибе выполняются.

2.2.4Напряжения изгибной прочности при действии кратковременной максимальной нагрузки

Напряжение изгибной прочности при действии кратковременной максимальной нагрузки определяется по формуле [6, с.8]:

ζF max = ζF · T1F max/T1F ≤ ζFр max,

МПа

( 61 )

для зубьев колеса при закалке ТВЧ ζF max определяется по формуле [2, с.16]

ζFр max = 0,6 · ζт = 0,6 · 750 = 450 МПа,

для зубьев шестерни при закалке ТВЧ ζF max определяется по формуле [7, с.16]

ζFр max = 0,6 · ζт = 0,6 · 750 = 450 МПа,

Следовательно, ζF max1 =

ζF · T1F max/T1F

=

301,84

МПа

≤ 450 МПа;

ζF max2 =

ζF · T1F max/T1F

=

423,55

МПа

≤ 450 МПа;

2.3 Конструкция зубчатых колес

Производство – массовое, заготовка – штамповка.

Шестеренки изготавливаются за одно с валом, следовательно зубья шестеренок быстроходной и тихоходной ступеней нарезаются на валах, конструкция шестерни и колеса представлена на рисунках 4 и 5. Числовые значения зубчатого колеса в таблице 30.

Рисунок 4 - Конструкция вал-шестерни цилиндрического колеса

Рисунок 5 - Конструкция цилиндрического зубчатого колеса

Таблица 30 – Конструктивные размеры зубчатого колеса

 

Наименование параметра

Обозначение

Значение

 

 

 

 

 

1.

Диаметр вершин зубьев колеса, мм

da2

175,581

 

169,266

2.

Ширина венца колеса, мм

b2

16

 

32

3.

Толщина обода колеса, мм

S

4,1

 

5,45

 

S = 2,2 · m + 0,05 · b2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

Внутренний диаметр ступицы, мм

d

35

 

50

 

 

 

 

 

 

5.

Наружный диаметр ступицы, мм

dст

54,25

 

77,5

 

 

 

 

 

 

 

dст = 1,55 · d

принимаем

55

 

80

 

 

 

 

 

 

6.

Длина ступицы, мм

Lст

47,25

 

60

 

 

 

 

 

 

 

Lст = (1,0 … 1,5) · d

принимаем

50

 

60

 

 

 

 

 

 

7.

Толщина диска, мм

0,25 · b2

4

 

8

 

C = 0,5 · (S + 0,3 · d) 0,25 · b2

 

 

 

 

 

C

7,3

 

10,225

 

C = 0,5 · (S + 0,3 · d) 0,25 · b2

 

 

 

 

 

принимаем

10

 

12

 

 

 

 

 

 

8.

Радиус скругления, мм

R

 

6,00

 

 

 

 

 

9.

Угол наклона, °

γ

 

7°

 

 

 

 

10. Фаска, мм

f

 

1,50

 

 

 

 

11. Угол наклона фаски, °

αф

 

45°

 

 

 

 

 

 

2.4 Смазка зацеплений и подшипников

Окружные скорости передач 1,165 м/с и 0,325 м/с меньше 12,5 м/с [7, с.105] смазка зацеплений картерная из общей ванны. Минимальный объем масла – 0,5 л на 1 кВт мощности, следовательно необходимо 4,4 л масла.

Условия смазки подшипников [7, с.107] n2 · da ≥ 100, следовательно для тихоходной

ступени при n =

22,222

об/мин, и

da =

0,169

м;

22,222 n2

·

0,169

=

83,59

<

100

следовательно, брызг и масляного тумана не достаточно для смазывания остальных зубчатых колес и подшипников, по-этому не достаточно погрузить в масло тихоходное

колесо на глубину, равную по размеру 2…3 модулям, т.е. на 5 мм.

Средняя окружная скорость в зацеплении определяется по формуле:

Vm = (Vб + Vт)/2,

м/с

( 62 )

подставляя значения получаем

Vm = 0,745 м/с.

Среднее контактное напряжение в передачах определяется по формуле:

ζнm = (ζнб + ζнт)/2,

МПа

( 63 )

подставляя значения получаем

ζнm = 499,50 МПа.

Рекомендуемая кинематическая вязкость масла при 400 С υ500 С·106 = 34 мм2/с.

При υ500 С·106 = 29 … 35 мм2/с сорт масла И – Г - А - 32 ГОСТ 20799-75.

2.5 Конструктивные элементы редуктора

Конструктивные элементы редуктора определяется по формулам записанные в таблице и результаты приведены в таблице 31.

Таблица 31 – Конструктивные элементы редуктора

 

Наименование параметра

Обозначение

Значение

1.

Толщина стенки корпуса, δ = 1,8 · 4√Tтих.

δ, мм

7,44

 

2.

Толщина стенки крышки, δ1 = 0,9 · δ

δ1, мм

6,70

 

3.

Толщина ребра в сопряжении

 

 

 

 

со стенкой корпуса, δ2 = (0,8…1,0) · δ;

δ2

7,44

 

 

со стенкой крышки, δ3 = (0,8…1,0) · δ1;

δ3

6,70

 

4.

Диаметр фундаментальных болтов,

 

10,54

 

 

d = 3√(4 · Ттих.) ≥ 12

d, мм

принимаем

12,00

5.

Диаметр болтов соединения крышки с корпу-

 

8,36

 

 

сом редуктора, d1 = 3√(2 · Ттих.) ≥ 10

d1, мм

принимаем

10,00

6.

Толщина фундаментальных лап, h = 1,5 · d

h, мм

18,00

 

 

 

 

 

 

7.

Толщина фланца корпуса, h1 = 1,5 · d1

h1, мм

15,00

 

8.

Толщина фланца крышки;

 

 

 

 

h2 = 1,0 · d1;

h2, мм

10,00

 

 

h3 = 1,5 · d1;

h3, мм

15,00

 

9.

Толщина подъемных ушей:

 

 

 

 

корпуса δ4 = 2,5 · δ;

δ4, мм

18,61

 

 

крышки δ5 = 2,5 · δ1;

δ5, мм

16,75

 

10. Зазоры между колесом и стенкой:

 

 

 

 

по диаметру ∆1 = 1,2 · δ;

1, мм

8,93

 

 

по торцу ∆2 = 1,5 · mn;

2, мм

2,625

 

11. Зазор между колесом zи дном ∆3 = 6 · mn

3, мм

10,5

 

12. Высота центров Н = 0,5 · da2т + ∆3 +h,

Н, мм

113,13

 

 

Н ≥ аw = 100 мм

принимаем

120,00

 

 

 

 

 

13. Высота уровня масла в картере редуктора

 

 

 

 

hм = Н + 3 · mn – da2т/2

hм, мм

40,62