
КУРСОВИК ДМ-02.10-00.15.01
.pdfДля 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√Т1н · (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 max/Т1 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 |
Fр |
= 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 |
ζFр /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 · Т1н · КFv · КFβ · КFα · 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 z2т и 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 |
|