1. Кинематический синтез механизма

По табл. 3[4] примем следующие значения КПД:

– для червячной передачи: ₁ = 0,875;

– для открытой цилиндрической передачи: ₂ = 0,94;

– для одной пары подшипников: _подш. = 0,99;

– для одной муфты: _муфты = 0,98;

Общий КПД привода:

_общ = ₁ · ₂ · _подш.³ · _муфты = 0,875 · 0,94 · 0,99³ · 0,98 = 0,782

Угловая скорость на ведомом валу:

_вых. = = = 5,714 рад/с

Требуемая мощность двигателя:

P_треб. = = = 8,951 кВт

В таблице П.1[4] (см. приложение) по требуемой мощности выбираем электродвигатель 4А160S6, с синхронной частотой вращения 1000 об/мин, с параметрами: P_двиг.=11 кВт и скольжением 2,7% (ГОСТ 19523–81). Номинальная частота вращения

n_двиг. = 1000 – = 973 об/мин,

угловая скорость

_двиг. = = = 101,892 рад/с.

Oбщее передаточное отношение:

u_общ = = = 17,832

Для передач выбрали следующие передаточные числа:

Принимаем u_цил = 2, тогда

, принимаем

, что допустимо.

Рассчитанные частоты и угловые скорости вращения валов сведены ниже в таблицу:

Таблица 1 – Кинематические параметры привода

Вал	Число оборотов, об./мин	Частота вращения, рад/c.
Ведущий вал	n1 = nдвиг. = 973 об./мин.	1 = двиг. = 101,892 рад/c.
Ведомый вал	n2 = = = 108,111 об./мин.	2 = = = 11,321 рад/c.
3–й вал	n3 = = = 54,056 об./мин.	3 = = = 5,66 рад/c.

Мощности на валах:

P₁ = P_треб. · _подш. · _муфты = 8,951 · 10³ · 0,99 · 0,98 = 8684,26 Вт = 8,684 кВт;

P₂ = P₁ · ₁ · _подш. = 8684,26 · 0,875 · 0,99 = 7522,74 Вт = 7,523 кВт;

P₃ = P₂ · ₂ · _подш. = 7522,74 · 0,94 · 0,99 = 7143,533 Вт = 7,144 кВт;

Вращающие моменты на валах:

T₁ = = = 85230,048 Н·мм = 85,230 Н·м;

T₂ = = = 664494,303 Н·мм = 664,494 Н·м;

T₃ = = = 1262108,304 Н·мм = 1262,108 Н·м;

По таблице П.1[4] выбран электродвигатель 4А160S6, с синхронной частотой вращения 1000 об/мин, с мощностью P_двиг.=11 кВт и скольжением 2,7% (ГОСТ 19523–81). Номинальная частота вращения с учётом скольжения n_двиг. = 973 об/мин.

Таблица 2 – Передаточные числа и КПД передач

Передачи	Передаточное число	КПД
Червячная передача	9	0,875
Открытая цилиндрическая передача	2	0,94

Таблица 3 – Частоты, угловые скорости вращения валов и моменты на валах

Валы	Частота вращения, об/мин	Угловая скорость, рад/мин	Момент, Нxмм
Ведущий вал	973	101,892	85230,048
Ведомый вал	108,111	11,321	664494,303
3–й вал	54,056	5,66	1262108,304

2. Проектировочный расчёт передач привода

   1. Расчёт червячной передачи

1. Выбор материала червяка и червячного колеса

При передаваемой червячной передачей мощности P = 8684,26 Вт > 1 кВт для червяка выбираем сталь 40Х с термообработкой – закалкой ТВЧ до твёрдости зубьев H  45 HRC_э.

Выбор марки материала червячного колеса зависит от скорости скольжения, которая определяется по табл. 8[4]):

v_s = HB_1ср =

T₂ = 664,494 Н·м – вращающий момент на валу червячного колеса; ₂ = 11,321 рад/с – угловая скорость червячного колеса; u_черв = 9 – передаточное число червячной передачи. Тогда:

v_s = HB_1ср = = 3,823 м/с

По таблице 8[4] выбираем для венца червячного колеса БрА10Ж3Мц1,5 (отливка в кокиль). Материал червячного колеса относится ко II–й группе материалов (табл. 8[4]).