- •Нижегородский государственный технический университет институт промышленных технологий машиностроения Кафедра «теоретическая и прикладная механика»
- •Код задания: дм-03.01-00.15.01
- •1 Техническое предложение
- •1.1 Введение
- •1.2 Энергетический и кинематический расчеты привода
- •1.3 Проектировочный расчет зубчатых передач редуктора
- •1.3.1 Материал и термообработка зубчатых колес
- •1.3.2 Режим работы передачи и число циклов перемены напряжений
- •1.3.3 Допускаемые контактные напряжения на сопротивление
- •1.3.4 Коэффициенты расчетной нагрузки при расчете по контактным
- •1.3.5 Расчет цилиндрической тихоходной передачи
- •1.3.6 Расчет цилиндрической быстроходной передачи
- •1.4 Предварительный расчет диаметров валов
- •1.5 Расчет цепной передачи
- •1.6 Подбор муфты
- •2 Эскизный проект
- •2.1 Основные параметры привода
- •2.2 Проверочный расчет зубчатых передач редуктора
- •2.2.1 Проверка выбора механических характеристик материала
- •2.2.2 Допускаемые напряжения
- •2.2.3 Коэффициенты расчетной нагрузки kakvkk
- •2.2.4 Контактные напряжения н и Нmax
- •2.2.5 Напряжения изгиба f и Fmax
- •2.3 Конструкция зубчатых колес
- •2.4 Конструктивные элементы редуктора
- •2.5 Смазка зацеплений и подшипников
- •2.6 Усилия в передачах
- •2.7 Проверочный расчет валов на изгиб и кручение
- •2.8 Подбор подшипников качения
- •2.9 Расчет шпоночных соединений.
- •3 Технический проект
- •3.1 Проверка опасного сечения тихоходного вала
- •3.2 Расчет болтов крепления редуктора к раме.
- •4. Список использованных источников
- •Содержание
2.6 Усилия в передачах
Усилия действующие в передачах показаны на рисунке 2.4.
Если смотреть со стороны тихоходного вала, то вал II имеет левое вращение, вал III – правое, вал IV – левое.
Формулы сил цилиндрической передачи [3, c.21]:
Ft = 2000 T1/ d1; Fr = Fttgt ; Fa = Fttg,
где t = arctg(tg200/cos).
Консольная сила на входном конце вала II от ременной передачи FР =
818 Н (таблица 1.14).
Результаты расчета сил представлены в таблице 2.5.
Таблица 2.5 – Усилия в передачах
|
Параметр |
Ступень редуктора |
Примечание | ||
|
Цилиндрическая быстроходная |
Цилиндрическая тихоходная | |||
|
Вращение z1 z2 |
левое правое |
правое левое |
Со стороны тихоходного вала | |
|
Наклон зубьев z1 z2 |
правый левый |
левый правый |
| |
|
Момент Т1, Нм |
16,33 |
98,17 |
| |
|
Диаметры, мм |
d1 = 39,1 |
d1 = 46,99 |
| |
|
Углы, град |
= 16,478030 t = 20,7848
|
= 11,882637 t = 20,40218
|
| |
|
| ||||
|
Окончание таблицы 2.5 | ||||
|
Силы Н : Ft1 = Ft2
|
835 Fr1 = Fr2 = 317 Fa1 = Fa2 =247 |
4178 Fr1 = Fr2 = 1554 Fa1 = Fa2 = 879 |
| |
|
Примечания 1 Так как силы Fr1и Fa1 получились положительными, то наклон z1Б и z2Б выбран правильно. 2 Для взаимокомпенсации осевых сил Fa на валу III шестерня z1T должна иметь левый наклон зубьев. | ||||
2.7 Проверочный расчет валов на изгиб и кручение
Предварительно для опор всех валов были приняты конические роликовые подшипники легкой узкой серии по ГОСТ 27365–87 (таблица 2.6) [7, c.422]
Таблица 2.6 – Параметры опор валов
|
Параметры |
В а л ы |
Примечание | ||||||
|
входной |
промежуточный |
выходной |
| |||||
|
1 Диаметр цапфы вала dП, мм |
25 |
25 |
45 |
с.22 | ||||
|
2 Подшипник |
7205А |
7205А |
7209А |
| ||||
|
3 Габаритные размеры DT, мм |
52 16,5 |
52 16,5 |
8521 |
| ||||
|
4. Параметр е |
0,37 |
0,40 |
| |||||
|
5 Установка |
"враспор" |
| ||||||
|
6 Расстояние a=T/2+e(dП+D)/6 |
13 |
19 |
округлено | |||||
На рисунке 2.5 приведены расчетные схемы валов, усилия F в передачах и консольные нагрузки, реакции R в опорах, эпюры изгибающих моментов Mx в горизонтальной и My вертикальной плоскостях и крутящих моментов Т. Примечание – При расчете валов условно принято плоскость X располагать по направлению окружных сил Ft в зацеплениях, плоскость Y перпендикулярно X , т.е.Y – в плоскости расположения валов (рисунок 2.4) редуктора.
Таблица 2.7 – Результаты расчета промежуточного вала
|
Параметры |
Формула, источник |
Результаты по расчету вала | ||||
|
Наименование |
Обозозначение, | |||||
|
1 Длина участков. мм |
l1 |
Из расчета или с чертежа редуктора |
30 | |||
|
l2 |
102 | |||||
|
l3 |
41 | |||||
|
l |
l1+l2+l3 |
165 | ||||
|
2 Внешняя нагрузка, Н |
Ft1 |
|
4178 | |||
|
Ft2 |
|
835 | ||||
|
Fr1 |
|
1554 | ||||
|
Fr2 |
|
317 | ||||
|
Fa1 |
|
879 | ||||
|
Fa2 |
|
247 | ||||
|
FA |
Fa1 - Fa2 |
632 | ||||
|
Т1, Н∙м |
|
98,17 | ||||
|
2 Реакции опор, Н: |
|
|
| |||
|
в плоскости Х |
Rx1 |
Из условия равновесия балок на двух опорах |
233 | |||
|
R2x |
3110 | |||||
|
в плоскости Y |
R1y |
519 | ||||
|
R2y |
1352 | |||||
|
радиальные |
R1 ’ |
(R1х2 + R1y2)1/2 |
569 | |||
|
R2 ’ |
(R2х2 + R2y2)1/2 |
3391 | ||||
|
от силы Fа1 |
Ма1 |
Fа1d1 / 2000 |
20,65 | |||
|
от силы Fа2 |
Ма2 |
Fа2d2 / 2000 |
29,77 | |||
|
в плоскости Х |
М1x |
|
6,06 | |||
|
М2x |
|
115,1 | ||||
|
в плоскости Y |
М1y М1y1 |
|
13,49 -16,28 | |||
|
М2y М2y1 |
|
50,02 29,37 | ||||
|
суммарные |
М1 |
(М1х2+М1у2)1/2 |
14,79 |
| ||
|
М2 |
(М2х2+М2у2)1/2 |
125,5
| ||||
|
максимальные |
М1max |
KП М1 |
32,54 | |||
|
М2max |
KП М2 |
276,1 | ||||
|
6 Вращающий момент, Н∙м |
Т |
|
98,17 | |||
|
максимальный |
Тmax |
KПTmax |
215,97 | |||
|
7 Максимальная осе- вая сила, Н |
FАmax |
KПFА |
1390,4 | |||
|
8 Диаметр вала, мм |
d1 |
|
50,99 | |||
|
d2 |
|
32 | ||||
|
9 Сечение шпонки |
b2xh 2 |
Сечение 2 |
10x8 | |||
|
осевой "нетто",103, мм3 |
W1 |
W = W= 2J/da1 |
9 | |||
|
W2 |
πd3 / 32 – bh(2d – h)2 / (16d) |
2,7 | ||||
|
полярный "нетто",103, мм3 |
WP1 |
WP = 2W |
18 | |||
|
WP2 |
πd3 / 16 – bh(2d – h)2 / (16d) |
5,9 | ||||
|
11 Площадь сечения "нетто" А∙103, мм2 |
А1 |
А = σsd2/ 4 |
1,68 | |||
|
А2 |
πd2 / 4 – bh / 2 |
0,7 | ||||
|
12 Напряжения, МПа: нормальные |
σ1 |
103Mmax/W+ + FAmax/A |
31,51 | |||
|
σ2 |
14,04 | |||||
|
касательные |
τ1 |
103Тmax / WP |
11,99 | |||
|
τ2 |
36,6 | |||||
|
3 Пределы текучести, МПа
|
σТ |
Сталь 35ХМ d 200 мм
|
750 | |||
|
τТ
|
450 | |||||
|
14 Коэффициенты запаса прочности: |
Sσ1 |
σТ/ σ1 |
23,8 | |||
|
Sσ2 |
σТ/ σ2 |
53,42 | ||||
|
Sτ1 |
τТ/ τ1 |
37,53 | ||||
|
Sτ2 |
τТ/ τ2 |
12,29 | ||||
|
общий коэффициент |
SТ1 |
SσSτ/ (Sσ2+Sτ2)1/2 |
13,99 | |||
|
SТ2 |
7,75 | |||||
В опасных сечениях 1 и 2 вала SТ > [SТ] = 1,3…2. Статическая прочность валов при кратковременных перегрузках от максимальной нагрузки обеспечивается