- •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
1.3 Проектировочный расчет зубчатых передач редуктора
Зубчатые передачи обеих ступеней закрытые. Основной характер разрушения – усталостное выкрашивание активных поверхностей зубьев под действием контактных напряжений. Проектировочный расчет следует начинать с определения межосевого расстояния aW из условия сопротивления контактной усталости.
1.3.1 Материал и термообработка зубчатых колес
В целях унификации [2, c.4] материалов для зубчатых колес обеих ступеней с учетом мелкосерийного производства принимаем сталь 35ХМ
ГОСТ 4543-71.
Быстроходная ступень (Б.ст.) редуктора – цилиндрическая косозубая; тихоходная (Т.ст.) – цилиндрическая косозубая. Выпуск мелкосерийный, жесткие требования к габаритам и массе отсутствуют. По рекомендациям [2, c.3, п.1.1.4], чтобы получить H1m – H2m > 100НВ , назначаем термообработку зубьев :
– шестерен z1 – поверхностную закалку ТВЧ (ТВЧ1);
– колес z2 – улучшение (У2).
Механические свойства стали 35ХМ после термообработки [2, c.5] с предположением, что D 200 мм и S 125 мм, даны в таблице 1.5.
Таблица 1.5 – Механические свойства z1 и z2 из стали 40Х
Наименование параметра |
З у б ч а т о е к о л е с о |
Примечание | ||
шестерня z1 |
колесо z2 | |||
1 Термообработка |
закалка ТВЧ (ТВЧ1) |
улучшение (У2) |
| |
2 Твердость поверхности |
(48...53) НRCЭ |
(269...302) НВ |
| |
средняя по Роквеллу |
50,5 НRCЭ |
– |
| |
по Бринелю |
480 НВ |
285 НВ |
[2, c.3, рис.1.1] | |
по Виккерсу |
550 НV |
290 НV |
то же | |
3 Предел прочности В, МПа |
920 |
920 |
| |
4 Предел текучести Т, МПа |
790 |
790 |
| |
Примечание - H1m – H2m = 480 – 285 = 195 > 100НВ. |
1.3.2 Режим работы передачи и число циклов перемены напряжений
Коэффициенты приведения заданного переменного режима (рисунок 2 ТЗ) к эквивалентному постоянному [2, c.8] :
= (Ti / Tmax)m (Lhi / Lh) , (1.7)
где m – показатель степени отношения моментов: mH = qH /2; mF = qF,
q – показатель степени кривой усталости: qH = qF = 6 и тогда mH =3, mF = 6.
При расчете по контактным напряжениям Н :
Н1 = Н2 = Н = 130,3 + 0,830,4 + 0,630,2+0,430,1 = 0,554 ;
при расчете по напряжениям изгиба F :
F1 = F2 = F = 160,3 + 0,860,4 + 0,660,2+0,460,1 = 0,415.
Судя по величинам Н и F заданный режим работы наиболее приближается [2, c.8, таблица 2.1] к тяжелому типовому режиму.
Требуемая долговечность передачи в часах [2, c.8] :
Lh = 36524 kГkCh = 365240,30,34 = 3153 ч,
где kГ = 0,3 – коэффициент годового использования;
kС = 0,3 – коэффициент суточного использования;
h = 4 лет – срок службы передачи в годах.
Суммарное число циклов перемены напряжений за весь срок службы [2,c.8]: N = 60ncLh ,
где n – частота вращения зубчатого колеса, мин -1 ;
с – число зацеплений зуба за один оборот зубчатого колеса: [2, c.9] c = 1.
Эквивалентное число циклов перемены напряжений [2, c.8]:
NE = N (NHE = Н N ; NFE = F N).
Базовое число циклов перемены напряжений [2, c.9] :
– по контактным напряжениям NHlim = 30 Hm2,4 120106 ,
где Hm – средняя твердость поверхности зубьев по Бринеллю;
– по изгибным напряжениям : NFlim = 4106.
Результаты расчета N, NHE, NFE, NHlim, представлены в таблице 1.6.
Таблица 1.6 – Число циклов перемены напряжений в зубьях
Ступень и зубчатое колесо |
n, мин -1 |
Число циклов N в миллионах | ||||||
N |
NHE |
NHlim |
Сравнение NHE с NH lim |
NFE |
Сравнение NFE с NFlim | |||
Б.ст. |
z1 |
925 |
175 |
97 |
81,7 |
NHE > NHlim |
73 |
NFE > NFlim |
z2 |
146,8 |
28 |
16 |
23,4 |
NHE < NHlim |
11 |
NFE > NFlim | |
Т.ст. |
z1 |
146,8 |
28 |
16 |
81,7 |
NHE < NHlim |
11 |
NFE > NFlim |
z2 |
29,4 |
6 |
3 |
23,4 |
NHE < NHlim |
2,5 |
NFE < NFlim |