Выбор электродвигателя для привода
1. Мощность на выходном валу привода
.
2. Частота вращения выходного вала
.
3. Требуемая мощность электродвигателя
;
;
.
4. Выбираем электродвигатель УАД-52 ГОСТ 14000-68
.
Общий кинематический расчет привода
1. Передаточное число привода
.
2. Разбиваем передаточное число по ступеням
;
.
Примем
,
тогда
.
3. Частота вращения каждого вала
;
;
;
.
4. Угловая скорость на каждом валу
;
;
;
.
Силовой расчёт привода
;
;
;
.
Расчёт двухступенчатой цилиндрической передачи
; 
; 
.
; 
; 
.
1. Выбираем одинаковые материалы зубчатых
колёс для быстроходной и тихоходной
передач: для шестерни – сталь 45 улучшенную,
твёрдостью
,
для колеса – сталь 35 нормализованную,
твёрдостью
.
2. Допускаемые контактные напряжения
для шестерни
,
;
для колеса
,
.
В качестве расчетного допускаемого напряжения принимаем меньшее из двух
,
.
Расчётное допускаемое напряжение
.
Допускаемое напряжение изгиба
для шестерни
,
;
для колеса
,
.
3. Межосевое расстояние обеих передач
Для косозубой
,
для прямозубой
.
Для быстроходной несимметричной передачи
выбираем
,
для тихоходной -
.
Коэффициент
определяем
в зависимости от параметра
;
.
Выбираем
и
.
Тогда
,
.
;
.
Предварительно принимаем
.
4. Модуль передачи
.
Принимаем
для быстроходной передачи
;
для тихоходной передачи
.
5. Углы наклона зубьев предварительно принимаем
для быстроходной передачи
;
для тихоходной передачи
.
6. Определяем суммарные числа зубьев колёс передач
;
7. Число зубьев
шестерни
;
;
колеса
;
.
8. Уточняем значения передаточных чисел
(
);
(
).
Погрешности передаточных чисел не
превышают допустимого значения
.
9. Определяем диаметры делительных окружностей колес
;
;
;
.
10. Уточняем межосевые расстояния
;
.
Поскольку
,
то добиваемся равенства
с помощью корректировки угла
;
тогда диаметры делительных окружностей
и
будут равны
;
;
межосевое расстояние
.
11. Определяем расчётную ширину колёс
;
.
Принимаем по
;
.
12. Определяем усилия в зацеплении
окружные
;
;
радиальные
;
;
осевое
;
.
13. Определяем окружные скорости
;
.
14. Назначаем 7-ю степень точности для
обеих зубчатых передач. Коэффициенты
динамичности
и
принимаем равными
;
;
;
.
Определяем концентрации нагрузки
и
;
;
;
;
где величины
выбраны в зависимости от параметров
и
.
Определяем коэффициенты расчётной
нагрузки
и
;
;
;
.
15. Проверяем контактную прочность зубьев колёс
для быстроходной передачи
для тихоходной передачи
Условие
удовлетворяется.
16. Проверяем прочность зубьев по изгибным напряжениям. Предварительно выясняем, для каких колёс следует проводить проверку. Для этого вычисляем
значения
для колёс быстроходной передачи
;
;
где коэффициенты формы зуба
и
выбраны в зависимости от эквивалентного
числа зубьев
;
;
для колёс тихоходной передачи
;
.
Следовательно, для обеих передач расчёт надо вести для ведомых колёс
;
.
Условие
удовлетворяется.
17. Определяем основные геометрические размеры колёс
делительные диаметры
;
;
;
;
диаметры вершин зубьев
;
;
;
;
диаметры впадин зубьев
;
;
;
;
ширину венцов зубьев колёс
;
;
;
.
Расчёт открытой конической передачи
; 
; 
.
1. Выбираем для зубчатых колёс такие же
материалы, как и для предыдущих передач:
для шестерни – сталь 45 улучшенную,
твёрдостью
,
для колеса – сталь 35 нормализованную,
твёрдостью
.
2. Расчетные допускаемые контактные напряжения для зубьев открытой передачи берём меньше, чем для закрытых передач на 10-20%, тогда
.
Допускаемые напряжения изгиба зубьев
для шестерни
;
для колеса
.
3. Среднее конусное расстояние передачи
4.
Длина зуба
.
Принимаем по ряду
.
5. Внешнее конусное расстояние
.
6. Назначаем число зубьев шестерни
.
7. Число зубьев колеса
.
Принимаем
.
8. Уточняем передаточное число
.
Погрешность передаточного числа
- допустимо.
9. Определяем углы начальных конусов
;
.
10. Внешний окружной модуль
.
Принимаем по ГОСТ 9563-60
.
Отношение
- выполняется.
11. Уточняем внешнее конусное расстояние
.
Условие
- выполняется.
12. Средний окружной модуль
.
13. Средние делительные диаметры
;
.
14. Усилия в зацеплении:
окружное
;
радиальное
;
осевое
.
15. Средняя окружная скорость
.
16. Назначаем 7-ю степень точности передачи.
17. Коэффициенты динамичности нагрузки
и
.
В зависимости от
для консольного расположения колёс
и
.
;
.
Коэффициенты расчётной нагрузки
;
.
18. Действительные контактные напряжения
Условие
выполняется.
19. Проверяем прочность зубьев по изгибным напряжениям. Определяем эквивалентные числа зубьев, коэффициенты формы зуба и величины
отношений
;
;
;
;
Расчёт ведём материалу колеса
;
Условие
удовлетворяется.
20. Окончательные геометрические параметры колёс
внешнее конусное расстояние
внешние делительные диаметры шестерни и колеса
;
;
внешние диаметры вершин шестерни и колеса
;
;
угол ножки зуба шестерни и колеса
;
угол головки зуба шестерни и колеса
;
;
угол конуса вершин шестерни и колеса
;
;
угол конуса впадин шестерни и колеса
;
;
ширина зубчатого венца шестерни и колеса
;
.
Предварительный расчет валов
Минимальный расчет вала определяется из расчета на кручение
;
для первого (быстроходного) вала
;
берем диаметр вала такой же как у
электродвигателя
;
для второго вала
;
округлим по
;
для третьего вала
;
округлим по
;
для четвертого вала
;
округлим по
.
Проверочный расчет валов
Проведем проверочный расчет для первого вала.
; 
;
; 
;
; 
.
.
.
1. Определяем реакции в опорах
Плоскость ХOZ.
,
.
,
.
Сумма сил по оси Х
.
Плоскость YOZ.
,
.
,
.
Сумма сил по оси Y
.
Определяем полные реакции в опорах
,
.
2. Определяем значения изгибающих моментов вдоль вала и строим эпюры
Плоскость ХOZ.
1 участок,
,
.
2 участок,
,
,
,
.
3 участок,
,
,
,
.
Плоскость YOZ.
1 участок,
,
,
,
.
2 участок,
,
,
,
3
участок,
,
,
,
3. Определяем величины изгибающих моментов в опасных сечениях балки
,
.
4. Определяем напряжения в опасных сечениях
,
,
,
.
Эквивалентные напряжения в опасных сечениях
,
.
Можно видеть, что статическая прочность
вала обеспечена во всех сечениях с
большим запасом, так как
.