Проектирование механических передач
Обоснование выбора параметров зубчатых передач
В основу методики проектировочного расчета зубчатых передач положено отсутствие выкрашивания боковых поверхностей зубьев. Критерий проектировочного расчета – контактная выносливость
(2.1)
где
- фактические контактные напряжения
на боковой поверхности зуба,
- допускаемые контактные напряжения
на боковой поверхности зуба,
.
Так
как в техническом задании указано
мелкосерийное производство, то выбираем
для изготовления для изготовления
зубчатого колеса 1 группу твердости
НВ
. Термообработка – улучшение. Для
быстроходной ступени: шестерня НВ=250,
колесо НВ=230, для тихоходной: шестерня
НВ=300, колесо НВ=280.
С
учетом скоростей скольжения в зубчатом
зацеплении выбирается 7 степень точности.
Назначаем для тихоходной передачи
угол наклона зуба
, для быстроходной
.
Коэффициент смещения
(передача без смещения). Так как
редуктор выполнен по схеме 61, назначаем
схемы передачи: быстроходной – 3,
тихоходной – 7, [3,c.5]
и назначаем коэффициент относительной
ширины венца для быстроходной передачи
Остальные параметры выбираем на основании технического задания и энерго-кинематического расчета.
На основании вышеизложенного заполняем табл.2.1.
Методика расчета 2-х ступенчатого цилиндрического редуктора, выполненного по развернутой схеме
Вводим в ПК 11 параметров быстроходной ступени для 1 варианта и сохраняем результаты.
Повторяем эту операцию для 2 и 3 варианта. Затем в полученных результатах находим диаметр вершин колеса,
.Определяем диаметр выходного вала по формуле
=
=
= 57,7 мм
Выбираем
ближайшее значение из ряда
[1, с.162].
Затем определяем межосевое расстояние для тихоходной ступени по формуле
где
i=1,2,3
– номер варианта;
– расстояние
от колеса быстроходной передачи до
выходного вала, мм.
Вписываем значения
в табл.2.1.Вводим в ПК 11 параметров тихоходной ступени.
Анализируем результаты и выбираем оптимальный вариант.
2.3. Методика расчета клиноременной передачи
В основу методики расчета положено отсутствие буксования.
Критерий проектировочного расчета – тяговая способность ремней. Выбираем тип ремней – клиновые ремни нормального сечения. Способ натяжения ремней – периодический. Остальные параметры выбираем на основании технического задания и энерго-кинематического расчета.
На основании вышеизложенного заполняем табл.2.2.
Проектный расчет зубчатых передач
ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ БЫСТРОХОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ, ВАР.1
ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ б.ход.вала 1840.0 об./мин. РЕСУРС ПЕРЕДАЧИ 7000 ч
ВРАЩАЮЩИЙ МОМЕНТ на б.ход.валу 49.1 Н*м ПЕРЕДАЧА нереверсивная
РЕЖИМ НАГРУЖЕНИЯ типовая циклограмма нагружения N 4 КОЭФФ.ПЕРЕГР.2.00
ШЕСТЕРНЯ: прокат сталь 40Х ТО улучшение ТВЕРДОСТЬ 250 HB
КОЛЕСО: прокат сталь 40Х ТО улучшение ТВЕРДОСТЬ 230 HB
СХЕМА ПЕРЕДАЧИ 3 СТЕПЕНЬ ТОЧНОСТИ 7
МОДУЛЬ 2.000 мм МЕЖОСЕВОЕ РАССТОЯНИЕ 158.000 мм
ЧИСЛО ЗУБЬЕВ: шестерни 26 колеса 103 ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО 3.96
УГОЛ НАКЛОНА ЗУБЬЕВ [град.мин.сек.] 35 16 06
КОЭФФИЦИЕНТ СМЕЩЕНИЯ: шестерни 0.000 колеса 0.000 суммарный 0.000
ШИРИНА ЗУБЧАТОГО ВЕНЦА [мм]: шестерни 29.0 колеса 25.0
ОТНОСИТ. ШИРИНА ЗУБЧАТОГО ВЕНЦА: в долях d1 0.393 в долях aw 0.158
КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕКРЫТИЯ: торцового 1.29 осевого 2.30 суммарный 3.59
CИЛЫ В ЗАЦЕПЛЕНИИ [Н]: окружная 1542 радиальная 687 осевая 1090
ДИАМЕТР ШЕСТЕРНИ [мм]: делительный 63.690 вершин 67.69 впадин 58.69
ДИАМЕТР КОЛЕСА [мм]: делительный 252.310 вершин 256.31 впадин 247.31
УСЛОВНЫЙ ОБЪЕМ КОЛЕС 967 куб.см ОКРУЖНАЯ СКОРОСТЬ 6.14 м/с
|НАПРЯЖЕНИЯ |при расчете на контактную | при расчете на изгибную |
| [МПа] |выносливость| прочность | выносливость | прочность |
| | | |шестер. колесо|шестер. колесо|
| расчетные | 416 | 588 | 89 84 | 177 168 |
|допускаемые| 417 | 1540 | 239 220 | 929 854 |
КОЭФ-ТЫ:нагрузки Kh 1.13 Kf 1.42 долговечн. Zn 0.84 0.89 Yn 1.00 1.00
Рассчитаем межосевое расстояние по формуле (2.2)
ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ ТИХОХОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ, ВАР.1
ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ б.ход.вала 470.0 об./мин. РЕСУРС ПЕРЕДАЧИ 7000 ч
ВРАЩАЮЩИЙ МОМЕНТ на б.ход.валу 374.0 Н*м ПЕРЕДАЧА нереверсивная
РЕЖИМ НАГРУЖЕНИЯ типовая циклограмма нагружения N 4 КОЭФФ.ПЕРЕГР.2.00
ШЕСТЕРНЯ: прокат сталь 40Х ТО улучшение ТВЕРДОСТЬ 300 HB
КОЛЕСО: прокат сталь 40Х ТО улучшение ТВЕРДОСТЬ 280 HB
СХЕМА ПЕРЕДАЧИ 7 СТЕПЕНЬ ТОЧНОСТИ 7
МОДУЛЬ 4.000 мм МЕЖОСЕВОЕ РАССТОЯНИЕ 178.000 мм
ЧИСЛО ЗУБЬЕВ: шестерни 21 колеса 68 ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО 3.24
УГОЛ НАКЛОНА ЗУБЬЕВ [град.мин.сек.] 00 00 00
КОЭФФИЦИЕНТ СМЕЩЕНИЯ: шестерни 0.000 колеса 0.000 суммарный 0.000
ШИРИНА ЗУБЧАТОГО ВЕНЦА [мм]: шестерни 111.0 колеса 103.0
ОТНОСИТ. ШИРИНА ЗУБЧАТОГО ВЕНЦА: в долях d1 1.226 в долях aw 0.579
КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕКРЫТИЯ: торцового 1.69 осевого 0.00 суммарный 1.69
CИЛЫ В ЗАЦЕПЛЕНИИ [Н]: окружная 8905 радиальная 3241 осевая 0
ДИАМЕТР ШЕСТЕРНИ [мм]: делительный 84.000 вершин 92.00 впадин 74.00
ДИАМЕТР КОЛЕСА [мм]: делительный 272.000 вершин 280.00 впадин 262.00
УСЛОВНЫЙ ОБЪЕМ КОЛЕС 4805 куб.см ОКРУЖНАЯ СКОРОСТЬ 2.07 м/с
|НАПРЯЖЕНИЯ |при расчете на контактную | при расчете на изгибную |
| [МПа] |выносливость| прочность | выносливость | прочность |
| | | |шестер. колесо|шестер. колесо|
| расчетные | 510 | 722 | 111 99 | 222 199 |
|допускаемые| 528 | 1540 | 272 254 | 1114 1040 |
КОЭФ-ТЫ:нагрузки Kh 1.12 Kf 1.26 долговечн.Zn 0.92 0.97 Yn 1.00 1.00
ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ БЫСТРОХОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ, ВАР.2
ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ б.ход.вала 1840.0 об./мин. РЕСУРС ПЕРЕДАЧИ 7000 ч
ВРАЩАЮЩИЙ МОМЕНТ на б.ход.валу 49.1 Н*м ПЕРЕДАЧА нереверсивная
РЕЖИМ НАГРУЖЕНИЯ типовая циклограмма нагружения N 4 КОЭФФ.ПЕРЕГР.2.00
ШЕСТЕРНЯ: прокат сталь 40Х ТО улучшение ТВЕРДОСТЬ 250 HB
КОЛЕСО: прокат сталь 40Х ТО улучшение ТВЕРДОСТЬ 230 HB
СХЕМА ПЕРЕДАЧИ 3 СТЕПЕНЬ ТОЧНОСТИ 7
МОДУЛЬ 2.000 мм МЕЖОСЕВОЕ РАССТОЯНИЕ 141.000 мм
ЧИСЛО ЗУБЬЕВ: шестерни 27 колеса 88 ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО 3.26
УГОЛ НАКЛОНА ЗУБЬЕВ [град.мин.сек.] 35 21 11
КОЭФФИЦИЕНТ СМЕЩЕНИЯ: шестерни 0.000 колеса 0.000 суммарный 0.000
ШИРИНА ЗУБЧАТОГО ВЕНЦА [мм]: шестерни 30.0 колеса 26.0
ОТНОСИТ. ШИРИНА ЗУБЧАТОГО ВЕНЦА: в долях d1 0.393 в долях aw 0.184
КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕКРЫТИЯ: торцового 1.29 осевого 2.39 суммарный 3.68
CИЛЫ В ЗАЦЕПЛЕНИИ [Н]: окружная 1483 радиальная 662 осевая 1052
ДИАМЕТР ШЕСТЕРНИ [мм]: делительный 66.209 вершин 70.21 впадин 61.21
ДИАМЕТР КОЛЕСА [мм]: делительный 215.791 вершин 219.79 впадин 210.79
УСЛОВНЫЙ ОБЪЕМ КОЛЕС 769 куб.см ОКРУЖНАЯ СКОРОСТЬ 6.38 м/с
|НАПРЯЖЕНИЯ |при расчете на контактную | при расчете на изгибную |
| [МПа] |выносливость| прочность | выносливость | прочность |
| | | |шестер. колесо|шестер. колесо|
| расчетные | 401 | 568 | 83 79 | 165 157 |
|допускаемые| 414 | 1540 | 239 220 | 929 854 |
КОЭФ-ТЫ:нагрузки Kh 1.13 Kf 1.43 долговечн.Zn 0.84 0.89 Yn 1.00 1.00
Рассчитаем межосевое расстояние по формуле (2.2)
ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ ТИХОХДНОЙ ПЕРЕДАЧИ, ВАР.2
ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ б.ход.вала 573.0 об./мин. РЕСУРС ПЕРЕДАЧИ 7000 ч
ВРАЩАЮЩИЙ МОМЕНТ на б.ход.валу 307.0 Н*м ПЕРЕДАЧА нереверсивная
РЕЖИМ НАГРУЖЕНИЯ типовая циклограмма нагружения N 4 КОЭФФ.ПЕРЕГР.2.00
ШЕСТЕРНЯ: прокат сталь 40Х ТО улучшение ТВЕРДОСТЬ 300 HB
КОЛЕСО: прокат сталь 40Х ТО улучшение ТВЕРДОСТЬ 280 HB
СХЕМА ПЕРЕДАЧИ 7 СТЕПЕНЬ ТОЧНОСТИ 7
МОДУЛЬ 3.000 мм МЕЖОСЕВОЕ РАССТОЯНИЕ 186.000 мм
ЧИСЛО ЗУБЬЕВ: шестерни 25 колеса 99 ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО 3.96
УГОЛ НАКЛОНА ЗУБЬЕВ [град.мин.сек.] 00 00 00
КОЭФФИЦИЕНТ СМЕЩЕНИЯ: шестерни 0.000 колеса 0.000 суммарный 0.000
ШИРИНА ЗУБЧАТОГО ВЕНЦА [мм]: шестерни 105.0 колеса 99.0
ОТНОСИТ. ШИРИНА ЗУБЧАТОГО ВЕНЦА: в долях d1 1.320 в долях aw 0.532
КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕКРЫТИЯ: торцового 1.73 осевого 0.00 суммарный 1.73
CИЛЫ В ЗАЦЕПЛЕНИИ [Н]: окружная 8187 радиальная 2980 осевая 0
ДИАМЕТР ШЕСТЕРНИ [мм]: делительный 75.000 вершин 81.00 впадин 67.50
ДИАМЕТР КОЛЕСА [мм]: делительный 297.000 вершин 303.00 впадин 289.50
УСЛОВНЫЙ ОБЪЕМ КОЛЕС 5265 куб.см ОКРУЖНАЯ СКОРОСТЬ 2.25 м/с
|НАПРЯЖЕНИЯ |при расчете на контактную | при расчете на изгибную |
| [МПа] |выносливость| прочность | выносливость | прочность |
| | | |шестер. колесо|шестер. колесо|
| расчетные | 513 | 726 | 140 126 | 280 253 |
|допускаемые| 528 | 1540 | 278 259 | 1114 1040 |
КОЭФ-ТЫ:нагрузки Kh 1.12 Kf 1.27 долговечн.Zn 0.91 0.97 Yn 1.00 1.00
ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ БЫСТРОХОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ, ВАР.3
ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ б.ход.вала 1840.0 об./мин. РЕСУРС ПЕРЕДАЧИ 7000 ч
ВРАЩАЮЩИЙ МОМЕНТ на б.ход.валу 49.1 Н*м ПЕРЕДАЧА нереверсивная
РЕЖИМ НАГРУЖЕНИЯ типовая циклограмма нагружения N 4 КОЭФФ.ПЕРЕГР.2.00
ШЕСТЕРНЯ: прокат сталь 40Х ТО улучшение ТВЕРДОСТЬ 250 HB
КОЛЕСО: прокат сталь 40Х ТО улучшение ТВЕРДОСТЬ 230 HB
СХЕМА ПЕРЕДАЧИ 3 СТЕПЕНЬ ТОЧНОСТИ 7
МОДУЛЬ 2.000 мм МЕЖОСЕВОЕ РАССТОЯНИЕ 181.000 мм
ЧИСЛО ЗУБЬЕВ: шестерни 26 колеса 122 ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО 4.69
УГОЛ НАКЛОНА ЗУБЬЕВ [град.мин.сек.] 35 08 49
КОЭФФИЦИЕНТ СМЕЩЕНИЯ: шестерни 0.000 колеса 0.000 суммарный 0.000
ШИРИНА ЗУБЧАТОГО ВЕНЦА [мм]: шестерни 29.0 колеса 25.0
ОТНОСИТ. ШИРИНА ЗУБЧАТОГО ВЕНЦА: в долях d1 0.393 в долях aw 0.138
КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕКРЫТИЯ: торцового 1.30 осевого 2.29 суммарный 3.59
CИЛЫ В ЗАЦЕПЛЕНИИ [Н]: окружная 1544 радиальная 687 осевая 1087
ДИАМЕТР ШЕСТЕРНИ [мм]: делительный 63.595 вершин 67.59 впадин 58.59
ДИАМЕТР КОЛЕСА [мм]: делительный 298.405 вершин 302.41 впадин 293.41
УСЛОВНЫЙ ОБЪЕМ КОЛЕС 1316 куб.см ОКРУЖНАЯ СКОРОСТЬ 6.13 м/с
|НАПРЯЖЕНИЯ |при расчете на контактную | при расчете на изгибную |
| [МПа] |выносливость| прочность | выносливость | прочность |
| | | |шестер. колесо|шестер. колесо|
| расчетные | 409 | 579 | 88 83 | 177 167 |
|допускаемые| 420 | 1540 | 239 220 | 929 854 |
КОЭФ-ТЫ:нагрузки Kh 1.13 Kf 1.42 долговечн.Zn 0.84 0.90 Yn 1.00 1.00
Рассчитаем межосевое расстояние по формуле (2.2)
ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ ТИХОХОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ, ВАР.3
ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ б.ход.вала 397.0 об./мин. РЕСУРС ПЕРЕДАЧИ 7000 ч
ВРАЩАЮЩИЙ МОМЕНТ на б.ход.валу 442.0 Н*м ПЕРЕДАЧА нереверсивная
РЕЖИМ НАГРУЖЕНИЯ типовая циклограмма нагружения N 4 КОЭФФ.ПЕРЕГР.2.00
ШЕСТЕРНЯ: прокат сталь 40Х ТО улучшение ТВЕРДОСТЬ 300 HB
КОЛЕСО: прокат сталь 40Х ТО улучшение ТВЕРДОСТЬ 280 HB
СХЕМА ПЕРЕДАЧИ 7 СТЕПЕНЬ ТОЧНОСТИ 7
МОДУЛЬ 3.000 мм МЕЖОСЕВОЕ РАССТОЯНИЕ 201.000 мм
ЧИСЛО ЗУБЬЕВ: шестерни 36 колеса 98 ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО 2.72
УГОЛ НАКЛОНА ЗУБЬЕВ [град.мин.сек.] 00 00 00
КОЭФФИЦИЕНТ СМЕЩЕНИЯ: шестерни 0.000 колеса 0.000 суммарный 0.000
ШИРИНА ЗУБЧАТОГО ВЕНЦА [мм]: шестерни 81.0 колеса 75.0
ОТНОСИТ. ШИРИНА ЗУБЧАТОГО ВЕНЦА: в долях d1 0.694 в долях aw 0.373
КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕКРЫТИЯ: торцового 1.77 осевого 0.00 суммарный 1.77
CИЛЫ В ЗАЦЕПЛЕНИИ [Н]: окружная 8185 радиальная 2979 осевая 0
ДИАМЕТР ШЕСТЕРНИ [мм]: делительный 108.000 вершин 114.00 впадин 100.50
ДИАМЕТР КОЛЕСА [мм]: делительный 294.000 вершин 300.00 впадин 286.50
УСЛОВНЫЙ ОБЪЕМ КОЛЕС 4306 куб.см ОКРУЖНАЯ СКОРОСТЬ 2.24 м/с
|НАПРЯЖЕНИЯ |при расчете на контактную | при расчете на изгибную |
| [МПа] |выносливость| прочность | выносливость | прочность |
| | | |шестер. колесо|шестер. колесо|
| расчетные | 507 | 717 | 177 166 | 354 332 |
|допускаемые| 528 | 1540 | 278 259 | 1114 1040 |
КОЭФ-ТЫ:нагрузки Kh 1.12 Kf 1.27 долговечн.Zn 0.93 0.97 Yn 1.00 1.00