Кинематический расчет привода

Кинематический расчет заключается в определении мощности P , частоты вращения n, угловой скорости ω и вращающего момента на каждом валу привода T .

Мощность:

= 1400= 21980 [Вт]

Частота вращения:

[мин^-1]

Угловая скорость:

Вращающий момент:

Параметр	Номер вала
	I	II	III	IV
P, Вт
n, мин-1	1485	1485	330	150
ω, с-1	155.43	155.43	34.54	15.7
T, Нм	159.85	155.05		1400

2. Проектирование закрытой конической передачи

Исходные данные:

Т₂ =Т_III= [Hм] – вращающий момент на зубчатом колесе;

=– частота вращения зубчатого колеса;

u = 4.5 – передаточное отношение передачи;

t = 20000 [ч] – срок службы передачи.

2.1 Выбор материала и расчет допускаемых напряжений

Выбор материала.

Марку материала зубчатых колёс выбираем в зависимости от мощности и длительности работы. Материал – Сталь 40Х.

HB₁ =230 HB₂ = 200

Допускаемые контактные напряжения.

Определение допускаемых контактных напряжений проводят отдельно для зубьев шестерни [ σ_H]₁ и колеса [σ_H ]₂ по формуле:

Где - предел выносливости по контактным напряжениям, определяется

твердостью рабочей поверхности зубьев шестерни и колеса:

МПа

МПа

- коэффициент безопасности при расчете по контактным напряжениям,

выбирают по табл.;

- коэффициент долговечности при расчете по контактным напряжениям.

Коэффициент долговечности может изменяться:

при нормализации и улучшении в пределах

где - базовое число циклов контактных напряжений, зависит от твердости

материала шестерни и колеса, определяется по формуле

- расчетное число циклов контактных напряжений.

Расчетное число циклов контактных напряжений определяют по формуле

где - коэффициент режима работы при расчете на контактную прочность,

выбирают по табл.;

n_1,2 - частота вращения шестерни или колеса;

t - срок службы передачи.

Если в результате расчета получается , то принимают

МПа

МПа

Расчётное допускаемое контактное напряжение

Допускаемые напряжения изгиба.

Определение допускаемых напряжений изгиба проводится отдельно для зубьев шестерни и колесапо формуле

Где - предел выносливости по напряжению изгиба, определяется твердо-

стью рабочей поверхности зубьев шестерни и колеса;

МПа

МПа

- коэффициент безопасности при расчете по напряжениям изгиба;

K_FC - коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки: K_FC = 1,0 – односторонняя нагрузка;

- коэффициент долговечности при расчете по напряжениям изгиба.

Коэффициент долговечности изменяется:

при твердости материала ≤ 350 HB в пределах

где - базовое число циклов напряжений изгиба, 4·10⁶;

- расчетное число циклов напряжений изгиба.

Расчетное число циклов напряжений изгиба определяют по формуле

где - коэффициент режима работы при расчете на изгиб,

Если в результате расчета получается , то принимают

2. Проектирование конической передачи

Проектный расчет.

Тип передачи: прямозубая.

Ориентировочно определяем внешний диаметр зубчатого колеса:

где K_d - вспомогательный коэффициент, K_d = 96 МПа^1/3 ;

K_be - коэффициент отношения ширины конического колеса к внешнему диаметру, K_be ≈ 0,2…0,3, рекомендуется принимать K_be =0,285;

k_Hβ - коэффициент концентрации нагрузки, выбирают по рис. 2.3 в зависимости от

k_Hβ = 1.035

- коэффициент, учитывающий понижение нагрузочной способности конических передач по сравнению с цилиндрическими, = 0,85.

Полученное значение округляют до стандартного внешнего диаметраd_e2

мм

Определяют внешний диаметр шестерни

мм

Определяют число зубьев шестерни по табл. и колеса . Значения и должны быть целыми числами.

16

Определяют внешний окружной модуль зацепления передачи

Полученное значение нужно округлять до стандартного значения

мм

Определяют внешний диаметр шестерни и колеса

Определяют углы делительных конусов

Определяют внешнее конусное расстояние

мм

Назначают форму зубьев. Для конических прямозубых колес форма - I.

Определяют ширину зубчатого колеса . Полученное значение

округляют до стандартного значения b по предпочтительному ряду Ra 40.

Определяют средний диаметр шестерни и колеса

мм мм

Определяют средний окружной модуль

Определяют окружную скорость

Назначают степень точности и вид сопряжения конической передачи согласно

ГОСТ1758-81

Степень точности: 7-В

Для повышения сопротивления заеданию конические передачи рекомендуется

выполнять со смещением. Шестеренку с положительным смещением , а колесо с

отрицательным . Величина смещения определяется по формуле

Проверочный расчет по контактным напряжениям.

Определяют контактные напряжения по формуле

где - коэффициент, учитывающий свойства материала шестерни и колеса,

=275 МПа^1/2

- коэффициент, учитывающий форму сопряжения поверхностей зубьев,

(величину угла зацепления принимают α=20°) ;

- коэффициент, учитывающий суммарную длину контактной линии,

- коэффициент расчетной нагрузки при расчете на контактные напряжения.

Коэффициент определяется ,

где - коэффициент концентрации нагрузки, учитывающий неравномерное рас-пределение нагрузки по линии контакта зубьев,;

- коэффициент динамичности нагрузки, учитывающий дополнительную

динамическую нагрузку, ;

- коэффициент нагрузки в зацеплении, учитывающий неравномерность

распределения нагрузки между парами зубьев (только для косозубых передач), .

Отклонение возникающего контактного напряжения от допускаемого

для конических зубчатых передач может составлять: при

перегрузке до 5 %; при недогрузке до 10 %.

Проверочный расчет по напряжениям изгиба.

Проверка по напряжениям изгиба ведется по тому из зубчатых колес, для которого отношение и является меньшим.

коэффициент формы зуба, зависящий от эквивалентного числа зубьев

шестерни и колеса: и

Определяют возникающие напряжения изгиба по формуле

- коэффициент, учитывающий понижение нагрузочной способности конических передач по сравнению с цилиндрическими, = 0,85;

- коэффициент расчетной нагрузки для напряжений изгиба.

Коэффициент определяется =

где - коэффициент концентрации нагрузки,= 1.035 ;

коэффициент динамичности нагрузки,.

При проверочном расчетеобычно получается меньше, так как нагрузочная способность закрытых конических передач ограничивается контактными напряжениями.

2. Определение геометрических параметров передачи

Геометрический расчет конической передачи.

Основные геометрические параметры конической передачи показаны на рис. 2

а) б)

Рис. 2

Определяют внешнюю высоту головки зуба шестерни и колеса

и .Определяют внешнюю высоту ножки зуба шестерни и колеса и . Определяют внешнюю высоту зуба

мм мм

мм мм

мм

Определяют внешний диаметр вершин зубьев .

Определяют угол головки и ножки зуба для шестерни и колеса

и

и

Определяют углы конуса впадины зубьев шестерни и колеса

и

и

Определяют углы конуса вершин зубьев шестерни и колеса

и

и

Определяют расстояние от вершины конуса до плоскости вершин зубьев

2. Определение сил в зацеплении

Силы, действующие в зацеплении конической прямозубой передачи, показаны на рис. 3 Схема соответствует случаю вращения шестеренки по часовой стрелке.

Рис. 3

Окружная сила на шестеренке равна окружной силе на зубчатом колесе

Осевая сила на шестеренке равна радиальной силе на зубчатом колесе

Осевая сила на зубчатом колесе равна радиальной силе на шестеренке

2. Смазка передачи

При окружной скорости колеса v = 0,3…12,0 м/с применяют картерный способ смазки.

Марку смазки выбирают согласно ГОСТ 17479.4-87.

Марка смазки: И-Г-А22