- •1. Основные задачи и требования
- •2. Обзор конструкций редукторов
- •2.1. Зубчатые редукторы
- •2.2. Червячные редукторы
- •3. Эскизная компоновка редуктора
- •3.1. Первый этап эскизной компоновки
- •3.1.1. Построение колес передачи
- •3.1.2. Расстояние между деталями передач
- •3.1.3. Предварительные размеры валов
- •3.1.4. Опоры валов
- •3.1.5. Примеры эскизной компоновки редукторов
- •3.2. Второй этап эскизной компоновки
- •3.2.1. Конструирование зубчатых, червячных колес
- •3.2.2. Установка колес на валах
- •3.2.3. Регулирование осевого положения колес
- •3.2.4. Конструирование опор валов
- •3.2.5. Конструирование валов
- •3.2.6. Конструирование корпуса
- •4. Оценка технического уровня
- •5. Оформление конструкторской
- •5.1. Пояснительная записка
- •5.2. Графическая часть проекта
- •6. Организация работы над проектом
- •Манжеты резиновые армированные для валов (гост 8752-79), мм
3.2. Второй этап эскизной компоновки
В результате выполнения первого этапа эскизной компоновки получены контуры зубчатых или червячных колес и червяков. Следующим шагом является конструктивная отработка их формы.
3.2.1. Конструирование зубчатых, червячных колес
и червяков
Зубчатые колеса. Зубчатые колеса состоят из обода, несущего зубья; ступицы, насаживаемой на вал, и диска, соединяющего обод со ступицей. Форма зубчатых колес в большинстве случаев выбирается с учетом способа получения заготовки, материала и размеров колес, а также объема выпуска. В единичном и мелкосерийном производстве зубчатые колеса диаметромdaдо 200 мм изготовляются точением из круглого проката.
Шестерни конструируются двух исполнений: вместе с валом (вал-шестерня; рис. 3.18) и отдельно от него (насадная шестерня).
Если при расчете шпоночного или шлицевого соединения установлено, что толщина xтела шестерни между впадиной зуба и пазом для шпонки или шлица (рис. 3.19) меньше установленной, то шестерня выполняется вместе с валом. Недостатком объединенной конструкции является необходимость изготовлять вал из того же материала, что и шестерню, часто более качественного и дорогого, чем требуется. Кроме того, при замене шестерни, например, вследствие износа или поломки зубьев, приходится заменять и вал. Несмотря на это, в редукторах шестерню часто выполняют заодно с валом и даже при толщине, значительно превышающей указанные нормы. Это объясняется большой жесткостью и прочностью, а также технологичностью вала-шестерни, что в конечном итоге снижает ее стоимость.
Колеса с диаметром вершин зубьев da< 200 мм выполняются в виде дисков со ступицами или без них (рис. 3.20, а). Ступица может быть расположена симметрично или несимметрично. Это определяется технологическими или конструктивными условиями. При выполнении колес в виде дисков целесообразно на торцах выполнять выточки глубиной 1...2 мм, чтобы не обрабатывать с повышенной точностью большую торцовую поверхность диска, являющуюся базой при нарезании зубьев.
а
б
Высокоскоростные колеса зубчатых передач с диаметром вершин зубьев da= 200…500 мм выполняются в виде конструкции, представленной на рис. 3.20,б.Переходы диска к зубчатому венцу и ступице могут выполняться с уклоном и радиусами или под прямым углом. Размеры конструктивных элементов колес в зависимости от модуля, делительного диаметра и диаметра сопрягаемого вала даны в табл. 3.2.
в
б
а
Таблица 3.2
Размеры конструктивных элементов зубчатых колес
Параметры |
Формулы |
Диаметр ступицы стальных колес |
dст ≈ 1,6dв |
То же, чугунных колес |
dст ≈ 1,8dв |
Длина ступицы |
lст ≈ (1,2…1,5)dв ≤ b |
Толщина обода цилиндрических колес |
s = (2,5…4,0)mn |
Толщина обода конических колес: по внешнему дополнительному конусу по внутреннему дополнительному конусу |
h = 2,5mte + 2 мм k ≥ 1,2mte |
Толщина диска цилиндрических колес |
c = (0,2…0,3)b |
То же, конических колес |
c = (0,1…0,17)Re |
Глубина торцовой выточки |
n ≈ 1…2 мм |
Фаска |
f ≈ 0,5mn |
О б о з н а ч е н и я: dв – диаметр вала; mn – модуль нормальный; mte – внешний окружной модуль; b – ширина венца; Re – внешнее конусное расстояние |
Червячные колеса. По условиям работы червячной пары зубья червячного колеса должны изготавливаться из антифрикционных материалов (бронзы, латуни). Обычно червячные колеса выполняются составными: диск и ступица колеса из стали или из серого чугуна, а венец - из антифрикционного материала. Применяются следующие способы соединения венца с диском.
Бандажированная конструкция, в которой бронзовый венец посажен на стальной или чугунный диск с натягом. Конструкция проста в изготовлении и применяется для колес относительно небольших диаметров, а также для колес передач, не испытывающих тепловые нагрузки Посадочная поверхность выполняется с упорным буртиком (рис. 3.21, а) или без буртика (рис. 3.21,б). При нагреве посадка может ослабнуть вследствие большего температурного коэффициента линейного расширения бронзы, чем чугуна. Для предотвращения взаимного смещения венца и ступицы ввертываются в стыкуемые поверхности 3...4 винта с последующим срезанием головок (рис. 3.21,в). Буртик предназначен для того, чтобы фиксировать относительное положение деталей при запрессовке, но в то же время он уменьшает посадочную поверхность, усложняет конструкцию и технологию. По этим соображениям конструкцию без буртика следует признать предпочтительной. Возможные неточности сборки устраняют последующей обработкой поверхностей после сборки.
Соединение венца с центром можно осуществить посредством литья в кокиль - такая конструкция колес называется биметаллической. Для улучшения сцепления бронзового венца с чугунным центром на ободе последнего выполняют пазы (рис. 3.21, г), заполняемые металлом венца при отливке. Предварительно очищенный центр подогревается до температуры 700... 800°С, закладывается в подогретый до температуры 150...200°С кокиль и заливается бронзой. После остывания между бронзовым венцом и чугунным диском возникает механическое сцепление, обеспечивающее монолитность конструкции.
При любой конфигурации зубчатого венца механическая обработка и нарезание зубьев производятся после соединения венца с центром.
Размеры конструктивных элементов червячных колес следует принимать согласно табл. 3.3
Червячные колеса, как правило, вращаются с небольшой скоростью, поэтому нерабочие поверхности обода, диска и ступицы колеса оставляют необработанными, но тщательно очищенными и делают конусными с большими радиусами закруглений.
Таблица 3.3
Размеры конструктивных элементов колес
Параметры |
Формулы |
Диаметр ступицы колес |
dст ≈ (1,6…1,8)dв |
Длина ступицы |
lст ≈ (1,2…1,7)dв |
Толщина венца |
s = 2m + 0,05b |
Толщина обода центра |
s0 ≈ 1,25s |
Толщина диска |
c = (0,2…0,3) b |
Высота буртика |
t ≈ 0,8e |
Ширина буртика |
e ≈ 0,15b |
Диаметр резьбы |
dр = (1,2…1,5)m |
Глубина резьбового отверстия |
lр = (0,3…0,4)b |
Диаметр фрезы, обеспечивающей размер паза |
Dфр ≈ 2b |
Фаска |
f ≈ 0,5 m |
О б о з н а ч е н и я : dв – диаметр вала; m – модуль; b – ширина венца. |
Червяки. Червяки (рис. 3.22) чаще всего выполняются вместе с валом.
Геометрические размеры червяка: длина нарезной части b1,ориентировочное расстояниеlмежду опорами и другие известны из расчетов и эскизного чертежа редуктора. Одним из основных требований является конструктивное обеспечение высокой жесткости червяка. С этой целью расстояние между опорами делается как можно меньшим. Диаметр вала-червяка в ненарезанной части назначается таким, чтобы обеспечить свободный выход инструмента при обработке витков и необходимую величину упорного буртика для подшипника. Заготовкой служат круглый прокат, поковка или штамповка.