Детали машин. Расчет редуктора

| Допускаемые контактные напряжения, МПa:                        |

|      быстроходной передачи ........................ 788        |

|      тихоходной передачи .......................... 949        |

| Коэффициент ширины зубчатого  венца                             |

| относительно диаметра шестерни:                                |

|      быстроходной передачи ........................ 0.30       |

|      тихоходной передачи .......................... 0.60       |

| Коэффициент, учитывающий распределение                         |

| нагрузки по ширине зубчатого венца:                            |

|      быстроходной передачи ........................ 1.02       |

|      тихоходной передачи .......................... 1.05       |

| Вид быстроходной передачи ......................... простая    |

| Вид зубьев зубчатых колес:                                     |

|      быстроходной передачи ........................ косые      |

|      тихоходной передачи .......................... косые      |

----------------------------------------------------------------

РЕЗУЛЬТАТЫ  РАСЧЕТА:

___________________________________________________________________________

|                                   |                                       |

|                                   |    В А Р И А Н  Т Ы    Р А С Ч Е  Т А   |

|Н  А  И  М  Е   Н  О  В  А  Н   И  Е |---------------------------------------|

|                                   |   1   |   2   |   3   |   4   |   5   |

|-----------------------------------|-------|-------|-------|-------|-------|

|    БЫСТРОХОДНАЯ  ПЕРЕДАЧА         |       |       |       |       |       |

| Передаточное отношение            |  5.458|  5.739|  4.520|  4.520|  5.000|

| Межосевое расстояние, мм          |140.000|140.000|125.000|125.000|125.000|

| Модуль нормальный, мм             |  1.750|  1.750|  1.750|  1.750|  1.750|

| Угол наклона зубьев, градус       | 14.362| 14.362| 14.984| 14.984| 14.984|

| Число зубьев:                     |       |       |       |       |       |

|       шестерни                    |   24  |   23  |   25 |   25  |   23  |

|       колеса                      |  131  |  132  |  113  |  113  |  115  |

| Делительный диаметр, мм:          |       |       |       |       |       |

|       шестерни                    | 43.355| 41.548| 45.290| 45.290| 41.667|

|       колеса                      |236.645|238.452|204.710|204.710|208.333|

| Ширина, мм:                       |       |       |       |       |       |

|       шестерни                    | 15.0  | 14.0  | 16.0  | 16.0  | 15.0  |

|       колеса                      | 13.0  | 12.0  | 14.0  | 14.0  | 13.0  |

|                                   |       |       |       |       |       |

|    ТИХОХОДНАЯ  ПЕРЕДАЧА           |       |       |       |       |       |

| Передаточное отношение            |  6.167|  5.789|  7.316|  7.316|  6.900|

| Межосевое расстояние, мм          |180.000|180.000|200.000|200.000|200.000|

| Модуль нормальный, мм             |  2.750|  2.750|  2.500|  2.500|  2.500|

| Угол наклона зубьев, градус       |  9.797|  9.797|  9.069|  9.069|  9.069|

| Число зубьев:                     |       |       |       |       |       |

|       шестерни                    |   18  |   19  |   19  |   19  |   20  |

|       колеса                      |  111  |  110  |  139  |  139  |  138  |

| Делительный диаметр, мм:          |       |       |       |       |       |

|       шестерни                    | 50.233| 53.023| 48.101| 48.101| 50.633|

|       колеса                      |309.767|306.977|351.899|351.899|349.367|

| Ширина, мм:                      |       |       |       |       |       |

|       шестерни                    | 32.0  | 34.0  | 30.0  | 30.0  | 32.0  |

|       колеса                      | 30.0  | 32.0  | 28.0  | 28.0  | 30.0  |

|                                   |       |       |       |       |       |

|    ПАРАМЕТРЫ  РЕДУКТОРА           |       |       |       |       |       |

| Передаточное отношение            |  33.66|  33.23|  33.07|  33.07|  34.50|

| Масса редуктора, кг               |  92.3 |  93.1 |  96.6 |  96.6 |  97.4 |

---------------------------------------------------------------------------

 

      ПРИМЕЧАНИЯ:  1. Материал  корпуса редуктора  - серый чугун

                   2. КПД цилиндрической передачи - 0,97

2.3   Геометрические параметры закрытых  передач

Уточним геометрические размеры зубчатых колес по известным значениям модулей и углам наклона зубьев.

Геометрические размеры  зубчатых колес (рис. 3) для быстроходной передачи:

1) делительные диаметры шестерни и колеса (значения получены из распечатки)

мм,   мм;

2) диаметры вершин  зубьев

 

где m_n – нормальный модуль, мм.

3) диаметры  впадин зубьев

мм,

мм

 

Аналогично  определяем параметры для тихоходной передачи:

1) делительные  диаметры шестерни и колеса

мм,   мм,

2) диаметры вершин зубьев

 

3) диаметры впадин зубьев

  

 

 

Рисунок 3 - Геометрические параметры  косозубой цилиндрической передачи

 

3 ПРОВЕРОЧНЫЙ  РАСЧЕТ ТИХОХОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ РЕДУКТОРА.

3.1 Уточнение  допускаемых контактных напряжений

3.1.1 Уточнение коэффициентов

Эквивалентное число напряжений:

где

 отсюда 

 отсюда

3.1.2 Для косозубой передачи допускаемые контактные напряжения определяются:

Найденное значение удовлетворяет неравенству:

3.2 Расчет допускаемых предельных контактных напряжений

3.3 Допускаемые напряжения при расчете зубьев на выносливость зубьев по изгибу

Для шестерни тихоходной передачи:

 

где

для которой:

;

Аналогично расчет для колеса тихоходной передачи:

для которой 

3.4 Допускаемые напряжения изгиба при действии кратковременной максимальной нагрузки

Для шестерни: ;

Для колеса: ;

где

3.5 Проверочный расчет закрытой цилиндрической зубчатой передачи на контактную выносливость активных поверхностей зубьев

Equation Section (Next)

3.5.1 Уточняем коэффициент :

 

3.5.2 Уточняем коэффициент :

  3.5.3 Окружная скорость в зацеплении, м/с

3.5.4  Коэффициент торцового перекрытия вычисляется по формуле

       3.5.5  Коэффициент осевого перекрытия

3.5.6  Суммарный коэффициент перекрытия:

3.5.7  Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями в связи с погрешностью изготовления

;

3.5.8 Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении

;

где – удельная окружная динамическая сила

H

Т₁ = 203,54 Нм – вращающий момент на шестерне рассчитываемой передачи;

= 0,004 – коэффициент, учитывающий влияние вида зубчатой передачи и модификации профиля зубьев;

= 56 – коэффициент, учитывающий влияние разности шагов зацепления зубьев шестерни и колеса.

3.5.9  Удельная расчетная окружная сила, Н/мм

3.5.10  Коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий передачи

3.5.11  Расчетное контактное напряжение, МПа

где  Z_Н = 2,46  – коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев в полюсе зацепления ;

Z_Е = 190   – коэффициент, учитывающий механические свойства материалов сопряженных зубчатых колес;

Расчетное контактное напряжение удовлетворяет условию прочности.

 

3.6 Проверочный расчет на выносливость зубьев по изгибу

3.6.1 Коэффициент учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении

;

где

удельная окружная динамическая сила при расчете на изгиб ;

3.6.2 Удельная расчетная окружная сила

;

3.6.3 Эквивалентное число зубьев

;

Отсюда коэффициент, учитывающий  форму зуба и концентрацию напряжений, находится равным:

;

3.6.4 Коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев

;

3.6.5 Коэффициент, учитывающий наклон зуба

;

3.6.6 Расчетное напряжение изгиба на переходной поверхности

;

.

3.6.7 Расчет на прочность при действии максимальной нагрузки

Расчетное напряжение создаваемое  наибольшей нагрузкой из числа подводимых

;

.

3.6.8 Расчет на прочность при изгибе максимальной нагрузкой

;

.

4 СИЛЫ В ЗАЦЕПЛЕНИИ КОСОЗУБОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ

 

1. Окружная сила

 

2. Радиальная сила

 

3. Осевая сила

В формулах:

Т₃ – вращающий момент на шестерне рассчитываемой передачи, Нм;

d_w3 – начальный диаметр шестерни, мм;

- угол наклона зубьев, град;

- угол зацепления в нормальном  сечении,  .

Рисунок 4 – Силы в зацеплении косозубой  цилиндрической передачи

 

4 СМАЗЫВАНИЕ ПЕРЕДАЧ ЗАЦЕПЛЕНИЯ

Основное применение для смазывания передач редукторов получила картерная система смазки: в корпус редуктора заливается масло, уровень которого обеспечивает погружение в него зубчатых венцов колес. При вращении зубчатых колес масло разбрызгивается, внутри корпуса образуя взвесь частиц масла в воздухе, которая покрывает поверхность расположенных в корпусе деталей. Картерную смазку применяют в интервале окружных скоростей зубчатых колес 0,3…12,5 м/с (1,176 м/с в данном случае).

Кинематическая вязкость масла  берется равной 70 (Для многоступенчатых передач берётся средняя арифметическая вязкость, но т.к. окружные скорости колеса до 2 м/с и σ_H определяется в пределах 1000…1200 МПа, то кинематическая вязкость лежит в пределах 65...75). Следовательно, оптимальным вариантом будет масло индустриальное: И-70А.

Так как скорость в зацеплении тихоходной передачи больше 1 м/с, то достаточно погружать в масло колесо тихоходной ступени. Глубина погружения в масло колеса равна 4m.

Для замены масла в  редукторе предусмотрено сливное  отверстие с конической пробкой. Для наблюдения за верхним уровнем масла используют жезловый маслоуказатель.

Чтобы исключить повышение давления в корпусе при длительной работе, внутреннюю полость редуктора сообщают с внешней путем установки отдушины в его верхних точках.

Для предохранения вытекания смазки из подшипниковых узлов редуктора, а также попадания извне пыли и влаги применяют уплотнения. Наиболее распространены манжетные уплотнения по ГОСТ 8752-79. Выберем манжеты:

- для входного вала d = 50 мм, D = 70 мм, h = 10 мм;

- для выходного вала d = 75 мм, D = 100 мм, h = 10мм.

 

 

5  КОМПОНОВКА РЕДУКТОРА

5.1 Проектный расчет валов редуктора