Расчёт редуктора

"text-align:center">

 

Коэффициент С_Н=1 при постоянной нагрузке. Долговечность Н₀ вычисляется по формуле

 

                                  (2.22)

 

Подставляем числовые значения в (2.22)

 

 

Нагрузка  на валы передачи F_В определяется по формуле

 

                                   (2.23)

 

Подставляем числовые значения в (2.23)

 

 

 

 

3 Расчет зубчатой передачи.

 

3.1 Выбор материала для изготовления зубчатых колес.

 

Принимаем материал для шестерни сталь 45 и выписываем механические характеристики для шестерни, учитывая марку стали                                           [4]

Вид термообработки – улучшение;

Твердость НВ=250;

Предел  текучести  ;

Предел  прочности  ;

Допускаемые напряжения:

При растяжении ;

При изгибе ;

При кручении ;

При срезе  .

Для колеса принимаем марку стали – сталь 45 и выписываем механические характеристики для колеса.                                                              [4]

Вид термообработки – нормализация;

Твердость НВ=200;

Предел  текучести  ;

Предел  прочности  ;

Допускаемые напряжения:

При растяжении ;

При изгибе ;

При кручении ;

При срезе  .

 

3.2 Определяем  допускаемые контактные напряжения  [σ_Н]

 

                                     (3.1)

 

 

 

где σ_Нlimb – предел выносливости материала

        S – запас прочности

    К_HL – коэффициент долговечности

 

Предел  выносливости вычисляется по формуле

 

                                                (3.2)

 

Вычисляем коэффициент долговечности 

 

                                                     (3.3)

 

где N_HO – базовое число циклов нагружения

       N_HE – действительное число циклов нагружения

 

Базовое число циклов нагружения определяем по формуле

 

                                               (3.4)

 

Вычисляем N_HO1 для шестерни

 

 

Вычисляем N_HO2 для колеса

 

 

Действительное  число циклов вычисляем по формуле

 

                                           (3.5)

 

Подставляем числовые значения в (3.5)

 

 

 

 

 

 

Вычисляем К_HL1 для шестерни и К_HL2 для колеса

 

 

 

Принимаем К_HL для шестерни и колеса равным 1.

 

 

Вычисляем допускаемые контактные напряжения для шестерни и колеса

 

 

 

4 Расчет зубчатой передачи по  контактным напряжениям.

 

Вычерчиваем зубчатую передачу (рисунок1) и обозначаем условно шестерню цифрой 1, а колесо 2. В дальнейших расчетах коэффициент 1 будем использовать для шестерни, а 2 для колеса.

 

         

 

Рисунок 1

 

4.1 Определяем  межосевое расстояние зубчатой  передачи а_w

 

                               (4.1)

 

где К_а – коэффициент, учитывающий вид зубчатой передачи

      К_Нβ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки

               по ширине зуба

       ψ_ba – коэффициент ширины колеса по межосевому расстоянию

                                            (4.2)

 

Коэффициент ψ_ba для косозубой передачи принимают 0,25≤ ψ_ba ≤0,63. Принимаем ψ_ba=0,4. Для косозубой передачи принимаем К_а=43. Для косозубых колес расчетное допускаемое контактное напряжение [σ_Н] высчитывается по формуле

 

                                     (4.3)

 

Подставляем численные значения в (4.3)

 

 

Условие [σ_Н]≤1,23[σ_Н2] выполнено.

 

Определяем  коэффициент ширины колеса по делительному диаметру ψ_bd

 

                                         (4.4)

 

Подставляем числовые значения в (4.4)

 

 

Определяем  коэффициент К_Нβ по графику зависимости К_Нβ от ψ_bd. К_Нβ=1,05. Подставляем числовые значения в (4.1)

 

 

Принимаем межосевое расстояние а_w=280мм по ГОСТ2185-66.

 

4.2 Определяем нормальный модуль зацепления m_n

 

                                             (4.5)

 

Подставляем числовые значения в (4.5)

 

 

Принимаем m_n=4мм по ГОСТ 9563-66

 

 

 

4.3 Определяем количество зубьев для шестерни и колеса

 

                                            (4.6)

                                               (4.7)

 

где Z₁ и Z₂ – количество зубьев шестерни и колеса соответственно

       cosβ – угол наклона зуба, обычно принимают 10⁰ для косозубой передачи

 

Подставляем числовые значения в (4.6)

 

 

Подставляем числовые значения в (4.7)

 

 

4.4 Уточняем значение угла наклона

 

                                     (4.8)

 

Подставляем числовые значения в (4.8)

 

   β=15,42⁰

 

4.5 Определяем  диаметр d зубчатых колес

 

Диаметр шестерни d₁ и колеса d₂ определяем по формулам

 

                                             

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставляем числовые значения в (4.9) и (4.10)

 

 

4.6 Определяем ширину b зубчатых колес

 

Ширину  шестерни b₁ и колеса b₂ определяем по формулам

 

                                       

 

Подставляем числовые значения в (4.11) и (4.12)

 

 

4.7 Определяем  скорость вращения зубчатой передачи  V

 

                                             (4.13)

 

Подставляем числовые значения в (4.15)

 

 

При скорости зубчатой передачи 1,4 м/с степень точности для косозубой передачи будет равна 9. Коэффициент динамичности нагрузки выбираем из таблицы [5] K_HV=1,06.

 

4.8 Определяем действительное контактное напряжение σ_н спроектированной передачи.

 

                              (4.14)

 

К_Н=К_Нβ∙К_НV

 

 

 

Определяем  коэффициент ψ_bd1 для шестерни

 

                                               (4.15)

 

Подставляем числовые значения в (4.14)

 

 

Определяем  коэффициент ψ_bd2 для колеса

 

                                               (4.16)

 

Подставляем числовые значения в (4.14)

 

 

Определяем  коэффициент К_Нβ1 по графику зависимости К_Нβ от ψ_bd. К_Нβ1=1,05. К_Нβ2 аналогично по графику равняется 1,005. Выбираем максимальный коэффициент К_Нβ1= К_Нβmax=1,05

Подставляем числовые значения в формулу (4.13) и  определяем действительное контактное напряжение

 

 

Условие σ_Н≤[σ_Н] не более чем на 10%, σ_Н≥[σ_Н] не более чем 4% выполнено.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Расчет зубчатой передачи по  напряжениям изгиба

 

₁                                 (5.1)

 

                                              (5.2)

 

где Z_Fβ – коэффициент повышения прочности косозубых передач по напряжениям изгиба

Y_F – коэффициент формы зуба

К_Fβ принимаем по графику [5], равным 1,1

Вычисляем Z_Fβ

 

                                               (5.3)

 

где К_Fα – коэффициент неравномерности одновременно зацепляющихся пар зубьев, при степени точности 9 принимаем К_Fα=1

Y_β – коэффициент, учитывающий, что расчетная схема косого зуба такая же как у прямого

 

                              (5.4)

 

ε_α – коэффициент перекрытия

 

     (5.5)

 

Подставляем числовые значения в (5.3)

 

 

Вычисляем эквивалентное число зубьев Z_V

 

                            (5.6)

                         (5.7)

 

 

 

По рекомендациям  [5] выбираем

Y_F1=3,8

Y_F2=3,75

 

Подставляем числовые значения в формулу (5.1) и (5.2)

 

 

 

Вычисляем допускаемые напряжения

 

                                              (5.8)

 

где σ_Flimb=1,8НВ – предел выносливости

       K_FL – коэффициент долговечности

        S – запас прочности, выбираем из таблицы [5] равным 1,1

 

                                   (5.9)

                                 (5.10)

 

Принимаем К_FL1 и К_FL2 равным 1

Подставляем числовые значения в (5.8)

 

 

Условие прочности выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Расчет сил, действующих на  зубчатые колеса

 

6.1 Рассчитываем окружную силу

 

                                (6.1)

 

6.2 Рассчитываем радиальную силу

 

                     (6.2)

 

6.3 Рассчитываем  осевую силу

 

                   (6.3)

 

6.4 Рассчитываем  нормальную силу

 

 

 

 

7 Конструирование зубчатых колес

 

7.1 Рассчитываем размеры шестерни

Делительный диаметр шестерни:

 

Диаметр вершин шестерни:

 

,                                               (7.1) 

где - высота головки зуба, мм ( ).

 

Подставим значения в формулу (7.1), получим:

 

  .

 

 

 

 

Диаметр впадин:

 

,                                            (7.2)

 

Подставим значения в формулу получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рисунок 2 Эскиз шестерни

 

 

7.2 Рассчитываем  размеры колеса

Делительный диаметр колеса

 

Диаметр вершин шестерни:

 

,                                               (7.3) 

где - высота головки зуба, мм ( ).

 

Подставим значения в формулу (7.3), получим: