Расчет редуктора

/>1
=d1
+2m=70+2∙2=74 мм

диаметр впадин зубьев df
1
=d1
-2.4m=70-2.4∙2=65.2 мм

ширина венца b1
=b2
+4=63+4=67 мм

по таблице 13.15 [1] выбираем b1
=60 мм

Основные размеры колеса

делительный диаметр мм

диаметр вершин зубьев da
2
=d2
+2m=340+2∙2=344 мм

диаметр впадин зубьев df
2
=d2
-2.4m=340-2.4∙1,5=335.2 мм

ширина венца b2
=ψa
aw
=0.3∙205=61.5 мм

по таблице 13.15 [1] выбираем b2
=63 мм

4.3 Проверочный расчет открытой передачи.

Межосевое расстояние

aw
=(d1
+d2
)/2=(70+340)/2=205 мм

Контактные напряжения зубьев

Н/мм2

K=436 – вспомогательный коэффициент

Ft
3
=2∙Tвых
∙103
/d2
=2∙504.32∙103
/340=2966.6 Н

KHα
=1 – коэффициент учитывающий распределение нагрузки между зубьями

KHv
=1.03 – коэффициент динамической нагрузки

Напряжение изгиба зубьев колеса F

а) колесо

Н/мм2

YF
2
=3.63 - коэффициент формы зуба колеса

Yβ
=1 – коэффициент учитывающий наклон зуба

KFα
=1 – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями

KFβ
=1 – коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба

KFv
=1.20 – коэффициент динамической нагрузки

б) шестерня

YF
1
=3.75 - коэффициент формы зуба колеса

Проектный расчет
Параметр		Значение	Параметр	Значение
Межосевое расстояние aw		205	Угол наклона зубьев β	0
Модуль зацепления m		12	Диаметр делительной окружности шестерни колеса	70 340
Ширина зубчатого венца Шестерни b1 Колеса b2		67 63
Число зубьев Шестерни z1 Колеса z2		35 170	Диаметр окружности вершин Шестерни da 1 Колеса da 2	74 344
Вид зубьев		Диаметр окружности впадин Шестерни df 1 Колеса df 2	65,2 335,2
Проверочный расчет
Параметр		Расчетные значения	Допускаемые значения	Примечания
Контактные напряжения σ, Н/мм2		400	514,4
Напряжения изгиба, Н/мм2	σF1	105,9	294,065
	σF2	102,55	255,5

5.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ

двигатель муфта подшипник привод

5.1 Выбор материала валов

Для валов выбираем материал: Сталь 45, термообработка – улучшение, твердость 269..302 HB, допускаемые напряжения

σВ
=890 Н/мм2
; σT
=650 Н/мм2
σ-1
=380 Н/мм2

для шестерни []к
=10 Н/мм2

для вала колеса []к
=20 Н/мм2

5.2 Вал-шестерня

1-я ступень под полумуфту

стандартный размер d1
=20 мм

l1
=1.8∙d1
=1.8∙20=36 мм

стандартный размер l1
=36 мм

фаска с=1 мм

радиус галтели rг
=2 мм

2-я ступень под уплотнение крышки с отверстием.

d2
=d1
+2t=20+2∙2=24 мм

при t=2

стандартный размер d2
=24 мм

l2
=0,6d2
=0.6∙24=14.4 мм

стандартный размер l2
=15 мм

3-я ступень под подшипник

d3
=d2
+2t=24+2∙2.5=30 мм

l3
определяется графически

4-я ступень под шестерню

d4
=d3
+3.2r=30+3.2∙2=36,4 мм

при r=2

стандартный d4
=37 мм

l3
определяется графически

5-я ступень под резьбу

по таблице 10.11 [1] выбираем

d5
=27 мм M27x1.5

l5
= определяется графически

5.3 Вал колеса

1-я ступень под элемент открытой передачи

стандартный размер d1
=30 мм

l1
=1.3∙d1
=1.3∙30=39 мм

стандартный размер l1
=40 мм

2-я ступень под уплотнение крышки с отверстием и подшипник

d2
=d1
+2t=30+2∙2.5=35 мм

при t=2.5

стандартный размер d2
=35 мм

l2
=1.25d2
=1.25∙35=43.75 мм

стандартный размер l2
=45 мм

3-я ступень под колесо

d3
=d2
+3.2r=35+3.2∙2.5=43 мм

при r=2.5

стандартный d3
=45 мм

l3
= определяется графически

4-я ступень под подшипник

d4
=d2
=35 мм

l4
=T+c=24.5+2=26.5 мм

где T-ширина роликовых-конических однорядных подшипников Т=24.5 мм

стандартный размер l4
=26 мм

5-я ступень

d5
=d3
+3f=45+3∙1.6=49.8 мм

стандартный размер d2
=50 мм

l5
= определяется графически

5.4 Подбор подшипников

Для быстроходного вала шестерни выбираем роликовые конические однорядные подшипники серии 7306 схема расположения врастяжку. (d=30; D=72; T=21; Cr
=40 кН; C0
r
=29.9 кН)

Для тихоходного вала колеса выбираем роликовые конические однорядные подшипники серии 7507 схема расположения враспор. (d=35; D=72; Т=24.5; Cr
=53 кН; C0
r
=40 кН)

Предварительные размеры валов

Вал материал: Сталь 45, σВ =890 Н/мм2 ; σТ =650 Н/мм2 σ-1 =380 Н/мм2	Размеры ступней, мм				Подшипники
	d1	d2	d3	d4	Типоразмер	dxDxB(T), мм	Динамическая грузоподъемность Cr , кН	Статическая грузоподъемность C0 r , кН
	l1	l2	l3	l4
Быстроходный	20	24	37	30	7306	30x72x21	40	29.9
	36	15
Тихоходный	30	35	45	35	7507	35x72x24,5	53	40
	40	45	26

6.
ПОДБОР И РАСЧЕТ МУФТЫ

Tр
=T∙K=30∙2=60 Н∙м

К=2 – коэффициент режима нагрузки

Выбираем упругую муфту со звездочкой. (ГОСТ 21425-93). Диаметр отверстия 24 мм.

T=63 Н∙м

Радиальная сила, с которой муфта действует на вал:

где с∆
r
=800 Н/мм из таблицы 10.28 [1] (d=24 мм).

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ

7.1 Определение сил в зацеплении закрытой передачи

Угол зацепления =20º.

а) Окружная сила на колесе

б) Окружная сила на шестерне

Ft
1
=Ft
2
=1612.6H

в) Радиальная сила на шестерне

r
=0.44cos1
-0.7sin1
=0.44cos13.79-0.7sin13.79=0.26

г) Осевая сила на колесе

д) Осевая сила на шестерне

a
=0.44sin1
+0.7cos1
=0.44sin13.79+0.7cos13.79=0.78

е) Радиальная сила на колесе

7.2 Консольные сила цилиндрической передачи

а) Окружная сила на колесе

б) Окружная сила на шестерне

Ft
3
=Ft
4
=2966.6 Н

в) Радиальная сила на колесе

г) Радиальная сила на шестерне

Fr
3
=Fr
4
=1067.976 Н

8. РАСЧЕТ ВАЛОВ

8.1 Расчетная схема быстроходного вала

Определение реакций в подшипниках

Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов (быстроходный вал)

1. Вертикальная плоскость

а) определяем опорные реакции

;

;

б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси X

MA
=0; MB
=0; MC
=RBY
∙lБ
; MD
=RBY
∙(lБ
+l1
)+RCY
∙l1
; MD
=Fa
1
∙d1
/2

2. Вертикальная плоскость

а) определяем опорные реакции

;

;;

б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y

MA
=0; MB
=-FM
∙lM
; MC
=-FM
∙(lM
+lБ
)+RBX
∙lБ
; MC
=Ft
1
∙lБ
; MD
=0

3. Строим эпюру крутящих моментов

4. Суммарные радиальные реакции

5. Суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях

Проверка прочности валов

Сечение В

материал вала: Сталь 45 (σ-1
=380 Н/мм2
τ-1
=220.4 Н/мм2
) d=30 мм;

а) нормальные напряжения

б) касательные напряжения

в) коэффициент концентрирования нормальных и касательных напряжений

Kσ
и Kτ
– эффективные коэффициенты концентрации напряжений

Kd
– коэффициент влияния абсолютного размера поперечного сечения

по таблице 11.2 [1] (посадка с натягом) выбираем

;

KF
– коэффициент влияния шероховатости по таблице 11.4 [1] KF
=1.40

г) предел выносливости в расчетном сечении вала

д) коэффициент запаса прочности

е) общий коэффициент запаса прочности

Сечение С

материал вала: Сталь 45 (σ-1
=390 Н/мм2
τ-1
=220.4 Н/мм2
) d=30 мм;

а) нормальные напряжения

б) касательные напряжения

в) коэффициент концентрирования нормальных и касательных напряжений

Kσ
и Kτ
– эффективные коэффициенты концентрации напряжений

Kd
– коэффициент влияния абсолютного размера поперечного сечения

по таблице 11.2 [1] (посадка с натягом) выбираем ;

KF
– коэффициент влияния шероховатости по таблице 11.4 [1] KF
=1.40

г) предел выносливости в расчетном сечении вала

д) коэффициент запаса прочности

е) общий коэффициент запаса прочности

Сечение D

материал вала: Сталь 45 (σ-1
=390 Н/мм2
τ-1
=220.4 Н/мм2
) d=33.64 мм;

а) нормальные напряжения

б) касательные напряжения

в) коэффициент концентрирования нормальных и касательных напряжений

Kσ
и Kτ
– эффективные коэффициенты концентрации напряжений

Kd
– коэффициент влияния абсолютного размера поперечного сечения

по таблице 11.2 [1] выбираем Kσ
=1.7 Kτ
=1.55

по таблице 11.3 [1] выбираем Kd
=0.87 для (Kσ
)D
; Kd
=0.76 для (Kτ
)D

KF
– коэффициент влияния шероховатости по таблице 11.4 [1] KF
=1.40

г) предел выносливости в расчетном сечении вала

д) коэффициент запаса прочности

е) общий коэффициент запаса прочности

8
.2 Расчетная схема тихоходного вала

Определение реакций в подшипниках

Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов (быстроходный вал)

1. Вертикальная плоскость

а) определяем опорные реакции

;;

;;

б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси X

MA
=0; MB
=RAY
∙l2
; MD
=0; MC
=-Fr
3
∙lОП
; MB
=Fr
3
∙(lОП
+lT
)-RCY
∙lT
;

2. Вертикальная плоскость

а) определяем опорные реакции

; ;

; ;

б) Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Y

MA
=0; MB
=RAX
∙l2
; MD
=0; MC
=-Ft
3
∙lОП
; MB
=-Ft
3
∙(lОП
+lT
)+RCx
∙lT
;

3. Строим эпюру крутящих моментов

4. Суммарные радиальные реакции

5. Суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях

Проверка прочности валов

Сечение В

материал вала: Сталь 45 (σ-1
=390 Н/мм2
τ-1
=220.4 Н/мм2
) d=45 мм;

а) нормальные напряжения

б) касательные напряжения

в) коэффициент концентрирования нормальных и касательных напряжений

Kσ
и Kτ
– эффективные коэффициенты концентрации напряжений

Kd
– коэффициент влияния абсолютного размера поперечного сечения

по таблице 11.2 [1] по таблице 11.2 [1] выбираем Kσ
=2 Kτ
=1.9

по таблице 11.3 [1] выбираем Kd
=0.84 для (Kσ
)D
; Kd
=0.72 для (Kτ
)D

KF
– коэффициент влияния шероховатости по таблице 11.4 [1] KF
=1.40

г) предел выносливости в расчетном сечении вала

д) коэффициент запаса прочности

е) общий коэффициент запаса прочности

Сечение C

материал вала: Сталь (σ-1
=390 Н/мм2
τ-1
=220.4 Н/мм2
) d=35 мм;

а) нормальные напряжения

б) касательные напряжения

в) коэффициент концентрирования нормальных и касательных напряжений

Kσ
и Kτ
– эффективные коэффициенты концентрации напряжений

Kd
– коэффициент влияния абсолютного размера поперечного сечения

по таблице 11.2 [1] (посадка с натягом) выбираем ;

KF
– коэффициент влияния шероховатости по таблице 11.4 [1] KF
=1.40

г) предел выносливости в расчетном сечении вала

д) коэффициент запаса прочности

е) общий коэффициент запаса прочности

9.
РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ
9.1 Схема нагружения подшипников

Быстроходный вал (подшипник 7306 d=30 D=72 Cr
=40000Н e=0.34 Y=1.780)

Нагружение подшипников

Fa
1
-Ra
В
+Ra
А
=0

RaA
=RsA
=RA
∙e∙0.83=708.34∙0.34∙0.83=200 Н

RaB
=Fa
1
+RaA
=1257.8+200=1457.8

RsB
=RB
∙e∙0.83=2155.6∙0.34∙0.83=608.3 Н

Тихоходный вал (подшипник 7507 d=35 D=72 Cr
=53000Н e=0.346 Y=1.733)

RaA

Нагружение подшипников

Fa
2
-RaC
+Ra
А
=0

RaC
=RsC
=RC
∙e∙0.83=4883.23∙0.346∙0.83=1402.36 Н

Ra
А
=-Fa
2
+RaC
=-419.4+1402.36=982.96 H

RsA
=RA
∙e∙0.83=3647.7∙0.346∙0.83=1047.54 Н

9.2 Расчет по динамической грузоподъемности

Быстроходный вал (подшипник 7306 d=30 D=72 Cr
=40000Н Y=1.780)

а) Коэффициент влияния осевого нагружения e=0.34

б) Осевые составляющие RsA
=200 RsB
=608.3

в) Осевые нагрузки подшипников RaA
=200 RaB
=1457.8

г) Отношения RaA
/VRA
=200/708.34=0.282<e

RaB
/VRB
=1457.8/2155.6=0.676>e

Для BREB
=(XVRB
+YRaB
)Kб
KТ
=(0.4∙1∙2155.6+1.78∙1457.8) ∙1.2∙1=4148.54

Для AREA
=VRA
Kб
KТ
=1∙708.34∙1.2∙1=850

Кб
=1.2 по таблице 9.4 [1] (Кратковременные перегрузки до 125% от расчетной нагрузки)

Более нагруженный подшипник B

Подшипник подходит

Тихоходный вал (подшипник 7507 d=35 D=72 Cr
=53000Н Y=1.733)

а) Коэффициент влияния осевого нагружения e=0.346

б) Осевые составляющие RsA
=1047.54 RsC
=1402.36

в) Осевые нагрузки подшипников RaA
=982.96 RaC
=1402.36

г) Отношения RaA
/VRA
=982.96/3647.7=0.269<e

RaC
/VRC
=1402.36/4883.23=0.287<e

Для AREA
=VRA
Kб
KТ
=1∙3647.7∙1.2∙1=4377.24

Для CREC
=VRC
Kб
KТ
=1∙4883.23∙1.2∙1=5859.87

Кб
=1.2 по таблице 9.4 [1] (Кратковременные перегрузки до 125% от расчетной нагрузки)

Более нагруженный подшипник C

Подшипник подходит

Вал	Подшипник	Размеры dxDxT, мм	Динамическая грузоподъемность, Н		Долговечность
			Cr р	Сr	L10h	Lh
Б	7306	30x72x21	35621	40000	21479.6	14600
Т	7507	35x72x24.5	33181.8	53000	69437	14600

10
.РАСЧЕТ ШПОНОК

10.1 Соединение колеса и вала

Шпонка 14x9x36 (ГОСТ 23360-78) d=45 мм

Ft
=1612.6Н

lр
=l-b=36-14=22 мм

10.2 Соединение шестерни открытой передачи и вала

Шпонка 8x7x50 (ГОСТ 23360-78) d=30 мм

Ft
=2966.4 Н

lр
=l-b=50-8=42 мм

10.3 Соединение полумуфты и вала

Шпонка 6x6x25 (ГОСТ 23360-78) d=20 мм

Ft
=160 Н

lр
=l-b=25-6=19 мм

11. СМАЗЫВАНИЕ

Для смазывания зубчатого зацепления применим способ непрерывного смазывания жидким маслом окунанием.

В редукторе будем использовать масло И-Г-А-68 ГОСТ 17479.4-87 для sН
>600Мпа и окружной скорости до 2 м/с табл. 10.29 [1].

Для контроля уровня масла применим трубчатый маслоуказатель, так как он удобен для обзора.

Для слива загрязненного масла предусмотрено сливное отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической резьбой М16´1,5.

Для осмотра зацепления и заливки масла в крышке корпуса выполним одно окно. Окно закроем крышкой.

12.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. Калининград, 1999

2. Иванов М.Н. Детали машин. М.,1998