Модернизация коробки скоростей станка (стр. 4 из 10)
КFv = 2КHv – 1 = 2 × 1,07 – 1 = 1,14
Проверяем передачу на выносливость при изгибе.
Назначаем материал зубчатого колеса – сталь 12XГТ цементация рабочих поверхностей с закалкой (НRС 56…62 / НRС 30…40)
Группа «в»
Рассчитываем передачу
Рассчитываемое колесо Z = 20 b = 25 мм, m = 2,5 мм, расположение не симметричное.
Степень точности 7С, НВ < 350
Диаметр делительной окружности d = m × Z = 2,5 × 20 = 50 мм
Крутящий момент:
Окружная сила:
Передаточное число
Коэффициент нагрузки
КН = КНa × КНb × КНv = 1 × 1,1 × 1,04 = 1,14
КНa = 1 ( колеса прямозубые )
КНb = 1,1 (
)КНv = 1,04 (
)Проверяем передачу на контактную выносливость
Коэффициент формы зуба
УF = 4,12 ( при Z = 20 )
Коэффициент нагрузки
КF = КFb × КFv = 1,07 × 1,08 = 1,15
КFb = 1,07 (
)КFv = 2КHv – 1 = 2 × 1,04 – 1 = 1,08
Проверяем передачу на выносливость при изгибе.
Назначаем материал зубчатого колеса – сталь 12XH3A цементация рабочих поверхностей с закалкой 56…62 НRС / 30…40 НRС
Постоянная
Рассчитываем передачу
Рассчитываемое колесо Z = 28 b = 22 мм, m = 3,5 мм, расположение не симметричное.
Степень точности 7С, НВ < 350
Диаметр делительной окружности d = m × Z = 3,5 × 28 = 98 мм
Крутящий момент:
Окружная сила:
Передаточное число
Коэффициент нагрузки
КН = КНa × КНb × КНv = 1 × 1,1 × 1,04 = 1,14
КНa = 1 ( колеса прямозубые )
КНb = 1,1 (
)КНv = 1,04 (
)Проверяем передачу на контактную выносливость
Коэффициент формы зуба
УF = 3,85 ( при Z = 28 )
Коэффициент нагрузки
КF = КFb × КFv = 1,07 × 1,08 = 1,15
КFb = 1,07 (
)КFv = 2КHv – 1 = 2 × 1,04 – 1 = 1,08
Проверяем передачу на выносливость при изгибе.
Назначаем материал зубчатого колеса – сталь 12XH3A цементация с закалкой рабочих поверхностей 56…62 НRС / 30…40 НRС
2.6 Геометрический расчет зубчатых передач
Расчет сводится к определению межосевого расстояния и диаметра делительных окружностей колеса по формуле:
Приводная передача
Группа «а»
Группа «б»
Группа «в»
Постоянная передача
Все результаты сводим в таблицу 1.
Таблица 1
| Групповая передача | Модуль (мм) | Обозначение | Число зубьев | Делительный диаметр (мм) | Межосевое расстояние (мм) | Ширина венца | Материал, термообработка |
| Привод. | 2,5 | Z1 | 24 | 60 | 63,7 | 15 | Сталь 40ХН Закалка ТВЧ сквозная |
| Z2 | 27 | 67,5 | |||||
| Группа «а» | 2,5 | Z3 | 25 | 62,5 | 75 | 13 | Сталь 40ХН Закалка ТВЧ поверхностная |
| Z4 | 35 | 87,5 | |||||
| Z5 | 31 | 77,5 | |||||
| Z6 | 28 | 70 | |||||
| Группа «б» | 3 | Z7 | 16 | 48 | 85,5 | 18 | Сталь 12ХГТ цементация с закалкой |
| Z8 | 41 | 123 | |||||
| 2,5 | Z9 | 35 | 87,5 | ||||
| Z10 | 35 | 87,5 | |||||
| Группа «в» | 2,5 | Z11 | 20 | 50 | 105 | 25 | Сталь 12ХН3А, цементация с закалкой |
| Z12 | 64 | 160 | |||||
| 3,5 | Z13 | 40 | 140 | ||||
| Z14 | 20 | 70 | |||||
| Постоянная | 3,5 | Z15 | 28 | 98 | 147 | 22 | Сталь 12ХН3А, цементация с закалкой |
| Z16 | 56 | 196 |
2.7 Предварительный расчет валов коробки скоростей
Валы, их конструкцию, материал оставляем без изменений. как на базовой модели.
Валы проверяем на касательные напряжения кручения по формуле:
Мкр – крутящий момент на рассчитываемом валу.
dmin – наименьший диаметр вала под подшипник.
[tкр] – допускаемое касательное напряжение
для стали 45 [tкр] = 30 МПа
для стали 40Х [tкр] = 47 МПа
Вал I
Мкр = 38,8 Н × м
dmin = 20 мм
Назначаем материал вала Сталь 45
Вал II
Мкр = 52,6 Н × м
dmin = 20 мм
Назначаем материал вала Сталь 40Х
Вал III
Мкр = 130,5 Н × м
dmin = 25 мм
Вал V
Вал пустотелый.
Мкр = 488 Н × м
d min = 70 мм
d нар. сред. = 50 мм
d вн. сред. = 69 мм
2.8 Окончательный расчет вала
Рассчитываем предшпиндельный вал, как наиболее нагруженный. Необходимо определить реакции возникающие в опорах и в местах наименьшего диаметра вала (под подшипники).
MкрIV = 261 Н × м
Z1 = 28 мм, m = 3,5
Z2 = 64 мм, m = 2,5
Определяем окружные и радиальные усилия возникающие в зацеплении.
Определяем реакции возникающие в опорах в двух плоскостях. Для расчета составляем схему действия всех сил (нагружения вала).
Определяем реакции опор в горизонтальной плоскости
Проверка: -5817+5326+3262-2770=0
Определяем реакции опор в вертикальной плоскости
Проверка: -1314+2482-1520+352=0
Определяем суммарные реакции в опорах
Определяем изгибающий момент в расчетных сечениях
Определяем приведенный момент.
Используем максимальное значение изгибающего момента
Определяем минимальный диаметр вала
n = 1,3 – коэффициент запаса прочности
s-1 = 260 МПа – допускаемое напряжение – сталь 45
