Редуктор конический

I. Кинематическийрасчет и выборэлектродвигателя.

М = 450 Н · м, W_к= 6 рад/с.

Общий КПД:

Вал А:

.

Р = М · W= 6 · 450 = 2700 (Вт)

Требуемаямощностьэлектродвигателя:

Выбираемэлектродвигательс частотойвращения 1000 об/мин4А112МА6У с параметрамиР_дв= 3 кВт и скольжением4,7 %.

Номинальнаячастота вращения:

n_дв= 1000 – 47 = 953 об/мин.

.

Общее передаточноеотношениепривода:

Частныепередаточныечисла можнопринять дляредуктора U_р= 3,98, тогда дляцепной передачи

Частотавращения иугловые скоростивалов редуктора:

Вал	Р(кВт)	W(рад/с)	n(об/мин)	М(Н · м)
В	3000	99,7	953	30
С	2900	25	239	120
А	2700	6	57,3	450

Вал В:

n₁= n_дв= 953 об/мин

W₁= W_дв= 99,7 рад/сек.

Вал С:

Вал А:

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

n_к= 57,3 об/мин

W_к= 6 рад/с

Вращающиемоменты на валушестерни:

на валу колеса:

Т₂= Т₁ ·U₁= 30 · 3,98 = 120 Н · м = 120 · 10³Н · мм

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

II. Расчет зубчатыхколес редуктора

Для шестернипримем сталь40Х улучшеннуюс твердостьюНВ 270; для колесасталь 40Х улучшеннойтвердостьюНВ 245.

Допускаемоеконтактныенапряжения:

Здесь принятодля колеса δ_Hlimb=2HB+70=2·245+70=560MПа.

При длительнойэксплуатациикоэффициентдолговечностиК_HL=1.

Коэффициентбезопасностипримем [S_H]=1,15.

КоэффициентK_Hβпри консольномрасположениишестерни 1,35,коэффициентширины венцапо отношениюк внешнемуконусномурасстояниюψ=0,285.

Внешнийделительныйдиаметр колеса:

в этой формуледля прямозубыхпередач К_d= 99; передаточноечисло u=u_p=3,98

Принимаемпо ГОСТ 1289-76 ближайшеестандартноезначение d_e2=1000мм.

Примем числозубьев шестерниZ₂=Z;U=253,98=99,5

Примем Z₂= 100. Тогда

Отклонениеот заданного , что меньшеустановленныхГОСТ 12289-76, 3%.

Внешнийокружной модуль

Уточняемзначение:

d_e2= m_eZ₂ =10 100 = 1000 мм

О

тклонениеот заданногозначения составляетчто допустимо,т.к. менее допустимых2%.

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

Углы делительныхконусов:

Ctg ₁= U= 3,98; ₁= 14⁰54^|

₂ = 90⁰- ₁= 90⁰ - 14⁰54^|= 75⁰46^|

Внешнееконусное расстояниеR_eи длина зубаb;

b = Ψ_bReR_e= 0,285 515 = 146,7 мм

Принимаемb=147 мм

Внешнийделительныйдиаметр шестерни

d_e1= m_eZ₁= 10 25 = 250 мм

Среднийделительныйдиаметр шестерни

d₁= 2(R_e- 0,5b) sin = 2(515 – 0,5 147) sin 14⁰54^|= 883 0,2571 = 227 мм

Внешниедиаметры шестернии колеса (повершинам зубьев)

d_ae1= d_e1+ 2m_e cos ₁= 250 + 2 10 cos 14⁰54^|= 264 мм

d_ae2= d_e2+ 2m cos ₂= 1000 + 2 10 cos 75⁰46^|= 1000 20 0,26 = 1020,26 мм.

Среднийокружной модуль

К

оэффициентширины шестернипо среднемудиаметру

Средняяокружная скоростьколес:

Дляпроверки контактныхнапряженийопределяемкоэффициентнагрузки:

K_H= K_HβK_HαK_HU

При Ψ_bd= 0,6, консольномрасположенииколес и твердостиHB350коэффициент,учитывающийраспределениенагрузки подлине зуба, К_Нβ= 1,23.

Коэффициент,учитывающийраспределениенагрузки междупрямыми зубьями,К_Нα= 1,05.

Коэффициентучитывающийдинамическуюнагрузку взацеплении,для прямозубыхколес при U5 м/с. К_HU= 1,05

К_Н= 1,23 · 1,0 · 1,05 = 1,3

Проверяемконтактноенапряжение:

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

Силы в зацеплении:

окружная

радиальнаядля шестерни,равная осевойдля колеса,

F_r1= F_a2= F_t· tg α · cos δ₁= 263 · tg 20 · cos 14⁰54^|= 0,97 ·263 · 0,36 = 92

осевая дляшестерни, равнаярадиальнойдля колеса,

F_a1= F_r2= F_t· tg α · sin δ₁= 263 · tg 20 · sin 14⁰54^|= 263 · 0,36 · 0,24 = 23

Проверказубьев навыносливостьпо напряжениямизгиба:

Коэффициентнагрузки К_F= K_Fβ· K_FU

При Ψ_bd= 0,65, консольномрасположенииколес, валахна рожковыхподшипникахи твердостиНВ 350 значения К_Fβ= 1,38

При твердостиНВ 350, скорости U= 4,35 м/с и седьмойстепени точностиК_FU=1,45

K_F= 1,38 · 1,45 = 2

Для шестерни

Для колеса

При этом Y_F1= 3,15

Допускаемоенапряжениепри проверкезубьев навыносливостьпо напряжениямизгиба.

Для стали40Х улучшеннойпри твердости НВ 0Flimb =1,8 НВ

Для шестерниδ⁰Flimb₁= 1,8 · 270 = 490 МПа;

для колесаδ⁰ Flimb₂= 1,8 · 245 =440 МПа.

Коэффициентзапаса прочности[S_F]= [S_F]^|; [S_F]^|= 1,75; для поковоки штамповок[S_F]^||= 1. Отсюда [S_F]= 1,75 · 1 = 1,75.

Допускаемыенапряженияпри расчетезубьев навыносливость:

для шестерни

для колеса

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

Для шестерниотношение

д

ляколеса

Проверимзуб колеса:

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

III.Предварительныйрасчет валовредуктора.

Расчет редукторавыполним накручение попониженнымдопускаемымнапряжениям.

Крутящиемоменты в поперечныхсечениях валов:

ведущегоТ_К1 =Т₁ = 30 ·10³ Н·мм;

ведомогоТ_К2 =Т_К1 ·U =120 · 10³Н·мм

Ведущийвал:

Диаметрвыходного концапри допускаемомнапряжении[τ_K]= 25 МПа

Диаметр подподшипникомпринимаем d_n1= 20 мм; диаметрпод шестернейd_k1= 28 мм.

Ведомыйвал:

Диаметрвыходного концавала d_b2определяемпри меньшем[τ_k]= 20 МПа, чем учитываемвлияние изгибаот натяженияцепи:

Принимаемдиаметр подподшипникамиd_n2= 35 мм; под зубчатымколесом d_k2= 40 мм.

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

IV.Конструктивныеразмеры шестернии колеса.

Длина посадочногоучастка l_cm≈ b= 147 мм; принимаемl_cm= 150 мм.

Колесо.

Коническоезубчатое колесокованное.

Его размеры:d_ae2= 1020,26 мм, b₂= 147.

Диаметрступицы d_cm≈ 1,6 · d_k1= 1,6 · 40 ≈ 65 мм;

длинна ступицыl_cm= (1,2 ч 1,5) · d_k2= (1,2 ч 1,5) · 40 = 48 ч 60;

принимаемl_cm= 55 мм.

Толщина ободаδ_о= (3 ч 4) · m= (3 ч 4) · 9 = 27 ч 36; принимаемδ_о= 30 мм.

Толщина дискаС = (0,1 ч 0,17) · R_e= (0,1 ч 0,17) · 515 = 51,5 ч 875,5; принимаемС = 465 мм.

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

V. Конструктивныеразмеры корпусаредуктора.

Толщина стеноккорпуса и крышки.

δ =0,05 · R_e+ 1 = 0,05 · 515 + 1 = 26,7 мм; принимаемδ = 27 мм.

δ =0,04 · R_e+ 1 = 0,04 · 515 + 1 = 21,6 мм; принимаемδ = 22 мм.

Толщинафланцев (поясов)корпуса и крышки:

верхнегопояса корпусаи пояса крышки:

b = 1,5 ·δ= 1,5 · 27 = 40 мм;

b₁= 1,5 · δ₁= 1,5 · 22 = 33 мм;

нижнего поясакорпуса:

p = 23,5 · δ= 2,

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

VI. Расчет параметровцепной передачи.

Выбираемприведеннуюроликовуюодноряднуюцепь. Вращающиймомент на ведущейзвездочке:

Т₃= Т₂ = 120 ·10³ Н·мм;

Передаточноечисло цепнойпередачи U_ц= 4,1

Ч

ислозубьев ведущейзвездочки Z₄= Z₃· U_ц= 23 · 4,1 = 93,48; принимаем Z₄= 93

Тогда;

Отклонение что допустимо.

Расчетныйкоэффициентнагрузки К_э= 1,25.

Шаг одноряднойцепи:

При n₂= 239 об/мин. принимаемсреднее значениедопускаемогодавления вшарнирах цепи[p]= 20 МПа. Тогда:

Принимаемцепь с шагомt =19,05 мм; Q= 31,8 кН, q= 1,9 кг/м; А_оп= 105 мм.

Скоростьцепи:

Окружнаясила:

П

роверяемдавлениев шарнире:

уточняемдопускаемоедавление [p]= 19 [1 + 0,01(21 - 17)] ≈ 20 МПа: условиеp ≤[p]выдержано.

Межосевоерасстояние:

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

а_ц= 50 · t= 50 · 19,05 = 952,5 мм = 0,9 м.

Силы действующиена цепь:

окружнаяF_tц= 1765 Н

от центробежныхсил F_U= q· u²= 1,9 · 1,7²= 5,5 H

от провисанияцепи при k_f= 1,5; q=1,9 кг/м;

F_f= 9,81 · k_f· q·a_ц= 9,81 · 1,5 · 1,9 · 0,9 = 25 Н

Расчетнаянагрузка навалы:

F_b= F_tц+ 2F_f= 1765 + 2 · 25 = 1815 H

Диаметрведущей звездочки:

делительнойокружности:

наружнойокружности:

где d₁= 11,91 – диаметрролика.

Проверяемкоэффициентзапаса цепина растяжениепо формуле:

Это больше,чем требуемыйкоэффициентзапаса [S]= 8,4; следовательно,условие S≥ [S]выполнено.

Размерыведущей звездочки:

Ступицазвездочки d_cm3= 1,6 · 30 = 48 мм; l_cm3= (1,2 ч 1,5) 30 = 38 ч 45 мм, принимаемl_cm3= 40 мм.

Толщина дисказвездочки 0,93В_ВН= 0,93 · 12,7 = 12 мм, где В_ВН= 12,7 мм – расстояниемежду пластинамивнутреннегозвена.

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

VII. Первый этапкомпоновкиредуктора.

Выбираемспособ смазывания;зацеплениезубчатой пары– окунаниезубчатогоколеса в масло;для подшипниковпластичныйсмазочныйматериал. Раздельноесмазываниепринято потому,что один изподшипниковведущего валаудален, и этозатрудняетпопаданиемасляных брызг.

Камеры подшипниковотделяем отвнутреннейполости корпусамазеудерживающимикольцами.

Намечаемдля валовроликоподшипникиконическиеоднорядныелегкой серии:

Условноеобозначениеподшипника	d	D	T	C	B	r	r	c	c0	е
	мм							кН
7204	20	47	15,25	12	14	1,5	0,5	21	13	0,36
7207	35	72	18,25	15	17	2	0,8	38,5	26	0,37

Наносимгабариты подшипниковведущего вала,наметив предварительновнутреннююстенку корпусана расстоянииx =10 мм от торцашестерни иотложив зазормежду стенкойкорпуса и торцомподшипникаy₁= 15 мм.

Для однородныхконическихроликоподшипников:

Размер отсреднего диаметрашестерни дореакции подшипника

f₁= 140 + 12 = 162 мм.

Принимаемразмер междуреакциямиподшипниковведущего вала

C₁≈ (1,4 ч 2,3) · f₁= (1,4 ч 2,3) · 162 = 226,8 ч 372,6.Принимаем С₁= 300 мм

Размещаемподшипникиведомого вала,наметив предварительновнутреннююстенку корпусана расстояниих = 10 мм от торцаступицы колесаи отложив зазормежду стенкойкорпуса и торцомподшипникаy₂= 20 мм.

Для подшипников7207 размеры

Определяемзамером размерА – от линииреакции подшипникадо оси ведущеговала. Корпусредукторавыполним симметричнымотносительнооси ведущеговала и применимразмер А^|= А = 115 м.

Замеромопределяемрасстояниеf₂= 16 + 510 = 526 мм и

С₂= (1,4 ч 2,3) · 526 = 736,4 ч 1209,8, принимаемС₂ = 973 мм.

Намечаемположениезвездочки изамеряем расстояниеот линии реакцииближнего к нейподшипника:l₃= 0,5 · d_b2+ a₂= 30 · 0,5 + 16 = 31 мм.

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

VIII. Проверкадолговечностиподшипников.

Ведущийвал.

Силы, действующиев зацеплении:F_t= 264 H,F_r1= F_a2= 92 H,F_a1= F_r2=23 H.

Первый этапкомпоновкидал f₁= 162 мм и с₁= 300 мм.

Реакция опор(левую опору,воспринимающуювнешнюю осевуюсилу F_a).

В плоскостиXZ

R_x2· C₁= F_t·f₁;

R_x1· C₁= F_t(c₁+ f₁);

Проверка:R_x2– R_x1+ F_t= 142,56 – 406,56 + 264 = 0.

В плоскостиYZ

;

;

;

Проверка:R_y2– R_y1+ F_r= 41 – 133 + 92 = 0

Суммарныереакции:

Осевые составляющиерадиальныхреакций коническихподшипников:

S₂= 0,83 · e P_r2= 0,83 · 0,36 · 150 = 45 H;

S₁= 0,83 · e P_r1= 0,83 · 0,037 · 430 = 132 H;

здесь дляподшипника7204 параметр осевогонагруженияe =0,36, а для 7207 е = 0,37.

Осевые нагрузкиподшипников.В этом случаеS₁> S₂,F_a> 0, тогда

P_a1= S₁= 132 (H); P_a2= S₁+ F_a= 132 +23 = 155 (H)

Рассмотримлевый подшипник.

Отношение

,поэтому следуетучитыватьосевую нагрузку.

Эквивалентнаянагрузка:

P_э2= (X· V· P_r2+ Y· P_a2)· K_б·К_т;

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

для заданныхусловий V= K_б= К_т=1; для коническихподшипниковпри

коэффициентХ = 0,4 и коэффициентY =1,565.

Эквивалентнаянагрузка Р_э2= (0,4 · 150 + 1,565 · 155) = 302,57 Н = 0,3 кН

Расчетнаядолговечность(млн.об):

Расчетнаядолговечность(ч.)

где n= 974 об/мин – частотавращения ведущеговала.

Рассмотримправый подшипник.

Отношение

,поэтому приподсчетеэквивалентнойнагрузки осевыесилы не учитывают.

Р_Э1= V· p_r1· K_б· К_т= 430 · 1 · 1 · 1 = 430 Н = 0,4 кН.

Расчетнаядолговечность,млн. об:

Найденнаядолговечностьприемлема.

Ведомыйвал.

Из предыдущихрасчетов F_t= 264 H;F_r= 92 H;F_a= 23H.

Нагрузкана вал от цепнойпередачи F_b= 1815 H.Составляющиеэтой нагрузкиF_bx= F_by= F_b· sinγ = 1815 · sin45⁰ = 1815 ·0,7 = 1270

Первый этапкомпоновкидал f₂= 526 мм; С₂= 973 мм; l₃= 31 мм.

Реакции опор(правую опору,воспринимающуюосевую силуF_a),обозначимчетным индексомцифрой 4 и приопределенииосевого нагруженияэтот подшипникбудем считать«вторым».

Дальнейшийрасчет аналогиченрасчету ведущеговала.

Реакции вплоскости XZ:

R_x3= 406,7 H R_x4= 142,7 H

Реакции вплоскости YZ(для их определенияследует знатьеще среднийдиаметр колесаd₂= m· Z₂= 9,08 · 100 = 908 мм);

R_y3= 131 H R_y4= 39 H

Так как вкачестве опорведомого валапримененыодинаковыеподшипникилегкой серии7207, то долговечностьопределилидля более наружногоправого подшипника:

Отношение

, поэтому осевыесилы не учитываем.

Эквивалентнаянагрузка P_Э4= VP_r4K_б· К_т= 150 · 1 · 1,2 · 1 = 180 Н = 0,2 кН.

Расчетнаядолговечность,млн. об.

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

Расчетнаядолговечность,ч:

здесь n= 239 об/мин – частотавращения ведомоговала. Полученнаядолговечностьболее требуемой.Подшипники7207 приемлемы.

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

IX. Второй этапкомпоновкиредуктора.

Взаимноерасположениеподшипниковфиксируемраспорнойвтулкой иустановочнойгайкой М39 Ч 1,5 спредохранительнойшайбой. Толщинустенки втулкиназначают (0,1ч 0,15)d_П:принимаем ееравной 0,15 · 20 = 3 мм.

Подшипникиразмещаем встакане, толщинастенки которого

Очеркиваемвсю внутреннююстенку корпуса,сохраняя величинызазоров, принятыхв первом этапекомпоновких = 10 мм, y₂= 20 мм.

Для фиксациизубчатое колесоупирается содной стороныв утолщениевала

 48 мм, а с другой– в мазеудерживающеекольцо; участоквала 60 мм делаем корочеступицы колеса,чтобы мазеудерживающееколесо 35 мм упиралосьв торец колеса,а не в буртиквала; переходвала от 40 мм к 35 мм смещен на2 – 3 мм внутрьзубчатогоколеса.

Наносимтолщину стенкикорпуса δ_к= 27 мм и определяемразмеры основныхэлементовкорпуса.

Определяемглубину гнездапод подшипникl_т≈ 1,5 · Т₂= 1,5 · 18,25 = 27,3 мм, где Т₂– ширина подшипника7207.

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

Х. Проверкапрочностишпоночныхсоединений.

Здесь ограничимсяпроверкойпрочности лишьодного соединения,передающеговращающиймомент от ведомоговала к звездочке.

Диаметр валав этом местеd_b2= 30 мм. Сечениеи длина шпонки bЧ hЧ l= = 8 Ч 7 Ч 28; глубинапаза t₁= 4 мм по ГОСТ 23360– 78.

Момент назвездочке Т₃= 120 · 10³Н · мм

Напряжениесмятия:

δ_см

[δ_см]

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

XI. Уточненныйрасчет валов.

Материалвалов – стальСТ45 нормализованная;δ_b= 570 МПа.

Пределывыносливости:

δ_-1= 0,43 · δ_b= 0,43 · 570 = 246 МПа

τ_-1= 0,58 · δ_-1= 0,58 · 246 = 142 МПа

У ведущеговала определитькоэффициентзапаса прочностив несколькихсеченияхнецелесообразно;достаточновыбрать односечение с наименьшимкоэффициентомзапаса, а именносечение в местепосадки подшипника,ближайшегок шестерне. Вэтом опасномсечении действуютмаксимальноизгибающиемоменты M_yи М_хи крутящиймомент Т₂= Т₁.

Концентрациянапряженийвызвана напресовкойвнутреннегокольца подшипникана вал.

Изгибающиемоменты в двухвзаимно перпендикулярныхплоскостях:

М_y= R_x2· C₁= 142,56 · 300 = 43 · 10³H ·мм

M_x= R_y2· C₁= 41 · 300 = 12 · 10³H · м

Суммарныйизгибающиймомент:

Момент сопротивлениясечения:

Амплитуданормальныхнапряжений:

Коэффициентзапаса прочностипо нормальнымнапряжениям:

Полярныймомент сопротивления:

Амплитудаи среднее напряжениецикла касательныхнапряжений:

Коэффициентзапаса прочностипо касательнымнапряжениям:

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

;коэффициентΨ_τ= 0,1

Для обеспеченияпрочностикоэффициентзапаса долженбыть не меньше [S]= 1,5 ч 1,7. Полученноезначение S= 1,6 достаточно.

У ведомоговала следовалобы проверитьпрочность всечении подколесом d_k2= 40 мм и под подшипникомd_П2= 35 со сторонызвездочки черезоба эти сеченияпередаетсявращающиймомент Т₂= 120 · 10³Н · мм, но в сечениипод колесомдействуетизгибающиймомент:

а под подшипникомМ_u3= F_b· l₃= 1815 · 31 = 56 · 10³H ·мм

Момент сопротивлениясечения:

Амплитуданормальныхнапряжений:

Коэффициентзапаса прочностипо нормальнымнапряжениям:

Полярныймомент сопротивления:

Амплитудаи среднее напряжениецикла касательныхнапряжений:

Коэффициентзапаса прочностипо касательнымнапряжениям:

Коэффициентзапаса прочности:

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

Содержание.

I. Кинематическийрасчет и выборэлектродвигателя.

II. Расчет зубчатыхколес редуктора

III.Предварительныйрасчет валовредуктора.

IV.Конструктивныеразмеры шестернии колеса.

V. Конструктивныеразмеры корпусаредуктора.

VI. Расчет параметровцепной передачи.

VII. Первый этапкомпоновкиредуктора.

VIII. Проверкадолговечностиподшипников.

IX. Второй этапкомпоновкиредуктора.

Х. Проверкапрочностишпоночныхсоединений.

XI. Уточненныйрасчет валов.

Списокиспользуемойлитературы.

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

ТМ-1201	КП-ТМ-351-ПЗ	ЛИСТ

МинистерствообразованияРФ

ЛЫСКОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙАВТОМЕХАНИЧЕСКИЙТЕХНИКУМ

Отделение_________________________________группа______________________________

________________________________________________________________________________

^{ф.и.о. студента}

Спецмиальность________________________________________________________________

пояснительнаязаписка

^{обозначениедокумента}

Преподаватель____________________ ______________________(фамилия)

^{подпись}

__________________(дата)

Студент______________ _______________(фамилия)

__________________(дата)

2001 год

МинистерствообразованияРФ

ЛЫСКОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙАВТОМЕХАНИЧЕСКИЙТЕХНИКУМ

НА КУРСОВУЮРАБОТУ

по________________________________

____________________________________

Студенту___________________________________________

^{(фамилия,имя, отчество)}

Группы_______________________________ курса___________________

Специальность_________________________________________________

ТЕМАКУРСОВОЙ РАБОТЫ

ОБЪЕМКУРСОВОЙ РАБОТЫ

Пояснительнаязаписка___________________________________ листов

Дата выдачи____________________________________________________

Дата окончания_________________________________________________

Председательцикловой комиссии____________ фамилия___________

^{(подпись)}

Преподаватель______________________ фамилия__________________

^{(подпись)}