II. Кинематический расчет привода.
1. Определение общего передаточного отношения привода.
2. Разбивка общего передаточного отношения привода по простым передачам.
где: , к расчету принимаем
, тогда :
Расчетное значение округляем до стандартного значения
Тогда: .
3. Определение отклонения предлагаемой величины передаточного отношения от требуемой.
Вывод: к дальнейшему расчету принимается
4. Определение частоты вращения валов привода.
· Ведущий вал ременной передачи:
· Ведомый вал ременной передачи:
· Ведущий вал зубчатого редуктора:
· Ведомый вал зубчатого редуктора:
Вывод: к дальнейшему расчету принимается:
5. Определение крутящего момента, возникающего на валах.
· Ведущий вал ременной передачи (без учета потери мощности на трение):
· Ведомый вал ременной передачи:
· Ведущий вал зубчатого редуктора:
· Ведомый вал зубчатого редуктора (с учетом потерь на трение):
Вывод: к дальнейшему расчету принимается:
III. Выбор материала для изготовления зубчатых колес.
Для изготовления зубчатых колес как высоко нагруженных деталей рекомендуется использовать легированную сталь 40Х.
Назначить термообработку: улучшение (поверхностная ТВЧ закалка и высокий отпуск).
Обеспечить в результате улучшения поверхностную твердость, равную:
· Для зубьев ведомого колеса
· Для зубьев ведущего колеса
Механические характеристики стали 40Х:
IV. Допускаемые напряжения.
1. Допускаемые контактные напряжения.
1) Определение базового предела контактной выносливости (
2) Определение коэффициента безопасности:
(термообработка: Улучшение).
3) Определение коэффициента долговечности:
а) Определение базового числа циклов перемены контактных напряжений.
циклов;
б) Определение фактического числа циклов перемены контактных напряжений в течение заданного срока службы привода:
Где: c-число зубчатых колес, одновременно взаимодействующих с данным зубчатым колесом ( c=1, так как проектируемый редуктор одноступенчатый); n, об/мин-частота вращения вала, на котором закреплено данное зубчатое колесо (z1: n=n1; z2: n=n2); t-срок службы привода в часах:
Вывод: так как , то
.
Далее определяются допускаемые напряжения.
;
.
Вывод: в качестве допускаемого контактного напряжения для косозубого цилиндрического редуктора к дальнейшему расчету принимается среднее из двух расчетных значений, равное .
.
2. Допускаемые напряжения изгиба.
1) Определение базового предела изгибной выносливости:
;
;
.
2) Определение коэффициента безопасности при изгибных напряжениях:
.
3) Определение коэффициента, учитывающего влияние действия на зуб колеса двухсторонней нагрузки:
4) Определение коэффициента долговечности при изгибе:
.
а) Определение базового числа циклов перемены изгибных напряжений:
б) Определение фактического числа циклов перемены изгибных напряжений в течение заданного срока службы привода:
Вывод: так как , то
Далее определяются допускаемые напряжения:
Вывод: в качестве допускаемого напряжения изгиба для зубьев ведущего колеса принимается первое расчетное значение, равное а для зубьев ведомого колеса – второе расчетное значение, равное
3. Допускаемые контактные и изгибные напряжения при кратковременных перегрузках.
1) Контактные напряжения.
;
Вывод:
2) Напряжения изгиба.
Вывод:
V. Проектный расчет зубчатого редуктора.
1. Определение из условия контактной выносливости рабочей поверхности зубьев, диаметра делительной окружности ведущего колеса.
где:
;
- крутящий момент на ведущем валу,
- коэффициент, учитывающий относительную ширину зубчатого венца колес – по таблице 13 с. 170. Согласно принятым начальным условиям,
.
На начальном этапе проектирования следует проработать возможность применения зубчатых колес с узким венцом, то есть к расчету принимается
– коэффициент, учитывающий неравномерное распределение нагрузки по длине контактной линии – согласно таблице 14 с.170, к расчету принимается
Тогда,
Полученное расчетное значение делительного диаметра ведущего колеса следует увеличить на 5-10%, поскольку на данном этапе проектирования не учитывается влияние динамической нагрузки.
В связи с этим, к расчету принимается
2. Определение ширины зубчатого венца ведомого и ведущего колес.
3. Определение ширины зубчатого венца ведомого и ведущего колес.
4. Определение модуля зацепления.
Где: ,
. Тогда интервал расчётных значений равен:
Вывод: согласно рекомендациям таблицы 16 стр. 172 и полученному интервалу расчетных значений, к расчету принимается стандартное значение модуля зацепления равное:
5. Выбор предварительного значения угла наклона линии зуба.
;
.
6. Проверка правильности выбора угла наклона линии зуба.
.
Вывод: выбор угла наклона линии зуба верен.
7. Определение числа зубьев ведущего и ведомого колес.
8. Определение межосевого расстояния.
9. Определение уточненного значения угла наклона линии зуба.
10. Определение уточненных значений делительных диаметров ведущего и ведомого колес.
11. Определение остальных диаметральных размеров ведущего и ведомого колес.
Диаметры окружностей выступов:
Диаметры окружностей впадин: