-*новый или неперечисленный*-

Расчет прямозубой цилиндрической передачи


Содержание


Задание по расчету цилиндрической зубчатой передачи
Введение
   1. Нагрузочные параметры передачи
   2. Расчет на прочность зубчатой передачи
   3. Усилия в зацеплении зубчатой передачи и нагрузки на валы
   4. Расчет тихоходного вала и выбор подшипников
   5. Конструктивные размеры зубчатого колеса
   6. Смазка и уплотнение элементов передачи
Графическая часть:
Приложение 1 «Эскизная компоновка тихоходного вала»
Приложение 2 «Расчетная схема тихоходного вала с эпюрами изгибающих и
крутящих моментов»
Приложение 3  «Сборочный чертеж тихоходного вала».



   Задание по расчету цилиндрической зубчатой передачи.

   Рассчитать и спроектировать закрытую косозубую цилиндрическую передачу,
передающую на тихоходном валу мощность Р2=6 кВт, при угловой скорости
w2=3*3.14=9.42 рад/с. и передаточным числе u=3.3 Режим нагрузки -
постоянный  «Т».
   По заданию выполнить:
   А) расчеты
   Б) чертежи
   Дополнительные условия, которые необходимо учитывать при расчете,
принимаются следующими:
   А) вид передачи- косозубая цилиндрическая
   Б) передача нереверсивная, не допускается изменение направления вращения
валов.
   В) двигатель асинхронный серии 4А; в соответствии с данными каталога
электродвигателей максимально кратковременные перегрузки составляют 200%,
поэтому коэффициент перегрузки кп=2.0
   Г) требуемый срок службы передачи назначим h=20000 часов.



   Введение
   Редуктором называется механизм, состоящий из зубчатых или
   червячных передач, выполненного в виде отдельного агрегата и
   служащий для передачи мощности от двигателя рабочей машине с
понижением угловой скорости и повышение вращающегося момента
ведомого вала по сравнению с валом ведущим.
   Редуктор состоит из корпуса (литого чугуна или стального сварного),  в
котором помещают элементы передачи - зубчатые колеса, валы, подшипники и
т.д.
   Применение соосной схемы позволяет получить меньшие габариты по длине,
что и является ее основным достоинством. К числу недостатков соосных
редукторов относятся:
   а) Затруднительность смазки подшипников, находящихся в средней части
корпуса.
   б) Большое расстояние между порами промежуточного вала, что требует
увеличение его диаметра для обеспечения достаточной прочности и жесткости.
   Очевидно, применение соосных редукторов ограничивается случаями, когда
нет необходимости иметь два конца вала  быстроходного и тихоходного,  а
совпадение геометрически  осей входного и выходного валов удобно при
намеченной общей компоновке привода.



   1. Нагрузочные параметры передачи.

   Угловая скорость тихоходного вала w2=9,42 рад/с.; угловая скорость
быстроходного вала:
   [pic]
   Мощность на валах тихоходном валу Р2=6 кВт.
   Мощность на быстроходном валу:
   [pic]  , где [pic]- КПД передачи.
   [pic]КПД зацепления косозубой цилиндрической передачи.
   [pic]КПД одной пары подшипников качения.

   Крутящий момент на быстроходном валу:
   [pic]
   Крутящий момент на тихоходном валу:
   [pic]
   Расчетные крутящие моменты принимаются:
   Т1Н=Т1F=T1=201,055 [pic]; Т2Н=Т2F=T2=636.943 [pic]

   Суммарное число циклов нагружения зубьев за весь срок службы передачи,
соответственно для зубьев шестерни и колеса равны:
   [pic]для быстроходной
   [pic]для тихоходной



   Переменность нагрузки в передаче при тяжелом режиме нагружения
учитывается коэффициентами нагружения, которые назначаем, ориентируясь на
стальные колеса: КНЕ=0,50, при расчете на контактную выносливость.
   КFE=0,30, при расчете на выносливость при изгибе.
   Эквивалентное число циклов нагружения зубьев шестерни и колеса:
   [pic]

   Максимальная нагрузка на зубья передачи при кратковременных нагрузках:
   [pic]



   2. Расчет на прочность зубчатой передачи.

     Минимальное межосевое расстояние цилиндрической зубчатой передачи:
   [pic]
   Передача предназначена для индивидуального производства и Ки ней не
предъявляются жесткие требования к габаритам. Но учитывая значительные
кратковременные перегрузки, принимаем для изготовления зубчатых колес
следующие материалы:

|Параметр                  |Для шестерни  |Для колеса     |
|Материал                  |Сталь 45      |Сталь 40       |
|Температура закалки в     |840           |850            |
|масле, 0С                 |              |               |
|Температура отпуска, 0С   |400           |400            |
|Твердость НВ              |350           |310            |
|?В, МПа                   |940           |805            |
|?Т, МПа                   |785           |637            |

   Допускаемое контактное напряжение:
   [pic]
   Для зубьев шестерни определяется:
   - предел ограниченной контактной выносливости поверхности зубьев при базе
испытаний NHO
   [pic]
   Предварительно принимается:
   - коэффициент безопасности для колес с однородной структурой зубьев.
   SH=1.1
    - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности ZR=0.95



   Коэффициент долговечности находится с учетом базы испытаний и
эквивалентного числа циклов нагружения зубьев.
   База испытаний определяется в зависимости:
   [pic]

   Так как [pic], то для переменного тяжелого режима нагружения kHL=1.
   Допускаемое контактное напряжение:
   [pic]
   Для зубьев колеса соответственно определяется:

    [pic]
   SH=1.1
   ZR=0.95
   [pic]
   Так как:
   [pic], то kHL2=1

   Допускаемое контактное напряжение:

   [pic]

   Допускаемого контактного напряжение:
    [pic]

   Число зубьев шестерни принимаем: Z1=26
   Число зубьев колеса:
   [pic], принимаем Z2=86
   Фактическое передаточное число передачи:
   [pic]
   Угол наклона линии зубьев ?= 120
   Вспомогательный коэффициент ka=430

   Коэффициент ширины зубчатого венца ?a=0.4, и соответственно:
   [pic]
   Коэффициент kHB, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца
    kHB=1,05

   Минимальное межосевое расстояние:
   [pic]

   Нормальный модуль зубьев:
   [pic]

   По ГОСТ 9563-90 принимаем mn=5 мм

   Фактическое межосевое расстояние
   [pic], назначаем aw=330, тогда фактическое угол наклона зубьев:
   [pic]

   По ГОСТ 13755-81 для цилиндрических зубчатых передач:
   - угол главного профиля ?=200
   - коэффициент высоты зуба ha*=1
   - коэффициент радиального зазора с*=0.25
   - коэффициент высоты ножки зуба h*f=1.25
   - коэффициент радиуса кривизны переходной кривой р*=0.38

   Размеры зубчатого венца колеса:
   Внешний делительный диаметр колеса:
   [pic]
   [pic]
   [pic]
   [pic]

   Размеры зубчатого венца шестерни
   Внешний делительный диаметр колеса:
   [pic]

   Внешний диаметр вершин зубьев:
   [pic]
   [pic]
   [pic]
   Окружная скорость зубчатых колес:
   [pic]
   Эквивалентные числа зубьев шестерни и колеса:
   [pic]

   Номинальная окружная сила в зацеплении:
   [pic]

   Коэффициент торцевого перекрытия:
   [pic]
   Коэффициент осевого перекрытия:
   [pic]
   Расчет на выносливость зубьев при изгибе:
   [pic]
   Коэффициенты, учитывающие форму зуба принимаем:
   Коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев:
   ZH=1.77*cos?=1.77*0.848=1,501
   Коэффициент, учитывающий механические свойства материалов сопряженных
зубчатых колес:
   ZM=275 Н1/2/мм

   Коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий:
   [pic]
   Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями:
   kH?=1.13; kH?=1.05
   Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении:
   KHv=1.03
   Удельная расчетная окружная сила:
   [pic]
   Допустимое контактное напряжение:
   [pic]
   [pic]
   Допускаемое предельное контактное напряжение:

   [pic]
   Расчет на контактную прочность:
     [pic]
   Условие при расчете выносливости зубьев  при изгибе:
   [pic]
   Коэффициент, учитывающий форму зуба:
   YF1=3.84, для зубьев шестерни
   YF2=3.61, для зубьев колеса
   Коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев Y?=1
   Коэффициент, учитывающий наклон зубьев:
   [pic]


   Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями:
   [pic]
   Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца:
   [pic]kF?=1.1
   Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении:
   KFv=1.07
   Удельная расчетная окружная сила:
   [pic]
   Допустимое напряжение на изгиб:
   [pic][pic]
   Для зубьев шестерни определяем:
   Предел ограниченной выносливости зубьев на изгиб при базе испытаний
4*106:
   [pic]

   Коэффициент безопасности для колес с однородной структурой материала
принимаем SF=1.7
   Коэффициент учитывающий влияние приложение нагрузки на зубья kFC=1 -для
нереверсивной передачи.
   Коэффициент долговечности находим по формуле:
   [pic]
   , поэтому принимаем kFL=1
   [pic]

   Для зубьев колеса соответственно определяем:
   [pic]

   [pic]
   SF=1.7; kFC=1; kFL=1; т.к NFE2=3.24*107>4*106
   [pic]
   Расчет на выносливость при изгибе:
   [pic]

   Допустимое предельное напряжение на изгиб:
   [pic]
   Предельное напряжение не вызывающая остаточной деформации или хрупкого
излома зубьев для шестерни и колеса.

   [pic]

   Принимаем коэффициент безопасности SF=1,7
   [pic]
   [pic]
   Расчет на прочность при изгибе для шестерни:
   [pic]
   Расчет на прочность при изгибе для колеса:
   [pic]



   3.Усилия в зацеплении зубчатой передачи и нагрузки на валы

 Усилия в зацеплении прямозубых цилиндрических зубчатых колес определяются
по формулам:
  Окружное усилие:
 [pic]
 Радиальное усилие:
 [pic]

 Осевое усилие:
 [pic]



   4. Расчет тихоходного вала и выбор подшипников.
   Для предварительного расчета принимаем материал для изготовления вала:
   Материал- Сталь 40 нормализованная
   ?в=550 МПа
   ?Т=280 МПа
   Допустимое напряжение на кручение [?]=35 МПа
   Диаметр выходного участка вала:
   [pic]
   Для определения расстояния между опорами вала предварительно находим:
   - длина ступицы зубчатого колеса lст=80 мм
   - расстояние от торца ступицы до внутренней стенки корпуса ?=8мм.
   - толщина стенки корпуса:
   [pic]
   - ширина фланца корпуса:
   [pic]
   - диаметр соединительных болтов:
   [pic]
   - размеры для установки соединительных болтов:
   [pic]
   - ширина подшипника В=22 мм принята первоначально для подшипника 212 с
внутренним посадочным диаметром 60 мм и  наружным диаметром 110 мм.



   - размеры h1=14 мм и h2=10 мм назначены с учетом размеров крышек для
подшипников с наружным диаметром 111 мм.
   - ширина мазеудерживающего кольца с=6мм и расстояние до подшипника f=6мм,
(смазка подшипника пластичной смазкой (V=2,939 м/с<3 м/с), поэтому
мазеудерживающие кольца lk?18мм
    Таким образом, расстояние между опорами вала равно:
   [pic]
   так, как колесо расположено на валу симметрично относительно его опор, то
а=в=0,5*l=0.5*138=69 мм
   Конструирование вала:
   Диаметры:
   - выходного участка вала d1=40 мм
   - в месте установки уплотнений d2=55 мм
   - в месте установки подшипника d3=60 мм
   - в месте посадки колеса d4=63 мм
   Длины участков валов:
   - выходного участка l1=2d1=2*40=80 мм
   - в месте установки уплотнений l2=45 мм
   - под подшипник l3=B=22 мм
   - под мазеудерживающее кольцо l4=lk+2=18+2=20 мм
   - для посадки колеса l5=lСТ-4=80-4=76 мм



   Проверка статической прочности валов
   Радиальные реакции в опорах вала находим в двух взаимно перпендикулярных
плоскостях. Составляющие радиальных реакций в направлениях окружной и
радиальной сил на каждой из опор вала будут равны:
   [pic]
   Осевая реакция опоры 1 равна осевой силе:
   Fa=Fx=1810.82 H
   Максимальные изгибающие моменты в двух взаимно перпендикулярных
плоскостях:
   [pic]
   Результатирующий изгибающий момент:
   [pic]
   Эквивалентное напряжение в опасном сечении вала:
   [pic]
   Напряжение изгиба вала:
   [pic]
   Напряжение сжатия вала:
   [pic]

   Напряжение кручение вала:
   [pic]
   Номинальное эквивалентное напряжение:
   [pic]
   Максимальное допустимое напряжение:
   [pic]
   Проверка статической прочности вала при кратковременных нагрузках:
   [pic]
   Выбор подшипников качения тихоходного вала.
   Для опор тихоходного вала предварительно назначаем подшипник 212 с
внутренним посадочным диаметром d=60 мм, динамическая грузоподъемность
которого С=52000 Н и статическая грузоподъемность С0=3100 Н
   Для опоры 1:
   [pic], что соответствует е=0,23
   Отношение [pic]
   Х=0,56; Y=1.95, а расчетная динамическая нагрузка
   [pic]
   Для опоры 2:
   [pic]
   поэтому X=1; y=0
   Расчетная динамическая нагрузка:
   [pic]
   С учетом режима нагружения (Т), для которого коэффициент интенсивности
kE=0.8. расчетная эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник:
   [pic]
   Для 90% надежности подшипников (a1=1) и обычных условиях эксплуатации
(a23=0.75) расчетная долговечность подшипников в милн.об:
   [pic]
   Расчетная долговечность подшипника в часах:
   [pic]
   что больше требуемого срока службы передачи.



   4.Шпоночные соединения
   Выбор размера шпонок
   Для проектируемой сборочной единицы тихоходного вала выбираем следующие
размеры призматических шпонок:
   -на выходном валу:
   bi x hi x li =14 x 9 x 70; ti1=5.5 мм
   - под ступицей колеса:
   bii x hii x lii =18 x 11 x 70; tii1=3 мм
   проверка прочности шпоночных соединений.
   Напряжение смятия боковых граней шпонки, установленной на выходном
участке вала:
   [pic]



-----------------------



                               АППзус03 БрГТУ


                                      1

                                   Листов

                                    Лит.


                            Шпоночные соединения

Ф.И.О.

 Утверд.

Ф.И.О.

 Н. Контр.

Ф.И.О.

 Реценз.

Герасимов С.В


 Провер.

Буравцев Н.В

 Разраб.

                 Расчет и проектирование элементов редуктора


                                      1

                                    Лист

                                    Дата

                                   Подпись

                                  № докум.

                                    Лист

                                    Изм.

                 Расчет тихоходного вала и выбор подшипников


                                      5

                                    Лист

                                    Дата

                                   Подпись

                                  № докум.

                                    Лист

                                    Изм.

                 Расчет тихоходного вала и выбор подшипников


                                      4

                                    Лист

                                    Дата

                                   Подпись

                                  № докум.

                                    Лист

                                    Изм.

                 Расчет тихоходного вала и выбор подшипников


                                      3

                                    Лист

                                    Дата

                                   Подпись

                                  № докум.

                                    Лист

                                    Изм.

                               АППзус03 БрГТУ


                                      5

                                   Листов

                                    Лит.

                 Расчет тихоходного вала и выбор подшипников

Ф.И.О.

 Утверд.

 Н. Контр.

Ф.И.О.

 Реценз.

Герасимов С.В


 Провер.

Буравцев Н.В


 Разраб.

                 Расчет и проектирование элементов редуктора


Ф.И.О.

 Н. Контр.

Ф.И.О.

 Реценз.

Герасимов С.В


 Провер.

Буравцев Н.В


 Разраб.

                                    Изм.

                 Расчет тихоходного вала и выбор подшипников


                                      2

                                    Лист

                                    Дата

                                   Подпись

                                  № докум.

                                    Лист

                                      7

                                    Лист

                                    Дата

                                   Подпись

                                  № докум.

                                    Лист

                                    Изм.

                    Расчет на прочность зубчатой передачи


                                      6

                                    Лист

                                    Дата

                                   Подпись

                                  № докум.

                                    Лист

                                    Изм.

                    Расчет на прочность зубчатой передачи


                                      5

                                    Лист

                                    Дата

                                   Подпись

                                  № докум.

                                    Лист

                                    Изм.

                                      1

                                    Лист

                                    Дата

                                   Подпись

                                  № докум.

                                    Лист

                                    Изм.

                    Расчет на прочность зубчатой передачи


                    Расчет на прочность зубчатой передачи


                                      4

                                    Лист

                                    Дата

                                   Подпись

                                  № докум.

                                    Лист

                                    Изм.

                    Расчет на прочность зубчатой передачи


                                      3

                                    Лист

                                    Дата

                                   Подпись

                                  № докум.

                                    Лист

                                    Изм.

                    Расчет на прочность зубчатой передачи


                                      2

                                    Лист

                                    Дата

                                   Подпись

                                  № докум.

                                    Лист

                                    Изм.

                               АППзус03 БрГТУ


                                      7

                                   Листов

                                    Лит.


                    Расчет на прочность зубчатой передачи

Ф.И.О.

 Утверд.

                 Расчет и проектирование элементов редуктора


                                      1

                                    Лист

                                    Дата

                                   Подпись

                                  № докум.

                                    Лист

                                    Изм.

                               АППзус03 БрГТУ


                                      1

                                   Листов

                                    Лит.

          Усилия в зацеплении зубчатой передачи и нагрузки на валы

Ф.И.О.

 Утверд.

Ф.И.О.

Ф.И.О.

 Н. Контр.

Ф.И.О.

 Реценз.

Герасимов С.В


 Провер.

Буравцев Н.В


 Разраб.

                 Расчет и проектирование элементов редуктора


                                      1

                                    Лист

                                    Дата

                                   Подпись

                                  № докум.

                                    Лист

                                    Изм.

                       Нагрузочные параметры передачи


                                      2

                                    Лист

                                    Дата

                                   Подпись

                                  № докум.

                                    Лист

                                    Изм.

                               АППзус03 БрГТУ

                                      2

                                   Листов

                                    Лит.


                       Нагрузочные параметры передачи

Ф.И.О.

 Утверд.

Ф.И.О.

 Н. Контр.

Ф.И.О.

 Реценз.

Герасимов С.В

 Провер.

Буравцев Н.В


 Разраб.

                 Расчет и проектирование элементов редуктора

                                      1

                                    Лист

                                    Дата

                                   Подпись

                                  № докум.

                                    Лист

                                    Изм.




смотреть на рефераты похожие на "Расчет прямозубой цилиндрической передачи "