2020-07-12
104
3.1 Выбор материала
Шестерня Сталь 45 
У
Колесо Сталь 45 
H
3.2 Выбор допускаемых напряжений
Допускаемое напряжение при расчете зубьев на усталостную контактную прочность:
Для шестерни
МПа
=1.1 - коэффициент запаса прочности
Для колеса
МПа
МПа
МПа
Берем меньшее значение 
МПа
Допускаемое напряжение при расчете зубьев на усталостную изгибную прочность:
Для шестерни
МПа
= 
=1.5, 
МПа
Для колеса
МПа
=1.5
МПа
Берем меньшее значение 
МПа
РАСЧЕТ КОНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ
Электродвигатель вал привод редуктор
4.1 Исходные данные:
4.2 Углы делительных конусов
4.3 Внешний делительный диаметр колеса
мм
4.4 Внешнее конусное расстояние
мм
4.5 Среднее конусное расстояние в =45 (по таблице 1.8)
мм
4.6 Внешний окружной модуль
мм
Принимаем 
; 
4.7 Средний модуль
мм
4.8 Делительный диаметр шестерни
Средний: 
мм
Внешний: 
мм
4.9 Внешний диаметр окружности вершин зубьев
Шестерни: 
мм
Колеса: 
мм
4.10 Внешний диаметр окружности впадин зубьев
Шестерни: 
мм
Колеса: 
мм
4.11 Окружная скорость зубчатых колес
м/c
4.12 Угол головки зуба
4.13 Угол ножки зуба
4.14 Углы конусов вершин зубьев (углы обточки)
Шестерни: 
Колеса: 
4.15 Окружная сила на шестерне и колесе
кH
4.16 Осевая сила на шестерне, радиальная сила на колесе
H
4.17 Радиальная сила на шестерне, осевая сила на колесе
H
4.18 Расчетное контактное напряжение (проверочный расчет), МПа
МПа
4.19 Расчет напряжения изгиба (проверочный расчет), МПа
Для шестерни:
определяем по табл.1.6 для шестерни и колеса по эквивалентному числу их зубьев
Для колеса:
Выбор стандартного редуктора
Конический редуктор
Тип редуктора k-200
Рисунок 4. Эскиз конического одноступенчатого редуктора типа К-200
ВАЛЫ
На валах устанавливают вращающие детали: зубчатые колеса, шкивы, звездочки и т.д. Вал передает вращающий момент и поддерживает сидящие на нем детали, поэтому работает на кручение и изгиб. Валы должны быть прочными, жесткими, упругими и хорошо обрабатываться. Их изготовляют из углеродистых и легированных сталей. Валы при работе испытывают циклически изменяющиеся напряжения. Основными критериями работоспособности валов является усталостная прочность, жесткость и виброустойчивость. Прочность – способность детали сопротивляться разрушению (при хрупких материалах, например чугун) или возникновению пластичных деформаций (при пластичных материалах, например сталь) под действием приложенных к ней нагрузок. Жесткость – способность детали сопротивляться изменению ее размеров и формы под действием нагрузки.
Недостаточная изгибная жесткость валов нарушает надежную работу передач и приводит к снижению работоспособности механизма. Виброустойчивость - способность детали или конструкции работать в заданном диапазоне режимов без недопускаемых колебаний. Вибрация валов снижает качество работы механизма, создает шум, уменьшает долговечность подшипников и передач.
Расчет валов
5.1 Компоновка валов.
Рисунок 5. Предварительная компоновка валов.
мм
мм
мм
мм
мм
мм
в =45 мм
шкив
муфта
Рисунок 6. Пространственная система сил.
Рисунок 7. Схема вала, с указанием приложенных нагрузок.
Fb=673 H
Ft1=4100 H
Fa1=362 H
Fr1=1451 H
Вертикальная плоскость. Определяем реакции опор:
H
H
Проверка:
0 = 0 - проверка сошлась
M3=Ra*l2=2740*33=90.4 Н*м
M2=0
M4=0
Горизонтальная плоскость. Определяем реакции опор:
H
H
Проверка:
0=0- проверка сошлась
М1=0 Нм
M2=-Fв*l1=-47.1 Нм
M3=-Fb*(l1+l2)+Ral2=22.5 Нм
M4=-Fa1*d/2=-9.5 Нм
Суммарные реакции опор определяем:
H
H
Строим эпюру суммарных изгибающих моментов:
M1=0 Нм
M2=47.1 Нм
M3=93,2 Нм
M4=9,5 Нм
Строим эпюру крутящих моментов:
H*м
Строим эпюру эквивалентных моментов:
H*м
H*м
H*м
Определяем диаметры вала в сечениях:
Сталь 45 
МПа
МПа
мм; 
мм
мм; 
мм
мм; 
мм
мм 
мм
Рисунок 8. Конструкция быстроходного вала.
МУФТЫ
Муфты – это устройства, служащие для соединения соостных деталей, например труб, валов, стержней и т.д. В курсе деталей машин рассматриваются муфты, соединяющие концы валов и служащие для передачи вращающего момента от одного вала к другому без изменения его величины и направления. Наряду с основным назначением муфт – передавать вращающий момент – муфты отдельных типов могут выполнять и другие функции (компенсировать погрешности изготовления и монтажа валов, обеспечить соединение и разъединение валов во время работы механизма, передавать вращающий момент только в одном направлении и т.д.
6.1 Выбор муфты по расчетному вращаемому моменту.
Т - действующий момент, K –коэффициент режима работы
При спокойной нагрузке k=1…1.2
При вибрационной нагрузке k=1.5…2
При сильных толчках k=2…2.5
- номинальный крутящий момент для муфты
H*м
H∙м < Tн
d2ред= 30 мм, Тн=400 Н∙м
Муфта, компенсирующая кулачково-дисковая 400-40-3 УЗ ГОСТ 20720-93
Рисунок 9. Эскиз муфты, компенсирующей кулачково-дисковой.
ШПОНКИ
Шпоночные соединения представляют собой шпонку, входящую в продольные пазы вала и ступицы, вращающейся детали (шкива, звездочки, зубчатого или червячного колеса полумуфты). Она служит для передачи вращающего момента от вала к ступице, вращающейся детали или наоборот.
Достоинства: простота конструкции и низкая стоимость, легкость монтажа и демонтажа.
Недостаток: шпоночные пазы ослабляют вал и ступицу детали, насаживаемой на вал.
Шпоночные соединения бывают: ненапряженные и напряженные. Ненапряженные с помощью призматических и сегментных шпонок. Напряженные с помощью клиновых и тангенциальных шпонок. Выбираем призматические шпонки, так как они представляют собой стержни прямоугольного сечения.
7.1 Проверяем шпонку на смятие.
- глубина паза на валу;
- высота шпонки;
- толщина.
МПа
; 
Н*м; 
мм; 
; 
МПа
lшп= 26 мм
Рисунок 10. Конструкция призматической шпонки с двумя скругленными торцами.
Рисунок 11. Соединение вала и ступицы детали с помощью призматической шпонки
ПОДШИПНИКИ
10.
Опоры валов и вращающихся осей называют подшипниками. Они воспринимают нагрузки, приложенные к валу или оси, и передают их на корпус машины. В зависимости от направления воспринимаемой нагрузки подшипники бывают:
1) радиальные, воспринимающие в основном радиальные нагрузки, перпендикулярные оси цапфы;
2) радиально-упорные, воспринимающие радиальные и осевые нагрузки;
3) упорные, воспринимающие осевые нагрузки.
В зависимости от вида трения подшипники делятся на подшипники скольжения и подшипники качения.
8.1 Выбор подшипника
- принимается радиально шариковый подшипник 306
8.1 Выписываем динамическую грузоподъемность
H
H
8.2 По условиям эксплуатации подшипников принимаем:
коэффициент вращения 
коэффициент безопасности 
температурный коэффициент(при 
) 
коэффициент надежности 
8.3 Определяем соотношение
и находим путем линейной интерполяции значение e
8.4 Принимаем 
8.5 Вычисляем эквивалентную динамическую нагрузку:
H
8.6 Определяем долговечность наиболее нагруженного подшипника:
ч
Рисунок 12. Эскиз шарикового радиального однорядного подшипника
Шариковые однорядные подшипники не требуют высокой точности в установке, обладают наименьшим коэффициентом трения и наиболее приспособлены для высоких частот вращения. Они самые дешевые и просты в эксплуатации.
РЕДУКТОР
Выбираем редуктор конический одноступенчатый типа K-200
Рисунок 13. Редуктор конический одноступенчатый типа К-200
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. A.C.Сметанин, Н.И.Дундин, Н.Н.Костылева. Энергетические и кинематические расчеты привода: Задания и методические указания к курсовому проектированию. Архангельск: РИО АЛТИ,1990.-32c.
2. Е.А.Богданов, Е.О.Орленко, А.С.Сметанин. Расчет и конструирование механических передач с гибкой связью: Методические указания и справочные материалы к курсовому и дипломному проектированию.-2-е изд.,перер. и доп.-Архангельск:Изд-во Арханг.гос.техн.ун-та,2004.-73c.
3. Г.Ф.Прокофьев, Н.И.Дундин, Н.Ю.Микловцик. Зубчатые и червячные передачи: Учебное пособие. Архангельск:Изд-во Арханг.гос.техн.ун-та,2002.-116c.
4. Г.Ф.Прокофьев, Н.И.Дундин, Н.Ю.Микловцик. Валы и оси. Муфты. Шпоночные и шлицевые соединения: Учебное пособие. Архангельск:Изд-во Арханг.гос.техн.ун-та,2003.-104c.
5. Г.Ф.Прокофьев, Н.И.Дундин, Н.Ю.Микловцик. Подшипники. Смазка и смазочные соединения.Уплотнения: Учебное пособие. Архангельск:Изд-во Арханг.гос.техн.ун-та,2004.-140c.
