Расчет цилиндрической передачи редуктора

 

     Т.к. 

     Предварительное значение окружной скорости:

 
 
 

     Коэффициент ширины

 
 

     Коэффициент (табл.4.9 Чернавский), следовательно,

 
 
 

     Коэффициент распределения нагрузки (для прямозубых передач).

     Отношение ширины колеса к диаметру шестерни;

 
 
 

     Коэффициент концентрации:

 
 
 

     Начальный коэффициент концентрации (таб. 4.7.Чернавский),

 
 
 
 
 

     Коэффициент динамичности

 
 
 

     Тогда

 
 
 

     Допускаемое контактное напряжение (таб. 4.6 Чернавский):

 
 
 
 
 
 
 
 

     Принимаем в соответствии с единым рядом  главных параметров стандартное значение a = 125 мм;

     Ширина  колеса:

 
 
 

     Действительная  скорость:

 
 
 

     Фактическое контактное напряжение:

 
 
 

     Разница между фактическим и допускаемым  напряжениями:

 
 
 

     Результат следует считать хорошим.

     Наибольшее  допускаемое контактное напряжение:

 
 
 

     Максимальное  контактное напряжение:

 
 
 

     На  этом заканчиваются расчеты, связанные  с контактной прочностью.

3. Расчет на перегрузку

 
 

     Модуль:

 
 
 

     Коэффициент долговечности по изгибу:

 
 
 

     Коэффициент эквивалентности по изгибу (табл. 4.1. Чернавский).

     База  изгибных напряжений

     Отсюда

     Коэффициент распределения нагрузки (т.к. передача прямозубая).

     Коэффициент концентрации:

 
 
 

     Коэффициент динамичности

     Коэффициент нагрузки:

 
 
 

     Допускаемое напряжение на изгиб:

 
 
 

     Ширина  шестерни:

 
 
 

     Принимаем

 

     Тогда

 
 
 

     Принимаем стандартный модуль:

     Следующий этап – определение чисел зубьев.

     Угол  подъема линии зуба:

 
 
 

     Суммарное число зубьев:

 
 
 

     Принимаем

     Окончательный угол подъема линии зуба:

 
 
 

     Фактический коэффициент осевого перекрытия:

 
 
 

     Число зубьев шестерни:

 
 
 

     Принимаем

     Число зубьев колеса:

 
 
 

     Фактическое передаточное число:

 
 

     Отклонение  фактического передаточного числа от заданного:

 
 
 

     Проверяем фактическое напряжение изгиба зубьев шестерни:

 
 
 

     Приведенное число зубьев:

 
 
 

     Коэффициент формы зуба

     Коэффициент наклона зуба:

 
 
 

     Таким образом напряжение изгиба:

 
 
 

     Напряжение  изгиба в зубьях колеса:

 
 
 
 
 

     Наибольшее  допускаемое напряжение изгиба:

 
 
 

     Максимальное  напряжение изгиба:

 
 

     Окончательные основные параметры редуктора:

     a = 125 мм, , , , , , , , .

4. Геометрический расчет цилиндрической передачи

     Делительные диаметры:

 
 
 
 
 

     Проверяем условие:

 
 
 

     Диаметры вершин зубьев:

 
 
 
 
 

     Диаметры  впадин зубьев:

 
 
 
 
           

5. Силы  в зацеплении цилиндрических передач

     Окружная  сила:

 
 

 

     

     Радиальная  сила:

 
 
 

     Нормальная  сила:

 
 

     Сила  в зацепление:

 
 
 
 

     Силы  в зацеплении цилиндрических передач показаны на рисунке 5.1.

 

     

 

     Рисунок 5.1 – Силы в зацеплении

4. Расчет  цилиндрической зубчатой передачи на ЭВМ

1. Геометрический  расчет тихоходной ступени в COMPAS V10 Shaft2D

     Дополнительный  расчет на ЭВМ приводиться в целях  сравнения аналитических ручных расчетов, с результатами CAD систем. Его результаты приведены на рисунках 6.1 и 6.2.

 

 

     Рисунок 6.1 - Геометрический расчет цилиндрической зубчатой передачи внешнего зацепления

 

 

     Рисунок 6.2 – Вторая часть геометрического расчета

 

     Таблица 6.1 – Сравнение результатов расчетов

 
       

 

      Вывод: При сравнении аналитического расчета с расчетом на ЭВМ (таблица 6.1) максимальная погрешность (d_а) полученных значений составила 1.47%, что ниже допускаемых 4%. Это обусловлено разницей коэффициента смещения исходного контура при различных способах расчета.

     Контролируемые, измерительные параметры и параметры  качества зацепления в норме.

 

 

     

2. Расчет  на прочность тихоходной ступени в Shaft2D

     Результаты  расчета на прочность при действии максимальной нагрузки цилиндрической зубчатой передачи внешнего зацепления приведены на рисунке 6.3.

 

 

     Рисунок 6.3 – Расчет на прочность

 

     

 

     Вывод: По результатам расчета в COMPAS V10 Shaft2D на контактную и изгибную прочность получился слишком маленький запас прочности, поэтому было предпринято решение поменять материал, а так же поменять тип обработки с улучшение-улучшение на закалку-закалку.

 

 
 
Рисунок 6.4 – Расчет на прочность  с измененной термообработкой

 

 

     

3. Геометрический  расчет быстроходной ступени в COMPAS V10 Shaft2D

     Результаты  геометрического расчета цилиндрической зубчатой передачи внешнего зацепления второй ступени приведены на рисунке 7.1.

 

 

     Рисунок 7.1 – Геометрический расчет

 

 

     Рисунок 7.2 – Вторая часть геометрического  расчета

 

     

4. Расчет  на прочность быстроходной ступени в Shaft2D

     Результаты  расчета на прочность при действии максимальной нагрузки цилиндрической зубчатой передачи внешнего зацепления приведены на рисунке 7.3.

 

 

     Рисунок 7.3 – Расчет на прочность

5. Расчет  валов и подбор подшипников в  MechSoft 2004

     Для удобства сборки и разборки узла вала, замены подшипников и других насаживаемых деталей вал выполняем ступенчатым. Определяем предварительные значения диаметров различных участков стальных валов редукторов. Так как в прямозубой передаче отсутствуют осевые нагрузки, целесообразно использовать подшипники шариковые радиальные однорядные.

1. Расчет диаметров валов

     Предварительные значения диаметров (мм) различных участков стальных валов редуктора определяют по формулам приведенных в таблицах 8.1 – 8.3:

 

     Для быстроходного (входного) вала (Рисунок 8.1)

 

     

 

     Рисунок 8.1 - Значения диаметров

 

     Диаметры  вала быстроходного:

 

 мм,

мм,

 
 

 

Для промежуточного вала (Рисунок 8.2)

 

     

 

     Рисунок 8.2 - Значения диаметров

 

     Диаметры вала промежуточного:

 

 мм,

м,

 
 

     Для тихоходного вала (Рисунок 8.3)

 

     

 

     Рисунок 8.3 - Значения диаметров

 

     Диаметры  вала тихоходного:

 

 мм,

 мм,

 

мм.

 
           

2. Представление вала и колеса в 3Д

     На  рисунке 8.4 изображена модель вала в 3Д.

     

 

     Рисунок 8.4 – Вал тихоходный

 

     На  рисунке 8.5 изображена модель колеса в 3Д.

     

     Рисунок 8.5 – колесо