Индивидуальный привод с цилиндрическо-червячным редуктором

Предварительные оценки значений диаметров (мм) различных участков стальных валов редуктора определяют по формулам [2 с.45].

Для быстроходного вала:

(6)

где ТБ - вращающий момент на быстроходном валу.

.

По таблице 24 [2, стр. 410] выбираем стандартный диаметр: d = 22

Диаметр вала под подшипник качения:

(7)

.

по ряду нормальных линейных размеров принимаем dп=25 мм.

Диаметр заплечика подшипника:

(8)

.

по ряду нормальных линейных размеров .

Для промежуточного вала:

(9)

где - диаметр вала под колесо, Тпр - вращающий момент на промежуточном валу.

(10)

где - передаточное число тихоходной ступени, - КПД червячной передачи, [2, с. 7].

(11)

.

Диаметр заплечика колеса:

(12)

.

Диаметр вала под подшипник .

Диаметр заплечика подшипника:

(13)

.

Для тихоходного вала:

(14)

.

Диаметр вала под подшипник качения:

(15)

.

по стандартному ряду посадочных диаметров под подшипники принимается dП = 60 .

Диаметр заплечика подшипника:

(16)

.

принимается = 71 .

Диаметр под колесо:

.

3.2 Предварительный расчет длин валов

3.3 Конструирование зубчатой передачи

При серийном производстве заготовки колес получают из прутка свободной ковкой, а также ковкой в штампах. Так как объем выпуска 10000 штук в год, то применяют двусторонние штампы. Для свободной выемки заготовки из штампа принимают значения и радиусов закруглений .

3.3.1 Конструирование колеса быстроходной ступени

Материал сталь 45 ГОСТ4543-71.

Ширина венца 21.

Число зубьев 75.

Длина ступицы .

Диаметр ступицы .

Модуль зацепления .

Ширина торцов венца .

Фаски на торцах венца .

Угол фаски .

Толщина диска .

3.3.2 Конструирование шестерни тихоходной ступени

Выполняют шестерню за одно целое с валом (вал-шестерня) т.к. качество вала-шестерни выше, а стоимость изготовления ниже, чем вала и насадной шестерни. Все параметры берутся из распечатки.

3.4 Червячная передача

Выпуск крупносерийный. Венец наплавленный.

Материал червячного колеса: венец Бронза БрА9ЖЗЛ ГОСТ493-79, ступица Сталь 45 ГОСТ 1050-88;

Материал червяка Сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

Корпусная деталь состоит из стенок , ребер, бобышек, фланцев, и других элементов, соединенных в единое целое. При конструировании литой корпусной детали стенки следует по возможности выполнять одинаковой толщины. Толщину стенок литых деталей уменьшают до величины, определяемой условиями хорошего заполнения формы жидким металлом. Поэтому чем больше размеры корпуса, тем толще должны быть его стенки. Материал корпуса - серый чугун СЧ15. Толщина стенки, отвечающая требованиям технологии литья, необходимой прочности и жесткости корпуса, вычислим по формуле:

(22)

.

Плоскости стенок, встречающиеся под прямым или тупым углом, сопрягают дугами радиусом r = 4(мм), R = 12(мм). Литейные уклоны выполняют по рекомендации [2 c. 290]. Остальные элементы корпусных деталей выполняются по правилам (стр. 290-310) учебника П.Ф. Дунаева, О.П. Леликова.

При проектировании редуктора следует все выступающие элементы устранить с наружных поверхностей и ввести внутрь корпуса. Это обеспечит большую жесткость и лучшие вибро-акустические свойства.

Чтобы поверхности вращающихся колес не задевали за внутренние поверхности стенок корпуса, между ними оставляют зазор:

, (23)

где L - расстояние между внешними поверхностями деталей передач.

.

Расстояние между дном корпуса и поверхностью колес:

(24)

.

Корпус имеет довольно простую форму, поэтому, сравнивая литье по выплавляемым моделям и литье в оболочковые формы, которое значительно дешевле первого, выбираем второй способ. Этот способ применяется для отливок простой формы из чугуна и стали.

3.7 Конструирование крышки люка

Для фиксирования от осевых смещений поставим конические подшипники на тихоходном валу по схеме «враспор».

На всех остальных валах одну обору выполняем плавающей, другую фиксирующей.

4.2 Расчет подшипников на быстроходном валу

Реакции от консольной силы:

- вертикальные составляющие:

- горизонтальные составляющие:

Полные реакции:

Полные реакции на валу:

4.3.2 Выбор подшипника

Выбирается подшипник роликовый радиальный: подшипник 7212А ГОСТ 27365-87 с параметрами:

d = 60 мм, D = 110 мм, В = 22 мм, Cr = 91,3 кH, Cor = 70,0 кH, e=0.4, Y=1.5.

4.3.3 Расчет на ресурс

Радиальная сила:

(27)

где - коэффициент эквивалентности. Для режима нагружения II [2 c.118].

.

Минимально допустимые осевые нагрузки:

Осевые нагрузки:

.

V- коэффициент вращения кольца, V=1 при вращении внутреннего кольца подшипника относительно направления радиальной нагрузки.

Принимаем X=0.4 [2 c.116]. Эквивалентная радиальная динамическая нагрузка:

(28)

где - коэффициент безопасности, по таблице 7.6 [2 c.118]; - температурный коэффициент, [2 c.117].

Рассчитывается ресурс:

(29)

где - коэффициент долговечности, по таблице 7.7 [2 c.119] ; - коэффициент, характеризующий совместное влияние на долговечность особых свойств металла деталей подшипника и условий его эксплуатации, [2 c.119].

(30)

, следовательно выбранный подшипник подходит.

5.3.4 Подбор посадки подшипника

Внутреннее кольцо подшипника вращается, нагружение циркуляционное.

по таблице 7.8 [2 c.131] выбирается поле допуска на вал .

Нагружение наружного кольца подшипника - местное.

По таблице 7.9 [2 c.131] выбирается поле допуска на отверстие H7.

4.4 Расчет подшипников на промежуточном валу

4.4.1 Определение сил, нагружающих подшипник

- вертикальные составляющие:

- горизонтальные составляющие:

Полные реакции.

4.3.2 Выбор подшипника

Для левой опоры:

Выбирается подшипник 1027307А ГОСТ 27365-87 с параметрами:

d = 35 мм, D = 80 мм, В = 21 мм, Cr = 57.2 кH, Cor = 39 кH, e=0.83, Y=0.72.

Для правой опоры:

Выбирается подшипник 32507 ГОСТ 8328-75 с параметрами:

d = 35 мм, D = 72 мм, В = 23 мм, Cr = 47,3 кH, Cor = 52,5 кH.

4.3.3 Расчет на ресурс

Для левой опоры:

Радиальная сила

(30)

где - коэффициент эквивалентности. Для режима нагружения II [2 c.118].

V- коэффициент вращения кольца, V=1 при вращении внутреннего кольца подшипника относительно направления радиальной нагрузки.

Принимаем X=0.67; Y=0.67ctg29=1.16 [2 c.117]. Эквивалентная радиальная динамическая нагрузка

(31)

где - коэффициент безопасности, по таблице 7.6 [2 c.118]; - температурный коэффициент, [2 c.117]. кН

.

Рассчитывается ресурс:

(32)

где - коэффициент долговечности, по таблице 7.7 [2 c.119] ; - коэффициент, характеризующий совместное влияние на долговечность особых свойств металла деталей подшипника и условий его эксплуатации, [2 c.119].

(33)

, следовательно выбранный подшипник подходит.

Для правой опоры:

Эквивалентная радиальная динамическая нагрузка

(34)

V- коэффициент вращения кольца, V=1 при вращении внутреннего кольца подшипника относительно направления радиальной нагрузки, - коэффициент безопасности, по таблице 7.6 [2 c.118]; - температурный коэффициент, , Х=1, Y=0. [2 c.117].

Расчетный ресурс (долговечность) подшипника (ч):

 (35)

где - коэффициент долговечности, по таблице 7.7 [2 c.119] ; - коэффициент, характеризующий совместное влияние на долговечность особых свойств металла деталей подшипника и условий его эксплуатации, [2 c.119].

, следовательно выбранный подшипник подходит.

4.3.4 Подбор посадки подшипника