Проектирование двухступенчатого редуктора

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода

Расчет требуемой мощности двигателя.

;

,

- КПД ременной передачи; - КПД зубчатой косозубой передачи с цилиндрическими колесами; - КПД подшипников качения. Тогда .

Расчет требуемой частоты вращения.

;

,

; ; - передаточные числа. Тогда .

По таблице принимаем мощность двигателя Р = 5,5 кВт; частоту вращения 3000 об/мин. Синхронная частота вращения двигателя равна 2880 об/мин. Модель электродвигателя: 100L2.

Определение передаточных чисел.

Фактическое передаточное число привода:

.

Передаточные числа редуктора:

; ; ; полученные значения округляем до стандартных: ; .

Расчет частот вращения.

; ;

; ;

; ;

; .

Расчет крутящих моментов.

; ;

; .

	I	II	III
	18	33	126
	33	126	430
	2880	1440	360
	1440	360	100
	300	150	38
	150	38	11
	2	4,0	3,55

2. Расчет клиноременной передачи

Выбираем сечение клинового ремня, предварительно определив угловую скорость и номинальный вращающий момент ведущего вала:

При таком значении вращающего момента принимаем сечение ремня типа А, минимальный диаметр . Принимаем.

Определяем передаточное отношение i без учета скольжения

.

Находим диаметр ведомого шкива, приняв относительное скольжение е = 0,02:

.

Ближайшее стандартное значение . Уточняем передаточное отношение i с учетом е:

.

Пересчитываем:

.

Расхождение с заданным составляет 1,9%, что не превышает допустимого значения 3%.

Определяем межосевое расстояние а: его выбираем в интервале

принимаем близкое к среднему значение а = 400 мм.

Расчетная длина ремня:

.

Ближайшее стандартное значение L = 1250 мм, .

Вычисляем

и определяем новое значение а с учетом стандартной длины L:

Угол обхвата меньшего шкива

Скорость

По таблице определяем величину окружного усилия , передаваемого клиновым ремнем: на один ремень.

Коэффициент, учитывающий влияние длины ремня:

.

Коэффициент режима работы при заданных условиях , тогда допускаемое окружное усилие на один ремень:

.

Определяем окружное усилие:

.

Расчетное число ремней:

.

Определяем усилия в ременной передаче, приняв напряжение от предварительного натяжения

Предварительное натяжение каждой ветви ремня:

;

рабочее натяжение ведущей ветви

;

рабочее натяжение ведомой ветви

;

усилие на валы

.

Шкивы изготавливать из чугуна СЧ 15-32, шероховатость рабочих поверхностей .

3. Расчет двухступенчатого цилиндрического редуктора

Для обеих ступеней принимаем:

Колесо: материал - сталь 40Х, термообработка - улучшение; .

Шестерня: материал - сталь 40Х, термообработка - улучшение; .

Передача реверсивная.

Для расчета принимаем: , .

Коэффициент долговечности при длительной эксплуатации принимаем ; коэффициент запаса прочности ; .

Рассчитаем допускаемые контактные напряжения:

, .

Рассчитаем допускаемые напряжения изгиба:

, .

Коэффициент на форму зуба ; коэффициент нагрузки ; коэффициент ширины венцов ; коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении; коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями

Расчет третьей (тихоходной) ступени.

Межосевое расстояние:

,

принимаем значение из стандартного ряда: а = 140 мм.

Нормальный модуль:

,

принимаем среднее значение, соответствующее стандартному: m = 2 мм.

Принимаем предварительно угол наклона зубьев в = 15? и определяем числа зубьев шестерни и колеса:

Уточняем значение угла в:

.

Основные размеры шестерни и колеса:

диаметры делительные:

;

,

проверка: .

Диаметры вершин зубьев:

;

,

диаметры впадин:

;

.

Ширина колеса:

.

Ширина шестерни:

.

Окружная скорость колеса тихоходной ступени:

.

При данной скорости назначаем 9-ю степень точности.

Коэффициент нагрузки для проверки контактных напряжений:

.

Проверяем контактные напряжения:

,

;

.

Проверяем изгибные напряжения:

,

.

.

Силы, действующие в зацеплении тихоходной ступени:

окружная:

Определим тип используемых подшипников:

;

следовательно, будем использовать радиально-упорные шарикоподшипники.

Расчет второй (быстроходной) ступени.

Межосевое расстояние равно 140 мм из условия соосности, значения всех коэффициентов, используемых в расчете третьей ступени справедливы при расчете данной ступени.

Принимаем угол наклона зубьев в = 12?50ґ19Ѕ, а модуль m = 1,5 мм и определяем числа зубьев шестерни и колеса:

Основные размеры шестерни и колеса:

диаметры делительные:

;

,

проверка: .

Диаметры вершин зубьев:

;

,

диаметры впадин:

;

.

Ширина колеса:

.

Ширина шестерни:

.

Окружная скорость колеса быстроходной ступени:

.

При данной скорости назначаем 9-ю степень точности.

Коэффициент нагрузки для проверки контактных напряжений:

.

Проверяем контактные напряжения:

,

;

.

Проверяем изгибные напряжения:

,

.

.

Силы, действующие в зацеплении быстроходной ступени:

окружная:

Определим тип используемых подшипников:

;

следовательно, будем использовать радиально-упорные шарикоподшипники.

4. Предварительный расчет валов

Расчетная формула:

Вал 1

Диаметр вала:

.

Диаметр вала под колесо:

.

Диаметр вала под подшипник:

.

Вал 2

Диаметр вала под колесо:

.

Диаметр вала под подшипник:

Вал 3

Диаметр вала:

.

Диаметр вала под колесо:

.

Диаметр вала под подшипник:

.

5. Конструктивные размеры корпуса редуктора

Параметр	Расчетная формула и значение, мм
Толщина стенки корпуса
Толщина стенки крышки
Толщина фланца корпуса
Толщина фланца крышки
Толщина основания корпуса без бобышки
Толщина ребер основания корпуса
Толщина ребер крышки
Диаметр фундаментных болтов
Диаметр болтов у подшипников
Диаметр болтов, соединяющих основание и крышку

6. Проверочный расчет подшипников

Подшипник № 36207, d = 35 мм.

.

; тогда Х = 1; У = 0; .

Долговечность:

.

Подшипник № 36209, d = 45 мм. .

; тогда Х = 1; У = 0; .

Долговечность:

.

Подшипник № 36211, d = 55 мм.

.

; тогда Х = 1; У = 0; .

Долговечность:

.

Все подшипники удовлетворяют условию долговечности.

7. Проверочный расчет шпонок

электродвигатель цилиндрический редуктор

Материал шпонок - сталь 45. Проверим шпонки под зубчатыми колесами и шкивом на срез и смятие. .

Условия прочности:

Шпонка под шкивом:

Шпонка под колесом быстроходной ступени:

Шпонка под колесом тихоходной ступени:

Все шпонки удовлетворяют условию прочности на срез и смятие.

8. Уточненный расчет валов

Материал валов - сталь 40Х улучшенная, . Определим коэффициенты запаса прочности в опасных сечениях.

Вал 1, Сечение 1

Результирующий изгибающий момент:

Моменты сопротивления сечения нетто:

Амплитуда номинальных напряжений изгиба:

.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

.

По таблицам определим ряд коэффициентов: .

Определим коэффициенты запаса прочности:

Общий коэффициент запаса прочности:

.

Вал 1, Сечение 2

Результирующий изгибающий момент:

Моменты сопротивления сечения нетто:

Амплитуда номинальных напряжений изгиба:

.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

.

По таблицам определим ряд коэффициентов:

.

Определим коэффициенты запаса прочности:

Общий коэффициент запаса прочности:

.

Вал 2, Сечение 1

Результирующий изгибающий момент:

Моменты сопротивления сечения нетто:

Амплитуда номинальных напряжений изгиба:

.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

.

По таблицам определим ряд коэффициентов:

.

Определим коэффициенты запаса прочности:

Общий коэффициент запаса прочности:

.

Вал 2, Сечение 2

Результирующий изгибающий момент:

Моменты сопротивления сечения нетто:

Амплитуда номинальных напряжений изгиба:

.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

.

По таблицам определим ряд коэффициентов:

.

Определим коэффициенты запаса прочности:

Общий коэффициент запаса прочности:

.

Вал 3, Сечение 1

Результирующий изгибающий момент:

Моменты сопротивления сечения нетто:



Амплитуда номинальных напряжений изгиба:

.

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

.

По таблицам определим ряд коэффициентов:

.

Определим коэффициенты запаса прочности:

Общий коэффициент запаса прочности:

.

9. Смазка зубчатых зацеплений и подшипников

Зацепления смазывают окунанием зубчатых колес в масло. Уровень масла должен обеспечивать погружение колес на высоту зуба. Объем масляной ванны равен 2,75 литра. Подшипники смазываются тем же маслом за счет разбрызгивания. Используемое масло марки И-100А.

Размещено на Allbest.ru