Расчет цилиндрического редуктора с электродвигателем АИР 100S4 мощностью 3 кВт

Содержание

1 Кинематический расчет. 4

1.1      Выбор электродвигателя по требуемой мощности. 4

1.2 Разбивка передаточного числа по передачам.. 4

1.3 Определение кинематических параметров. 6

1.4 Назначение термической обработки. 7

2 Расчет зубчатых передач. 8

2.1 Расчет тихоходной передачи. 8

2.1.1 Определение межосевого расстояния. 8

2.1.2 Выбор предварительных основных размеров колеса. 9

2.1.3 Определение модуля передачи. 9

2.1.4 Определение геометрических характеристик зубьев. 11

2.1.5 Определение чисел зубьев шестерни и колеса. 11

2.1.6 Определение фактического передаточного числа передачи. 12

2.1.7 Определение диаметров колес. 12

2.1.8 Проверка зубьев колес по контактным напряжениям.. 13

2.1.9 Определение сил в зацеплении. 13

2.1.10 Проверка зубьев колес по напряжениям изгиба. 14

2.1.11 Проверочный расчет зубьев на прочность при действии пиковой нагрузки. 14

2.2 Расчет быстроходной передачи. 15

2.2.1 Определение межосевого расстояния. 16

2.2.2 Выбор предварительных основных размеров колеса. 17

2.2.3 Определение модуля передачи. 17

2.2.4 Определение геометрических характеристик зубьев. 18

2.2.5 Определение чисел зубьев шестерни и колеса. 19

2.2.6 Определение фактического передаточного числа передачи. 19

2.2.7 Определение диаметров колес. 20

2.2.8 Проверка зубьев колес по контактным напряжениям.. 21

2.2.9 Определение сил в зацеплении. 21

2.2.10 Проверка зубьев колес по напряжениям изгиба. 21

2.2.11 Проверочный расчет зубьев на прочность при действии пиковой нагрузки. 22

3 Проектирование  валов и компоновка редуктора. 24

3.1 Диаметры быстроходного вала. 24

3.2 Диаметры промежуточного вала. 25

3.3 Диаметры тихоходного вала. 25

3.4  Расстояния между деталями передач. 26

3.5 Определение сил и реакций. 27

4 Расчет тихоходного вала на прочность. 27

4.1 Определение внутренних силовых факторов. 27

4.2 Определение сил и реакций. 28

4.3 Усталостный расчет выходного вала. 33

5 Расчет подшипника качения. 35

5.1 Исходные данные. 35

5.2 Расчет подшипников на статическую грузоподъемность. 35

6 Расчет цепной передачи. 37

7 Конструирование зубчатых колес внешнего зацепления. 40

8 Конструирование корпусных деталей и крышек. 42

8.1 Корпус редуктора. 43

8.2 Конструктивное оформление внутреннего контура редуктора. 44

8.3 Конструктивное оформление приливов для подшипниковых гнезд. 46

8.4 Конструктивное оформление опорной части корпуса. 48

8.5 Оформление прочих конструктивных элементов корпусных деталей. 48

8.6 Крышки люков. 49

9 Смазывание, смазочные устройства и уплотнения. 50

10 Выбор муфты.. 52

11 Расчет болтового крепления цилиндрического редуктора к раме. 54

12 Проектирование рам.. 59

1 Кинематический расчет

1.1  Выбор электродвигателя по требуемой мощности

, где .

.

Выбираем электродвигатель АИР 100S4 мощностью 3 кВт с числом оборотов холостого хода равным 1500 (мин^-1); скольжение 6 %.

1.2 Разбивка передаточного числа по передачам

Передаточное число всего привода определится по формуле:

.

Рабочая частота вращения:

.

Угловая скорость вращения ротора электродвигателя определяется по формуле:

.

Передаточное число всего привода будет равно:

.

Существует рекомендация при назначении передаточного числа для цепной передачи не принимать значения больше 4:

.

Таким образом передаточное число, приходящееся на редуктор будет равно:

.

Для тихоходной передачи назначим значение передаточного числа, воспользовавшись рекомендацией:

.

Значения передаточных чисел нормированы, следовательно, выбираем стандартное значение передаточного отношения  из ряда. Таким образом, передаточное отношение тихоходной передачи примем равным: .

А передаточное отношение, приходящееся на быстроходную передачу принимается равной:

.

Значения передаточных чисел для быстроходной передачи также следует принимать стандартные из ряда:  .

Так как при назначении передаточных чисел, мы округляли их значения до стандартных, то появляется погрешность в значении передаточного отношения редуктора. Определим эту погрешность, учитывая что погрешность не должна превышать 4%:

;

;

.

Следовательно, проверка выполняется.

1.3 Определение кинематических параметров

Крутящие моменты валов будут иметь значения:

;

;

;

.

Числа оборотов на валах:

;

;

;

.

Определим мощности:

;

;

;

.

1.4 Назначение термической обработки

Для шестерни назначим термическую обработку током ТВЧ (закалка) до 50 HRC, а для колеса улучшение до 300 HB.

Таким образом, допускаемые напряжения будут равны:

;

;

;

;

Найдем максимальные напряжения:

;

;

;

.

2 Расчет зубчатых передач

2.1 Расчет тихоходной передачи

2.1.1 Определение межосевого расстояния.

Предварительное значение межосевого расстояния , мм:

;

Окружную скорость  вычислим по формуле:

;

По вычисленному значению окружной скорости определим класс точности передачи — назначаем 9 класс точности данной передачи.

Уточним предварительно выбранное значение межосевого расстояния по формуле:

;

где

 — коэффициент, который учитывает внутреннюю динамику нагружения, связанную с ошибками шагов зацепления и погрешностями профиля зубьев шестерни и колеса.;

 — коэффициент, который учитывает неравномерность распределения нагрузки по длине контактной линии;

, где

 — коэффициент, учитывающий приработку зубьев;

 — коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями, связанный с погрешностями изготовления (погрешности шага зацепления и направления зуба), где — степень точности передачи.

Вычисленное значение межосевого расстояния округлим до ближайшего стандартного числа из ряда — выбираем .

2.1.2 Выбор предварительных основных размеров колеса

Делительный диаметр ;

ширина колеса .

Ширину округлим в ближайшую сторону до стандартного числа, а также исходя из конструктивных и прочностных соображений примем