Машиностроение \ Детали машин и основы конструирования

Проектирование привода вращательного движения (частота вращения выходного вала - 20 об/мин, крутящий момент на выходном валу - 0,5 Н*м), страница 2

Выбираем трёхступенчатый редуктор Джеймса. Его кинематическая схема изображена на рис.1.

Рис. 1. Кинематическая схема редуктора.

Передаточное отношение всех ступеней принимаем одинаковым и равным

. [3, стр. 138]

Определяем количество зубьев:

Числа зубьев подберем путем совместного решения уравнения передаточного отношения и условия соосности , с учетом условия сборки:

где:

К – число сателлитов,

Θ – целое число [6, стр. 187].

Исходя из конструктивных соображений принимаем число зубьев центрального колеса равным , а число зубьев солнечного колеса

Проверка по условию сборки:

- целое число, расчет проведен верно.

Исходя из условия соосности, определим число зубьев сателлита:

Определим фактическое передаточное отношение ступени:

При этом ошибка:

Определим угловые скорости для каждой ступени. Кинематическая схема одной ступени показана на рис. 2:

Рис. 2. Кинематическая схема одной ступени редуктора.

;

Определим КПД передачи:

Определим крутящие моменты:

, где η_м – КПД муфты;

где η_з.п. – КПД передачи; η_п – КПД подшипника скольжения;

;

2.2. Расчёт параметров ступеней редуктора

Для расчёта межосевых расстояний ступеней редуктора воспользуемся формулой:

, [4, стр. 135]

где E_пр – модуль Юнга (для данного материала E_пр=1,2^.10³);

T_i – крутящий момент (T_i=Н^.м)

К_нв– коэффициент концентрации нагрузки по контактным напряжениям(=1.13);

– допускаемое контактное напряжение (материал полиамид 610, ГОСТ 10589-87);

– коэффициент ширины зубчатого венца;

Модули зубчатых колёс рассчитываем по формуле:

Примем модули всех зубчатых колес равными m = 0.5 [5, стр. 212], при этом межосевое расстояние станет равным:

;

тогда ширина зубчатого венца:

Диаметры делительных окружностей зубчатых колес:

;

Диаметры окружностей вершин:

;

Диаметры окружностей впадин:

;

2.3. Расчёт валов

Предварительный расчёт:

Так как муфта передаёт на вал только крутящий момент, поэтому часть вала с насаженной муфтой работает лишь на кручение. Тогда из условия прочности находим диаметр вала под соединительную муфту:

, [5, стр. 371] где - крутящий момент;

- допускаемое напряжение при кручении,

;

, где n – запас(1.5…5).

Подставляя в формулу конкретные значения, получим:

Так как диаметр вала двигателя больше, чем диаметр вала под муфту, то примем .

Вследствие незначительных нагрузок диаметры всех остальных валов принимаем равными 4 мм.

2.4. Расчет штифтового соединения

Для используемого в данной работе муфтового соединения применяются штифты. Штифтовое соединение, нагруженное крутящим моментом T (=Н^.мм), рассчитывается на срез. Запишем условие прочности:

, [5, стр.149]

где допускаемое напряжение на сдвиг (для стали 50 МПа),

- сила вызывающая сдвиг (срез) штифта, где d – диаметр вала;

- площадь поперечного сечения, откуда:

Рассчитаем диаметр штифта:

Примем диаметр штифта равным 1 мм, тогда длинна штифта:

2.5. Расчет и выбор подшипников

Так как осевая нагрузка равна 0, то в качестве всех опор будем использовать радиальные подшипники скольжения. В качестве материала будем использовать углепластик АФ-3Т [1, т. 2 стр. 66], с высоким содержанием порошковых углеродных наполнителей и смол горячего отверждения. Выбор обоснован возможностью таких подшипников работать без смазки, при сложных внешних условиях (запыленность, резкий перепад температур и т. д.). Далее приведена характеристика АФ-3Т (рис. 4)