Расчет и проектирование редуктора общего назначения, страница 5

Проверим напряжения изгиба зубьев колеса и шестерни.

;

σ_F1 = σ_F2 ∙ Y_F1 / Y_F2 ≤ [σ]_F1.

Здесь     K_Fα = 1         –   коэффициент распределения нагрузки между зубьями;

              K_Fβ = 1         –   коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине зуба;

              K_Fv = 1,13    –   коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колес;

              Y_β = 1          –   коэффициент, учитывающий наклон зуба;

              Y_F1 = 3,74    –   коэффициент формы зуба шестерни, определяющийся в зависимости от величины смещения инструмента и эквивалентного числа зубьев z_v1

z_v1 = z₁ / cos³ β,

z_v1 = 36 / cos³ 0° = 36

              Y_F2 = 3,613  –   коэффициент формы зуба колеса, определяющийся в зависимости от эквивалентного числа зубьев z_v2

z_v2 = z₂ / cos³ β,

z_v2 = 151 / cos³ 0° = 151

Таким образом

σ_F1 = 92,8 ∙ 3,74 / 3,613 = 96 Н/мм² < 256 Н/мм²

В результате расчета получилось, что рабочие напряжения изгиба много меньше допустимых напряжений (Δσ_F1 = 62,5%; Δσ_F2 = 53,6%), то есть нагрузочная способность передачи ограничивается контактной прочностью.

Результаты всех расчетов сведем в таблицу.

Параметр	Шестерня	Колесо
Материал
Марка	Сталь 45
Термообработка	Улучшение	Нормализация
Средняя твердость H	248,5 HB	193 HB
Допустимые контактные напряжения [σ]H, Н/мм2	414
Допустимые напряжения изгиба [σ]F, Н/мм2	256	200
Предельные размеры заготовок, мм	125	–
Проектный расчет
Межосевое расстояние aw, мм	280
Модуль зацепления m, мм	3
Ширина зубчатого венца b, мм	54	50
Коэффициент смещения x	0	0
Число зубьев z	36	151
Диаметры
Делительный d, мм	108	453
Окружности вершин зубьев da, мм	114	459
Окружности впадин df, мм	100,5	445,5
Проверочный расчет
Контактные напряжения σH, Н/мм2	417
Отклонение от допускаемых, %	0,72
Напряжения изгиба σF, Н/мм2	96	92,8
Отклонение от допускаемых, %	62,5	53,6

4. Проектный расчет валов редуктора

Основными критериями работоспособности проектируемых редукторных валов являются прочность и выносливость при одновременной работе на кручение, изгиб и растяжение/сжатие. В качестве основного материала для валов примем улучшенную Сталь 40Х со следующими механическими характеристиками:

Вал	σВ, Н/мм2	σТ, Н/мм2	σ-1, Н/мм2	[τ], Н/мм2	τ Т, Н/мм2	τ -1, Н/мм2	Коэффициент ψτ
Б	900	750	410	10	450	240	0,1
Т	900	750	410	17	450	240	0,1

4.1. Выбор муфты

В этом проекте используется упругая муфта со звездочкой для соединения валов двигателя и быстроходного вала закрытой передачи.

Муфта выбирается по большему диаметру концов соединяемых валов и расчетному моменту  T_p, который должен быть в пределах номинального:

T_p = K_p ∙ T₀ ≤ T,

где       K_p = 1,5 –  коэффициент режима нагрузки.

Таким образом

T_p = 1,5 ∙ 53 = 79,5 Н∙м

Диаметр вала электродвигателя 4AM132S8У3 d₁ = 38 мм.

Диаметр быстроходного вала закрытой передачи ориентировочно можно определить по формуле

!Ошибка в формуле,

!Ошибка в формуле

Начальным параметрам отвечает полно упругая муфта со звездочкой
125-38-2-32-2-У3 ГОСТ 14084-76, обладающая следующими характеристиками:

– максимальное радиальное смещение Δr = 0,4 мм;
– максимальное угловое смещение Δγ = 1°;
– радиальная жесткость муфты C_Δr = 1220 Н/мм

4.2. Определение геометрических параметров ступеней валов

Редукторный вал представляет собой ступенчатое цилиндрическое тело, количество и размеры ступеней которого зависят от количества и размеров, установленных на вал деталей. Проектный расчет ставит целью определить ориентировочно геометрические размеры каждой ступени: ее диаметр d и длину l.

Все размеры округляем до стандартных значений.

Сначала определим геометрические размеры вала под шестерню коническую.

Ступень	d, мм	l, мм	Примечания
под полумуфту	32	58	Диаметр и длина входной ступени определяется выбранной ранее муфтой
под уплотнение крышки	37	22	l ≈0,6∙d
под подшипник	40	20	Длина ступени равна максимально ширине подшипника
под упорное кольцо	40	7	кольцо пружинное упорное ГОСТ 13942-86
под шестерню	42	30

Общая длина вала – 185 мм.

Геометрические размеры вала под коническое колесо

Ступень	d, мм	l, мм	Примечания
под шестерню открытой передачи	40	54	!Ошибка в формуле, где [τ] = 17 Н/мм2;
под уплотнение крышки	45	49	l ≈0,6∙d
под подшипник	45	21	Длина ступени равна максимально ширине подшипника
под колесо	48	57	Длина определяется конструктивно

Общая длина вала – 218 мм.