Разработка привода, состоящего из конического редуктора и открытой клиноременной передачи

Введение

Соединение вала машины с валом электродвигателя возможно лишь в случае совпадения частот вращения этих валов, поэтому в машиностроении применяют приводы. Во всех отраслях машиностроения и приборостроения широко распространены зубчатые передачи. Принцип их действия основан на зацеплении пары зубчатых колес.

Основными преимуществами  зубчатых передач являются:

а) Высокая нагрузочная способность и, как следствие, малые габариты.

б) Большая долговечность и надежность работы.

в) Высокий К.П.Д. (0,95÷0,97).

г) Постоянство передаточного отношения.

д) Возможность применения в широком диапазоне скоростей, мощностей и передаточных отношений.

Среди недостатков зубчатых передач выделяют: повышенные требования к точности изготовления, шум при больших скоростях, высокую точность сборки.

Задано разработать привод, состоящий из конического редуктора и открытой клиноременной передачи.

Редуктор – механизм, состоящий из зубчатой или червячной передачи, выполненный как отдельный агрегат, служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Редуктор предназначен для понижения угловой скорости, а значит, повышения вращающего момента ведомого вала. Конические редукторы применяют в передачах, оси валов которых пересекаются под некоторым углом, чаще всего перпендикулярно.

Закрытые зубчатые передачи рассчитываются по контактной прочности, проверочный расчет выполняется по изгибной прочности.

Для открытой же передачи проектный расчет – контактной прочности, проверочный расчет выполняется по изгибной прочности.

1.  Кинематический расчет привода

1.1.  Выбор двигателя:

1.  Определяем общий коэффициент полезного действия:
,

где  - КПД редуктора,  - КПД открытой цилиндрической передачи,  - КПД муфты.

2.  Определяем мощность на входе:  .

3.  Из условия  выбираем двигатель.

Принимаем двигатель марки 4АМ160S8У3:                             Таблица 1

1.2.  Определение общего передаточного отношения привода и разбивка его по ступеням:

1.  Общее передаточное число:

2.  Производим разбивку общего передаточного отношения, принимаем

3.  Определяем передаточное число открытой передачи:

4.  Уточняем .

5.  Принимаем передаточные числа: ,

1.3.  Расчет основных параметров привода:

1.  Определяем частоту вращения валов:

2.  Определяем крутящие моменты на валах:

Таблица 2

2.  Выбор материала зубчатых передач и определения допускаемых контактных  [ σ_н] и изгибных [σ_F] напряжений

Прямозубая зубчатая передача

2.1.  Выбираем материал со средними механическими характеристиками, исходя из условия для зубчатых колёс с прямыми зубьями (НВ_ср1-НВ_ср2)≥20÷25,

Шестерня – сталь 40Х,   НВ₁=270

Колесо – сталь 40Х,  НВ₂=250

2.2.  Определяем допускаемые контактные напряжения:

[σ_н]₁= ,

где  – коэффициент долговечности, - предел контактной выносливости,  - коэффициент безопасности.

1.  Определяем предел контактной выносливости:

для шестерни  ,

и для колеса - ,

2.  Вычисляем допускаемые контактные напряжения:

[σ_н]₁=  =

[σ_н]₂ = =   = 518,18 МПа;

2.3.  Определяем допускаемые напряжения изгиба:

где  - предел изгибной выносливости,  - коэффициент безопасности,  – коэффициент долговечности,  - коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки.

1.  Определяем предел изгибной выносливости:

2.  Вычисляем допускаемые изгибные напряжения:

3. Расчет закрытой конической передачи

3.1. Определяем средний делительный диаметр шестерни:

,

где  - коэффициент ширины венца колеса по среднему делительному диаметру шестерни,

3.2.  Ширина зубчатого венца колеса:

3.3.  Внешние делительные диаметры шестерни и колеса:

3.4.  Модуль передачи

3.5.  Число зубьев шестерни и колеса:

3.6.  Геометрические параметры:

1.  Внешний делительный диаметр

2.  Внешнее конусное расстояние:

3.  Угол делительного конуса:

,

,

4.  Средний модуль:

5.  Средний делительный диаметр:

6.  Высота головки зуба:

7.  Угол ножки зуба:

8.  Угол ножки зуба:

9.  Внешний диаметр вершин зубьев: