Структурный, кинематический и динамический анализ шарнирно-рычажного механизма (частота вращения ведущего вала редуктора - 980 об/мин), страница 5

По каталогу электродвигателей выбираем двигатель асинхронный трехфазный закрытого обдуваемого исполнения с короткозамкнутым ротором серии АИР-132-М6. Синхронная частота вращения электродвигателя 1000, мощность 7,5 кВт. Фактическая частота вращения ротора электродвигателя с учетом скольжения по данным каталога электродвигателей   .

Допускается отклонение действительной частоты вращения ротора от потребной не более 4 %.    – условие выполняется.

Угловые скорости валов:

,   .

Крутящие моменты на валах редуктора:

 ,     .

5 Выбор материалов для изготовления деталей передачи и определение допускаемых напряжений

При отсутствии особых требований к габаритам редуктора для изготовления деталей зубчатой передачи наиболее целесообразно выбирать материалы со средними механическими характеристиками. Твердость материала должна при этом удовлетворять условию , что позволяет производить чистовое нарезание зубьев после термообработки. Для лучшей приработки зубьев шестерни и колеса и равномерного их износа твердость материала шестерни должна быть на 10 – 20 единиц Бриннеля выше твердости материала колеса: .

Для изготовления шестерни выбираем сталь Ст45Х улучшенную с твердостью 250 HB, пределом прочности МПа, пределом текучести МПа. Для изготовления колеса принимаем сталь Ст45Х улучшенную с твердостью 230 HB, пределом прочности МПа, пределом текучести МПа. При таком выборе материалов шестерни и колеса обеспечивается выполнение условия .

Для изготовления валов принимаем сталь Ст 45 нормализованную, предел прочности МПа, предел текучести МПа.

Для изготовления деталей корпуса редуктора выбираем серый чугун марки СЧ 15, обладающий хорошими литейными свойствами.

Величина допускаемого контактного напряжения определяется по формуле

,                                              (15)

где  – предел контактной выносливости поверхности зубьев. Для зубчатых колес при      МПа;

  –  коэффициент безопасности;

 –  коэффициент долговечности.

При нормализации, улучшении и объемной закалке зубьев (однородная по всему объему зуба структура) рекомендуется принимать коэффициент безопасности =1,1. При поверхностной закалке, азотировании, цементации, нитроцементации (неоднородная по объему структура) =1,2.

Коэффициент долговечности  учитывает влияние срока службы и режима нагрузки передачи. Принимается в пределах = 1…2,4.

Пределы контактной выносливости материалов шестерни и колеса:

 МПа,

 МПа.

Зубья шестерни и колеса будут иметь однородную по всему объему структуру (термообработка – улучшение), поэтому принимаем коэффициент безопасности =1,1. Редуктор рассчитывается на 30000 часов работы при постоянной нагрузке, в этом случае коэффициент долговечности = 1.

Допускаемые контактные напряжения материалов шестерни и колеса:

 МПа,      МПа.

В качестве расчетного принимается среднее значение допускаемого напряжения по условию:

,                                   (16)

где  – допускаемое контактное напряжение зубьев шестерни, МПа;

 – допускаемое контактное напряжение зубьев колеса, МПа.

Расчетное допускаемое контактное напряжение:

 МПа.

Принимаем  МПа.

6 Определение основных геометрических параметров зубчатой передачи

6.1 Расчет величины межосевого расстояния

В современной методике расчета из двух напряжений  (контактное) и  (изгиба) в качестве основного принято контактное напряжение, так как в пределах заданных габаритов колес контактные напряжения остаются постоянными, а напряжения изгиба можно уменьшать путем изменения модуля. Величину межосевого расстояния определим по формуле, следующей из условия прочности зубьев по контактным напряжениям:

,                                 (17)

где k– постоянный коэффициент (для прямозубых передач 0,85, для косозубых – 0,75), в нашем случае k= 0,85;

u – передаточное отношение, u = 5,6;

– приведенный модуль упругости материалов шестерни и колеса, МПа. МПа;

– крутящий момент на выходном валу, . =354,8 ;