Проектирование одноступенчатого червячного редуктора с верхним расположением червяка с плоскоременным приводом

Принимаем стандартное значение передаточного числа закрытой передачи

по табл. 2.3 [4, с.43 ]

1.6.3    Определяем передаточное число открытой передачи

1.7 Определение частоты вращения валов:

  I. ;

  II. ;

III.  ;

1.8 Определяем угловые скорости валов:

  I.

  II.  

III.  

1.9   Определение мощности на валах

I.      

II.     

III.     

1.10 Определяем вращательные моменты на валах:

  I.

  II.  

III.  

Результаты расчетов вводим в таблицу

Таблица1-Силовые и кинематические параметры привода

Вал
I	965	101,054	5,653	55,94
II.	438,636	45,933	5,428	118,182
III.	35	3,67	4,3	1170

2 РАСЧЕТ ПЛОСКОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ.

Исходные данные:

1)  Передаточное число ременной передачи  

2)  Угловая скорость ведущего вала

3)  Мощность на ведущем валу

2.1 Определяем диаметр ведущего шкива

мм

Где  толщина ремня, табл. 5.1 [4, с.77]

Принимаем мм,  табл. К40 [4, с.426]

2.2  Определяем диаметр ведомого шкива

 мм

Где  коэффициент скольжения

Принимаем мм, табл. К40 [ 4, с.426]

2.3 Определяем фактическое передаточное число и проверяем его отклонение ∆ от заданного

2.4  Определяем ориентировочное межосевое расстояние

 мм

2.5   Определяем расчётную длину ремня

мм

Принимаем  мм

2.6   Определяем скорость ремня

2.7  Определяем частоту пробегов ремня

 

2.8   Определяем межосевое расстояние при окончательно принятой длине ремня

2.9  Определение угла обхвата ремнём малого шкива

2.10  Определяем окружную силу, передаваемую ремнём

Н

2.11  Принимаем допускаемую приведённую удельную окружную силу в ремне по табл.5.1[4, с.77] в зависимости от ; []=1.96 Н/

2.12  Принимаем поправочные коэффициенты, табл.5.2 [4, с.79]

А) коэффициент угла наклона линии центров шкивов к горизонту

Б) коэффициент угла обхвата  на меньшем шкиве

В) коэффициент влияния натяжения от центробежной силы

Г)  коэффициент динамической нагрузки и длительности работы

Д) коэффициент влияния диаметра меньшего шкива

Е) коэффициент неравномерности распределения нагрузки между корд шнурами

2.13  Определяем допускаемую удельную окружную силу

[]   =

2.14  Определяем ширину ремня

мм

Принимаем  b=112 мм, табл.7,6 [2, с.129]

Стандартное значение ширины шкива В=125 мм, табл.7,6 [2, с.129]

2.15  Определяем площадь поперечного сечения ремня

 мм²

2.16  определяем силу предварительного натяжения ремня

 Н

Где  предварительное натяжение в ремне [4, с.81]

2.17  Определяем силы натяжения ведущей и ведомой ветви ремня

2.18  Определяем силу действующую на волы

 Н

2.19  Определяем натяжение растяжения

H/мм²

2.20  Определяем натяжение изгиба

Н/мм²

Где Н/мм² - модуль продольной упругости при изгибе для прорезиненных ремней  [4, с.81]

2.21  Определяем напряжение от центробежных сил

 H/мм²

Где  кг/м³ - плоскость материала ремня [4, с.81]

2.22  Проверяем прочность ремня по максимальному напряжению в сечении ведущей ветви

 Н/мм² H/мм²

3  РАСЧЁТ ЧЕРВЯЧНОЙ ПЕРЕДАЧИ.

Исходные данные:

1)  Передаточное число червячной передачи  U=12,5

2)  Вращательный момент на ведомом валу  Нм

3)  Угловая скорость ведомого вала  

3.1 Материалы венца червячного колеса и червяка

Ожидаемая скорость скольжения в зацеплении

 м/с

По табл. 15.1 [1] принимаем для венца червячного колеса бронзу БрА9ЖЗЛ отливка в кокиль с  Н/мм²,  Н/мм²

Для червяка принимаем сталь 40Х с термообработкой: улучшение и закалка ТВЧ до твердости 45…50 HRC

3.2 Допускаемое напряжение для материала венца колеса а) Допускаемое контактное напряжение

 Н/мм²

б) Допускаемое напряжение изгиба

,

Где ,  N=573- число циклов нагружения зубьев //

N=

 Н/мм²

3.3 Межосевое расстояние передачи

 мм

Принимаем мм

3.4 Число витков червяка  и число витков колеса

при   принимаем  , [1,стр.216]

тогда

3.5 Модуль зацепления

принимаем  m=6,3 мм.

3.6 Коэффициент диаметра червяка

принимаем  q= 11,2

3.7 Фактическое передаточное число

Отклонение

3.8 Фактическое межосевое расстояние

мм

3.9  Основные геометрические размеры червяка:

делительный диаметр

 мм диаметр вершин витков

 мм диаметр впадин витков

 мм длина нарезанной части червяка

мм делительный угол подъёма линии витков

3.10 Основные геометрические размеры венца колеса:

делительный диаметр

 мм диаметр вершин зубьев

 мм диаметр впадин зубьев

мм наибольший диаметр колеса

мм ширина зубчатого венца

мм

3.11 Фактическая скорость скольжения

 м/с

3.12 КПД передачи

3.13 Силы в червячном зацеплении

Окружная сила на колесе и осевая на червяке

 Н

Окружная сила на червяке и осевая на колесе

 Н

Радиальная сила на червяке и колесе ()

Н

3.14 Окружная скорость колеса

м/с

3.15 Проверка зубьев колеса по контактным напряжениям

т.к.  определяем недогрузку

3.16 Проверка зубьев колеса по напряжениям изгиба а) эквивалентное число зубьев колеса

б) принимаем коэффициент формы зуба , [1, стр. 224]

= 1,4

в) расчётное напряжение изгиба

 

4  ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ ВАЛОВ РЕДУКТОРА И КОНСТРУИРОВАНИЕ ЧЕРВЯКА И ЧЕРВЯЧНОГО КОЛЕСА.

Исходные данные :

1)  Вращающий момент на ведущем валу

2)  Вращающий момент на ведомом валу 

4.1 Ведущий вал

Витки червяка выполнены за одно целое с валом

Диаметр выходного конца ведущего вала по расчёту на кручение

мм принимаем мм

Диаметр вала до уплотнения

мм принимаем  мм

Диаметр вала под подшипник

мм принимаем мм

Параметры нарезанной части червяка:

Делительный диаметр

мм

Диаметр  вершин витков

мм

Диаметр впадин витков

мм

Длина нарезанной части червяка

мм

Расстояние между опорами червяка

мм

Длина выходного конца вала равна ширине шкива В

 мм

4.2 Ведомый вал

Диаметр выходного конца

мм принимаем мм

Диаметр вала под уплотнение

мм

Диаметр вала под подшипник

мм принимаем мм

Диаметр вала под ступицу червячного колеса

мм

Диаметр упорного участка вала

мм

Длина выходного участка вала

мм принимаем мм

Диаметр ступицы червячного колеса

мм принимаем  мм

Длина ступицы червячного колеса

мм принимаем  мм

Толщина венца и обода центра червячного колеса

мм

Ширина зубчатого венца

мм

Толщина диска

мм

Диаметр и длина винта для крепления венца ободу червячного колеса

мм принимаем   мм

мм принимаем  мм

5  КОНСТРУКТИВНЫЕ РАЗМЕРЫ

КОРПУСА РЕДУКТОРА.

мм принимаем  мм

Толщина фланцев корпуса и крышки

мм

Ширина фланцев корпуса и крышки

мм принимаем  мм

Толщина нижнего нижнего пояса корпуса редуктора

мм принимаем  мм

Диаметры болтов:

Фундементных

 мм принимаем  болты с резьбой М20

Крепящих крышку к корпусу у подшипников

мм принимаем болты с резьбой М16

Соединяющие крышку с корпусом

мм принимаем  болты с резьбой М10

Диаметр резьбы пробки для слива масла

мм принимаем  мм

Диаметр винтов для крепления крышки подшипника к корпусу редуктора

 мм принимаем    мм

Размер   мм

Диаметр винтов для крепления крышки смотрового отверстия

мм

6  ЭСКИЗНАЯ КОМПАНОВКА

РЕДУКТОРА.

6.1 Предварительно намечаем для валов для валов роликоподшипники конические

Размеры подшипников:

Ведущий вал: мм; мм; мм; ; ; кН;

Ведомый вал: мм; мм; мм; ; ;кН;

6.2 Для определения точек приложения реакций подшипников определяем размеры:

мм

мм

6.3 Толщина фланцев крышки подшипника

мм

мм

6.4 Высота головки болта

мм

6.5 Глубина гнезда подшипника

мм

мм

6.6 После вычерчивания предварительной компоновки редуктора, на чертеже замеряем размеры:

мм

мм

мм

7  ПОДБОР И ПРОВЕРКА

ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПОДШИПНИКОВ

7.1 Расчёт ведущего вала

Исходные данные:

1)  Окружная сила на червяке Н

2)  Радиальная сила на червяке Н

3)  Осевая сила на червяке Н

4)  Размеры    мм

мм

5)  Делительный диаметр червяка мм

6)   Нагрузка на вал от ременной передачи Н

1.  Вертикальная плоскость

Определяем реакции опор

Проверка

Изгибающие моменты в сечениях

2 .Горизонтальная плоскость

Определяем реакции опор

Проверка

Изгибающие моменты в сечениях

3.Вращающий момент

4.Суммарные реакции опор

7.2 Расчёт подшипников на ведущем валу

Исходные данные:

1)  Суммарные реакции опор

2)  Базовая динамическая грузоподъёмность

кН

3)  Коэффициент

4)  Коэффициент

5)  Частота вращения вала

Определяем осевые расстояния

Н

 Н

Определяем осевые нагрузки

Н

Н

Принимаем расчётные коэффициенты

V=1 – коэффициент вращения

 - коэффициент безопасности

 - коэффициент, учитывающий влияние температуры

1-й подшипник

Определяем отношение  

Принимаем коэффициенты нагрузки:

Радиальной   

Осевой          

Эквивалентная нагрузка

Н

2-й подшипник  (ставим сдвоенный подшипник)

Определяем отношение

Принимаем коэффициенты нагрузки

Радиальной

Осевой          

Н

Определяем расчётную долговечность

ч

7.3 Расчёт ведомого вала

Исходные данные:

1) Окружная сила на червячном колесе Н

2) Радиальная сила червячном колесе Н

3) Осевая сила червячном колесе Н

4) Размер мм

5) делительный диаметр червячного колеса мм

1.  Вертикальная плоскость

Определяем реакции опор

Проверка

Изгибающие моменты в сечениях

2 .Горизонтальная плоскость

Определяем реакции опор

Проверка

Изгибающие моменты в сечениях

3.Вращающий момент

4.Суммарные реакции опор

7.4 Расчёт подшипников на ведомом валу

Исходные данные:

1)  Суммарные реакции опор

2)  Базовая динамическая грузоподъёмность

кН

3)  Коэффициент

4)  Коэффициент

5)  Частота вращения вала

Определяем осевые расстояния

Н

 Н

Определяем осевые нагрузки

Н

Н

Принимаем расчётные коэффициенты

V=1 – коэффициент вращения

 - коэффициент безопасности

 - коэффициент, учитывающий влияние температуры

1-й подшипник

Определяем отношение 

Принимаем коэффициенты нагрузки:

Радиальной  

Осевой          

Эквивалентная нагрузка

Н

2-й подшипник 

Определяем отношение

Принимаем коэффициенты нагрузки

Радиальной

Осевой        

Н

Определяем расчётную долговечность

ч

Обозначение	d	D	T	B	C	, кН	е	У
	мм
7307	35	80	22,75	21	18	54	0,32	1,7
7214	70	125	25,25	26	21	96	0,37	1,62

8  ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ РЕДУКТОРА

Исходные данные:

1)  общий КПД 

2)  Мощность на валу червяка кВт

Площадь теплоотводящей поверхности

Температура масла

где  - температура воздуха

  - коэффициент теплоотдачи

9 ПОДБОР И ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Исходные данные:

1)  Вращающие моменты на валах

Ведущий вал 

Ведомый вал 

2)  Диаметры выходных концов валов

Ведущий вал мм

Ведомый вал мм

3)  Диаметр вала под колесом

мм     

4)  Длина выходных концов валов

Ведущий вал  мм

Ведомый вал  мм

5)  Длина ступицы колеса

мм 

9.1 Ведущий вал

Размеры шпонки     

мм     мм

Длина шпонки мм

Принимаем мм

Напряжение смятия

МПа

МПа

9.2 Ведомый вал

А) размер шпонки под ведомым колесом 

мм    мм

Длина шпонки мм

Напряжение смятия

МПа

МПа

Б) размеры шпонки на выходном конце вала

мм    мм                                                               

Длина шпонки мм

Напряжение смятия

МПа

 МПа

10 УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЁТ ВАЛОВ

Исходные данные:

1)  материал ведущего вала : сталь 40Х

Пределы выносливости:

 Н/мм²

 Н/мм²

 Н/мм²

2) материал ведомого вала: сталь 45 нормализационная

Пределы выносливости:

 Н/мм²

 Н/мм²

 Н/мм²

10.1 Сечение на выходном  конце ведущего вала А-А

Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной конавки

Изгибающий момент в сечении

Момент сопротивления изгибу

мм³

где d – диаметр вала

b, - размеры шпонки

Момент сопротивления кручению 

 мм³

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

 Н/мм²

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

 Н/мм²

где Т – вращающий момент

Принимаем коэффициенты концентрации напряжений, табл. 8.5 [3] :

нормальных 

касательных 

Принимаем масштабный фактор для напряжений, табл. 8.8 [3]

нормальных 

касательных

Коэффициент

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Результирующий коэффициент запаса прочности

10.2 Сечение вала под колесом Б-Б

Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки

Изгибающий момент в сечении

Момент сопротивления изгибу

мм³

где d – диаметр вала

b, - размеры шпонки

Момент сопротивления кручению 

 мм³

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

 Н/мм²

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

 Н/мм²

где Т – вращающий момент

Принимаем коэффициенты концентрации напряжений, табл. 8.5 [3] :

нормальных 

касательных 

Принимаем масштабный фактор для напряжений, табл. 8.8 [3]

нормальных 

касательных

Коэффициент

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Результирующий коэффициент запаса прочности

10.3 Сечение вала под колесом В-В

Концентрацию напряжений вызывает наличие посадки с натягом

Изгибающий момент в сечении

Осевой момент сопротивления

 мм³

где d – диаметр вала

Полярный момент сопротивления

 мм³

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

 Н/мм²

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

 Н/мм²

где Т – вращающий момент

Принимаем           

Коэффициент

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Результирующий коэффициент запаса прочности

10.4 Сечение вала Г-Г

Концентрацию напряжений вызывает переход от диаметра мм к диаметру мм

Изгибающий момент в сечении

Осевой момент сопротивления

 мм³

где d – диаметр вала

Полярный момент сопротивления

 мм³

Амплитуда нормальных напряжений изгиба

 Н/мм²

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

 Н/мм²

где Т – вращающий момент

Принимаем коэффициенты концентрации напряжений, табл. 8.2 [3] :

нормальных 

касательных 

Принимаем масштабный фактор для напряжений, табл. 8.8 [3]

нормальных 

касательных

Коэффициент

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

Результирующий коэффициент запаса прочности

10.5 Расчёт ведущего вала на жёсткость

Приведённый момент инерции поперечного сечения червяка

мм

Стрела прогиба

мм где МПа – модуль продольной упругости

Допускаемый изгиб

0,063 мм

Т.к.  то условие жёсткости соблюдено

11 ВЫБОР ПОСАДОК И РАСЧЁТ ПОЛЕЙ ДОПУСКОВ

Посадки назначаем в соответствии с указаниями данными в табл. 10.13[3]

Посадка зубчатого колеса на вал

Посадка шкива ременной передачи на вал редуктора

Шейка валов под подшипники выполняем с отклонением вала

Отклонение отверстий в корпусе под наружные кольца

12 ВЫБОР СОРТА МАСЛА

Исходные данные:

1)  Контактные напряжения:

2)  Скорость скольжения:

3)  Передаваемая мощность:

Смазывание зацепление производится разбрызгиванием жидкого масла.

Объем масляной ванны:

Рекомендуемая вязкость масла приблизительно равна

Масла авиационное МС-20

Подшипники смазываются пластичным смазочным материалом, закладываем