124160 (Расчет и проектирование привода), страница 3

Для шестерни: ^o_{F lim b} = 414 МПа;

Для колеса : ^o_{F lim b} = 360 МПа.

Коэффициент [Sf] безопасности находим по формуле 3.24[1]:

[S_F] = [S_F]' ^x [S_F]".

где для шестерни [S_F]' = 1,75 ;

[S_F]' = 1 ;

[S_F(шест.)] = 1,75 ^x 1 = 1,75

для колеса [S_F]' = 1,75 ;

[S_F]" = 1 .

[S_F(кол.)] = 1,75 ^x 1 = 1,75

Допускаемые напряжения:

для шестерни: [_F1] = 414 ^x 1 / 1,75 = 236,571 МПа;

для колеса : [_F2] = 360 ^x 1 / 1,75 = 205,714 МПа;

Находим отношения [_F] / Y_F :

для шестерни: [_F1] / Y_F1 = 236,571 / 3,86 = 61,288

для колеса : [_F2] / Y_F2 = 205,714 / 3,574 = 57,558

Дальнейший расчет будем вести для колеса, для которого найденное отношение меньше.

Проверяем прочность зуба колеса по формуле 3.25[1]:

_F2 = (F_t ^x K_F ^x Y_F1) / (b₂ ^x m_n) =

(3740,013 ^x 1,335 ^{x x} 3,574) / (63 ^x 3,5) = 80,928 МПа

_F2 = 80,928 МПа < [f] = 205,714 МПа.

Условие прочности выполнено.

Механические характеристики материалов зубчатой передачи

Элемент передачи	Марка стали	Термообработка	HB1ср	в	[]H	[]F
			HB2ср	H/мм2
Шестерня	45	улучшение	230	780	481,818	236,571
Колесо	45	улучшение	200	690	427,273	205,714

Параметры зубчатой цилиндрической передачи, мм

Проектный расчёт
Параметр		Значение		Параметр			Значение
Межосевое расстояние aw		315		Угол наклона зубьев , град			0
Модуль зацепления m		3,5		Диаметр делительной окружности:
Ширина зубчатого венца:				шестерни d1 колеса d2			94,5 535,5
шестерни b1 колеса b2		68 63
Числа зубьев:				Диаметр окружности вершин:
шестерни z1 колеса z2		27 153		шестерни da1 колеса da2			101,5 542,5
Вид зубьев		прямозубая передача		Диаметр окружности впадин:
				шестерни df1 колеса df2			85,75 526,75
Проверочный расчёт
Параметр			Допускаемые значения		Расчётные значения	Примечание
Контактные напряжения H, H/мм2			427,273		380,784	-
Напряжения изгиба, H/мм2	F1		236,571		80,978	-
	F2		205,714		80,928	-

2. Предварительный расчёт валов

Предварительный расчёт валов проведём на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.

Диаметр вала при допускаемом напряжении [_к] = 20 МПа вычисляем по формуле 8.16[1]:

d_в  (16 ^x T_к / ( ^x [_к]))^1/3

1. 4.1 Ведущий вал

d_в  (16 ^x 176715,629 / (3,142 ^x 20))^1/3 = 35,569 мм.

Под 1-й элемент (ведомый) выбираем диаметр вала: 40 мм.

Под 2-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: 45 мм.

Под 3-й элемент (ведущий) выбираем диаметр вала: 50 мм.

Под 4-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: 45 мм.

1. 4.2 Выходной вал

d_в  (16 ^x 955266,557 / (3,142 ^x 20))^1/3 = 62,424 мм.

Под свободный (присоединительный) конец вала выбираем диаметр вала: 65 мм.

Под 2-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: 70 мм.

Под 3-й элемент (ведомый) выбираем диаметр вала: 75 мм.

Под 4-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: 70 мм.

Диаметры участков валов назначаем исходя из конструктивных соображений.

Диаметры валов, мм

Валы	Расчетный диаметр	Диаметры валов по сечениям
		1-е сечение	2-е сечение	3-е сечение	4-е сечение
Ведущий вал.	35,569	Под 1-м элементом (ведомым) диаметр вала: 40	Под 2-м элементом (подшипником) диаметр вала: 45	Под 3-м элементом (ведущим) диаметр вала: 50	Под 4-м элементом (подшипником) диаметр вала: 45
Выходной вал.	62,424	Под свободным (присоединительным) концом вала: 65	Под 2-м элементом (подшипником) диаметр вала: 70	Под 3-м элементом (ведомым) диаметр вала: 75	Под 4-м элементом (подшипником) диаметр вала: 70

Длины участков валов, мм

Валы	Длины участков валов между
	1-м и 2-м сечениями	2-м и 3-м сечениями	3-м и 4-м сечениями
Ведущий вал.	105	80	80
Выходной вал.	130	80	80

2. Конструктивные размеры шестерен и колёс

1. 5.1 Ведущий шкив 1-й ременной передачи

Диаметр ступицы: d_ступ = (1,5...1,8) ^x d_вала = 1,5 ^x 48 = 72 мм.

Длина ступицы: L_ступ = (1,2...1,5) ^x d_вала = 1,2 ^x 48 = 57,6 мм = 95 мм.

Толщина обода:_о = (1,1...1,3) ^x h = 1,1 ^x 8,7 = 9,57 мм = 10 мм.

где h = 8,7 мм - глубина канавки под ремень от делительного диаметра.

Внутренний диаметр обода:

D_обода = d₁ - 2 ^x (o + h) = 160 - 2 ^x (10 + 8,7) = 122,6 мм

Диаметр центровой окружности:

D_{C отв.} = 0,5 ^x (D_oбода + d_ступ.) = 0,5 ^x (122,6 + 72) = 97,3 мм = 97 мм

где D_oбода = 122,6 мм - внутренний диаметр обода.

Диаметр отверстий: D_отв. = (D_oбода + d_ступ.) / 4 = (122,6 + 72) / 4 = 12,65 мм = 13 мм.

1. 5.2 Ведомый шкив 1-й ременной передачи

Диаметр ступицы: d_ступ = (1,5...1,8) ^x d_вала = 1,5 ^x 40 = 60 мм.

Длина ступицы: L_ступ = (1,2...1,5) ^x d_вала = 1,2 ^x 40 = 48 мм = 95 мм.

Толщина обода:_о = (1,1...1,3) ^x h = 1,1 ^x 8,7 = 9,57 мм = 10 мм.

где h = 8,7 мм - глубина канавки под ремень от делительного диаметра.

Внутренний диаметр обода:

D_обода = d₂ - 2 ^x (o + h) = 250 - 2 ^x (10 + 8,7) = 212,6 мм

Диаметр центровой окружности:

D_{C отв.} = 0,5 ^x (D_oбода + d_ступ.) = 0,5 ^x (212,6 + 60) = 136,3 мм = 136 мм

где D_oбода = 212,6 мм - внутренний диаметр обода.

Диаметр отверстий: D_отв. = (D_oбода + d_ступ.) / 4 = (212,6 + 60) / 4 = 38,15 мм = 38 мм.

1. 5.3 Цилиндрическая шестерня 2-й передачи

Диаметр ступицы: d_ступ = (1,5...1,8) ^x d_вала = 1,5 ^x 50 = 75 мм.

Длина ступицы: L_ступ = (0,8...1,5) ^x d_вала = 0,8 ^x 50 = 40 мм. Длину ступицы, исходя из конструктивных соображений, принимаем равной ширине зубчатого венца: L_ступ = b₁ = 68 мм.

Фаска: n = 0,5 ^x m_n = 0,5 ^x 3,5 = 1,75 мм

Округляем по номинальному ряду размеров: n = 2 мм.

1. 5.4 Цилиндрическое колесо 2-й передачи

Диаметр ступицы: d_ступ = (1,5...1,8) ^x d_вала = 1,5 ^x 75 = 112,5 мм. = 112 мм.

Длина ступицы: L_ступ = (0,8...1,5) ^x d_вала = 1 ^x 75 = 75 мм

Толщина обода: _о = (2,5...4) ^x m_n = 2,5 ^x 3,5 = 8,75 мм. = 9 мм.

где m_n = 3,5 мм - модуль нормальный.

Толщина диска: С = (0,2...0,3) ^x b₂ = 0,2 ^x 63 = 12,6 мм = 13 мм.