Детали машин. Курсовое проектирование. Дунаев, Леликов 2004 (968756), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Масса характеризует материалоемкость, онатесно связана с габаритами (объемом) изделия и трудоемкостьюего изготовления, а стоимость материала составляет значительнуючасть стоимости машины. Особое значение уменьшение массыимеет для транспортных машин, летательных аппаратов.Выбор варианта выполняют с учетом следующих общих ограничений:возможности конструктивного решения выбранного варианта;дефицитности материалов (для редукторов общепромышленного применения предпочтительны малолегированные стали ибезоловянные бронзы, особенно при крупносерийном производстве);технологических возможностей производства (наличиесоответствующего оборудования для зубонарезания; при высокойтвердости материала колес необходимы отделочные операции:шлифование, притирка поверхностей зубьев);соразмерности узлов и деталей привода (электродвигателя, редуктора, ременной или цепной передачи, приводного вала идр.), которая обусловлена требованиями целесообразности и технической эстетики.420Под конструктивными ограничениями понимают прежде всего возможность изготовления зубьев шестерни и обеспечение необходимой прочности и жесткости входного (быстроходного) вала, возможность размещения в корпусе редуктора подшипниковвалов быстроходной ступени.
Чем больше передаточное число г/редредуктора и выше поверхностная твердость зубьев, тем труднееудовлетворить конструктивным ограничениям.Исходя из обеспечения необходимой прочности и жесткостивычисляют диаметр d (мм) концевого участка входного (быстроходного) вала(17.1)где А* = 7 для цилиндрических и А* = 8 для конических передач; ГБ вращающий момент на валу, Н • м.В связи с обычным по соображениям жесткости увеличениемдиаметра вала от концевого участка к участку расположения шестерни необходимо выполнение условия (здесь d вычисляют поформуле (17.1)):- для шестерни цилиндрической передачи редуктора^^,>1,25^;(17.2)- для передвижной шестерни цилиндрической ступени коробки передач(17.3)- для шестерни конической передачи(17.4)Ниже приведены рекомендации по выбору рационального варианта для отдельных типов редукторов.Конический редуктор.
В качестве вариантов термообработкишестерни и колеса рассматривают улучшение, закалку с нагревомТВЧ, цементацию. В соответствии с программой производитсярасчет передачи по контактным напряжениям с проверкой по напряжениям изгиба, в результате чего определяют: размеры и массузубчатых колес, габариты корпуса редуктора, массу всего редуктора. Вид термообработки оказывает существенное влияние наперечисленные параметры.
Так, например, у цементованных колеспо сравнению с улучшенными масса уменьшается в 2,5 ... 3 раза,однако масса редуктора снижается ~ 20 %, так как большая частьМассы одноступенчатого редуктора приходится на корпус и валы.421По результатам расчета следует установить зависимость (построить график) массы зубчатых колес и всего редуктора, а такжесреднего делительного диаметра drn\ шестерни от вида термообработки.При выборе рационального варианта необходимо отдатьпредпочтение варианту с меньшей массой, удовлетворяющему,кроме общих, дополнительным конструктивным ограничениям:средний делительный диаметр шестерни должен удовлетворять условию (17.4);для обеспечения соразмерности редуктора и деталей, устанавливаемых на концах входного и выходного валов необходимо, чтобы диаметр ведомого шкива ременной или диаметр ведущей звездочки цепной передачи не превышали более чем на 20 %диаметр daei вершин зубьев колеса.Цилиндрический редуктор.
В качестве варьируемых параметров могут использоваться варианты термообработки, относительная шириназубчатых колес. Для анализа строят графические зависимости массы зубчатых колес и всего редуктора от видатермообработки при различных значениях коэффициента.При выборе рационального варианта необходимо отдатьпредпочтение варианту с меньшей массой, удовлетворяющему,кроме общих, дополнительным конструктивным ограничениям:- диаметр d p впадин зубьев шестерни должен удовлетворятьусловию (17.2);- для обеспечения соразмерности редуктора и деталей, устанавливаемых на концах входного и выходного валов, необходимо,чтобы диаметр ведомого шкива ременной или диаметр ведущейзвездочки цепной передачи не превышали более чем на 20 % диаметр d^2 вершин зубьев колеса;- должно быть обеспечено размещение в корпусе редуктораподшипников валов передачи с возможной установкой междуподшипниками болта крепления крышки и корпуса редуктора (приплоскости разъема корпуса по осям валов).Коробка передач.
Анализ проводят так же, как для цилиндрического одноступенчатого редуктора, но с проверкой выполнения условия (17.3) и учетом того, что колеса в коробках передачуже, чем в редукторах.422Планетарный редуктор. Так же, как и для цилиндрического,основное влияние на массу редуктора оказывает вид термообработки.В качестве рационального нужно выбрать вариант с меньшеймассой, но с возможностью размещения подшипника в сателлите,оценкой соразмерности солнечной шестерни и входного вала, эпицикла и детали, устанавливаемой на конце выходного вала.Червячный редуктор. При расчете определяют: межосевоерасстояние, размеры червяка и колеса, КПД передачи, температурумасла в редукторе.Расчет проводится последовательно для разных материаловвенца червячного колеса: Бр010Ф1, Бр05Ц5С5, БрА9ЖЗЛ.Наиболее целесообразным является вариант с возможно меньшеймассой и большим КПД при допустимой температуре масла в редукторе, с оценкой целесообразности установки вентилятора набыстроходном валу и соразмерности редуктора и деталей, устанавливаемых на концах входного и выходного валов.Двухступенчатый цилиндрический (коническо-цилиндрический) редуктор.
При проектировании двухступенчатых редукторов необходимо решить вопрос о распределении известного общего передаточного числа и^^^ редуктора между быстроходной Wgи тихоходной Wy ступенями= Uj). Поэтому в программепредусматривается проведение расчетов при разных способах термообработки зубчатых колес и разных отношениях и^/и^ .Наибольшее влияние на массу редуктора оказывает термообработка.
Закалка зубчатых колес с нагревом ТВЧ по сравнению сулучшением снижает массу редуктора в -1,2 раза, а цементацияв -1,7 раза. Меньшее влияние оказывает распределение общегопередаточного числа и^^^, а влияние относительной ширины колесневелико: при любой термообработке колес при изменении vj/^,^ от0,3 до 0,6 масса редуктора изменяется на -10 %.Термообработка оказывает существенное влияние на металлоемкость колес. Так, цементация с последующей закалкой по сравнению с улучшением снижает массу колес в 3,5 раза.
При этоммасса редуктора, как было сказано выше, изменяется меньше, таккак масса улучшенных зубчатых колес составляет 30 ... 40 % общей массы редуктора, а цементованных - 15 ... 20 %.423Для оценки результатов счета строят графики, отражающиевлияние распределения передаточного числа и^^^ между ступенями, вида термообработки зубчатых колес на основные качественные показатели: массу гПу, зубчатых колес, массу т^^^ редуктора,суммарное межосевое расстояние а^С = ^WB + ^WT, диаметр d^^ впадин зубьев быстроходной шестерни, диаметрыи d^^j ^^Р"шин зубьев колес быстроходной и тихоходной ступеней.Поиск варианта с наименьшей массой редуктора должен предусматривать выполнение следующих конструктивных ограничений:диаметр d^^ (или) впадин зубьев шестерни быстроходной ступени должен удовлетворять условию (17.2) (или (17.4));должно быть обеспечено размещение в корпусе редуктораподшипников валов быстроходной и тихоходной ступеней; междуподшипниками валов тихоходной ступени должен быть размещенболт крепления крышки и корпуса редуктора (при плоскости разъема корпуса по осям валов);при смазывании зацеплений погружением в маслянуюваннузубчатыхколесобеихступенейразностьАЛ =диаметров вершин зубьев колес соответственно тихоходной и быстроходной ступеней должна быть по возможности меньше при выполнении условия АЛ < O.lSd^ji •На рис.
17.1 приведены графики, построенные по результатамрасчета двухступенчатого цилиндрического редуктора, выполненного по развернутой схеме, для трех способов термообработкизубьев шестерни и колеса и трех способов распределения передаточного числа г/ред = и^щ между ступенями редуктора (трех значений отношения u ^ / u j ): всего девять вариантов.На графиках римскими цифрами обозначены следующие сочетания твердостей рабочих поверхностей зубьев шестерни и колеса, соответствующие способу термической обработки: I - улучшение шестерни и улучшение колеса= 28,5HRC,^2ср24,8HRC); II - закалка с нагревом ТВЧ шестерни и улуч-шение колеса (Я1,р47,5HRC , Hj^^ = 28,5HRC ); III - цементацияшестерни и колеса (Я,,р = 59HRC , Яз.р = 59HRC).424MAi(50..40..30im20-trtoMM/300J //250--mpta^r80^60--?///200-•40.OJilaULM•J60•0.71,0tropu,r)0,25dan///^20Л)Рис.
17.1Ha рис. 17.1, a проведена штриховая линия, соответствующаяминимально допустимому значению диаметра dj^ впадин зубьевбыстроходной шестерни по условию (17.2). В качестве оптимального следует выбрать вариант с меньшей массой т^^^ редуктора изчисла тех, что расположены выше штриховой линии и удовлетворяют условию А/? < 0,25б/^2т • Поэтому для конструктивной проработки рекомендуется принять вариант 5 (см. рис. 17.1, б, г).425При выполнении расчетов передач редукторов с одновременным выбором электродвигателя вычисления проводят при различных частотах вращения валов электродвигателей одной и тойже мощности. Масса т^ двигателя при этом тем меньше, чем выше частота вращения вала. Но необходимость реализации большего передаточного числа г/р^д приводит к увеличению массы т^^^редуктора.
Поэтому оптимальным является вариант с минимальной суммарной массой привода т^^^ =т^-\- Wp^^ . Поиск варианта снаименьшей суммарной массой привода должен предусматриватьвыполнение перечисленных выше конструктивных ограниченийдля двухступенчатого редуктора.При нескольких влияющих параметрах целесообразно проводить поиск оптимальных решений на ЭВМ с выдачей результатовв графическом виде на экране или на бумаге с помощью графопостроителя.Рассмотрим программу оптимизации двухступенчатого редуктора, выполненного по развернутой схеме.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
