Пример расчета

Техническое задание. Рассчитать и спроектировать одноступенчатую закрытую цилиндрическую прямозубую зубчатую передачу по следующим данным:

Параметры передачи	Исходные данные
Частота вращения ведомого вала, об/мин	360
Мощность на выходном валу Р, Вт	2100
Ресурс передачи t, количество часов	14 000

Задание 1. Выбрать электродвигатель и выполнить кинематический расчет привода в следующей последовательности.

1. Вычерчиваем кинематическую схему привода:

1 — электродвигатель; 2 — муфта; 3 — шестерня; 4 — зубчатое колесо; 5 — подшипник; I — быстроходный вал; II — тихоходный вал

2. Определяем КПД привода:

.

3. Определяем требуемую мощность электродвигателя:

Вт.

4. Выбираем электродвигатель по табл. 5.2: принимаем ближайший по мощности двигатель 4А112МА8У3 мощностью 2,2 кВт и рабочей частотой вращения ротора об/мин.

5. Определяем передаточное число цилиндрической зубчатой передачи:

.

6. Назначаем ближайшую большую величину передаточного числа , исходя из единого ряда передаточных чисел, т.е . Это значение будем использовать в дальнейших расчетах.

7. Определяем частоты вращения валов передачи:

об/мин, об/мин.

8. Определяем угловые скорости вращения валов , и :

рад/с,

рад/с.

9. Определяем КПД на валах:

,

.

10. Определяем мощности на валах:

Вт,

Вт.

11. Определяем вращающие моменты на валах , и :

Н·м,

Н·м,

Н·м.

12. Данные выполненных расчетов сводим в итоговую таблицу:

Параметры привода	Размерность	Валы
		Дв	I	II
Передаточное число,		1 2
Частота вращения вала, n	об/мин	710	710	355
Угловая скорость,	рад/с	74,3	74,3	37,16
КПД
Мощность на валу, Р	Вт	2200	2156	2091
Момент на валу, Т	Нм	29,61	29,02	56,27

Задание 2. Выбрать материал для зубчатой передачи. Определить допускаемые контактные и изгибные напряжения в следующей последовательности.

1. Выбираем материал и термообработку для:

● шестерня: cталь 40Х, термообработка — улучшение, МПа, МПа, , ;

● колесо: сталь 45, термообработка — улучшение, МПа, МПа, , .

Обычно зубчатое колесо изготавливают из менее прочного материала, чем шестерня, потому что за одно и то же число часов работы передачи колесо нагружается в два раза меньше ( ), поэтому все дальнейшие расчеты выполняем для колеса.

2. Задаемся ресурсом передачи : для зачетной книжки № 75 принимаем .

3. Находим число циклов напряжений зубчатого колеса:

.

4. Определяем значения коэффициентов циклической долговечности:

,

.

Так как для нормализованных и улучшенных колес , а по расчету и , то принимаем значения и равными 1.

5. Определяем допускаемые контактные и изгибные напряжения:

МПа,

МПа.

Задание 3. Определить геометрические и силовые параметры зубчатой передачи в следующей последовательности:

1. Вычисляем межосевое расстояние . Принимаем . Вычисляем значение коэффициента ширины венца к делительному диаметру шестерни :

.

2. Из табл. 5.4 , тогда:

Из стандартного ряда межосевых расстояний принимаем мм.

3. Определяем модуль зацепления:

мм

и округляем до стандартного значения, т.е. мм.

4. Определяем числа зубьев и делительные диаметры шестерни и колеса:

,

мм,

мм,

мм.

5. Уточняем передаточное число, межосевое расстояние и находим ширину зубчатых колес:

,

мм,

мм.

Принимаем мм.

Проверяем отклонение фактического передаточного числа от принятого :

.

Ширину шестерни принимаем на 2 миллиметра больше ширины колеса, т. е.

мм.

6. Определяем диаметры вершин зубьев:

мм,

мм.

7. Определяем диаметры впадин зубьев:

мм,

мм.

8. Определяем окружную скорость и назначаем степень точности передачи:

м/с.

Следовательно, имеем передачу с 9-й степенью точности.

9. Вычисляем силы, действующие в зацеплении:

Н,

Н.

Задание 4. Проверить передачу на прочность по контактным и изгибным напряжениям в следующей последовательности:

1. Определяем расчетное контактное напряжение на поверхности зубьев колеса. Принимаем , (табл. 5.4), (табл. 5.5). Тогда

МПа,

,

т. е. расчетное контактное напряжение находится в допустимых пределах, следовательно, работоспособность передачи по контактным напряжениям обеспечена.

2. Проверим передачу на прочность по изгибным напряжениям. Принимаем (табл. 5.6), (табл. 5.4), (табл. 5.5). Тогда:

.

Следовательно, прочность передачи по изгибным напряжениям также достаточна, так как

,

т.е. передача работает с недогрузкой.

Задание 5. Выполнить чертеж цилиндрической зубчатой передачи по рассчитанным в задании 3 параметрам: мм, мм, мм, мм, мм, мм, мм, мм, мм.