Расчеты двухступенчатого

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Делительный диаметр колеса:

d			2a	w2		u	2
	4		u		1
				2

2 180 4 4 1

288мм

.

Ширина колеса:

b4 a aw2 0,4 180 72мм .

Модуль зацепления:

m2	2KmTFE3	,	(2.5)
	d4b4 [ ]F

где

TFE3

K

m = 5,8 1036Н

[1, с.12], допускаемое напряжение изгиба -

м - крутящий момент на колесе.

	F

255МПа

,

	m			2 5,8 1036
		2		0,288	0,072 255 10	6

0,0022м

2,2мм

.

Принимаем m2=3мм.

Минимальный угол наклона зубьев:

min	arcsin	3,5m2	arcsin	3,5 3		8,3855 80 23 .
		b3		72

Суммарное число зубьев:

z			2a
	2

w2	cos		min
	m	2

	2 180 cos8	0	23
	3

118

зуба.

Определяем действительный угол наклона зубьев:

arccos	z	2	m	2
	2a
			w2

	arccos	118 3
		2	180

arccos 0,98333

10,47531 10	0	28

.

Число зубьев шестерни:

	z3		z 2				118		24 зубьев.
			u2	1			4 1
	Число зубьев колеса:
	z4	z 2		z3			118 24 94 зуба.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Уточняем передаточное число:

	u			z
		2ф		z

3 4

94

24

3,916

,

u

u	2ф	u	2	100%
	u
		2

	3,916 4	100%
	4

2,08%

,

что допустимо [1, с.13].

Делительный диаметр шестерни:

d			z m
			3	3
	3		cos

		24 3
		0,984

73,22мм

.

d4 2aw2 d3 2 180 73,22 286,78мм .

Диаметры окружностей вершин:

d	a3	d	3	2m	2

73,22 2 3

79,22мм

,

d	a4

d	4	2m
		2

286,78 2 3

292,78мм

.

Диаметры окружностей впадин:

d	f 3	d	3	2,5m	2

73,22 2,5 3

65,72мм

,

d

f 4

d

4

2,5m

2

286,78 2,5 3

279,28мм

.

2.1.3 Проверочные расчеты зубчатых передач

По напряжению изгиба в зубьях колеса:

K Fa K F K FvY YF 2 FtE

F 2	b m
	2	1

[ ]	F 2

,

(2.6)

Предварительно определим окружную скорость колеса быстроходней ступени:

	v2		d2 n2		3,14 0,20935 192	2,1м / с .
			60		60

При такой скорости степень точности зацепления 9 [1, с.14, табл.2.5].

Тихоходной ступени:

	v4		d4 n4		3,14 0,28678 48	0,7м / с .
			60		60

Степень точности зацепления – 9 [1, с.14, табл.2.5].

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Окружная сила в зацеплении тихоходной ступени:

		2T			2 1036	7225Н .
Ft 3			3
		d			0,28678
			4
Быстроходной ступени:
		2T			2 269,7	2577Н .
Ft1			2
		d			0,20935
			2

Проверка на изгиб быстроходной ступени:

K Fa 1 (1, с.14)

d

1,21

, z2=103, z1=20, коэффициент формы зуба: YF 2

3,6 YF1

4,07

с.16, табл.2.8].

При переменной нагрузке:

KF	0	x) x 2,08(1 0,75)	0,75	1,27	,
	KF (1

[1,

где x=0,75 – коэффициент режима [см. выше],

коэффициент, концентрации нагрузки [1, с.15, табл.2.6]

			0		10 15
					0
Y	1	140		1	140	0,93 .

Эквивалентная окружная сила:

	K	0
		F

2,08

- начальный

FtE

где

K FД	Ft ,
K FД	1(см. выше), тогда

FtE

Ft1

2577H

.

	F 2

		1 1,27 0,93 3,6 2577		109МПа [ ]
		0,002	0,050		F 2

255МПа

,

				1 1,27 0,93 3,6 2577 1,4		153МПа [ ]
		F 2пред		0,002	0,050		F 2

680МПа

.

Расчетное напряжение изгиба в зубьях шестерни:

F1	F 2	YF1	109	4,07	123МПа [ ]F1 310МПа .
				3,6
		Y
		F 2
Тихоходная ступень:
K Fa 1 [1, с.14].
d	1,1 , z4=94, z3=24, коэффициент формы зуба: YF 4					3,603 YF 3 3,86 [1,

с.16, табл.2.8].

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

При переменной нагрузке:

K	F	K 0	(1 x) x 1,46(1 0,75) 0,75 1,12 ,
		F

где x=0,75 – коэффициент режима [см. выше],

коэффициент, концентрации нагрузки [1, с.15, табл.2.6].

			0		10	0	28
Y	1	140		1	140			0,93 .

Эквивалентная окружная сила:

	K	0
		F

1,46

- начальный

FtE

где

	F 4

K FД	Ft ,
K FД	1[см.

		1 1,12 0,93
		0,003

выше], тогда

FtE Ft1

7225H .

K

Fa

K

F

K

Y Y

F

F 4

Fv

F 2

tE

[ ]F 4

,

b m

2

4

3,603 7225

126МПа [ ]

255МПа

0,072

F 4

.

(2.7)

Расчетное напряжение изгиба в зубьях шестерни:

				Y
				F 3
	F 3		F 3	Y
				F 4

	126	3,86	135МПа [ ]
		3,603		F 3

310МПа

.

Проверка зубьев колес по контактным напряжениям.

Для быстроходной ступени:

K

(u

1)

3

K

K

K

T

H

H

H

Hv

HE2

1

[ ]

H1

a

u

b

H

w1

1

2

,

(2.8)

K Hv 1,1[1, с.16

передаточное число

табл.2.9], b	0,050м - ширина колеса,	u	5,05 -
2		1
быстроходной	ступени, aw1 0,125м -	межосевое

расстояние	быстроходной ступени, K	H	2,7 105	,	K	H	1,1	- для косозубых
передач, K H	1,35 [1, с.10]

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

			2,7 105				(5,05 1)31,1 1,35 1,1 269,7							597МПа [ ]			622МПа ,
	H1		0,125 5,05						0,050							H
				2,7 10		5		(5,05	1)	3	1,1 1,35 1,1	1,4		269,7
															707МПа [ ]				1792МПа
	H1пред			0,125 5,05							0,050							Hппре

.

Тихоходная ступень:

K H

(u2

1)3 K H K H K HvTHE3

[ ]

,

(2.9)

H 2

aw2u2

b4

H

K Hv 1,01

[1, с.16

табл.2.9],

b2 0,072м - ширина колеса,

u2 4 -

передаточное число тихоходной ступени,					aw2 0,180м - межосевое расстояние
тихоходной ступени,	K H 2,7 10	5	,	K H 1,1 - для косозубых передач, K H 1,2
[1, с.10].

			2,7 10		5	(4 1)	3	1,1	1,2	1,01	1036
												580,7МПа [ ]
	H 2		0,180	4				0,072					H

622МПа

,

			2,7 10		5	(4 1)	3	1,1	1,2 1,01 1,4	1036
	H 2пред		0,180	4					0,072

687МПа [ ]	Hппре

1792МПа

.

2.1.4 Определения сил действующих в зацеплении

Окружная

F	F
t1	t 2

сила на колесе быстроходной ступени:

2577H .

Тихоходной ступени:

Ft 3

Ft 4

7225H .

Радиальная сила быстроходной ступени:

Fr1 Fr 2				F tg				2577 tg200		953H ,
				t1
				cos				cos10015
где 20			, tg20				0,364 ,		10 15 .
		0			0					0

Для тихоходной ступени:

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

F	F		F tg		7225 tg20			0
			t 3
r 3	r 4		cos		cos10	0	28

2674H

,

где

20	0

,

tg20	0

0,364

,

10	0	28

.

Осеева сила:

Для быстроходной ступени:

F	F	F	0				467H
			tg 2577 tg10 15
a1	a 2	t1
Для тихоходной ступени:
Fa3	Fa 4	Ft 3tg 7225 tg10		0	28		1336H .

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

3 Предварительный расчет валов редуктора

3.1 Ориентировочный расчет валов

Предварительный расчет валов проведем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.

Ведущий вал быстроходной ступени:

			Т		55,6 10	3
d		3
				1	3
	в1		0,2[ ]		0,2 25

22,46мм

,

где

[ ] 25МПа

- допускаемое напряжение при кручении,

Т1 55,6 103 Н мм - крутящий момент на шестерни быстроходной ступени.

Сучетом соединения вала шестерни быстроходной ступени с валом электродвигателя муфты МУВП (муфта упруга втулочно-пальцева),

принимаем диаметр: dв1 32 мм.
Диаметр вала под уплотнением и подшипником: d у1	dп1	40

Шестерню выполняем заодно с валом: dш 44,65мм .

Ведомый вал быстроходной ступени (и ведущий тихоходной

мм .

ступени):

			Т		269,7 10	3
d		3
				2	3
	в 2		0,2[ ]		0,2 25

38мм

,

Т	2

где

269,7

[ ]

10	3	Н

25МПа - допускаемое	напряжение при кручении,
мм - крутящий момент на	ведомом валу быстроходной

ступени.
Принимаем диаметр вала под подшипники: dп2 40мм ,										диаметр под
ведомым колесом быстроходной ступени: dк2									50мм .
Диаметр выходного конца ведомой тихоходной ступени:
					1036 103
		Т3
dв3 3				3				64,1мм ,
		0,2[ ]
						0,2 25
где		[ ] 25МПа - допускаемое							напряжение при	кручении,

Т 3 1036 103 Н мм -крутящий момент на ведомом валу тихоходной ступени.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Принимаем:

d	в3

65мм

,

d у3

d п3

75мм ,

d	к4

50мм

.

3.2 Компоновка редуктора, конструирования зубчатых колес и корпуса редуктора

3.2.1 Конструктивные размеры зубчатой передачи

Шестерни выполняются заодно с валами. Быстроходный вал: da1 44,65мм , d1 40,65мм , d f 1 35,65мм .

Колесо быстроходной ступени кованое: da2 213,35мм , d2 209,35мм , d f 2 204,35

мм

,

b2

50мм

.

Диаметр вала под колесом: d		к2 50мм .
Диаметр ступицы:	dст 1,6dк 2	1,6 50 80мм
Длина ступицы: lст	(1,2 1,8)dк 2 80мм .
Толщина обода: о	(2,5 4,0)m 8мм .

Толщина диска: c 0,3b2

0,3 50 15мм .

.

Тихоходная ступень:

Размер шестерни:

d	a3

79,22мм

,

d	3

73,22мм

,

d	f 3

65,72мм

.

Колесо быстроходней ступени кованое:

d4 286,78мм ,

d	a4

292,78мм

,

d	f 4

215,085мм

.

Диаметр вала под колесом: d		к4 85мм .
Диаметр ступицы: dст 1,6dк 4		1,6 85	140мм .
Длина ступицы: lст	(1,2 1,8)dк 4 120		мм .
Толщина обода: о	(2,5 4,0)m 12мм .

Толщина диска: c 0,3b4 0,3 72 22мм .

3.2.2 Конструктивные размеры корпуса редуктора

Толщина стенок корпуса и крышки: 0,025aw 1 0,025 200 1 6мм .

Принимаем: 8мм .

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

	1

0,02a	w

1

0,02 200 1 8мм

.

Толщина фланцев поясов корпуса и крышки:

b 1,5 1,5 8 12мм , b1

1,5 1

Нижний пояс корпуса:

1,5 8

12мм

.

p 2,35

2,35 8

19мм

.

Принимаем

p 20мм .

Диаметр болтов:

Фундаментальных:

d1	(0,03 0,036)aw 12 (0,03 0,036) 200 12 18 19,2мм .
	Принимаем М20.
	Крепящих	крышку	к	корпусу	у
d2	(0,07 0,075)d1	(0,07 0,075) 20 14 15мм . Принимаем

М16.

подшипников:

болты с резьбой

	Соединяющих	крышку	с	корпусом:
d3	(0,5 0,6)d1 (0,5 0,6) 20 10 12мм . Принимаем болт с резьбой М12.
	Компоновка необходима для приближенного определения положения

зубчатых колес относительно опор, определения опорных реакций и подбора подшипников.

	При очерчивании внутренней стенки корпуса:
	1)	принимаем	зазор	между корпусами	ступицами колеса
A1	1,2	1,2 8 9,6 . Принимаем А1=10мм.
	2)	Принимаем	зазор	от окружности вершин	зубьев колеса до

внутренней стенки корпуса А=δ=8мм.

Предварительно намечаем радиальные шарикоподшипники. Результаты подбора занесем в таблицу:

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Таблица 2 - Предварительный подбор подшипников

№	Условное	Размеры, мм			Грузоподъемность, кН
	ение подшипников
		d	D	B	C	C0
1	36208	40	80	18	38	23,2
2	36208	40	80	18	38	23,2
3	46215	75	130	25	61,5	54,8

Подшипники ведомого вала быстроходной ступени будем смазывать

пластичной смазкой.

Измерением находим расстояния между наружными торцами

подшипников:

l1

280мм ,

l2 280мм ,

l3

284мм .

Для радиально упорных подшипников расстояние от торцов до точки

приложения

реакции

опор:

a1 a2

В

d D

40 80

tg12

0

15мм ,

0,5

2

tg

0,5 18

2

a3

d D

25

75 130

tg26

0

37мм .

0,5 В

2

tg

0,5

2

Ведущий вал быстроходной ступени: (см. рисунок 1)

l1

85 15 70мм , l2

195 15 180мм .

Ведомый вал быстроходной ступени: l3 85 15 70мм , l4 l5 90мм .

Ведомый вал тихоходной ступени: (см. рисунок 2) l6 140мм , l7 70мм .

3.3 Приближенный расчет валов

3.3.1 Расчет ведущего вала быстроходной ступени

Из предыдущих расчетов:

Ft1 2577H - окружная сила быстроходной ступени;

Fa1 467H - осевая сила в зацеплении быстроходной ступени;