Poyasnitelnaya_zapiska

5. Расчет прямозубой конической передачи

Расчетное число зубьев шестерни

Z10 = 22 9 lg u = 22 9 lg 2:86 = 17:89:

Принимаем Z1 = 18. Число зубьев колеса

Z20 = Z1 u = 18 2:86 = 51:48:

Принимаем Z2 = 51.

Расчетный внешний делительный диаметр шестерни

de0

1 = 1816

3

T1 KH

= 1816

3

42:8143 1:2

= 83:84 ìì:

r

2:86 427:27272

su [ ]H2

ãäå KH = 1:2 - коэффициент нагрузки.

Расчетный внешний модуль зацепления

d0

83:84

me0 =

e1

=

= 4:66 ìì:

18

Z1

Принимаем me = 5 ìì.
Внешнее конусное расстояние
	Re = 0:5 me q			= 0:5 5 p		= 135:21 ìì:
			Z12 + Z22
					182 + 512
Углы делительных конусов
колеса:	2	= arctan u = arctan 2:86 = 70 430
шестерни:	1	= 90 2 = 90 70 430 = 19 160
Внешний диаметр делительной окружности шестерни
		de1 = me Z1 = 5 18 = 90 ìì:
Внешний диаметр делительной окружности колеса
		de2 = me Z2 = 5 51 = 255 ìì:
Внешние диаметры окружностей вершин зубьев
	dae1 = d1 + 2 me cos 1 = 90 + 2 5 cos 19 160						= 99:44 ìì:
	dae2 = d2 + 2 me cos 2 = 255 + 2 5 cos 70 430						= 258:3 ìì:

10

Ширина зубчатого зацепления

b0 = 0:285 Re = 0:285 135:21 = 38:53 ìì:

Принимаем b = 40; мм. Внешняя высота зуба

he = 2:2 me = 2:2 5 = 11 ìì:

Внешняя высота головки зуба

hae = me = 5 ìì:

11

Рис. 3 - Эскиз конического зацепления

12

Проверочный расчет

Рабочее контактное напряжение

75270

T1

KH

H =

r

u

6 [ ]H;

de1

de1

75270

42:8143

1:2

H =

r

= 373:646 ÌÏà < [ ]H = 427:2727 ÌÏà:

90

90 2:86

Коэффициент формы зуба шестерни

YF 1

=

2 Z1 8 cos 1

=

2 18 8 cos 19 160

= 4:0794

0:55

Z1

3:1

cos 1

0:55

18

3:1

cos 19 160

Расчетные напряжения изгиба в зубьях шестерни

F 1 =

2 103 T1 KF YF 1

6 [ ]F ;

de1 b me

F 1 =

2 103 42:8143 1:3 4:08

= 25 ÌÏà < [ ]F = 205:714 ÌÏà:

90 40 5

ãäå KF = 1:3 - коэффициент нагрузки.

Силы в зацеплении (на колесе):

окружная

2 103 T1

2 103 42:8143

Ft1

= Ft2 =

=

= 1087 Í:

0:875 de1

0:875 90

радиальная

Fr1 = Fa2 = Ft1 tg 20 cos 1 = 1087 tg 20 cos 19 160 = 373 Í: Fr2 = Fa1 = Ft1 tg 20 sin 1 = 1087 tg 20 sin 19 160 = 131 Í:

13

6. Проектный расчет валов. Подбор подшипников

6.1 Входной вал

Предварительный диаметр входного участка

sr

0

= 10

3

T1

= 10

3 42:8143

ìì

0:2

[ ]

0:2

20 = 22:04

:

dâ1

ãäå [ ] = 20 МПа - допускаемое напряжение кручения. Принимаем dâ1 = däâ = 38.

Диаметр ступени под уплотнение

dó1 = dâ1 + (3 5) = 38 + 4 = 42 ìì:

Диаметр резьбы цилиндрической гайки

dð = dó1 + (4 6) = 42 + 3 = 45 ìì (M45):

Диаметр ступени под подшипники

dï1 = dð + (1 5) = 45 + 5 = 50 ìì:

Диаметр упорного буртика

dá1 = dï1 + 10 = 50 + 10 = 60 ìì:

В опорах входного вала устанавливаем радиальный конический подшипник 7510А ГОСТ 333-79 легкой широкой серии. Габаритные размеры подшипника: d = 50, D = 90,

Ò = 24:75. Динамическая грузоподъемность подшипников входного вала Сr = êÍ.

6.2 Выходной вал

Предварительный диаметр выходного участка

sr

0

= 10

3 Tâûõ

= 10

3 120

ìì

dâ2

= 31:07

:

0:2

[ ]

0:2

20

ãäå [ ] = 20 МПа - допускаемое напряжение кручения.

Принимаем dâ2 = dâ1 + 6 = 38 + 4 = 44 мм. Диаметр ступени под уплотнение

dó2 = dâ2 + (3 5) = 44 + 4 = 48 ìì:

14

Диаметр ступени под подшипники

dï2 = dó2 + (1 4) = 48 + 2 = 50 ìì:

Диаметр ступени под коническое колесо

dê2 = dï2 + 5 = 50 + 5 = 55 ìì:

Диаметр упорного буртика

dá2 = dê2 + 10 = 55 + 10 = 65 ìì:

Диаметр ступицы:

dñò = 1:5 dK2 = 1:5 55 = 83 ìì:

Предварительная длина ступицы:

lñò = 1:5 dK2 = 1:5 55 = 82:5 ìì:

Принимаем длину ступицы равной

lñò = 83 ìì:

В опорах выходного вала устанавливаем радиальный конический подшипник 7510А ГОСТ 333-79 легкой широкой серии. Габаритные размеры подшипника: d = 50, D = 90,

Ò = 24:75.

Динамическая грузоподъемность подшипников выходного вала Сr = 76500 Í:.

15

7. Расчет элементов корпуса редуктора

Толщина стенки корпуса

p p

0 = 1:5 4 Tâûõ = 1:5 4 120 = 4:96 ìì:

Принимаем = 6 ìì.

	Диаметр стяжных болтов
	dÁ = p3			= p3		= 6:21 ìì:
			2 Tâûõ
					2 120
	Принимаем dÁ = 8 ìì:
	Ширина фланца корпуса
		K = 3 dÁ = 3 8 = 24 ìì:
	Толщина фланца корпуса и крышки корпуса
		ôë = 1:5 = 1:5 6 = 9 ìì:
	Толщина фланца основания корпуса
		îñí = 2 = 2 6 = 12 ìì:
	Толщина ребер жесткости		æ = 5 ìì:
	Диаметр фундаментных болтов
		dô = dÁ + 2 = 8 + 2 = 10 ìì:
	Ширина фланца основания корпуса
		Kë = 3 dô = 3 10 = 30 ìì:
	Диаметр болтов крышек подшипников
			dâ = 6 ìì:
	Толщина диска:	C = 0:3 b2 = 0:3 = 12 ìì:
	Толщина обода:	o	= 4 m = 4 5 = 20 ìì:

Диаметр диска:

Dä = de2 2 b cos 1 = 255 2 40 cos 19 160 = 179:48 ìì:

16

Принимаем

Dä = 179 ìì:

Диаметр отверстий в диске:

d0 = 0:25 (Dä dñò) = 0:25 (179 82:5) = 24:2457755307 ìì:

Принимаем

d0 = 25 ìì:

17

8.Подбор и проверочный расчет шпоночных соединений

Сечение шпонки b h выбирается по диаметру вала, длина l назначается на 5 10

мм меньше длины соответствующей ступени вала L. В обозначении шпонки указываются ее размеры: b h l ìì.

8.1 Входной вал

По диаметру dâ1 = 38 и длине входного участка L = lâ1 = 80 выбираем шпонку

10 8 63 ÃÎÑÒ23360 78:

Проверочный расчет на смятие:

		ñì =		2 103 T1		6	[ ]ñì;
			dâ1	(h t1) (l b)
	ñì =	2 103 42:814			= 14:1722 ÌÏà < [ ]ñì
		38 (8 5:0) (63 10)

ãäå t1 = 5:0 - глубина паза на валу;

[ ]ñì = 120 МПа - допускаемое напряжение смятия.

8.2 Выходной вал

Для выходного участка по диаметру dâ2 = 44 и длине выходного участка L = 2 dâ2 =

2 44 = 88 выбираем шпонку 12 8 70 ÃÎÑÒ23360 78:

Проверочный расчет на смятие:

2 103 Tâûõ

ñì = dâ2 (h t1) (l b) 6 [ ]ñì;

2 103 120ñì = 44 (8 5:0) (70 12) = 31:348 ÌÏà < [ ]ñì

[ ]ñì = 120 МПа - допускаемое напряжение смятия.

Для ступени под колесо сечение шпонки b h также выбираем по диаметру dk2 = 55 а длину - по длине ступицы колеса L = lñò = 83. Выбираем шпонку 16 10 70 ÃÎÑÒ23360

78:

Проверочный расчет на смятие:

2 103 Tâûõ

ñì = dê2 (h t1) (l b) 6 [ ]ñì;

2 103 120ñì = 44 (10 6:0) (70 16) = 25:2525 ÌÏà < [ ]ñì

[ ]ñì = 120 МПа - допускаемое напряжение смятия.

18

9. Проверочный расчет выходного вала

9.1 Расчет и построение эпюр изгибающих моментов

Нагрузка на вал

Ft2 = 1087 H; Fr2 = 131 H; Fa2 = 373 Í:

Средний делительный диаметр конического колеса: d2 = 0:857 då2 = 0:857 255 =

218:535 ìì.

Расстояния между опорами: l1 = 166:5 ìì; l2 = 85 ìì.

Плоскость xАy

		XMA = 0; Fr2 l1 + RBx (l1 + l2) 0:5 Fa2 d = 0
RBx	=	Fr2 l1 + 0:5 Fa2 d	=		131 166:5 + 0:5 373 218:54				= 248:78 Í
					166:5 + 85
		l1 + l2
		XMB = 0; Fr2 l2 RAx(l1 + l2) 0:5 Fa2 d = 0
R	=	Fr2 l2 0:5 Fa2 d		=	131 85 0:5	373 218:54	=			117:78 Í
Ax		l1 + l2			166:5	+ 85
Изгибающий момент на участке y1:
				My1 = RAx y1

ïðè y1

= 0 M0

= 0; Í;

ïðè y1 = l1 Ml1

= ( 0:5 Fa2 d + Fr2 l2)

l1

= ( 0:5 373 218:54 + 131 85)

l1+l2

19610:44 Í ìì;

Изгибающий момент на участке y2:

My2 = RBx y2

ïðè y2

= 0 M0

= 0; Í;

ïðè

y2

= l2 Ml2 =

Fr2 l1+0:5 Fa2

d

=

131 166:5+0:5 373 218:54

= 21146:34

Í

ìì;

l1+l2

166:5+85

Плоскость zАy

166:5 =

166:5+85

X

MA = 0; Ft2 l1 RBz(l1 + l2) = 0

	RBz =	Ft2 l1	=	1087	166:5	= 719:62 Í
		l1 + l2		166:5	+ 85

19