Технічне завдання - спроектувати привід з циліндро - конічно - циліндричним редуктором

Колова сила:

wHt = Ft / b2 * KHa * KHb * KHv ;

KHa = 1.12;

KHv = 1.01;

KHb = 1.08;

wHtt = 8156.16*1.12*1.08*1,01/80 = 124,6 н/мм;

тоді sH = 0.827*1.62*2.75*Ö124,6*(4.5 +1)/98.77*4.5 = 457,48 МПа.

Стійкість зубців проти втомного викришування їхніх активних поверхонь забезпечується, бо sH < [s]HP , 457,48 < 481,82.

Розрахунок активних поверхонь зубців на контактну міцність за формулою 23.28[1].

[s]Hmax = sH *ÖT1max /TH = 457,48 *Ö 2 = 646,97 МПа;

[s]Hmax < [s]Hmax ; 646,97 < 1260 МПа;

6.5 Розрахунок зубів на втому при згині:

[s]gym = YF * YE * Yb *wFL /Mn £[s]F , мПа.

де YF1 = 4,08; YF2 = 3,62 – коефіцієнти форми зубів за табл. 23.5[1];

YE = 1 - коефіцієнт перекриття (ст. 303[1]);

Yb = 1-b/140 = 1-(24.3213/140) = 0,83 - коефіцієнт нахилу зубів.

wFt– розрахункова колова сила:

KFa = (4 + (Ea -1)(nст –5))/4 *Ea = (4 + ( 1.52 – 1)(9 – 5))/4*1.52 = 1 коефіцієнт, що враховує розподіл навантаження між зубами.

KFb = 1.15 - коефіцієнт нерівномірності навантаження по ширині зубчастих коліс (рис.23.8 [1]).

KFv =1.1 - коефіцієнт динаміки навантаження за таблицею 23.4 [1].

wFt = 8156.16*1*1.15*1.1/80 = 128.97 н/мм;

sF1 = 4.08*1*0.83*128.97/4.5= 97.05 МПа < 257,14 МПа;

sF2 = 3.62*1*0.83*128.97/4.5 = 86.11 < 236,57 МПа.

Розрахунок зубців на міцність при згині максимальним навантаженням за формулою 23.31 [1].

sFmax = sF (T1max /T1F )£ [s]Fmax

[s]Fmax1 = 97.05*2 = 194.1 < 685 МПа.

[s]Fmax1 = 86.11*2 = 172.22 < 630,2 МПа.

6.6 Розрахунок параметрів зубчатої передачі (ст 311[1]).

ha – висота головки зубця;

hf = 1.25 Mn = 1.25*4.5 = 5.625 – висота ніжки;

h = 2.25 Mn = 2.25*4.5 = 10.125 – висота зубця;

с = 0.25 Mn = 0.25*4.5 = 1.125 – радіальний зазор;

an = 200 кут профілю зубів.

Розміри вінців зубчастих коліс:

d1 = 98.77; d2 = 301.23 – ділильні діаметри;

dа1 = d1 + 2Mn = 98.77 + 2*4.5 = 107.77 мм;

dа2 = d2 + 2Mn = 301.23 + 2*4.5 = 310.23 мм;

df1 = d1 – 2.5Mn = 98.77 - 2*4.5 = 87.52 мм;

df2 = d2 – 2.5Mn = 301.23 - 2*4.5= 289.98 мм;

Розрахунок сил у зачепленні зубців передачі :

Ft = 8156.16 H;

Fr = Ft tg an /cos b = 8156.16 tg 20/0.91 = 3257.72 H;

Fa = Ft tgb = 8156.16 tg 24.3213 = 3686.3 H.

7. Розрахунок валів

7.1 Складання компоновочного креслення.

Визначення орієнтовних значень діаметрів валів за формулою:

d = 3ÖT/0.2[t]кр, мм;

де [t]кр = 35 МПа – приблизне значення допустимого напруження кручення;

d1 = 3ÖT/0.2[t]кр = 3Ö34327/0.2*35 = 16.9 мм – приймаю d1 = 20 мм;

d2 = 3Ö131149/0.2*35 = 26.5 мм – приймаю d2 = 30 мм;

d3 = 3Ö402792/0.2*35 = 38,6 мм – приймаю d2 = 40 мм;

d4 = 3Ö1198466/0.2*35 = 55,5 мм – приймаю d2 = 60 мм;

Виходячи з компоновочного креслення знаходимо відстані між точками прикладання зусиль на валах. Для виготовлення валів приймаємо сталь 45, термообробка – нормалізація.

[s]32II = 125 МПа – допустимі напруження згину при другому роді навантаження;

[s]32III = 95 МПа – при третьому роді навантаження;

[s]крI = 115 МПа – допустиме напруження кручення;

a = [s]32III /[s]32II = 95/125 = 0,76 – коефіцієнт впливу напружень кручення на зведений момент при наявності згинального моменту;

7.2 Розрахунок вхідного вала. Вал І.

а) Знаходимо реакції опор в вертикальній площині:

S MAx = o;

RBx = Ft*b/(b + c) = 1716*50/(50 + 50) = 858 H;

RAx = RBx = 858 H;

b) Згинальні моменти:

MCx = MAx = o;

MDx = RBx *c = 858 *0.05 = 42.9 H*м;

c) Знаходимо реакції опор в горизонтальній площині:

S MAy = o;

RBy = Fr1b – Fa1* (dw1 /2)/(b + c) = (657*50 – 564*20)/(50 + 50) = 216 H;

S MBy = o;

RAy = Fr1c – Fa1* (dw1 /2)/(b + c) = (657*50 + 564*20)/(50 + 50) = 441 H;

d) Згинальні моменти:

MDn y = - RBy * c = -216*0.05 = -11 Н*м;

MDл y = MDn y - Fa1* (dw1 /2) = -11 – 564*0,02 = 22 Н*м;

Епюра сумарних згинальних моментів :

MS nD = Ö42,92 + 112 = 44 Н*м;

MS лD = Ö42,92 + 222 = 48 Н*м;

Епюра крутних моментів : на вал від точки С до точки D діє крутний момент Т = 34,3 Н*м;

Епюра приведених моментів :

Мпр = Ö MS2 + (aТ)2 ;

Mпр nD = 44 Н*м;

Mпр лD = Ö482 + (0,76*34,3)2 = 54,6 Н*м;

МпрС = МпрА = Т = 34,3 Н*м;

Знаходимо діаметри вала :

dc = dA = 3ÖT/0.2[t]кр = 3Ö34.3*103 /0.2*115 = 11 мм – приймаю dc = 22 мм; dA = 25 мм.

dD = 3Ö MпрD /0.1[s]32III =3Ö54.6*103 /0.1*95 = 17.9 мм – приймаю d = 28 мм;

dB = 3Ö44*103 /0.1*95 = 16.6 мм – приймаю d = 25 мм;

7.3 Розрахунок проміжного вала. Вал ІІ.

а) Знаходимо реакції опор в вертикальній площині:

S MВx = o;

RАx = Ft2*b – Ft3*с /(b + а) = 1716*50 – 3035*50/(50 + 50) = - 659 H;

S MАx = o;

RВx = Ft2*а + Ft3*(a + b + с)/(b + а) = 1716*50 + 3035*(50 +50 + 50) /(50 +50) = 5410 H;

b) Згинальні моменти:

M32Вx = - Ft3*с = 3035*0,05 = -152 Н*м;

M32Сx = - Ft3*(b +с) + RВx *b = 3035*(0,05+ 0.05) + 5410*0.05 = -33 Н*м;

с) Знаходимо реакції опор в горизонтальній площині:

S MAy = o;

RBy = Fr3 (a +b +c) – Fa3* (dm3 /2) – Fr2*a - Fa2* (dw2 /2)/(a + b) = 1053(50 + 50 + 50) – 331*43 – 657*50 – 564* 80/ (50 + 50) = 657 H;

S MBy = o;

RAy = Fr3 *c – Fa3* (dm3 /2) + Fr2*b - Fa2* (dm2 /2)/(a + b) = 1053*50 – 331*43 + 657*50 – 654* 80/ (50 + 50) = 189 H;

б) Згинальні моменти:

M32Dy = - Fa3*dm3 /2 = 331*0.043= -14 Н*м;

M32Вy = Fr3*с - M32Dy = 1053*0,05 - 14 = 38 Н*м;

M32 nCy = - RBy* b + Fr3 (b +c) - M32Dy = - 657*0.05 + 1053*(0.05 + 0.05) - 14 = 58 Н*м;

M32 лCy = M32 nCy - Fa2* (dm2 /2) = 58 - 564*0.08 = 13 Н*м;

Епюра сумарних моментів:

MSD = M32Dy =14 Н*м;

MSB = Ö1522 + 382 = 156 Н*м;

MS nC = Ö332 + 582 = 67 Н*м;

MS лD = Ö332 + 132 = 35 Н*м;

Епюра крутних моментів :

На вал від точки С до точки D діє крутний момент Т = 131.1Н*м

Епюра приведених моментів :

Mпр D = Ö142 + (0,76*131.1)2 = 100,6 Н*м;

МпрB = Ö1562 + (0,76*131.1)2 = 185 Н*м;

Мпр n C = Ö672 + (0,76*131.1)2 = 120 Н*м;

Mпр лC = 35 Н*м;

Знаходимо діаметри вала :

dD = 3Ö100600/0.1*95 = 21.9 мм – приймаю dD = 24 мм;

dB = 3Ö185000/0.1*95 = 24.9 мм – приймаю d = 25 мм;

d n C = 3Ö120000/0.1*95 = 23.2 мм – приймаю d = 30 мм;

dл C = 3Ö35000/0.1*95 = 15.4 мм – приймаю d = 25 мм;

7.4 Розрахунок проміжного вала. Вал ІІI.

а) Знаходимо реакції опор в вертикальній площині:

RAx = (Ft4 (b + c) + Ft5 c)/(a + b + c) = 3035.8*(75 + 75) + 8156*75 / (60 + 75 + 75) = 5081.3 H;

RBx = (Ft5 (a + b) + Ft4 a)/(a + b + c) = 8156*(60 + 75) + 3035.8*60 / (60 + 75 + 75) = 6110.5 H;

b) Згинальні моменти :

M32Dx = - RB *c = - 6110.5*0.075 = - 458.3 H*м;

M32Cx = Ft5 *b - RBx *(b +c) = 8156 * 0.075 - 6110.5*(0.075 +0.075) = - 304.8 H*м;

с) Знаходимо реакції опор в горизонтальній площині: