1. Энергетический и кинематический расчеты привода

Рисунок 1-Схема привода.

Исходные данные:

- выходная мощность, Вт                                 5;

-частота вращения выходного вала, мин-1                           65.

Коэффициент полезного действия (КПД) привода

где - ориентировочные величины КПД различных видов

механических передач и отдельных элементов привода.

Расчётная мощность электродвигателя

Рекомендуемое передаточное число привода

,

где Ui – средние значения передаточных чисел для различных видов механических передач.

Расчётная частота вращения вала электродвигателя

мин-1

По каталогу выбираю электродвигатель 4А132S4У3 (Рэ=7,5 кВт, nэ=1455мин-1, Тmax/Tnom=2).

Действительное общее передаточное число привода

;

;

.

Частоты вращения валов привода

мин-1

мин-1

мин-1

мин-1

Угловые скорости валов привода

с-1

с-1

с-1

с-1

Мощности, передаваемые валами привода

кВт,

 кВт,

 кВт,

 кВт.

Крутящие моменты на валах привода

Н∙м,

 Н∙м,

 Н∙м,

 Н∙м.

Результаты энерго-кинематического расчёта заносим в таблицу 1

Таблица 1 – Значения параметров элементов привода

№ вала

Частота

вращения

n, мин-1

Угловая

скорость

, с-1

Мощность

Р, кВт

Крутящий

момент

Т, Н∙м

Передаточное

xисло

U

1 1455 152,29 6,14 40,31 2,01 2 723,88 75,28 5,775 76,31 3 241,3 25,09 5,489 218,77 3 4 65,21 6,8 4,999 733,1

2. Расчёт тихоходной передачи

2.1 Проектный расчёт передачи

Исходные данные:

- крутящий момент шестерни 44,33;

- частота вращения шестерни n2, мин-1  1455;

- частота вращения колеса n30, мин-1 723,88;

- передаточное число 2,01.

Материал шестерни и зубчатых колёс – сталь 20Х ГОСТ4543-71.

Термообработка для зубчатых колёс и шестерен –цементация, закалка и отпуск. Пределы текучести и твёрдость выбираем по таблице 8.8[1], результаты заносим в таблицу 2.

Таблица 2 – Механические свойства

  Вид термообработки

σВ, МПа

σТ, МПа

НRС Зубчатое колесо, шестерня Цементация 650 400 56-63

Пределы контактной выносливости

где HHRC – твёрдость поверхности зубьев.

Допускаемые контактные напряжения

где ZN – коэффициенты выносливости;

SH – коэффициенты запаса прочности.

 

где  - меньшее из значений контактных напряжений, МПа.

Принимаем пределы изгибной выносливости

σFLIM1=750МПа

σFLIM2=800МПа

Допустимые напряжения изгиба

 (13)

 

где YN - коэффициенты долговечности (YN=1);

YA – коэффициенты, учитывающие одностороннее приложение

нагрузки при одностороннем приложении нагрузки YA=1;

SF - коэффициенты запаса прочности (SF=2).

Коэффициент нагрузки передачи

2.3 Проектный расчет конической передачи

Расчетный диаметр шестерни определяем по формуле

 

где ψbd-коэффициент ширины шестерни относительно ее диаметра

(ψbd=0.3-0.6);

KHβ-коэффициент, учитывающий неравномерность распределения

нагрузки по ширине венца;

КА-коэффициент внешней динамической нагрузки(Ка=1).

Определим ширину венца зубчатых колес

  (15)

Принимаем b=45 мм.

Угол делительного конуса

 (16)

Внешнее конусное расстояние определяем по формуле

мм

Определяем внешний делительный диаметр шестерни

мм  (18)

Принимаем число зубьев шестерни z1=17, определяем модуль зацепления по формуле

мм

Принимаем mte=mn=4мм

Округляем значение модуля до ближайшей величины mnII=mII в соответствии с ГОСТ 9563-60 (таблица 4.2.1[2]).

Определяем действительное число зубьев шестерни

Находим число зубьев колеса

Принимаем z2=35

Действительное передаточное число

Определяем действительные величины углов делительных конусов

 (20)

Определяем внешние делительные диаметры по формуле

 (21)

Определяем внешние диаметры вершин зубьев

 (22)

Определяем внешние диаметры впадин зубьев

 (23)

Действительное внешнее конусное расстояние

 (24)

Средний модуль зацепления

мм (25)

Средние делительные диаметры колес определяется по формуле

 (26)

Определяем внешнюю высоту головки зуба

 (27)

Определяем внешнюю высоту ножки зуба

 (28)

Определяем внешнюю высоту зуба

Определяем угол ножки зуба по формуле

 (29)

Угол головки зуба

Угол конуса вершин определяем по формуле

  (31)

Находим угол конуса впадин по формуле

 (32)

Расстояние от вершины до плоскости внешней окружности вершин зубьев шестерни определяем по формуле

мм (33)

Расстояние от вершины до плоскости внешней окружности вершин зубьев колеса

мм (34)

Определим внешнюю окружную толщину зуба шестерни и колеса по формуле

 (35)

2.4 Проверочный расчет передачи по контактным напряжениям

Определяем окружную силу в зацеплении

 Н, (36)

где dm1-средний делительный диаметр шестерни, мм. ............