Конструктивные размеры шестерен и колёс

Цилиндрическая шестерня 1-й передачи

 

Цилиндрическая шестерня 1-й передачи выполнена заодно с валом.

Фаска: n = 0,5 xmn= 0,5 x1 = 0,5 мм

Округляем по номинальному ряду размеров: n = 1 мм.

 

 

Цилиндрическое колесо 1-й передачи

 

Диаметр ступицы: dступ= (1,5...1,8) xdвала= 1,5 x30 = 45 мм.

Длина ступицы: Lступ= (0,8...1,5) xdвала= 0,8 x30 = 24 мм

Толщина обода: dо= (2,5...4) xmn= 2,5 x1 = 2,5 мм.

Так как толщина обода должна быть не менее 8 мм, то принимаем dо= 8 мм.

где mn= 1 мм - модуль нормальный.

Толщина диска: С = (0,2...0,3) xb2= 0,2 x16 = 3,2 мм = 3 мм.

где b2= 16 мм - ширина зубчатого венца.

Толщина рёбер: s = 0,8 xC = 0,8 x3 = 2,4 мм = 2 мм.

Внутренний диаметр обода:

Dобода= Da2- 2 x(2 xmn+ do) = 130 - 2 x(2 x1 + 8) = 110 мм

Диаметр центровой окружности:

DC отв.= 0,5 x(Doбода+ dступ.) = 0,5 x(110 + 45) = 77,5 мм = 79 мм

где Doбода= 110 мм - внутренний диаметр обода.

 

Диаметр отверстий: Dотв.= = = 16,25 мм = 16 мм.

 

Фаска: n = 0,5 xmn= 0,5 x1 = 0,5 мм

Округляем по номинальному ряду размеров: n = 1 мм.

 

 

Я цилиндрическая шестерня 2-й передачи

 

Диаметр ступицы: dступ= (1,5...1,8) xdвала= 1,5 x25 = 37,5 мм. = 38 мм.

Длина ступицы: Lступ= (0,8...1,5) xdвала= 0,8 x25 = 20 мм = 23 мм.

Фаска: n = 0,5 xmn= 0,5 x1 = 0,5 мм

Округляем по номинальному ряду размеров: n = 1 мм.

 

 

Я цилиндрическая шестерня 2-й передачи

 

Диаметр ступицы: dступ= (1,5...1,8) xdвала= 1,5 x25 = 37,5 мм. = 38 мм.

Длина ступицы: Lступ= (0,8...1,5) xdвала= 0,8 x25 = 20 мм = 23 мм.

Фаска: n = 0,5 xmn= 0,5 x1 = 0,5 мм

Округляем по номинальному ряду размеров: n = 1 мм.

 

 

Е цилиндрическое колесо 2-й передачи

 

Диаметр ступицы: dступ= (1,5...1,8) xdвала= 1,5 x40 = 60 мм.

Длина ступицы: Lступ= (0,8...1,5) xdвала= 0,8 x40 = 32 мм

Толщина обода: dо= (2,5...4) xmn= 2,5 x1 = 2,5 мм.

Так как толщина обода должна быть не менее 8 мм, то принимаем dо= 8 мм.

где mn= 1 мм - модуль нормальный.

Толщина диска: С = (0,2...0,3) xb2= 0,2 x18 = 3,6 мм = 4 мм.

где b2= 18 мм - ширина зубчатого венца.

Толщина рёбер: s = 0,8 xC = 0,8 x4 = 3,2 мм = 3 мм.

Внутренний диаметр обода:

Dобода= Da2- 2 x(2 xmn+ do) = 139 - 2 x(2 x1 + 8) = 119 мм

Диаметр центровой окружности:

DC отв.= 0,5 x(Doбода+ dступ.) = 0,5 x(119 + 60) = 89,5 мм = 91 мм

где Doбода= 119 мм - внутренний диаметр обода.

 

Диаметр отверстий: Dотв.= = = 14,75 мм = 15 мм.

 

Фаска: n = 0,5 xmn= 0,5 x1 = 0,5 мм

Округляем по номинальному ряду размеров: n = 1 мм.

 

 

Е цилиндрическое колесо 2-й передачи

 

Диаметр ступицы: dступ= (1,5...1,8) xdвала= 1,5 x40 = 60 мм.

Длина ступицы: Lступ= (0,8...1,5) xdвала= 0,8 x40 = 32 мм

Толщина обода: dо= (2,5...4) xmn= 2,5 x1 = 2,5 мм.

Так как толщина обода должна быть не менее 8 мм, то принимаем dо= 8 мм.

где mn= 1 мм - модуль нормальный.

Толщина диска: С = (0,2...0,3) xb2= 0,2 x18 = 3,6 мм = 4 мм.

где b2= 18 мм - ширина зубчатого венца.

Толщина рёбер: s = 0,8 xC = 0,8 x4 = 3,2 мм = 3 мм.

Внутренний диаметр обода:

Dобода= Da2- 2 x(2 xmn+ do) = 139 - 2 x(2 x1 + 8) = 119 мм

Диаметр центровой окружности:

DC отв.= 0,5 x(Doбода+ dступ.) = 0,5 x(119 + 60) = 89,5 мм = 91 мм

где Doбода= 119 мм - внутренний диаметр обода.

 

Диаметр отверстий: Dотв.= = = 14,75 мм = 15 мм.

 

Фаска: n = 0,5 xmn= 0,5 x1 = 0,5 мм

Округляем по номинальному ряду размеров: n = 1 мм.

 

 

Ведущая звёздочка 3-й цепной передачи

 

Диаметр ступицы: dступ= (1,5...1,8) xdвала= 1,5 x30 = 45 мм.

Длина ступицы: Lступ= (1...1,5) xdвала= 1,5 x30 = 45 мм

Толщина обода: dо= 1,5 x(De1- dд1) = 1,5 x(166,534 - 158,043) = 12,736 мм = 13 мм.

где De1= 166,534 мм - диаметр вершин зубьев; dд1= 158,043 мм - делительный диаметр.

Диаметр проточки:

Dc= t xctg xh = 19,05 xctg x18,2 = 133,231 мм = 133 мм.

где t1= 19,05 мм - шаг цепи; h = 18,2 мм - высота звена.

Толщина диска: С = (1,2...1,5) xdo= 1,2 x13 = 15,6 мм = 16 мм.

Диаметр центровой окружности:

DC отв.= 0,5 x(Dc+ dступ.) = 0,5 x(133 + 45) = 89 мм = 90 мм

где Dc= 133 мм - диаметр проточки.

Диаметр отверстий: Dотв.= 22 мм

 

 

Ведомая звёздочка 3-й цепной передачи

 

Диаметр ступицы: dступ= (1,5...1,8) xdвала= 1,5 x36 = 54 мм.

Длина ступицы: Lступ= (1...1,5) xdвала= 1,5 x36 = 54 мм

Толщина обода: dо= 1,5 x(De2- dд2) = 1,5 x(427,756 - 418,547) = 13,813 мм = 14 мм.

где De2= 427,756 мм - диаметр вершин зубьев; dд2= 418,547 мм - делительный диаметр.

Диаметр проточки:

Dc= t xctg xh = 19,05 xctg x18,2 = 394,453 мм = 394 мм.

где t1= 19,05 мм - шаг цепи; h = 18,2 мм - высота звена.

Толщина диска: С = (1,2...1,5) xdo= 1,2 x14 = 16,8 мм = 17 мм.

Диаметр центровой окружности:

DC отв.= 0,5 x(Dc+ dступ.) = 0,5 x(394 + 54) = 224 мм = 225 мм

где Dc= 394 мм - диаметр проточки.

Диаметр отверстий: Dотв.= 85 мм

Выбор муфты на входном валу привода

В виду того, что в данном соединении валов требуется невысокая компенсирующая способность муфт, то допустима установка муфты упругой втулочно-пальцевой. Достоинство данного типа муфт: относительная простота конструкции и удобство замены упругих элементов. Выбор муфты упругой втулочно-пальцевой производится в зависимости от диаметров соединяемых валов, расчётного передаваемого крутящего момента и максимально допустимой частоты вращения вала. Диаметры соединяемых валов:

 

d(эл. двиг.)= 19 мм;

d(1-го вала)= 16 мм;

 

Передаваемый крутящий момент через муфту:

 

T = 5,651 Нxм

 

Расчётный передаваемый крутящий момент через муфту:

 

Tр= kрxT = 1,5 x5,651 = 8,477 Нxм

здесь kр= 1,5 - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации.

 

Частота вращения муфты:

 

n = 900 об./мин.

 

Выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую 31,5-19-I.1-16-I.1-У2 ГОСТ 21424-93.

Упругие элементы муфты проверим на смятие в предположении равномерного распределения нагрузки между пальцами.

 

sсм.= 0,471 МПа £ [sсм] = 1,8МПа,

 

здесь zc=4 - число пальцев; Do=60 мм - диаметр окружности расположения пальцев; dп=10 мм - диаметр пальца; lвт=15 мм - длина упругого элемента.

Рассчитаем на изгиб пальцы муфты, изготовленные из стали 45:

 

sи=

8,124 МПа £ [sи] = 80МПа,

 

здесь c=4 мм - зазор между полумуфтами.

 

Условие прочности выполняется.

Муфты

Муфты	Соединяемые валы
Ведущий	Ведомый
Муфта упругая втулочно-пальцевая 31,5-19-I.1-16-I.1-У2 ГОСТ 21424-93 (по табл. К21[3]).	Вал двигателя d(эл. двиг.)= 19 мм;	1-й вал d(1-го вала)= 16 мм;

 

Проверка прочности шпоночных соединений

Колесо 1-й зубчатой цилиндрической передачи

 

Для данного элемента подбираем шпонку призматическую со скруглёнными торцами 8x7. Размеры сечений шпонки и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78.

Материал шпонки - сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности проверяем по формуле.

 

sсм=

 

= 48,736 МПа £ [sсм]

 

где Т = 21931,415 Нxмм - момент на валу; dвала= 30 мм - диаметр вала; h = 7 мм - высота шпонки; b = 8 мм - ширина шпонки; l = 18 мм - длина шпонки; t1 = 4 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при стальной ступице [sсм] = 75 МПа.

Проверим шпонку на срез по формуле.

 

tср=

 

= 18,276 МПа £ [tср]

 

Допускаемые напряжения среза при стальной ступице [tср] = 0,6 x[sсм] = 0,6 x75 = 45 МПа.

Все условия прочности выполнены.

 

Я шестерня 2-й зубчатой цилиндрической передачи

 

Для данного элемента подбираем шпонку призматическую со скруглёнными торцами 8x7. Размеры сечений шпонки и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78.

Материал шпонки - сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности проверяем по формуле.

 

sсм=

 

= 29,242 МПа £ [sсм]

 

где Т = 10965,708 Нxмм - момент на валу; dвала= 25 мм - диаметр вала; h = 7 мм - высота шпонки; b = 8 мм - ширина шпонки; l = 18 мм - длина шпонки; t1 = 4 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при стальной ступице [sсм] = 75 МПа.

Проверим шпонку на срез по формуле.

 

tср=

 

= 10,966 МПа £ [tср]

 

Допускаемые напряжения среза при стальной ступице [tср] = 0,6 x[sсм] = 0,6 x75 = 45 МПа.

Все условия прочности выполнены.

 

Я шестерня 2-й зубчатой цилиндрической передачи

 

Для данного элемента подбираем шпонку призматическую со скруглёнными торцами 8x7. Размеры сечений шпонки и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78.

Материал шпонки - сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности проверяем по формуле.

 

sсм=

 

= 29,242 МПа £ [sсм]

 

где Т = 10965,708 Нxмм - момент на валу; dвала= 25 мм - диаметр вала; h = 7 мм - высота шпонки; b = 8 мм - ширина шпонки; l = 18 мм - длина шпонки; t1 = 4 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при стальной ступице [sсм] = 75 МПа.

Проверим шпонку на срез по формуле.

 

tср=

 

=10,966 МПа £ [tср]

 

Допускаемые напряжения среза при стальной ступице [tср] = 0,6 x[sсм] = 0,6 x75 = 45 МПа.

Все условия прочности выполнены.

 

Е колесо 2-й зубчатой цилиндрической передачи

 

Для данного элемента подбираем шпонку призматическую со скруглёнными торцами 12x8. Размеры сечений шпонки и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78.

Материал шпонки - сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности проверяем по формуле.

 

sсм=

 

= 42,965 МПа £ [sсм]

 

где Т = 33512,634 Нxмм - момент на валу; dвала= 40 мм - диаметр вала; h = 8 мм - высота шпонки; b = 12 мм - ширина шпонки; l = 25 мм - длина шпонки; t1 = 5 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при стальной ступице [sсм] = 75 МПа.

Проверим шпонку на срез по формуле.

 

tср=

 

= 10,741 МПа £ [tср]

 

Допускаемые напряжения среза при стальной ступице [tср] = 0,6 x[sсм] = 0,6 x75 = 45 МПа.

Все условия прочности выполнены.

 

Е колесо 2-й зубчатой цилиндрической передачи

 

Для данного элемента подбираем шпонку призматическую со скруглёнными торцами 12x8. Размеры сечений шпонки и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78.

Материал шпонки - сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности проверяем по формуле.

 

sсм=

 

= 42,965 МПа £ [sсм]

 

где Т = 33512,634 Нxмм - момент на валу; dвала= 40 мм - диаметр вала; h = 8 мм - высота шпонки; b = 12 мм - ширина шпонки; l = 25 мм - длина шпонки; t1 = 5 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия при переменной нагрузке и при стальной ступице [sсм] = 75 МПа.

Проверим шпонку на срез по формуле.

 

tср=

 

= 10,741 МПа £ [tср]

 

Допускаемые напряжения среза при стальной ступице [tср] = 0,6 x[sсм] = 0,6 x75 = 45 МПа.

Все условия прочности выполнены.