Проектирование зубчатых колёс

Основные конструктивные размеры косозубого колеса быстроходной ступени

Длина ступицы

l_СТ =(0.1…1.2)d, ([1] стр. 68)

где d – диаметр посадочного отверстия,

d= 44 мм;

l_СТ =(0.8…1.2) 46=36,8…55,2 мм

Принимаем l_СТ= 38 мм;

Ширина зубчатого венца

b_w = мм;

Диаметр ступицы колеса ([1] стр. 68)

для стали d_СТ =(1.5…1.55)d=(1.5…1.55) 44=69…71,3 мм;

Принимаем d_СТ =70 мм;

Ширина торца зубчатого венца

S=2.2m+0.05b_w =2.2∙2,5+0.05∙38,1=7,405 мм;

Принимаем S=7 мм;

На косозубых колесах при твердости рабочих поверхностей менее 430 HB

выполняют фаску под углом 45⁰.

f=2,0 ([1] стр. 69)

Толщина диска: ([1] стр. 68)

C=(0.35…0.4)b_w=(0.35…0.4) 38,1=13,335…15,24 мм;

Принимаем С=2 мм.

 

Рисунок 8 – Эскиз колеса на валу быстроходной ступени

 

 

Основные конструктивные размеры косозубого колеса тихоходной ступени

l_СТ =(0.8…1.2)d, ([1] стр. 68)

где d – диаметр посадочного отверстия,

d=63 мм;

l_СТ =(0.8…1.2) 63=50,4…75,6 мм

Принимаем l_СТ=56 мм;

Ширина зубчатого венца

b_w =56,00 мм;

Диаметр ступицы колеса ([1] стр. 68)

для стали d_СТ =(1.5…1.55)d=(1.5…1.55) 63=94,5…97,65 мм;

Принимаем d_СТ =95 мм;

Ширина торца зубчатого венца

S=2.2m+0.05b_w =2.2∙3,0+0.05∙56=9,4 мм;

Принимаем S=10 мм;

Толщина диска: ([1] стр. 68)

C=(0.35…0.4)b_w=(0.35…0.4) 56,00=20,3…23,2 мм;

Принимаем С=4 мм.

На косозубых колесах при твердости рабочих поверхностей менее 400 HB

выполняют фаску под углом 45⁰.

f=2,5 ([1] стр. 69)

 

 

Рисунок 9 - эскиз колеса на валу тихоходной ступени

 

 

Подбор подшипников для валов

Подшипники качения в значительной степени определяют ресурс редуктора так как ресурс подшипников ограничен, когда ресурс зубчатых колес может быть неограниченно большим. Из экономических соображений предпочтительно применение шариковых однорядных подшипников легкой серии ГОСТ 8338-78. В случаи, если выяснится их недостаточная грузоподъемность, можно применить подшипники других типов.

Для быстроходного вала выберем по ГОСТ 8328-75 роликовые радиальные шариковые подшипники серии 207.

Характеристики:

d=35 (мм)

D=72 (мм)

B=17 (мм)

r=2 (мм)

C=31,9 (kH)

C₀=17,6 (kH)

Проверим выполнение условия:

C≥[C]

[C]=6,78 (kH)

17,6≥6,78;

Условие выполняется, подшипник подобран верно.

Внутренний диаметр подшипников промежуточного вала определим по формуле:

где r=2,5 (мм) – переходной радиус по табл.1,9[1];

(мм);

Отсюда

Примем d_П = 40 мм. По ГОСТ 8338-75 выбираем роликовый радиальный однорядный подшипник 208 (средняя серия).

Внутренний диаметр подшипников тихоходного вала:

(мм),

Отсюда

Примем d_П = 40 мм. По ГОСТ 8338-75 выбираем шариковый радиальный однорядный подшипник 308 (средняя серия).

Проверка подбора и определение ресурса подшипников промежуточного вала

 

Характеристики:

d=40 (мм)

D=80 (мм)

B=18 (мм)

r=2 (мм)

По табл. 24.10 [2]

C=32,0 (kH)

C₀=17,8 (kH)

 

Требуемый ресурс:

L_h=a₁∙a₂∙(C/P)^α∙10⁶/60∙n;

где a₁∙a₂=1,3;

α=3;

n=n_2Б=n_1T=110 (об/мин);

,по табл.16.5[3]

е = 0,19 табл.16.5 [3];

e;

табл.16.5 [3],

откуда X = 1,0,

Y = 0.

Эквивалентная нагрузка:

L_he=900 часов;

 

L_h > L_he 1442ч >900ч

 

Подшипник подобран верно.

 

Расчет шпонок

 

Рисунок 10 - Соединение шпонкой

 

Подбор шпонок произведем по таблицам стандартов ГОСТ23360-78 для соединений типа вал-ступица. Принимаем величину допускаемых напряжений смятия [s_см] = 120 (МПа).

Определим рабочую длину шпонки:

Для колеса быстроходного вала:

l₄ = l_р4 + b=17,23+12=29,23 (мм),

согласуем со стандартным числовым рядом l=28 (мм).

где Т – вращающий момент на колесе тихоходной ступени;

h – высота шпонки;

l – длина шпонки;

b – ширина шпонки;

h - высота шпонки;

 

Для колеса тихоходного вала:

l₄ = l_р4 + b=58,15+18=76,15 (мм),

согласуем со стандартным числовым рядом l=80 (мм).

 

 

Для входного вала:

l₄ = l_р4 + b=9,65+8=17,65 (мм),

согласуем со стандартным числовым рядом l=20 (мм).

Для выходного вала:

согласуем со стандартным числовым рядом l=70 (мм).

 

 

 

 

Расчет промежуточного вала

Расчет промежуточного вала на прочность.

Определение изгибающих и крутящих моментов

 

Определим моменты, действующие на промежуточный вал, методом сечений:

Реакции в опорах промежуточного вала мы определили в разделе 5.3:

Полные реакции в опорах:

Опора 3:

Опора 4:

.

Расчет и построение эпюр изгибающих моментов:

Плоскость XOY:

Сечение 1 (0 < х < b):

Сечение 2 (b<x<b+c):

Сечение 3 (b+c<x<b+2c):

Сечение 4 (b+2c<x<2b+2c):

Плоскость XOZ:

Сечение 1 (0<x<b)

Сечение 2 (b<x<b+c):

Сечение 3 (b+c<x<b+2c):

Сечение 4 (b+2c<x<2b+2c):

Определение результирующих изгибающих моментов

Сечение 1

Сечение 2

Сечение 3

Сечение 4

Максимальный изгибающий момент М ∑ = 445 (Н·м)

Расчет и построение эпюр крутящих моментов.

Момент на шестерне тихоходной ступени:

Момент на колесе быстроходной ступени:

 

 

Построим эпюру изгибающих и крутящих моментов:

 

Рисунок 12.1 – Эпюры изгибающих и крутящих моментов

Расчет промежуточного вала на усталостную прочность