Расчет зубчатых колес на контактную прочность

Далее ⇒

Подпись И.О. Фамилия

Курсовой проект защищен

с оценкой ____________

Иркутск 2011

Содержание

Схема привода и исходные данные………………………………3

1 Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода………………………………………………………………….3

1.1 Выбор электродвигателя по оборотам…………………………..3

1.2 Выбор электродвигателя по мощности………………………….4

2 Расчет зубчатых колес редуктора………………………………….4

2.1 Расчет зубчатых колес на контактную прочность……………...4

2.2 Силы, действующие в зацеплении……………………………….7

2.3 Проверка зубьев по напряжениям изгиба……………………….7

3 Расчет валов редуктора……………………………………………..8

4 Конструктивные размеры шестерни и колеса……………………10

5 Конструктивные размеры корпуса редуктора……………………11

6 Проверка долговечности подшипников…………………………..11

7 Проверка прочности шпоночных соединений……………………13

Список использованной литературы…………………………...…14

Схема привода и исходные данные

Схема 3

Вариант № 25

N_ВВ = 2,9 кВт; n_BB= 13 об/мин.

Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода

Выбор электродвигателя по оборотам.

n_д = n_ВВ*u_общ, где u_общ- общее передаточное отношение привода.

u_общ = u_р. * u _ч.р.

Предположим, имеется в наличии цилиндрический редуктор u_{ч. р.}= 30 > 26 (червяк однозаходный) и цилиндрический редуктор u_р. = 3.

Тогда u_общ = u_р. * u_ч.р.=3 * 30 =90. Соответственно,

n_д = n_ВВ*u_общ= 13 * 90 = 1170 об/мин.

Принимаю электродвигатель на 1000 об/мин.

u_общ = n_д/ n_ВВ= 1000 /13 = 76,923 об/мин.

Корректирую передаточное число червячного редуктора.

u_ч.р.= u_общ/u_р.= 76,923 /3 = 25,641

N_д = N_ВВ/η_общ , η_общ – общий КПД привода.

η₀= 0,99 – КПД опор каждого вала; η_ч.р.= 0,81 – КПД червячного редуктора; η_р. = 0,97 – КПД цилиндрического редуктора;

η_общ = η₀⁴* η_ч.р.* η_р. = 0,99⁴* 0,81 * 0,97 = 0,7546

N_д = N_ВВ/ η_общ = 2,9 / 0,7546 = 3,843 кВт.

Принимаю электродвигатель 4А112МB6у которого N_д= 4 кВт при n_д= 1000 об/мин.

ω = π * n/30 = 13*3,14/30 = 1,3606 c^-1; N = T*ω; T = N/ω= 2900/1,3606 = 2131,412 H*м N₄ = N_ВВ/η₀ =3018,959; N₃ = N₄/(η₀*η_ч_._р_.) =3880,385; N₂ = N₃/η₀ =4039,963; N₁ = N₂/(η₀*η_р_.) =4339,380; n₄= n_ВВ = 13; n₃ = n₄*u_ч_._р_.=390; n₂ = n₃=390; n₁ = n₂*u_р_. =1000;

1.2 Выбор электродвигателя по мощности

Таблица (1.1)

№ вала	N,Вт	n, об/мин	ω, с^-1	Т, Н*м
1(Ш1)	4339,380		122,46	35,435
2(К2)	4039,963		40,82	98,9701
	3880,385		40,82	95,0608
	3018,959		1,3606	2218,843
ВВ.			1,3606	2131,412

Расчет зубчатых колес редуктора

Расчет зубчатых колес на контактную прочность

σ_Н = 270/a_w * ≤[σ]_H (2.1)

a_w = a – межосевое расстояние; Т₂– крутящий момент на валу зубчатого колеса; b₂ – ширина колеса; u – передаточное отношение пары зацепления;

К_Н = К_Ha * К_Hβ * К_Н_v – комплексный коэффициент. К_Ha– учитывает неравномерность распределения нагрузки между зубьями; К_Hβ– учитывает неравномерность распределения нагрузки по ширине венца; К_Н_v– зависит от скорости и степени точности передачи. Предварительно принимаем К_Н = 1,3

Допускаемое контактное напряжение [σ]_H определяется по формуле

[σ]_H = σ_Н_lim _b* K_HL/[n]_H , где σ_Н_lim _b – предел контактной выносливости при базовом числе циклов нагружения;

K_HL – коэффициент, учитывающий число циклов(в большинстве случаев принимают K_HL = 1); [n]_H – коэффициент безопасности; для колес из нормализованной и улучшенной стали, а также при объемной закалке принимаю [n]_H = 1,1.

σ_Н_lim _b определяются по формулам (см. таблицу 2.1)

Таблица 2.1

Способы термохимической обработки зубьев	Твердость поверхностей зубьев	Сталь	σ_Н_lim _b , МПа
Нормализация или улучшение	< HB 350	Углеродистая и легированная	2 HB + 70
Объемная закалка	38….50 HRC	Углеродистая и легированная	18 HRC + 150
Поверхностная закалка	48….54 HRC	Углеродистая и легированная	17 HRC +200
Цементация и нитроцементация	56….63 HRC	Низкоуглеродистая	23HRC
Азотирование	57….67 HRC	Легированная (38ХМЮА)

Принимаю материал из низкоуглеродистой Стали 45, термообработка – цементация и нитроцементация, твердость НRC = 59. Тогда σ_Н_lim _b = 23НRC = 1357 МПа.