Курсовая работа: Червячная передача
Длина
ступицы: Lступ = (1,2...1,7) x dвала = 1,2 x 50
= 60 мм = 66 мм.Толщина обода: о = 2 x mn = 2 x 4 = 8 мм
где
mn = 4 мм - модуль зацепления.
Толщина
диска: С = 0,25 x b2 = 0,25 x 66 = 16,5 мм = 16 мм.
где
b2 = 66 мм - ширина зубчатого
венца червячного колеса.
Внутренний
диаметр обода:
Dобода = df2 - 4 x o = 190,4 - 4 x 8 = 158,4 мм = 158 мм.
Диаметр
центровой окружности:
DC отв. = 0,5 x (Doбода +
dступ.) = 0,5 x (158 + 75) = 116,5 мм = 116 мм
где
Doбода = 158 мм - внутренний
диаметр обода.
Диаметр
отверстий: Dотв. =
50,75
мм = 13 мм.
Параметры
для стопорных винтов: Dвинт =
(1,2...1,4) x m = 1,3 x 4 = 5,2 мм.
Подбираем
стандартный болт M6.
6
Выбор муфт
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.) = 24 мм;
d(1-го вала) = 20 мм;
Передаваемый
крутящий момент через муфту:
T
= 10,952 Нxм
Расчётный
передаваемый крутящий момент через муфту:
Tр = kр x T = 1,5
x 10,952 = 16,427 Нxм
здесь
kр = 1,5 - коэффициент,
учитывающий условия эксплуатации; значения его приведены в таблице 11.3[1].
Частота
вращения муфты:
n
= 697,5 об./мин.
Выбираем
муфту упругую втулочно-пальцевую 63-24-I.1-20-I.1-У2 ГОСТ 21424-93 (по табл.
К21[3]).
Упругие
элементы муфты проверим на смятие в предположении равномерного распределения
нагрузки между пальцами.
см. = 0,782
МПа [см] =
1,8МПа, здесь zc=4 - число
пальцев; Do=70 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:
и =
13,494
МПа [и] =
80МПа,
здесь
c=4 мм - зазор между полумуфтами.
Условие
прочности выполняется.
Для
аварийного одноразового выключения привода при непредусмотренном резком
повышении нагрузки применяют муфты с разрушающимися элементами; включение
привода возможно лишь после замены разрушенного элемента, что затрудняет
эксплуатацию. В нашем случае аварийные ситуации маловероятны, поэтому вполне
допустима установка предохранительной муфты со срезным штифтом. Выбор предохранительной
муфты со срезным штифтом производится в зависимости от диаметров соединяемых
валов и расчётного передаваемого крутящего момента. Диаметры соединяемых валов:
d(выход. вала) = 40 мм;
d(вала потребит.) = 40 мм;
Передаваемый
крутящий момент через муфту:
T
= 249,338 Нxм
Расчётный
передаваемый крутящий момент через муфту:
Tр = kр x T = 1,5
x 249,338 = 374,008 Нxм
здесь
kр = 1,5 - коэффициент,
учитывающий условия эксплуатации; значения его приведены в таблице 11.3[1].
Выбираем
предохранительную муфты со срезным штифтом и проведём расчёт срезных штифтов.
В
качестве предохранительного штифта выбираем штифт диаметром d=3 мм по ГОСТ
3128-70.
Вычислим
радиус расположения срезного штифта:
R
= 132,278
мм 132,3 мм;
здесь
b ср = 400 МПа -
предел прочности на срез для материала выбранного штифта.
Муфты
Муфты |
Соединяемые
валы |
Ведущий |
Ведомый |
Муфта
упругая втулочно-пальцевая 63-24-I.1-20-I.1-У2 ГОСТ 21424-93 (по табл.
К21[3]). |
Вал
двигателя
d(эл. двиг.) = 24 мм;
|
1-й
вал
d(1-го вала) = 20 мм;
|
Муфта
предохранительная со срезным штифтом. |
Выходной
вал
d(выход. вала) = 40 мм;
|
Вал
потребителя
d(вала потребит.) = 40 мм;
|
7 Проверка
прочности шпоночных соединений
Для
данного элемента подбираем шпонку призматическую со скруглёнными торцами 14x9.
Размеры сечений шпонки и пазов и длины шпонок по ГОСТ 23360-78 (см. табл.
8,9[1]).
Материал
шпонки - сталь 45 нормализованная.
Напряжение
смятия и условие прочности проверяем по формуле 8.22[1].
см =
67,847
МПа [см]
где
Т = 249338,467 Нxмм - момент
на валу; dвала = 50 мм -
диаметр вала; h = 9 мм - высота шпонки; b = 14 мм - ширина шпонки; l = 56 мм -
длина шпонки; t1 = 5,5 мм - глубина паза вала. Допускаемые напряжения смятия
при переменной нагрузке и при стальной ступице [см] = 75 МПа.
Проверим
шпонку на срез по формуле 8.24[1].
ср =
16,962
МПа [ср]
Допускаемые
напряжения среза при стальной ступице [ср] = 0,6 x [см] = 0,6 x 75 = 45 МПа.
Все
условия прочности выполнены.
Соединения
элементов передач с валами
Передачи |
Соединения |
Ведущий
элемент передачи |
Ведомый
элемент передачи |
1-я
червячная передача |
Заодно
с валом. |
|
8.
Конструктивные размеры корпуса редуктора
Толщина
стенки корпуса и крышки одноступенчатого червячного редуктора:
= 0.04 x aw + 2 = 0.04 x 140 + 2 = 7,6 мм
Так
как должно быть 8.0 мм, принимаем = 8.0 мм.
1
= 0.032 x aw + 2 = 0.032 x 140 + 2 = 6,48 мм
Так
как должно быть 1
8.0 мм, принимаем 1 =
8.0 мм.
Толщина
верхнего пояса (фланца) корпуса: b = 1.5 x = 1.5 x 8
= 12 мм.
Толщина
нижнего пояса (фланца) крышки корпуса: b1 = 1.5 x 1 = 1.5 x 8 = 12 мм.
Толщина
нижнего пояса корпуса:
без
бобышки: p = 2.35 x
= 2.35 x 8 = 18,8 мм.
Округляя
в большую сторону, получим p = 19 мм.
при
наличии бобышки: p1 = 1.5 x = 1.5 x 8 = 12 мм.
p2 = (2,25...2,75) x = 2.65 x 8 = 21,2 мм.
Округляя
в большую сторону, получим p2 =
22 мм.
Толщина
рёбер основания корпуса: m = (0,85...1) x = 0.9 x 8
= 7,2 мм. Округляя в большую сторону, получим m = 8 мм.
Толщина
рёбер крышки: m1 = (0,85...1) x 1 = 0.9 x 8
= 7,2 мм. Округляя в большую сторону, получим m1 = 8 мм.
Диаметр
фундаментных болтов (их число 4):
d1 = (0,03...0,036) x aw (тихоходная ступень) + 12 =
(0,03...0,036)
x 140 + 12 = 16,2...17,04 мм.
Принимаем
d1 = 20 мм.
Диаметр
болтов у подшипников:
d2 = (0,7...0,75) x d1 = (0,7...0,75) x 20
= 14...15 мм. Принимаем d2 =
16 мм.
соединяющих
основание корпуса с крышкой:
d3 = (0,5...0,6) x d1 = (0,5...0,6) x 20
= 10...12 мм. Принимаем d3 =
12 мм.
Размеры,
определяющие положение болтов d2 (см. рис. 10.18[1]):
e
(1...1,2) x d2 = (1...1.2) x 16 = 16...19,2 = 17 мм;
q
0,5 x d2 + d4 = 0,5 x 16
+ 5 = 13 мм;
где
крепление крышки подшипника d4 =
5 мм.
Высоту
бобышки hб под болт d2 выбирают конструктивно так, чтобы
образовалась опорная поверхность под головку болта и гайку. Желательно у всех
бобышек иметь одинаковую высоту hб.
9. Расчёт реакций в опорах
9.1.
1-й вал
Силы,
действующие на вал и углы контактов элементов передач:
Fx3 = -273,788 H
Fy3 = -907,518 H
Fz3 = Fa3 = -2493,385 H
Из
условия равенства суммы моментов сил относительно 1-й опоры:
Rx2 =
=
=
136,894 H
Ry2 =
=
=
837,357 H
Из
условия равенства суммы сил относительно осей X и Y:
Rx4 = =
= 136,894 H
Ry4 = =
= 70,161 H
Суммарные
реакции опор:
R1 =
=
= 848,473 H;
R2 =
=
= 153,826 H;
2-й вал
Силы,
действующие на вал и углы контактов элементов передач:
Fx2 = 2493,385 H
Fy2 = -907,518 H
Fz2 = Fa2 = -273,788 H
Из
условия равенства суммы моментов сил относительно 1-й опоры:
Rx1 =
=
=
-1246,692 H
Ry1 =
=
=
636,284 H
Из
условия равенства суммы сил относительно осей X и Y:
Rx3 =
=
=
-1246,692 H
Ry3 =
=
=
271,234 H
Суммарные
реакции опор:
R1 =
=
= 1399,679 H;
R2 =
=
= 1275,857 H;
10.
Построение эпюр моментов валов
10.1
Расчёт моментов 1-го вала
1
- е сечение
Mx = 0 Н x мм
My = 0 Н x мм
M
=
=
= 0 H x мм
2
- е сечение
Mx = 0 Н x мм
My = 0 Н x мм
M
=
=
= 0 H x мм
3
- е сечение
Mx1 = =
= 108856,37 H
x мм
Mx2 =
=
= 9120,97 H
x мм
My1 = =
= 17796,22 H x мм
My2 =
=
= 17796,22 H x мм
M1 =
=
= 110301,472 H x мм
M2 =
=
= 19997,438 H x мм
4
- е сечение
Mx = 0 Н x мм
My = 0 Н x мм
M
=
=
= 0 H x мм
1
- е сечение
Mx = 0 Н x мм
My = 0 Н x мм
M
=
=
= 0 H x мм
2
- е сечение
Mx1 = =
= 47721,325 H x мм
Mx2 =
=
= 20342,525 H x мм
My = =
= -93501,938 H x мм
M1 =
=
= 104975,889 H x мм
M2 =
=
= 95689,24 H x мм
3
- е сечение
Mx = 0 Н x мм
My = 0 Н x мм
M
=
=
= 0 H x мм
4
- е сечение
Mx = 0 Н x мм
My = 0 Н x мм
M
=
=
= 0 H x мм
|