ГЛАВА 7. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ
КОРОБОК СКОРОСТЕЙ И ПОДАЧ
7.1 Коробка
скоростей
Тема проекта.
Рассчитать и сконструировать 4-ступенчатую коробку скоростей с цепной
передачей, кулачковой и упругой муфтами.
Исходные данные: схема механизма коробки (рисунок
7.1),
мощность на выходе N = 10 кВт; частота вращения валов, об/мин:
электродвигателя n=3000
(синхронное); IV
вала —
n1
= 447;
n2=398;
n3=355;
n4
= 316. Движение нереверсируется.*
* В теме проекта график нагрузки не задается. Этот
график разрабатывается студентами самостоятельно при расчете более нагруженной
зубчатой пары.
Просмотреть ближе
Рисунок 7.1 - Кинематическая схема
коробки скоростей
Содержание расчетно-пояснительной записки:
1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет.
2. Расчет передач.
3. Расчет валов.
4. Подбор подшипников.
5. Подбор и проверка шпоночных и зубчатых (шлицевых)
соединений.
6. Подбор и проверочные расчеты муфт.
7. Назначение степеней и классов точности,
шероховатости поверхностей, отклонений от геометрической формы и взаимного
расположения поверхностей.
8. Расчет валов на выносливость.
9. Выбор способа смазки передач и подшипников.
10. Расчет элементов корпуса.
7.1.1 Выбор
электродвигателя и кинематический расчет
а) Выбор
электродвигателя.
Принимаем КПД: η1
= 0,99 — пары подшипников качения; η2 = 0,97 — пары прямозубых
цилиндрических колес; η 3 = 0,95 — открытой цепной передачи. Общий
КПД механизма коробки:
η = η14
η22 η3 = 0,994
· 0,972
·
0,95 =0,86.
Требуемая мощность электродвигателя
кВт.
Принимаем двигатель типа
А02-52-2 номинальной мощностью
Nдв=13
кВт и частотой вращения
nдв
= 2910 об/мин.
Приведенный способ
подбора электродвигателя является упрощенным. Эффективная мощность N в
данном случае задана. Определение же этой мощности должно производиться по
методике, изложенной в курсе «Теория резания». Уточненный способ подбора
электродвигателя изложен в работе [5].
б) Кинематический
расчет.
Этот расчет включает:
построение графика частот вращения, определение передаточных чисел и чисел
зубьев колес. Заданный ряд чисел оборотов представляет геометрическую прогрессию
со знаменателем
,
что соответствует ГОСТ
8032—84.
Просмотреть ближе
Рисунок 7.2 - График частот вращения
Построение графика частот
вращения и определение чисел зубьев колес необходимо выполнить в порядке,
изложенном в главе 2.
На
рисунке 7.2 показан график частот вращения, на лучах которого записаны
передаточные числа различных пар зубчатых колес и цепной передачи.
Частота вращения
двигателя не входит в стандартный ряд чисел оборотов (рисунок 7.2), поэтому
передаточные числа первой двухваловой передачи не могут быть степенями
знаменателя ф. В связи с этим передаточные числа первой двухваловой передачи
должны назначаться так, чтобы
II вал имел частоту вращения из
стандартного ряда.
;
.
Передаточные числа второй
группы двухваловой передачи принимаются по графику частот вращения (рисунок 7.2).
;
.
После определения
передаточных чисел необходимо проверить условие:
.
В данном примере это
условие выполняется.
Передаточное число цепной
передачи
uцп
= φ5= 1,125 =1,78.
Числа зубьев колес первой
двухваловой передачи, для которой передаточные числа не являются степенью φ,
определяются по вычисленному значению и и суммарному числу зубьев
zΣ.
При выборе zΣ
в данном случае исходим из условий: недопустимости подрезания зубьев
шестерни и одинакового модуля зубчатых венцов блока
z4–z5
При этом условии справедливы уравнения:
.
Решая эти уравнения, получим:
zl=22,
z4=51,
z2=24,
z5=49.
Для определения чисел
зубьев колес двухваловой передачи воспользуемся таблица 3[64] и так же, как в
предыдущем случае, возьмем модули зубчатых колес обеих пар
z3–z7
и
z6–z8
одинаковыми. Принимая zΣ
=75, составляем уравнения:
;
решая которые получаем:
z3=23;
z7=52;
z6=27;
z8=48.
Результаты
кинематического расчета сводим в таблицу 7.1.
Таблица 7.1
u |
u1=2,05 |
u2=2,32 |
u3=1,78 |
u4=2,24 |
|
|
|
|
|
zΣ |
73 |
75 |
|
Кинематический расчет
завершается вычерчиванием кинематической схемы механизма коробки, при этом
соблюдается масштаб (произвольный) в радиальном направлении. На схеме
указываются число зубьев колес, данные об электродвигателе, нумеруются валы
передач (рисунок 7.3).
Просмотреть ближе
Рисунок 7.3 – Расчетная кинематическая
схема коробки скоростей
|