Модуль m , мм | |
1-й ряд, предпочтительный | 2-й ряд, |
0,05; 0,06; 0,08; 0,1; 0,12; 0,15; 0,2; 0,52; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,25; 1,5; 2 | 0,055; 0,07; 0,11; 0,14; 0,18; 0,22; 0,28; 0,35; 0,45; 0,45; 0,55; 0,7; 0,9; 1,125; 1,375; 1,75; 2,25 |
Таким образом имеем: модуль для всех ступеней редуктора выбираем равным
мм.б) определение основных размеров всех ступеней редуктора
Заметим, что зацепления 1 - 4 являются идентичными, поэтому их размеры будут одинаковыми.
Диаметр делительной окружности:
мм ммШирина колёс:
мм2.3. Расчет валов
а) определение диаметров валов
Расчётное значение диаметров валов с учётом только нагрузки кручения рассчитывается по формуле:
где
— Крутящий момент;— допустимое напряжение кручения материала, которое принимают в диапазоне [20 .. 50] МПа, берём = 35 МПа, получаем диаметры валов:
диаметр выходного вала
мм;диаметр второго вала определим из технолологического требования, задаваемого отношением
, так как нагрузка на этом валу минимальна: мм.б) расчёт вала на прочность и жёсткость
Расчетная схема представлена на рис. 3.
Рис. 3. Расчетная схема.
В соответствии с условиями работы выбираем для вала сталь 40Х ГОСТ 1050-74 со следующими характеристиками:
Марка стали | sВ, МПа | sТ, МПа | Твёрдость, НВ | s-1, МПа | t-1, МПа |
40Х | 1000 | 800 | 229 | 450 | 230 |
Значение крутящего момента на валу T = 3500 Н×мм
Диаметр вала d под посадку зубчатого колеса (т. к. вал тихоходный принимаем [t] = 45Мпа):
ммДиаметр под шарикоподшипники принимаем равным 5 мм , подшипники ГОСТ 8338-57 с характеристиками:
Условное обозначение | d, мм | D, мм | B, мм | r, мм | d2, мм | D2, мм | С, мм | СO, мм | n, об/мин предельное |
1000095 | 5 | 13 | 4 | 0,4 | 6,6 | 11 | 850 | 400 | 31500 |
Определим расчетные нагрузки и опорные реакции:
; , где - суммарный момент от трения в подшипниках и потенциометре; ; , где - угол эвольвентного зацепления.По полученным значениямрасчетных нагрузок определяем опорные реакции в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Вертикальная плоскость XOZ:
Для определения нагрузок, действующих на вал в этой плоскости
составляем уравнения равновесия: ; .Горизонтальная плоскость ZOY:
; .Результирующие нагрузки, действующие на вал со стороны подшипников:
; .Для определения наиболее опасного сечения построим эпюры изгибающих моментов:
в вертикальной плоскости:
в горизонтальной плоскости:
Из построенных эпюр видно, что самым опасным сечением является сечение С. Определим действующие моменты и напряжения в этом сечении. Суммарный изгибающий момент:
мм;Для вала с принятым диаметром равным 8 мм будем иметь:
мм; мм.Напряжение при изгибе
МПа .Напряжение при кручении
МПа .Номинальное эквивалентное напряжение в опасном сечении:
МПа.
2.4. Расчёт и подбор подшипников
Радиальные однорядные шарикоподшипники.
[5]Подшипники качения обычно состоят из двух колец — наружного 1 и внутреннего 2, между которыми размещают тела качения 3 (шарики или ролики), отделяемые друг от друга сепараторами. Наружное кольцо служит для крепления подшипника в корпусе, а внутреннее — для крепления на валу.
По сравнению с подшипниками скольжения подшипники качения имеют меньшие моменты трения при трогании с места и в процессе движения, в частности момент трогания, в 5 . . 10 раз меньше, чем у подшипников скольжения; обеспечивают высокую точность центрирования при восприятии значительных радиальных и осевых нагрузок; сохранение работоспособности при больших частотах вращения и в широком диапазоне изменения температуры; стандартизованы и нормализованы в пространстве, что сокращает время проектирования опор вращения, обеспечивает полную взаимозаменяемость, уменьшает стоимость опорных узлов.
В опорах приборов, работающих как правило, при малых нагрузках, наибольшее применение получили радиально однорядные и радиально-упорные однорядные шарикоподшипники.
[4]Шарикоподшипники радиальные однорядные могут воспринимать не только однорядные, но и осевые нагрузки, действующие в обоих направлениях вдоль оси вала и не превышающие 70 % неиспользованной радиальной нагрузки.
Эти подшипники имеют самое широкое применение благодаря своей дешевизне, нетребовательности к точности монтажа и условиям смазки. Их обычно применяют в узлах со сравнительно лёгкими условиями эксплуатации при отсутствии ударных нагрузок и значительно кратковременных перегрузок. Такие подшипники устанавливают, как правило, в качестве опор в лёгких редукторах приборов и приборных устройств, в электродвигателях малой мощности, в коробках передач и других приборных устройствах. Обычно такие подшипники применяют для установки валов с расстоянием между опорами L < 10d (где d — диаметр вала), а также жёстких двухопорных валов, прогиб которых под действием внешних сил не вызывает большого смещения оси вала относительно оси посадочного отверстия. Допустимая величина угла наклона цапфы вала в радиальных шарикоподшипниках q £ 0,01 рад. Соосность посадочных мест на валах под подшипники должна быть выдержана так, чтобы перекос наружних колёс относительно внутренних не превышал 0,004 рад, даже при радиальном увеличенном радиальном зазоре в подшипнике.