1. Введение и описание редуктора

2. Подбор электродвигателя

3. Расчёт механической передачи

4. Проектировочный расчёт валов

5. Конструктивные параметры деталей редуктора

6. Подбор шпоночных соединений

7. Подбор подшипников

8. Проверочный расчёт ведомого вала

9. Смазка подшипников

10. Литература

1. Введение и описание устройства редуктора

Редуктор – это механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, заключённый в определённый закрытый корпус и работающий в масляной ванне. Назначение редуктора – понижение частоты вращения и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим.

Редукторы широко применяют в различных отраслях народного хозяйства, в связи, с чем число разновидностей редукторов велико.

Редуктор состоит из корпуса, в котором на валах неподвижно закреплены зубчатые или червячные передачи.

Цилиндрический одноступенчатый косозубый редуктор. Здесь зубья расположены по винтовым линиям на делительном диаметре. Зубья входят в зацепление не сразу по всей длине, а постепенно, увеличиваются время контакта одной пары зубьев. Нагрузка в косозубой передаче передаётся по большему числу контактных линий, что уменьшает шум.

Передаточное число u 6,3 ГОСТ 2185-66

Горизонтальный редуктор наиболее распространённый. Корпуса чаще выполняют литыми, чугунными. Валы монтируют на подшипниках качения или скольжения. Редуктор проектируют либо для приводов определённой машины, либо по заданной нагрузке и передаточному числу без указания конкретного назначения. На кинематических схемах буквой Б обозначают входной (быстроходный) вал редуктора, буквой Т – выходной (тихоходный).

2. Выбор электродвигателя

2.1. Составляем схему редуктора с электродвигателем согласно заданию.

Цилиндрический горизонтальный косозубый редуктор.

Рис.1 1-электродвигатель; 2- муфта; 3 –вал входной; 4-колесо зубчатое; 5- колесо зубчатое

2.2. Определяем общий КПД редуктора с муфтой.

Где - КПД муфты;

КПД зацепления;

- КПД пары подшипников;

2.3. Определяем требуемую мощность электродвигателя

Где - мощность на ведомом валу редуктора [из задания]

2.4. Определяем требуемую частоту вращения вала электродвигателя

Где - частота вращения ведомого вала редуктора [из задания]

u - передаточное число редуктора [из задания]

2.5. Выбираем электродвигатель типа 132М6/970, у которого,

2.6. Определяем отклонение частоты вращения вала электродвигателя от заданной редуктора

2.7. Выбранный электродвигатель по частоте вращения соответствует заданию.

2.8. Выписываем данные по выходному концу вала электродвигателя

Стр.386

Рис.2

2.9. Определяем частоту вращения валов редуктора.

1. Определяем угловые скорости валов редуктора

1. Определяем вращающие моменты на валах редуктора

1. Расчёт механической передачи

3.1. Так как в задании нет особых требований в отношении габаритов передачи, выбираем материалы со средними механическими характеристиками (см.гл.111, таб.3.3): для шестерни Сталь 45, термическая обработка – улучшение, твёрдость НВ 230; для колеса – Сталь 45, термическая обработка, улучшение, но твёрдость на 30 единиц ниже – НВ 200.

3.2. Допускаемые контактные напряжения [ формула 3.9 ]

Где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов.

3.3. По таб.3.2 гл. 111 для углеродистых сталей с твёрдостью поверхностей зубьев менее НВ 350 и термической обработкой (улучшением)

2НВ+70

- коэффициент долговечности; при числе циклов нагружения больше базового, чем имеет место при длительной эксплуатации редуктора, принимают

коэффициент безопасности

3.4. Для косозубых колёс расчётное допускаемое контактное напряжение по формуле (3.10) гл.111

Для шестерни

Для колеса

Тогда расчётное допускаемое контактное напряжение

Требуемое условие выполнено

3.5. Коэффициент, несмотря на симметричное расположение колёс относительно опор (см.рис. 12,2), причём выше рекомендуемого для этого случая, так как со стороны цепной передачи действуют силы, вызывающие дополнительную деформацию ведомого вала и улучшающий контакт зубьев. Принимаем предварительно по таб.3.1, как в случае несимметричного расположения колёс, значение

Принимаем для косозубых колёс коэффициент ширины венца по межосевому расстоянию (см.с.36)

3.6. Межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев по формуле (3.7) гл.111

Где для косозубых колёс, а передаточное число нашего редуктора

Ближайшее значение межосевого расстояния по ГОСТ 2185-66

3.7. Нормальный модуль зацепления принимаем по следующей рекомендации.

m n =(0.01…0.02) a w = =(0.01…0.02)140=1,4…2,8

Принимаем по ГОСТ 9563-60 (см.с.36)

Приём предварительного угла наклона зубьев

И определим числа зубьев шестерни и колеса [см. формулу 3.16]

Принимаем, тогда

Основные размеры шестерни и колеса:

Диаметры делительные

d 1 =

Проверка: a w =мм

Диаметры вершин зубьев

Ширина колеса b 2 = ψ BA * a w =0.3*112=34 мм.

Ширина шестерни

Мм

Определяем коэффициент ширины шестерни по диаметру

Окружная скорость колёс и степень точности передачи

При такой скорости для косозубых колёс следует принять 8-ю степень точности (Чернавский ст.32)

Значения даны в табл. 3,5; при твёрдости НВ 350 и симметричном расположении колёс относительно опор с учётом изгиба ведомого вала от натяжения цепной передачи

По табл. 3,4. гл. 111 при и 8-й степени точности =1,09.

По табл. 3.6. для косозубых колёс при имеем =1,0

Таким образом

Проверка контактных напряжений по формуле (3.6)

Силы, действующие в зацеплении [формула 8.3] и 8.4 гл. V 11

Окружная

Радиальная

Осевая

Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба по формуле (3.25)

Здесь коэффициент нагрузки. По табл. 3.7. при

Твёрдости НВ 350 и симметричном расположении зубчатых колёс относительно опор

По табл. 3,8. . Таким образом, коэффициент; коэффициент, учитывающий форму зуба и зависящий от эквивалентного шага зубьев [см.гл.111, пояснения к формуле 3,25]

У шестерни

У колеса

И (см.с.42)

Допускаемое напряжение по формуле (3.24)

По табл. 3.9 для стали 45 улучшенной при твёрдости НВ 350

1,8 НВ

Для шестерни для колеса

Коэффициент безопасности [см. пояснение к формуле 2,24] где (по табл.3,9)

(для паковки и штамповок). Следовательно

Допускаемые напряжения:

Для шестерни

Для колеса

Находим отношение

Для шестерни

Для колеса

Дальнейший расчёт следует вести для зубьевколеса, для которого найденное отношение меньше.

Определяем коэффициент и [см. гл.111, пояснение к формуле 3,25]

Для средних значений коэффициента торцового перекрытия

И 8-й степени точности

Условие прочности выполнено.

1. Конструктивный расчёт валов.

Цель расчёта: Определить и подобрать диаметры ступеней ведущего и ведомого валов.

Проектировочный расчёт валов

Ведущий вал

4.1. Конструируем и составляем эскиз вала.

4.2. Определяем диаметр выходного конца вала

Где

[Из раздела 2]

Допускаемое напряжение на кручение.

Принимаем

Полученный диаметр согласуем с диаметром электродвигателя

мм

4.3. Определяем диаметр вала под подшипником

Где - высота буртика около подшипников для цилиндрического конца вала

Принимаем стандартное значение

4.4. Определяем диаметр буртика около подшипников

Где r =2 мм – радиус закругления галтели принимаем стандартное значение

Ведомый вал

4.7. Конструируем и составляем эскиз вала для всех редукторов

4.8. Определяем диаметр выходного конца вала

Где [ Из раздела 2 ]

Принимаем

Обратить внимание, чтобы было на 5 и более мм.

4.9. Определяем диаметр буртика около подшипника

Где

Принимаем стандартное значение

1. Определяем диаметр буртика около подшипника

R =3мм

Принимаем стандартное значение

4.10. Определяем диаметр вала под зубчатым или червячным колесом.

По условию Обычно принимаем

1. Определяем диаметр буртика около колеса

Где f -величина фаски

F =1,6 мм

Принимаем стандартное значение

1. Определяем длину выходного конца вала

Принимаем стандартное значение

Остальные длины участков вала принимаем конструктивно.

Конструктивные параметры деталей редуктора

1. Определение параметров корпуса редуктора

5.1. Толщина стенки корпуса и крышки редуктора одноступенчатого цилиндрического

Принимаю

5.1.1 Толщина верхнего пояса (фланца) корпуса

5.1.2 Толщина нижнего пояса (фланца) крышки корпуса

5.1.3. Толщина нижнего пояса корпуса

без бобышки

при наличии бобышки

5.1.4. Толщина рёбер основания корпуса

5.1.5. Толщина рёбер крышки

Диаметр фундаментальных болтов (их число 4)

По ГОСТ 7808-70 принимаем

Принимаем болт М16

S =22мм; Н=9мм; D =24,5мм;

5.1.6. Диаметр болтов у подшипников

Принимаем Болт М16

S =17мм; Н=7мм; D =18,9мм;

5.1.7. Диаметр болтов соединяющих основание корпуса с крышкой

Принимаем Болт М8

S =12мм; Н=5мм; D =13,2мм;

Недостающие размеры колеса

5.2. Цилиндрическое зубчатые колёса внешнего зацепления

Диаметр ступицы и толщину торцов зубчатого венца принимают:

5.3. Подбор подшипников (шариковый однорядный радиальный лёгкой серии стр. 376 Дунаев) и

Подшипники шариковые радиальные однорядные (ГОСТ 8338-75)

Ведущий вал

Условное обозначение 207, D =72мм; В=17; r =2:

Ведомый вал

Условное обозначение 80209, D =85мм; В=19; r =2:

Динамическая с=33,2кН; Статическая

5.4. Крышки подшипниковых узлов

Конструирование крышки

Ведущий вал

D = 80мм h =16мм

92мм 5мм

110мм 10мм

2мм

B =10мм

Ведомый вал

D = 85мм h =16мм

105мм 5мм

125мм 10мм

2мм

B= 10мм

5.5. Принимаем шайбу пружинную Болт М8.

Принимаем шайбу 8 65Г ГОСТ 64.02-70.

5.6. Выбираем штифты для соединения корпуса и крышки

Штифт 6 x 20 ГОСТ 3129-70.

5.7. Подбираем пробку отдушину

5.8. Принимаем пробку цилиндрическую с резьбой (1.с.140)

5.9. Принимаем резиновые манжеты для валов

Ведущий вал то

Манжета 1-35 x 58 ГОСТ 8752-79

Ведомый вал при Принимаем Манжету 1-45 x 65 ГОСт 8752-79

Расчёт шпоночных соединений

1. Подбор и расчёт шпоночных соединений.

1. На выходном участке вала
2. Ведомого вала
3. Под колесо

Шпонки устанавливают на выходных концах валов и под колёсами.

Принимаем призматические шпонки по Дунаеву по ГОСТ 23460-78

6.1. Подбираем и проверяем шпонки для ведущего вала

6.2. Шпонка на выходном конце вала

Для [Из раздела 4] по ГОСТ 23360-78

Выбираем b =8мм; h =7мм;

Меньшую на 5…10мм

И сравниваем 24,51<110

Обозначение шпонки: Шпонка b * h * ГОСТ 23360-78

Вместо b , h , поставить выбранные величины шпонки.

6.4. Подбираем и проверяем шпонки для ведомого вала

Вращающий момент на валу [Из раздела 2]

6.4.1. Шпонка на выходном конце вала

Для [Из раздела 4]

Выбираем b =10мм; h =8мм;

Для данного выходного конца вала [Из раздела 4]

Принимаем стандартную длину шпонки

Меньшую на 5…10мм

Определяем расчётную длину шпонки

Проверяем шпоночное соединение на смятие.

И сравниваем 48,21<100

Обозначение шпонки: Шпонка b * h * ГОСТ 23360-78

6.4.2. Шпонка под колесом.

Для [Из раздела 4] выбираем b =14мм; h =9мм;

Для [Из раздела 5] принимаем

Меньшую на 5….10мм

Расчётная длина шпонки

Проверяем шпоночное соединение на смятие

Сравниваем с

Обозначение шпонки b * h * ГОСТ 23360-78

7.ПОДБОР ПОДШИПНИКОВ.

ВЕДУЩИЙ ВАЛ .

7.1. Из предыдущих расчетов редуктора выписываем данные для

подбора подшипников:

М I =58,82Нм [из раздела 2]

F t 1 =1589,73 Н [из раздела 3]

F r 1 =590,47 Н [из раздела 3]

[из раздела 3]

[из раздела 3]

d п1 =35 мм [из раздела 4]

 I =100,48 [из раздела 2]

L h =22000 часов [из задания]

7.2.Составляем расчетную схему вала для цилиндрической передачи:

где l 1 и l 2 – расстояние между центром шестерни и опорой берутся из

эскизной компоновки:

l 1 = 44 мм, l 2 = 44 мм

При симметричном расположении шестерни по отношению опор

l 1 = l 2 = l = 44 мм

7.3. Согласно заданию выходной конец вала редуктора соединяем с валом

электродвигателя муфтой МУВП.

Определяем радиальную силу муфты F М

C .272

Так как направление силы F М неизвестно, то направляем её параллельно силе F t 1 ,но в обратную сторону. Расстояние l М точки приложения силы F М принимаем из эскизной компоновки /от центра подшипника до центра шпонки/

l М = 127мм

7.4. Определяем опорные реакции вала в вертикальной плоскости для цилиндрической передачи:

7.5.Определяем опорные реакции в горизонтальной плоскости:

Проверка

181,60-590,47+408,86=0

0=0 Реакции определены, верно

7.5. Определяем опорные реакции в горизонтальной плоскости

7.5.1. Для цилиндрической передачи

Проверка

383,5+142,09+1589,73-1342,32=0

0=0 Реакции определены верно

7.6.Определяем суммарные радиальные нагрузки на подшипники:

7.7. Определяем соотношение осевой и радиальной нагрузок

Если то принимаем шариковые радиально-упорные или роликовые конические подшипники

7.8. Подбор шариковых радиально-упорных подшипников

7.8.1. Для диаметра вала выбираем шариковый радиально-упорный подшипник

№ 36207, у которого,

7.8.2. Определяем коэффициент осевого нагружения е и коэффициенты нагрузок х и у:

При Принимаем,

При Принимаем,

7.8.4. определяем суммарные осевые нагрузки в зависимости от условий нагружения.

7.8.5. . В соответствии с условиями работы подшипников принимаем коэффициенты:

V – коэффициент вращения кольца

V = 1 . c .103

К  - коэффициент безопасности

К  =1 . c .104

К Т – температурный коэффициент

К Т = 1 . c .105

Принимаем,

Принимаем,

7.8.7. Определяем эквивалентную динамическую нагрузку для подшипников.

Дальнейший расчёт ведём но более нагруженному подшипнику в опоре

7.8.8. Определяем расчётную динамическую грузоподъемность подшипников

7.8.9. Уточняем действительную (базовую) долговечность подшипника

Необходимо, чтобы было

37744>24000

ВЕДОМЫЙ ВАЛ.

7.12. Из предыдущих расчетов редуктора выписываем данные для подбора подшипников:,

М 2 = 109,47Н∙м [из раздела 2]

F t 2 = 1589,73 Н [из раздела 3]

F r 2 = 590,47 Н [из раздела 3]

d 2 = 150 мм [из раздела 4]

d п2 = 40мм [из раздела 4]

 2 = 52,24 [из раздела 2]

L h =22000 часов [из задания]

7.10. Составляем расчетную схему вала

7.10.1. Для цилиндрической передачи:

где l 1 и l 2 – расстояние между центром колеса и опорой /берутся из эскизной компоновки /:

l 1 = 44мм, l 2 =44 мм

7.11. Так как по условию задания не дано конкретного применения редуктора, то к выходному концу вала прикладывают консольную силу

Но в обратную сторону

Расстояние точки приложения силы от опоры определяется по чертежу

7.12. определяем опорные реакции в вертикальной плоскости.

Проверка

525,56-590,47+64,90=0

0=0. Реакции определены верно.

7.13. Определяем опорные реакции в горизонтальной плоскости.

7.13.1. Для цилиндрической передачи

Проверка

2682,25-1589,73-2400,32+1307,8=0. 0=0. Реакции определены верно

7.14. Определяем суммарные радиальные нагрузки на подшипники:

7.15. Определяем соотношение осевой и радиальной нагрузок

Если то принимаем шариковые радиальные подшипники

Дальнейшие расчёты ведём по расчётам подбора подшипников для ведущего вала, изложенного в пункте 7,8, заменив на, на

7.8. Подбор шариковых радиальных подшипников /при наличии осевой силы/

7.8.1. Для диаметра вала выбираем шариковый радиальный подшипник № 208 , у которого

7.8.2. Определяем коэффициент осевого нагружения е коэффициента нагрузок х и у.

При Принимаем е=0,20; х=1 и у=0

Где I - число рядов тел качения

7.8.3. Определяем осевые составляющие от радиальных нагрузок

7.8.4. Определяем суммарные осевые силы в зависимости

7.8.5. В соответствии с условиями работы подшипников принимаем коэффициенты

V - коэффициент вращения кольца

V =1 , при вращении внутреннего кольца подшипника относительно радиальной нагрузки

коэффициент безопасности

1,0 вид нагружения, это спокойная нагрузка без толчков

температурный коэффициент

Потому, что рабочая температура подшипника. До

7.8.6. Окончательно принимаем коэффициент радиальной х и осевой у нагрузок:

При принимаем =1 и =0

При принимаем =1 и =0

7.8.7. Определяем эквивалентную динамическую нагрузку для подшипников

Дальнейший расчёт ведём по более нагружённому подшипнику в опоре.

7.8.8. Определяем расчётную динамическую грузоподъемность подшипника

Необходимо, чтобы было

Выбранный подшипник не пригоден

7.8.9. Уточняем действительную/базовую/долговечность подшипника.

Необходимо, чтобы было

19329,4>24000

8. Проверочный расчет ведомого вала

8.1.Из предыдущих расчетов выписываем данные для проверочного расчет ведомого вала,

М 2 =109,47 Н·м

R 1 x = 2400,32

R 2 x =2682,25 Н

R 1у = 64,90 Н

R 2у =525,56 Н

F k =1307,8 H

L 1 =44 мм

L 2 =44 мм

L к =127 мм

8.2.Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов.

8.2.1.Для цилиндрической передачи составляем общую схему напряжения ведомого вала по схемам в разделе 7 (схема а). В случае если значения R 1 x , R 2 x , R 1у , R 2у имеют отрицательные величины, то меняем их направления по сравнению с ранее принятыми.

Для цилиндрической шевронной передачи силу на схеме не проставляют, так как ее нет. Определяем изгибающие моменты вала в вертикальной и горизонтальной плоскостях:

Вертикальная плоскость

Составляем схему нагружения ведомого вала (схема б), определяем изгибающие моменты в характерных точках

М u 2 =0

R 2 y L 2 =525,56·44=23124,64 Нм

М u 4 =0

М u 1 =0

R 1 y L 1 = 64,90 44=2855,6Нм

Строим эпюры изгибающих моментов (схема в).

Горизонтальная плоскость

Поворачиваем горизонтальную плоскость с силами и совмещаем ее с вертикальной плоскостью (схема г).

Определяем изгибающие моменты в характерных точках:

М u 2 =0

R 2х L 2 = 2682,25·44= 118019 Н·м

М u 4 =0

М u 1 = - F k L k = -1772,6·135= -184350,4 Н·мм

F k (L k + L 1 )- R 1х L 1 = -1307,8(171)-2400,32·44= -329247,88 Н·м

Строим эпюру изгибающих моментов (схема д).

Определяем крутящие моменты на участках:

• на участке 2-3 М к2-3 =0
• на участке 3-1 М к3-1 = М 2 =109,47 Н м =109,47 Н·мм

Строим эпюру крутящих моментов (схема е)

8.2.Определяем суммарный изгибающий момент в опасном сечении (проверяем вал только в точке 3)

М u =, Н·мм

М u ==23124,64 Н·мм

8.3.Определяем момент сопротивления при изгибе

W ==9620 мм 3

где d к2 , h , b - из раздела 6

8.4.Определяем напряжение изгиба

 u ==2,40 МПа

МПа

8.5.Определяем амплитуду напряжения цикла  а и среднее напряжение цикла  м при симметричном цикле изгиба

 а =  u =2,40 МПа

 m =0

8.7.Определяем полярный момент сопротивления сечения при кручении

W k ==20461,89 мм 3

8.7. Определения напряжения кручения

 к =, МПа

 к ==53,4 МПа

8.8. Определение амплитуды напряжения  а и среднее напряжение цикла  m при отнулевом цикле кручения

 m =  a =  k /2=53,4/2=26,7 МПа \ для нереверсивных передач \

8.9.Принимаем материал для ведомого вала сталь 45 со следующими характеристиками:

 в =900 МПа

 т =650 МПа

 -1 =380 МПа

 -1 =0,6  -1 =230 МПа

8.10. .Принимаем коэффициенты:

К  и К τ - эффективные коэффициенты концентрации напряжений

При  в =900 МПа принимаем К  =2,15 МПа, К τ =2,0 МПа (, с.214)

К d - коэффициент влияния абсолютных размеров, при d k 2 =55 мм принимаем К d =0,76 К F - коэффициент влияния шероховатости поверхности, при R a =0,8 мкм и  в =900 МПа принимаем К F =1,15

К V - коэффициент влияния поверхности упрочнения, без упрочнения принимаем К V =1- без упрочнения

8.11. Определяем общий коэффициент концентрации напряжения для данного сечения вала

(К  ) д =()=3,17

(К τ ) д =()=3,03

8.12.Определяем пределы выносливости вала в рассмотренном сечении

( -1 ) д ==119,87 МПа

( -1 ) д ==75,90 МПа

8.13.Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям

S  =,

т . к .  m =0, то

S  ==49,94

S  ==2,84

где ψ  = - коэффициент влияния асимметрии цикла ψ  =0,05

8.14.Определяем расчетный коэффициент запаса прочности

S ==2,83

S =2,83=1,3…2,1

Сопротивление усталости вала в данном сечении обеспечивается.

9. Выбор смазки для зацепления колес и

подшипников.

9.1.Для окружной скорости V =2,80/с (из раздела 3) и контактному давлению  н =384 (из раздела 3) выбираем сорт масла для смазки зубчатого зацепления И-Г-А-46 [стр.135]

9.2.Определяем объем масляной ванны

V =0,25Р 2 , дм 3

где Р 2 – из раздела 2

V =0,25 ·5,5=1.375м 3

9.3.Устанавливаем уровень погружения колеса в масляную ванну на 2 m  h м  0,25 d 2 , принимаем h м =30мм

9.4.Для заливки масла в редуктор предусматриваем люк и масленку, а для его слива устанавливаем пробку .

9.5.Для контроля уровня масла в корпусе редуктора применяем жезловый маслоуказатель

9.6.Выбираем способ смазки подшипников разбрызгивание и вид смазки – картерный ГОСТ 21150-75

9.7.Для предохранения от вытекания смазочного материала из подшипниковых узлов около выходных концов вала, а также для защиты их от попадания из вне влаги и пыли применяем уплотнительные устройства типа Манжета 1-35х58 ГОСТ 8752-79 и Манжета 1-40х60 ГОСТ 8752-79

Для соединения крышки и корпуса редуктора применяем Болт М12

Для уплотнения заливных и сливных отверстий используем уплотняющие прокладки из резины - резиновое кольцо

10. Список использванных источников

1. Дунаев Л . Ф .; Леликов О . П . Детали машин . Курсовое проектирование 1990.

2. Куклин Н . Г .; Куклина Г . С . Детали машин . 1990.

3. Фролов М . Н . Техническая механика . Детали машин . 1990.

4. Чернавский С . А ., Боков К . Н ., Чернин И . М ., Ицкович Г . Н ., Козинцев В . П ., Курсовое проектирование деталей машин . 1987.

5. Техническая механика . Контрольные задания . 1986.

6. Куклин Н . Г .; Куклина Г . С . Детали машин . 1984.

7. Чернин И . М ., Кузьмин А . В ., Ицкович Г . М . Расчеты деталей машин . 1978.

R 2x

R r1

R r1

t1

R 1x

F м

R 1y

R r1

R 2y

l 2 = 44

l 1 = 44

L m = 127

1

2

R 2y

2

R r2

R 2x

F t2

F r2

R 1x

R r1

R 1y

F k

l 2 = 44

l 1 = 44

L k 12700000000000 100000000000000000

2

3

4

1

Эпюра М u в (Н мм)=3694,5 Н мм

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

1

45

45

61

R 2x

R 2y

F t2

F r2

F a2

R 1x

R 1y

F k

M 2

F a2

R 2y

F r3

R 1y

R 2x

F t2

R 1x

F k

Эпюра М uz (Н мм)

Эпюра Мк (Н мм)=73,89х10 3

65544,5

55863

108083,8

73,89х10 3

73,89х10 3

2

а)

б)

в)

г)

д)

е)

Создание сборочного чертежа одноступенчатого цилиндрического редуктора

Для начала несколько слов о том, что мы будем чертить. Редуктор – это машиностроительный механизм, предназначенный для согласования рабочих параметров электродвигателя и рабочего органа машины (насоса, конвейера, лебедки и т. п.). Рабочие параметры – это вращательный момент и частота вращения вала. В редукторе, как правило, идет понижение частоты вращения и, соответственно, повышение величины передаваемого момента (в противном случае это уже будет не редуктор, а мультипликатор). Необходимость согласования параметров возникла из-за того, что асинхронные электродвигатели имеют строго определенную частоту вращения и выдаваемую мощность, а на входном валу рабочего агрегата силовые параметры определяются требованиями пользователей (например, количество воды, подаваемой насосом, задает частоту вращения его вала) или условиями работы агрегата (например, скоростью подъема груза). По этой причине параметры двигателя почти никогда не совпадают с теми, которые необходимы в реальном производстве. Трансформация рабочих параметров осуществляется при помощи механических передач зацепления. В редукторах используются преимущественно зубчатые цилиндрические, зубчатые конические или червячные механические передачи. Возможно комбинирование нескольких передач (одного или разных типов) в одном редукторе, например редуктор цилиндрическо-червячный или коническо-цилиндрический. Если в редукторе идет понижение силовых параметров с применением одной механической передачи, то он называется одноступенчатым (рис. 2.79), если с использованием двух последовательно размещенных передач – двухступенчатым, если трех – трехступенчатым.

Рис. 2.79. Одноступенчатый цилиндрический шевронный редуктор (корпус в разрезе)

Исходные данные

Допустим, нужно спроектировать редуктор исходя из таких данных:

Тип редуктора – цилиндрический одноступенчатый косозубый;

Вращающий момент на рабочем валу машины (на выходном валу редуктора) – 1200 Н·м;

Необходимая частота вращения вала – 15 рад/с;

Режим загруженности агрегата – средний.

Дополнительные данные, которые были учтены во время проектирования (согласно рекомендациям стандартов или другой технической литературы), включают:

Коэффициент полезного действия цилиндрического косозубого зацепления – 0,97;

Передаточное число редуктора u – 3, 55;

Коэффициент ширины зубчатого венца? ba – 0,6;

Число зубьев шестерни z ш – 20 шт.;

Угол наклона линии зуба? – 15°;

Материал шестерни – сталь 40, нормализация;

Материал колеса – сталь 50, нормализация.

В результате проектных расчетов были получены такие характеристики проектируемого агрегата:

Вращающий момент на входном (ведущем) валу редуктора – 352 Н·м;

Угловая скорость ведущего вала – 53, 25 рад/с;

Число зубьев колеса z к – 71 шт.;

Стандартный нормальный модуль зубьев m – 5, 5 мм;

Межосевое расстояние передачи a ? – 259 мм;

Делительный диаметр колеса d к – 404 мм;

Делительный диаметр шестерни d ш – 104 мм;

Ширина колеса b к – 155 мм.

Все параметры, вычисленные при проектировании, подтверждены проверочными расчетами.

Результат расчета валов дал следующие значения (рис. 2.80):

Размеры ведущего вала: d 11 = 45 мм, d 12 = 50 мм, d 13 = 55 мм, d 14 = 63 мм и d 15 = 71 мм;

Размеры ведомого вала: d 21 = 71 мм, d 22 = 75 мм, d 23 = 80 мм, d 24 = 85 мм и d 25 = 90 мм.

Рис. 2.80. Схема вала редуктора

В принятых индексах диаметров вала первая цифра означает номер вала (1 – ведущий, 2 – ведомый), а вторая – номер участка вала, что отвечает схеме на рис. 2.80 (1 – участок под шкив или колесо, 2 – переходной участок, 3 – диаметр вала под подшипники, 4 – посадочный участок под колесо или шестерню, 5 – диаметр упорного буртика).

Значения диаметров всех участков обоих валов приведены к стандартному ряду Ra40.

Этих данных достаточно для того, чтобы начать построение. В процессе выполнения чертежа отдельные геометрические и компоновочные характеристики будут уточняться, а затем воплощаться на чертеже.

Вид сверху

Построение чертежа цилиндрического редуктора принято начинать с вида сверху. На этом виде редуктор изображается в разрезе, что наиболее полно раскрывает внутреннее строение механизма. Кроме того, затем значительно легче рисовать другие виды (главный вид, вид слева), на которых, как правило, не слишком много вырезов и разрезов.

Создайте новый документ КОМПАС-Чертеж. Измените его формат на А2, а ориентацию оставьте вертикальной (так как на чертеже мы планируем изобразить только два вида: главный и сверху).

Примечание

При построении этого чертежа, как и для всех последующих примеров, предполагается, что система настроена следующим образом: стиль оформления всех чертежей – Чертеж констр. Первый лист. ГОСТ 2.104-2006; все элементы оформления, кроме штампа основной надписи и графы 26, удалены, а сама основная надпись оставлена без изменений. Кроме того, при вводе графических объектов действуют четыре глобальные привязки: Ближайшая точка, Пересечение, Выравнивание и Точка на кривой.

Создайте в документе новый вид (кнопка Создать новый вид на панели Ассоциативные виды или команда меню Вставка? Вид). Настройте параметры вида: имя вида – Вид сверху, масштаб вида – 1:2, точка начала координат – размещена ближе к левому нижнему углу листа (приблизительно так, как показано на рис. 2.81). Расчет масштаба вида основывался на межосевом расстоянии, но даже если вы ошибетесь, самостоятельно создавая чертежи в будущем, не отчаивайтесь. Масштаб, как и другие параметры вида, легко изменить.

Рис. 2.81. Размещение точки начала координат вида сверху

Чтобы настроить параметры существующего вида, необходимо в дереве построения чертежа выделить нужный вид и вызвать для него команду контекстного меню Параметры вида. При этом на панели свойств отобразятся элементы управления, доступные при создании нового вида на чертеже. Внеся какие-либо изменения, не забудьте нажать кнопку Создать объект. Если вы хотите просто изменить масштаб, можете использовать специальную группу команд Масштаб в контекстном меню (это список стандартных масштабов, представленный как группа меню, из которого вы можете в любой момент выбирать подходящий вам).

Теперь приступим к построению.

Начать следует с нанесения осевых линий – мы будем ориентироваться на них при построении всех деталей редуктора.

Создайте по очереди три осевых: одну горизонтальную (ось симметрии всего изображения вида), проходящую через начало координат, и две вертикальных (первая из них также должна проходить через начало координат, а вторая – удалена от нее на расстояние a ? (259 мм) вправо по горизонтали). Точно определять длину и положение характерных точек этих линий сейчас нет необходимости. Позже, по мере по мере вычерчивания изображения, можно будет более точно выровнять края осевых.

Создать осевые можно при помощи команды Отрезок, в настройках которой на панели свойств следует выбрать стиль линии Осевая, но лучше воспользоваться кнопкой Осевая линия по двум точкам панели Обозначения. Так будет значительно удобнее выравнивать осевую линию по краям уже сформированного изображения, поскольку характерные точки такой осевой размещены не на концах отрезка, а на некотором расстоянии от края.

При вводе каждой линии привязки еще не будут работать (поскольку пока не к чему привязываться), поэтому для точного размещения необходимо вручную ввести координаты в соответствующие поля панели свойств. Например, для горизонтальной осевой при вводе нужно задать ординату начальной точки равной нулю (абсциссу оставить произвольной, но отрицательной). После этого перейти в окно документа и, равняясь по горизонтали на первую точку, зафиксировать конечную точку (ее абсцисса должна быть положительной). Вы получите горизонтальный отрезок, выполненный стилем Осевая и проходящий через точку начала координат. Аналогично следует поступить для двух вертикальных осевых, обозначающих осевые линии валов редуктора. Для первой необходимо указать абсциссу начальной точки равной нулю, а для второй – равную по величине межосевому расстоянию, то есть 259 мм. У вас должно получиться изображение, похожее на рис. 2.82.

Рис. 2.82. Осевые линии чертежа

Теперь вычертим зубчатое зацепление. Это, наверное, второй по важности момент при проектировании редуктора после компоновки подшипниковых узлов. В КОМПАС это сделать не так уже и сложно.

1. Создайте в виде сверху новый слой с названием Зубчатое колесо. Убедитесь, что слой сделан текущим.

2. Перейдите на вкладку Геометрия компактной панели и в группе команд построения вспомогательных прямых нажмите кнопку Параллельная прямая

На панели свойств в группе кнопок Режим щелкните на кнопке Одна прямая, чтобы перейти в режим построения только одной вспомогательной прямой вместо двух симметричных (что задано по умолчанию).

3. При помощи этой команды постройте две вспомогательных прямых. Первую – параллельно вертикальной осевой ведомого вала, смещенную вправо на расстояние 202 мм (то есть на величину делительного радиуса зацепления). Вторую – параллельно горизонтальной осевой линии, удаленную от нее на половину ширины колеса (b к /2, то есть 77, 5 мм). Для построения этих прямых поочередно указывайте базовые прямые и задавайте величину смещения относительно каждой из них в поле Расстояние на панели свойств. Для создания каждой вспомогательной прямой необходимо нажимать кнопку Создать объект на панели специального управления или использовать сочетание клавиш Ctrl+Enter.

4. Не выходя из команды Параллельная прямая, постройте еще две вспомогательные прямые, параллельные вспомогательной линии, обозначающей делительный радиус зацепления. Эти прямые будут использоваться для рисования пары зубьев, находящихся в зацеплении. Первая из них должна быть смещена вправо от базовой прямой на величину высоты головки зуба (равную модулю зацепления m , то есть 5, 5 мм), вторая – влево, на величину высоты ножки зуба (1,25 · m ).

Перед тем как продолжить построение, необходимо определить некоторые дополнительные геометрические параметры зубчатого колеса. Исходя из известных из курса деталей машин и основ конструирования зависимостей, принимаем следующее:

· толщину обода колеса? о = 20 мм;

· толщину ступицы? ст = 34 мм (отсюда, учитывая, что диаметр участка вала под колесо равен 85 мм, следует, что диаметр ступицы равняется d ст = 153 мм);

· ширину ступицы l ст принимаем равной ширине колеса (это не описано в литературе, но для данного варианта редуктора так будет лучше всего);

· толщина диска с = 54 мм.

5. Продолжаем работать с командой Параллельная прямая. Постройте еще четыре вспомогательных прямых:

1) одну параллельно осевой ведомого вала, на расстоянии d 24 /2 (42,5 мм) вправо (эта линия обозначает контур участка вала под колесо);

2) отталкиваясь от только что построенной вспомогательной прямой, создайте еще одну, смещенную на? ст (34 мм) вправо;

3) третья прямая должна быть параллельна горизонтальной осевой и выше ее на половину толщины диска – с /2 (27 мм);

4) четвертая прямая должна быть смещена на величину? о (20 мм) влево от линии, обозначающей диаметр западин зубьев колеса, то есть от линии, которая лежит левее на 1,25 · m от линии зацепления (см. п. 4).

Постарайтесь не запутаться в этой паутине из вспомогательных прямых. Если у вас все же возникли какие-то проблемы, можете воспользоваться файлом Шаг 1.cdw, который находится в папке Examples\Глава 2\Редуктор цилиндрический прилагаемого к книге компакт-диска. Он содержит чертеж на текущем этапе построения.

Примечание

Эти же вспомогательные прямые вы могли создать, применяя и другие команды: Горизонтальная прямая, Вертикальная прямая или Вспомогательная прямая. Однако при помощи Параллельная прямая все построение можно выполнить, не выходя из одной команды. К тому же, на мой взгляд, она намного удобнее.

После подготовительных действий все готово к вычерчиванию колеса. Построение изображения будет организовано следующим образом: сначала мы создадим контур одной четверти колеса, после чего зеркально отобразим его.

6. Нажмите кнопку Непрерывный ввод объектов на панели инструментов Геометрия, перейдите в режим ввода отрезка и постройте контур зубчатого колеса, привязываясь к точкам пересечения вспомогательных прямых (рис. 2.83). Линию зацепления обозначьте осевой по двум точкам (кнопка Осевая линия по двум точкам на панели инструментов Обозначения).

Рис. 2.83. Начало построения контура зубчатого колеса

7. Приблизительно посредине диска, соединяющего ступицу с ободом, обозначьте отверстие в разрезе. Его диаметр и размещение определяются из конструктивных соображений.

8. Удалите все вспомогательные линии из вида (команда меню Редактор? Удалить? Вспомогательные кривые и точки? В текущем виде). При помощи команды Фаска панели инструментов Геометрия создайте три фаски (длиной 2,5 мм и углом 45°) на торцах колеса и, используя команду Скругление этой же панели, выполните два скругления (радиусом 4 мм) в местах пересечения диска с ободом и ступицей. Применив команду Отрезок, добавьте недостающие линии, исходящие из фасок. В результате получилась четверть изображения колеса (рис. 2.84). Этот этап построения содержится в файле Шаг 2.cdw, который находится на прилагаемом компакт-диске в папке Examples\Глава 2\Редуктор цилиндрический.

Рис. 2.84. Четверть изображения зубчатого колеса

9. Выделите все изображение слоя, за исключением двух осевых. Для этого выделите все объекты с помощью рамки, а затем, удерживая нажатой клавишу Ctrl, щелкните на осевых, чтобы снять с них выделение. Перейдите на панель Редактирование и нажмите кнопку Симметрия. Отобразите выделенные объекты относительно горизонтальной осевой, указав на ней две произвольных точки. После завершения создания зеркального изображения отредактируйте положение конечных точек осевой отверстия в диске и осевой, обозначающей линию зацепления.

10. Нажмите кнопку Штриховка на панели Геометрия. Проверьте, чтобы был выбран стиль штриховки – Металл, а угол – 45°. Остальные настройки оставьте заданными по умолчанию. Щелкните кнопкой мыши в любой точке в середине контура ступицы, а затем – в любой точке обода. На изображении чертежа должно появиться фантомное отображение штриховки. Нажмите кнопку Создать объект.

Примечание

Если система отказывается создавать штриховку, значит, в контуре колеса где-то есть разрыв. Можете потратить время и попытаться отыскать его, увеличивая масштаб представления до астрономического, а можете просто вручную указать границы штриховки, нажав кнопку Ручное рисование границ.

11. Половина изображения зубчатого колеса готова (рис. 2.85). Выделите все объекты в слое и зеркально отобразите их (при помощи команды Симметрия), только теперь относительно вертикальной осевой, проходящей через начало координат. Чертеж зубчатого колеса редуктора готов (файл Шаг 3.cdw в папке Examples\Глава 2\Редуктор цилиндрический прилагаемого к книге компакт-диска).

Рис. 2.85. Половина изображения зубчатого колеса

Следующим нашим шагом в построении чертежа редуктора будет создание зубчатой шестерни. Эта операция во многом напоминает выполнение чертежа колеса, поэтому некоторые очевидные моменты я буду пропускать.

1. Создайте новый слой в текущем виде. Назовите его Зубчатая шестерня и сделайте текущим.

2. Используя команду Параллельная прямая панели Геометрия, постройте в новом слое такие вспомогательные линии:

1) две прямые, которые параллельны линии зацепления: одну, смещенную на величину высоты головки зуба влево, а вторую – на высоту ножки вправо (это будет зуб шестерни);

2) прямую, параллельную горизонтальной осевой, смещенной относительно нее на половину ширины шестерни. Ширина шестерни на 3–5 мм больше ширины колеса, поэтому примем для нашего редуктора b ш – 160 мм.

3. Нажав кнопку Непрерывный ввод объектов, создайте контур четверти изображения шестерни, привязываясь к точкам пересечения вспомогательных линий. Удалите вспомогательную геометрию с чертежа и создайте фаску (инструмент Фаска на панели Геометрия) с катетом 2,5 мм и углом 45° на торце шестерни.

4. Выделите все изображение на слое и при инструменте Симметрия панели Редактирование отобразите его относительно горизонтальной осевой.

Если у вас возникли трудности на каком-либо этапе построения, откройте файл Шаг 4.cdw (находится в папке Examples\Глава 2\Редуктор цилиндрический прилагаемого к книге компакт-диска) и изучите построенное изображение.

Дальнейший процесс построения шестерни будет немного отличаться от создания колеса. Дело в том, что шестерню редко показывают в разрезе. Как правило, на ее изображения наносят линии, обозначающие угол наклона зубьев (напомню, что мы создаем косозубый редуктор).

5. Выделите все изображение за исключением линии, обозначающей впадины зубьев шестерни, и симметрично отобразите его относительно осевой линии ведущего вала. Постройте также осевую линию, обозначающую делительный диаметр шестерни справа от осевой.

6. Нажмите кнопку Кривая Безье на панели инструментов Геометрия. На панели свойств выберите стиль линии Для линии обрыва и создайте произвольную кривую по всей ширине шестерни, отсекая изображение зуба шестерни, который будет показан в зацеплении. Поместите штриховку (со стилем Металл и углом наклона –45°) в созданной замкнутой области. Вы получите изображение выреза зуба шестерни (рис. 2.86).

Рис. 2.86. Полученная зубчатая шестерня (слой с изображением зубчатого колеса погашен)

7. Нанесем косые линии, отображающие угол наклона зубьев шестерни и колеса. Сначала постройте вспомогательную прямую под углом 75° к горизонтали, пересекающую изображение шестерни в любом месте справа от осевой. Для этого подходит команда Вспомогательная прямая панели Геометрия. Укажите любую точку так, чтобы прямая пересекала шестерню, а потом вручную задайте значение угла. Далее, при помощи одноименной команды создайте отрезок, привязав его конечную и начальную точки к пересечениям построенной вспомогательной прямой и боковых поверхностей шестерни. Перед вводом отрезка не забудьте изменить стиль линии на Основная (после ввода кривой Безье в списке остался выбран стиль Для линии обрыва). Удалите вспомогательную прямую и выделите отрезок. Перейдите на панель Редактирование компактной панели и щелкните на кнопке Копия по кривой. Создайте три копии наклонного отрезка, равноудаленных одна от другой по горизонтали на 10 мм (в качестве направляющей для копирования можете указать отрезок, который изображает боковую поверхность шестерни).

8. Зубья на чертеже изображаются в зацеплении, и когда один зуб (например, колеса) сверху, то он закрывает зуб шестерни. По этой причине часть зуба шестерни, которая перекрывается колесом, нужно изобразить пунктирной линией, обозначая, что она невидима. На нашем чертеже это как раз вертикальный отрезок между двумя фасками (точнее, два отрезка, так как второй мы получили копированием). Щелкните на них дважды и в появившемся списке стилей линий на панели свойств выберите пунктирную. Для завершения редактирования нажмите кнопку Создать объект. Кроме того, добавьте два отрезка, обозначающих фаску в видимой (не разрезанной) части шестерни.

Еще один этап построения окончен: зубчатое косозубое зацепление готово (рис. 2.87). Файл Шаг 5.cdw, иллюстрирующий текущий этап выполнения задачи, находится на прилагаемом к книге компакт-диске в папке Examples\Глава 2\Редуктор цилиндрический.

Рис. 2.87. Зубчатое косозубое зацепление

После формирования зубчатого зацепления в редукторе следует приступать к компоновке его подшипниковых узлов. Однако перед этим желательно вычертить контур внутренней стенки корпуса редуктора. Расстояние от внутренней стенки корпуса редуктора до торца вращающейся детали примем равным (1,0…1,2) · ? к, где? к – толщина стенки корпуса редуктора. В нашем случае? к = 8 мм (значение определено по результатам расчета корпуса на прочность), поэтому принимаем минимальный зазор между шестерней и корпусом равным 8 мм.

Для создания контура стенки редуктора выполните следующее.

1. Вставьте еще один слой с названием Корпус и сделайте его текущим.

2. Постройте четыре вспомогательных прямых, используя команду Параллельная прямая. Три из четырех прямых (сверху, снизу и слева) должны быть построены на расстоянии 8 мм от торца вращающейся детали (сверху и снизу – это боковая поверхность шестерни, поскольку она шире колеса, слева – торец зубчатого колеса). Последняя прямая (левая внутренняя стенка редуктора) должна быть удалена вправо от торца шестерни на расстояние намного большее, чем 8 мм. В нашем случае – целых 45 мм. Это связано с тем, что крышка быстроходного подшипника, как правило, больше внешнего диаметра шестерни, что важно учитывать при определении зазора между корпусом и шестерней. Кроме того, в корпусе по бокам от крышки подшипника будут размещаться бобышки под крепежные болты. Все это существенно влияет на конфигурацию корпусных деталей редуктора. Однозначных рекомендаций по определению этого зазора нет, он зависит от типоразмера подшипников быстроходного вала, выбранного типа крышки (на винтах или врезные), а также от размеров бобышек. Если вы впервые проектируете редуктор, можете не обращать внимания на эти параметры. Впоследствии, при детальной проработке главного вида (в частности, крышки редуктора) этот размер можно будет легко откорректировать. КОМПАС-График предлагает для этого удачные средства. Сейчас же (можете поверить мне на слово) величина зазора именно такая, как нужно.

3. При помощи инструмента Прямоугольник постройте контур внутренней стенки корпуса, по очереди указав две противоположные вершины прямоугольника (на пересечении вспомогательных прямых).

4. Нажмите кнопку Скругление на углах объекта, которая находится в той же группе, что и Скругление на панели Геометрия. В группе кнопок Режим на панели свойств нажмите кнопку На всех углах контура, что позволит сразу выполнить скругления на всех углах указанного контура. Щелкните кнопкой мыши на созданном прямоугольнике (напомню, что команда Прямоугольник создает единый объект – замкнутый контур, а не группу отрезков), после чего завершите выполнение команды. Радиус скруглений определяется конструктивно, примем его равным 10 мм.

5. Удалите всю вспомогательную геометрию из слоя.

Построенное изображение находится в файле Шаг 6.cdw, который располагается в папке Examples\Глава 2\Редуктор цилиндрический прилагаемого к книге компакт-диска.

К работе со слоем Корпус мы еще вернемся, а пока приступим к компоновке подшипниковых узлов. В результате расчета были выбраны шарикоподшипники следующих типоразмеров:

На ведущем валу – №311 (средняя серия);

На ведомом валу – №216 (легкая серия).

Для компоновки подшипниковых узлов сделайте следующее.

1. Создайте новый слой, присвойте ему имя Подшипниковые узлы. Сделайте этот слой текущим.

2. Снова воспользуемся командой Параллельная прямая. Постройте с ее помощью две прямых, параллельных осевым линиям ведомого и ведущего валов, смещенных относительно их на величину d 23 /2 (40 мм) и d 13 /2 (27, 5 мм) соответственно (то есть на величину радиусов участков каждого вала под подшипник). Не забывайте проверять, включен ли режим создания одной прямой.

3. Для обеспечения нормальной работы редуктора очень важна смазка подшипниковых узлов. Допустим, в редукторе консистентная смазка подшипников. Это означает, что для предотвращения протекания консистентного масла в корпус редуктора необходимо предусмотреть маслоудерживающие кольца. Они устанавливаются в отверстие корпуса, отделяя камеру подшипника от внутренней полости редуктора. Одной стороной они упираются в буртик вала (как правило, это следующая ступень вала большего диаметра), а другой – во внутреннее кольцо подшипника. Рекомендуемая толщина колец – 8–12 мм.

Для построения маслоудерживающих колец и точного позиционирования подшипников необходимо создать еще одну вспомогательную прямую, параллельную внутренней стенке редуктора и смещенную вверх от нее на 9 мм (принятая толщина колец).

4. Теперь все готово для вставки подшипников. Причем это будет именно вставка! Вам не придется тратить время на то, чтобы искать в справочниках все размеры выбранных подшипников, после чего рисовать их вручную. КОМПАС-График располагает удобными средствами для автоматического размещения подшипников (и других элементов) на чертежах. Вызовите Менеджер библиотек, для чего воспользуйтесь одноименной кнопкой на панели инструментов Стандартная. Слева в окне менеджера щелкните на строке Машиностроение, а в появившемся списке справа дважды щелкните на пункте Конструкторская библиотека (рис. 2.88). Откроются доступные функции, которые содержит выбранная библиотека. Перейдите в раздел ПОДШИПНИКИ? ПОДШИПНИКИ ШАРИКОВЫЕ и дважды щелкните на элементе Подшипники ГОСТ 8338-75. В появившемся окне из раскрывающегося списка Диаметр d выберите диаметр вала для подшипников (напомню, для ведомого вала – 80 мм, для ведущего – 55 мм). Чтобы определить серию подшипника, выберите из списка Диаметр D внешний диаметр (для ведомого вала и легкой серии – 140 мм, для ведущего вала и средней серии – 120 мм). По очереди разместите по одному подшипнику на каждом валу, фиксируя их в точке пересечения оси вала с вспомогательной линией, ограничивающей маслоудерживающие кольца. После вставки изображения подшипников чертеж должен выглядеть как на рис. 2.89.

Рис. 2.88. Конструкторская библиотека

Рис. 2.89. Вставка и размещение подшипников

Примечание

На самом деле в КОМПАС-3D есть более мощное приложение для работы со стандартными изделиями – библиотека Стандартные изделия. Конструкторская библиотека – более простая по функционалу – использовалась до того, как вышли в свет Стандартные изделия. Однако она до сих пор весьма широко применяется из-за своей простоты, универсальности, а главное, небольшой цены.

5. Постройте половину сечения маслоудерживащего кольца и заштрихуйте его (рис. 2.90). Для построения желательно использовать команду Ломаная, после чего выполнить скругление в левом нижнем углу изображения кольца. Конечно, вы можете создать то же изображение при помощи инструмента Непрерывный ввод объектов, а затем объединить его в контур, используя команду Собрать контур панели Геометрия. Имея изображение кольца в виде контура, вам значительно легче будет его выделять и копировать.

Рис. 2.90. Кольцо маслоудерживающее (половина сечения)

6. Создайте зеркальную копию вычерченной половины кольца. Перед нажатием кнопки Симметрия панели Редактирование не забудьте вместе с контуром выделить и штриховку. При создании штриховки желательно уменьшить шаг (на рис. 2.90 принято значение 2 мм), так как площадь, ограниченная контуром, небольшая.

7. Повторите действия, описанные в пунктах 5 и 6, для ведущего вала.

8. Выделите все изображение слоя (за исключением вспомогательных прямых) и симметрично отобразите его относительно горизонтальной осевой вида сверху.

Этот этап построения вы можете изучить, открыв файл Шаг 7.cdw, который находится в папке Examples\Глава 2\Редуктор цилиндрический.

Продолжим построение подшипниковых узлов. Внешние кольца подшипников для предотвращения осевых и радиальных смещений фиксируются торцом крышек подшипников. Крышки подшипников не являются стандартными, поэтому вычерчивать их придется самостоятельно, зато есть четкие рекомендации по их характерным размерам. Размеры каждой крышки определяются в зависимости от внешнего диаметра подшипника, который они фиксируют. Для тихоходного вала, внешний диаметр подшипников которого 140 мм, размеры крышки подшипника следующие:

Внешний диаметр крышки – 200 мм;

Диаметр размещения винтов – 170 мм;

Диаметр винтов – М12;

Количество винтов – 6 шт.;

На быстроходном валу (диаметр внешнего кольца подшипника 120 мм) параметры крышек:

Внешний диаметр крышки – 175 мм;

Диаметр размещения винтов – 150 мм;

Диаметр винтов – М12;

Количество винтов – 6 шт.;

Толщина фланцев крышки – 12 мм.

Для фиксации крышек подшипников на корпусе и крышке редуктора делают специальные выступы в форме усеченных конусов, которые называют местами крепления крышек подшипников. Они немного выступают за пределы фланцев корпуса из-за наличия бобышек под болты, стягивающих крышку и корпус. Расстояние от наружной стенки редуктора до плоскости крепления крышек определяется конструктивно. Главный критерий – чтобы нормально «поместились» бобышки и было место для прохода гаечного ключа при закручивании болтов на бобышках. Примем это расстояние равным 40 мм (позже его можно будет отредактировать). Это значит, что с учетом толщины стенки корпуса редуктора расстояние от внутренней поверхности стенки до плоскости крепления крышек составит 48 мм.

Крышки подшипников бывают двух типов: сквозные и глухие. Сквозные крышки имеют отверстие для выхода участка вала под шкив или звездочку цепной передачи. Глухие крышки намертво фиксируют и закрывают подшипниковый узел. В сквозных крышках обязательно предусматривают уплотнение для предотвращения выхода масла из камеры подшипника через зазор между вращающимся валом и отверстием в крышке. Уплотнения бывают различных типов: манжетные, лабиринтные, войлочные и пр. В большинстве случаев на чертеже они обозначаются условно.

Приступим к вычерчиванию изображения крышки.

1. Создайте вспомогательную прямую, параллельную внутренней стенке редуктора, выше ее на 48 мм. После этого постройте еще две прямые, параллельные оси ведомого вала: первая на расстоянии d 22 /2 (37, 5 мм), вторая – на расстоянии, равном половине внешнего диаметра крышки подшипника ведомого вала (100 мм).

2. Как я уже говорил, остальные размеры крышки определяете вы сами, конструктивно. По этой причине попытайтесь самостоятельно создать изображение, подобное показанному на рис. 2.91 (должны быть точно заданы только диаметр крышки и толщина фланца). В качестве границы изображения используйте вспомогательную линию, обозначающую радиус участка вала, входящего в отверстие крышки.

Рис. 2.91. Вычерчивание сквозной крышки подшипника ведомого вала

3. Создайте штриховку крышки (стиль – Металл, шаг – 2 мм, угол наклона – –45°). Уплотнение крышки обозначьте также штриховкой со следующими параметрами: стиль – Неметалл, шаг – 1 мм, угол равен –45°. Границы для штриховки уплотнения придется указывать вручную, для чего воспользуйтесь кнопкой Ручное рисование границ на панели специального управления.

4. Выделите изображение половины крышки и, нажав кнопку Симметрия, отобразите его относительно оси тихоходного вала.

5. На быстроходном валу с этой же стороны редуктора будет установлена глухая крышка. Полагаю, создание ее изображения не вызовет особого труда. Как уже говорилось выше, размеры для крышек подшипников ведущего вала: внешний диаметр крышки – 175 мм (то есть смещать вспомогательную линию относительно оси нужно на 87, 5 мм), толщина фланцев – 12 мм. После всего проделанного чертеж должен принять следующий вид (рис. 2.92).

Рис. 2.92. Подшипниковые узлы ведомого и ведущего валов

6. К сожалению, теперь уже нельзя воспользоваться обычным копированием, поскольку крышки подшипниковых узлов несимметричны. Вам придется повторить все описанные действия с учетом того, что на быстроходном валу необходимо создать сквозную крышку, а на тихоходном – глухую. При построении изображения сквозной крышки границей должна служить прямая, удаленная на 25 мм от оси ведущего вала (это радиус участка вала, входящего в крышку). Глухую крышку создавайте, как и для быстроходного вала, только по размерам крышки тихоходного.

7. Удалите вспомогательные линии (Редактор? Удалить? Вспомогательные кривые и точки? В текущем виде) и посмотрите на созданный чертеж (рис. 2.93).

Рис. 2.93. Готовое изображение подшипниковых узлов

Вы можете просто скопировать изображение крышки в свой чертеж из файла Шаг 8.cdw, который находится на прилагаемом к книге компакт-диске в папке Examples\Глава 2\Редуктор цилиндрический.

Примечание

Не спешите размещать на крышках изображения фиксирующих болтов. Их значительно проще будет создать после вычерчивания главного вида, привязываясь к нему. Кроме того, не забывайте, что на грамотно выполненном чертеже все виды должны находиться строго в проекционной связи. Именно поэтому изображения болтов легче будет выполнить после их размещения на главном виде.

После доработки крышек подшипников можно вернуться к вычерчиванию корпуса редуктора. Собственно говоря, на виде сверху будет виден лишь фланец корпуса и сечения болтов, соединяющих его с таким же фланцем крышки. Ширина фланца зависит от диаметра болтов и определяется с учетом того, что между стенкой крышки и головкой болта должна свободно пройти лапа гаечного ключа. При расчете редуктора на прочность было определено следующее:

Болты, стягивающие корпус и крышку у бобышек, – М14, количество – 8 шт.;

Болты, стягивающие фланцы корпуса и крышки, – М10, количество – 6 шт.

Для болтов М10 минимально необходимая ширина фланца составляет 28 мм. Это означает, что расстояние от внутренней поверхности стенки корпуса редуктора до края фланца будет равняться 36 мм (с учетом толщины стенки корпуса).

Порядок создания изображения фланцев таков.

1. При помощи раскрывающегося списка на панели Текущее состояние сделайте текущим слой с названием Корпус.

2. Нажмите кнопку Параллельная прямая на панели инструментов Геометрия и последовательно постройте четыре вспомогательных прямых. Каждая прямая должна быть смещена на расстояние 36 мм от соответствующей ей линии, обозначающей внутреннюю поверхность стенки редуктора. Эти вспомогательные прямые и будут контуром фланца корпуса.

3. Далее следует создать изображение рассеченного болта, соединяющего бобышки. Центр отверстия под болт необходимо разместить следующим образом. По вертикали приблизительно посередине ширины фланца (например, на расстоянии 13, 5 мм от края фланца), а по горизонтали – немного смещенным вглубь от края крышки подшипника (в нашем примере 90 мм от оси для бобышек ведомого вала и 84 мм от оси для бобышек ведущего). Другими словами, размещение болтов следует определять конструктивно, основываясь на рекомендациях специализированной литературы или исходя из собственного опыта. Само изображение можно вычертить вручную, последовательно создавая окружность и дугу, изображающую резьбу, но можно прибегнуть к хитрости. В КОМПАС-График есть специальная прикладная библиотека для автоматического построения изображений резьбовых отверстий. Она находится в разделе Прочие и называется Прикладная библиотека КОМПАС. С помощью элемента Наружная резьба из раздела Резьбовые отверстия вы можете добавить в чертеж изображение отверстия с наружной резьбой с диаметром, равным диаметру болтов на бобышках (то есть 14 мм). Создав штриховку в этом отверстии, вы получите изображение, ничем не отличающееся от поперечного сечения болта.

Поскольку болты не ввинчиваются, а вставляются в корпус, отверстие в корпусе должно быть несколько больше диаметра болта. На чертеже его необходимо обозначить окружностью (инструмент Окружность панели Геометрия) с диаметром 15 мм (то есть на панели свойств после вызова команды нужно будет указать радиус 7, 5 мм). Сечение болта, построенное при помощи библиотеки и заполненное штриховкой (шаг – 1,5 мм), показано на рис. 2.94. Вспомогательная прямая, не проходящая через центр отверстия, – это и есть граница фланца корпуса (именно от нее мы откладывали вниз 13, 5 мм при построении вспомогательных линий для обозначения центра болта в бобышке).

Рис. 2.94. Изображение сечения болта

4. Теперь приступим к созданию изображения основания бобышки, выступающего за крышку и плавно переходящего во фланец. Для этого используйте инструмент Дуга на панели Геометрия. Эта команда строит дугу по ее центру и двум точкам. Пользуясь привязками, в качестве центра дуги укажите центр только что построенного сечения болта. Начальной точкой дуги будет левый нижний угол сечения крышки. Конечную точку разместите на вспомогательной прямой, обозначающей край фланца, для чего воспользуйтесь привязкой Пересечение (рис. 2.95). Завершите выполнение команды.

Рис. 2.95. Построение дуги – основания бобышки корпуса

5. Выделите дугу и все изображение сечения болта. Симметрично отобразите его относительно осевой линии ведомого вала. Затем еще раз отобразите относительно горизонтальной осевой всего вида полученный рисунок (вместе с только что созданным зеркальным изображением). Таким образом, вы получите изображения всех четырех бобышек в корпусе для ведомого вала.

6. Повторите пп. 3–5 для ведущего вала. Центр отверстия под болт в бобышке должен лежать на той же горизонтальной линии, что и для ведущего вала, но находиться немного ближе к оси вала (84 мм) за счет того, что диаметр крышки подшипника меньше. Основание бобышки выполните полностью аналогично.

7. Способом, аналогичным описанному в п. 3, создайте еще одно изображение болта, но уже диаметром 10 мм на расстоянии 13, 5 мм по оси X от левого края фланца и 44, 5 мм вверх по оси Y от осевой линии редуктора. После этого создайте еще одно такое же отверстие, размещенное на одном уровне по вертикали с отверстием под болт в бобышке, а по горизонтали – ровно посредине между предыдущим отверстием и все тем же отверстием в бобышке. Определить середину между двумя прямыми, проходящими через центры отверстия во фланце и в бобышке, можно при помощи инструмента Расстояние между 2 кривыми панели Измерения (2D). Затем вы можете построить еще одну вспомогательную линию, удаленную на половину данного расстояния от любой из прямых, проходящих через центр отверстий. Создать само отверстие можно с помощью инструмента Копирование панели Редактирование. Для этого сначала следует выделить объект для копирования, а затем, нажав кнопку Копирование, указать базовую точку – центр отверстия. Теперь вы можете создавать сколь угодно много копий выделенного объекта в пределах текущего вида, просто щелкая кнопкой мыши в окне документа (см. рис. 2.37). Зафиксируйте копию в необходимом месте. И наконец, создайте симметричную копию двух последних отверстий, а также постройте еще два таких же (диаметром 10 мм) на правой стороне фланца.

8. Нажмите кнопку Непрерывный ввод объектов и обведите контур фланцев корпуса (рис. 2.96). Удалите всю вспомогательную геометрию с чертежа. Используя команду Скругление, создайте четыре скругления радиусом 16 мм по углам фланцев. Отредактируйте положение горизонтальной осевой, выровняв ее характерные точки по краям фланцев корпуса редуктора. Не забудьте добавить также отрезки, определяющие пределы камер подшипников (слева и справа от каждого подшипника и маслоудерживающих колец). Можете изучить этот чертеж, загрузив файл Шаг 9.cdw, который находится в папке Examples\Глава 2\Редуктор цилиндрический прилагаемого к книге компакт-диска.

Рис. 2.96. Завершающий этап рисования корпуса

Осталось вычертить изображения валов. Можно, как обычно, создать сетку вспомогательных линий и по ним построить контур вала. Однако поскольку уже почти все изображение вида сформировано, построить оба вала можно, просто привязываясь к характерным точкам существующих объектов.

Для выполнения чертежа валов необходимо сделать следующее.

1. При помощи менеджера документа создайте новый слой с названием Валы и назначьте его текущим.

2. Используя команду Непрерывный ввод объектов или последовательный ввод нескольких отдельных отрезков, сформируйте на слое изображение, показанное на рис. 2.97. Надеюсь, у вас не возникнет никаких трудностей, так как точных параметров или размеров при вводе геометрических объектов задавать не нужно. Все построение осуществляется только при помощи привязок. Единственная вспомогательная прямая служит для фиксирования границы участка вала под уплотнение. Она удалена от края выступа крышки подшипника на 5 мм (это достаточное расстояние, чтобы шкив или звездочка, насаженная на выходной конец вала, не касались головки фиксирующих крышку винтов).

Рис. 2.97. Вычерчивание ведомого вала (все слои, кроме системного и текущего, переведены в фоновый режим)

3. Создайте отрезок, обозначающий буртик на валу, в который упирается колесо при запрессовке на вал. Для этого постройте вспомогательную прямую, параллельную оси вала и смещенную вправо от нее на величину d 25 /2 (то есть 45 мм). Начало отрезка разместите на внутренней поверхности стенки редуктора, а конец – на боковой поверхности колеса. С другой стороны зубчатое колесо фиксируется на валу специальным распорным кольцом, размещаемым между колесом и маслоудерживающим кольцом. Распорное кольцо имеет произвольные размеры. Примем его толщину равной 8 мм. Не забудьте сразу заштриховать его, выбрав как можно более мелкий шаг штриховки и установив угол равным –45° (рис. 2.98).

Рис. 2.98. Распорное кольцо для осевой фиксации зубчатого колеса

4. Дорисуем выходной конец вала. Его диаметр известен, а длина определяется либо рекомендациями в литературе, либо исходя из конкретных размеров ступицы шкива или звездочки, которые будут насажены на вал (конечно, если эти размеры известны). Примем длину этого участка вала равной 100 мм. Для ее построения нажмите кнопку Линия на панели инструментов Геометрия, убедитесь, что включен режим ввода отрезка. Вручную задайте абсциссу первой точки (d 21 /2 = 35, 5 мм), а ординату зафиксируйте щелчком на чертеже. Введите длину создаваемого отрезка (100 мм) в соответствующее поле на панели свойств. Щелчком кнопкой мыши зафиксируйте отрезок. Следующий отрезок постройте перпендикулярно первому, выровняйте его конечную точку по осевой линии вала (абсцисса должна быть равна нулю). Обязательно создайте изображения фасок (длина – 2,5 мм, угол – 45°) на краях вала и при желании добавьте скругления между ступенями вала (диаметром 1–2 мм). Удалите всю вспомогательную геометрию – она больше не понадобится.

5. Выделите все изображение в слое, включая распорное кольцо. Рамку выделения для этого использовать неудобно, так как она обязательно захватит объекты с других слоев. Чтобы не выделять все составляющие элементы вала по отдельности, воспользуйтесь кнопкой Выделить слой указанием

панели Выделение. После ее вызова достаточно щелкнуть на любом геометрическом объекте нужного слоя, и система выделит все объекты, входящие в него. Выделив таким образом все изображение, создайте его зеркальную копию (инструмент Симметрия панели Редактирование). Теперь, наконец, можно отредактировать положение характерных точек осевой линии ведомого вала.

6. Осталось добавить изображения шпонок. Можно создать их собственноручно или использовать для этого стандартные средства КОМПАС. Запустите менеджер библиотек и раскройте в нем раздел Прочие. Дважды щелкните на строке Прикладная библиотека КОМПАС в правой части менеджера, перейдите в раздел ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ФИГУРЫ и двойным щелчком выберите элемент Паз, вид сверху. В появившемся окне задайте длину и ширину паза, затем нажмите кнопку OK и разместите паз на чертеже (рис. 2.99). Размеры шпонки на выходном участке вала (b ? h ? t ) – 90 ? 20 ? 12 мм. Создайте еще одно изображение шпонки на этом же валу для соединения его с зубчатым колесом. Ее размеры – 110 ? 22 ? 14. Размеры шпонок приведены к стандартным и определены в результате расчета шпоночных соединений.

Рис. 2.99. Построение изображения шпонки (шпоночного паза) средствами КОМПАС

7. Перед началом построения ведущего вала необходимо определить способ его исполнения: отдельно или вместе с зубчатой шестерней. Основной характеристикой при этом является отношение диаметра западин зубьев шестерни к диаметру участка вала под шестерней. Если это отношение больше 0,6, то с целью экономии металла вал изготавливается отдельно от шестерни и соединяется с ней шпонкой, создавая сборочную единицу. В противном случае вал и шестерня создаются вместе, представляя собой одну деталь. Ознакомившись с результатами проектного расчета зубчатого зацепления и валов или просто измерив соответствующие расстояния на чертеже, вы можете убедиться, что в нашем редукторе вал и шестерня исполняются вместе. Исходя из этого, будем чертить ведущий вал.

Постройте две вспомогательные прямые, параллельные оси ведущего вала и удаленные от нее на расстояния d 11 /2 (22,5) и d 14 /2 (31,5) соответственно. Пользуясь привязками к вспомогательным линиям и элементам уже существующих объектов, создайте контур ведущего вала. Длину выходного участка примем равной 63 мм.

8. Обязательно выполните две фаски на концах вала (длина – 2,5 мм, угол – 45°). Можете также создать скругления в местах перехода вала в шестерню, а также во всех остальных переходах между ступенями вала-шестерни. Выделите и отобразите симметрично все изображение вала относительно оси. Отредактируйте положение осевой линии и создайте изображение шпонки, как это было описано в п. 6. Размеры шпонки ведущего вала – 56 ? 14 ? 9 мм.

Внимание!

В этом случае (перед выполнением команды Симметрия для ведущего вала) вы не можете использовать кнопку Выделить слой указанием панели Выделение, поскольку в текущем слое содержится также и изображение ведомого вала. Если вы примените данный инструмент, оно также будет выделено! Лучше сделать все слои фоновыми или невидимыми и выделить нужный фрагмент изображения при помощи рамки (секущей или обычной).

Изображение цилиндрического косозубого редуктора (а точнее его вид сверху в разрезе) практически готово (рис. 2.100). Осталось только расположить нужным образом фиксирующие винты на крышках подшипников. Это будет сделано позже, на одном из этапов разработки главного вида.

Рис. 2.100. Чертеж редуктора: вид сверху

Данный чертеж находится в файле Шаг 10.cdw, который располагается в папке Examples\Глава 2\Редуктор цилиндрический.

Главный вид

Построить главный вид значительно проще, нежели вид сверху. Причин тому много. Во-первых, при рисовании изображения главного вида вы можете привязываться к объектам вида сверху, в частности, применяя вспомогательные прямые. Это существенно сэкономит время, так как отпадет необходимость каждый раз возвращаться к расчетным данным в поисках нужного значения размера и вводить его в некое поле на панели свойств. Во-вторых, на сборочных чертежах цилиндрических редукторов главный вид принято выполнять практически без разрезов, показывая внешний вид механизма и строение его корпусных деталей. Само изображение получается намного проще. Правда, это утверждение справедливо только для одноступенчатых конических и цилиндрических редукторов.

Если у вас есть знания о редукторах, навыки ручного черчения и хорошее объемное мышление, вы можете создать главный вид самостоятельно, отталкиваясь от уже созданного вида сверху. Полагаю, что после прочтения вышеизложенного материала у вас уже достаточно навыков для этого. Однако, несмотря на это, я приведу полное описание построения главного вида, в первую очередь для того, чтобы продемонстрировать некоторые, на мой взгляд, интересные приемы по связыванию изображения видов (то есть обеспечения полной проекционной связи одного вида с другим).

Начнем с создания нового вида на чертеже, в котором будет размещено все изображение главного вида редуктора. Сначала необходимо выполнить вспомогательную прямую, чтобы точно привязать точку начала координат нового вида.

1. Нажмите кнопку Вертикальная прямая на панели инструментов Геометрия, подведите указатель к точке начала координат вида сверху и, когда сработает привязка Ближайшая точка, зафиксируйте его. В результате будет создана вертикальная вспомогательная прямая, проходящая через точку начала координат вида сверху.

2. Перейдите на панель Ассоциативные виды компактной панели и нажмите кнопку Создать новый вид. На панели свойств задайте создаваемому виду имя Главный вид, масштаб – 1:2, а все остальные настройки оставьте установленными по умолчанию. Подведите указатель мыши к построенной вспомогательной прямой. Выполните команду Привязка? Точка на кривой контекстного меню (рис. 2.101). Щелкните кнопкой мыши возле вспомогательной прямой, приблизительно посредине между верхним краем листа и верхней точкой вида сверху. Сработает локальная привязка, и точка начала координат нового вида будет размещена точно на вертикальной прямой, то есть на одной линии с началом координат вида сверху.

Рис. 2.101. Размещение точки начала координат нового вида

3. При помощи команды Вертикальная прямая постройте несколько вспомогательных прямых, привязываясь к характерным точкам или объектам вида сверху. Вспомогательные прямые должны проходить через линию зацепления, характерные точки глухой крышки ведомого и сквозной крышки ведущего валов, а также через ступени части ведущего вала, выходящей из редуктора (рис. 2.102).

Рис. 2.102. Размещение вертикальных вспомогательных прямых

Теперь можно приступать к вычерчиванию изображения главного вида.

1. Используя команду Осевая линия по двум точкам панели Обозначения, постройте осевую на главном виде, совпадающую с вертикальной линией, которая проходит через осевую линию ведущего вала. Создайте также горизонтальную осевую линию, проходящую через точку начала координат главного вида.

2. Перейдите на панель Геометрия и нажмите кнопку Окружность. В раскрывающемся списке Стиль на панели свойств выберите стиль линии Осевая. Постройте по очереди две окружности, обозначающие делительные диаметры колеса и шестерни: центр первой окружности должен совпадать с точкой начала координат, центр второй – лежать на пересечении двух осевых, созданных при выполнении п. 1. Обратите внимание на то, что вам не нужно вручную вводить точное значение делительных диаметров! При построении обеих окружностей достаточно «растянуть» их радиус, привязываясь к вспомогательной линии, проходящей через линию зацепления. Чертеж на текущем этапе вы можете изучить, загрузив файл Шаг 11.cdw, который находится в папке Examples\Глава 2\Редуктор цилиндрический прилагаемого к книге компакт-диска.

Примечание

После построения осевых линий вы можете сразу удалять использованные для этого вспомогательные прямые, чтобы не засорять чертеж. Они больше не нужны, поскольку при дальнейшем выполнении чертежа вы сможете привязываться к уже существующим осевым линиям.

3. Создайте в главном виде новый слой с названием Крышки и сделайте его текущим. Сформируйте в нем изображения крышек главного вида, а также фрагмент ведущего вала, торчащий из отверстия сквозной крышки. Это совсем не сложно: просто стройте по очереди окружности, привязывая их радиусы к вспомогательным прямым, проходящим через характерные точки вида сверху (рис. 2.103). Перед началом ввода окружностей не забудьте изменить стиль линии на Основная.

Рис. 2.103. Процесс построения крышек подшипников и выходного конца ведущего вала

4. Не выходя из режима создания окружности, вернитесь к стилю линии Осевая. Создайте окружность в каждой крышке, обозначающей диаметр размещения фиксирующих винтов (170 и 150 мм соответственно).

5. Теперь необходимо добавить рисунок головки фиксирующего винта. Его изображение, как и рисунки других стандартизованных крепежных элементов, содержится в конструкторской библиотеке системы КОМПАС-График. Откройте Менеджер библиотек, выберите папку Машиностроение и запустите находящуюся в ней конструкторскую библиотеку. Перейдите в раздел БОЛТЫ? БОЛТЫ НОРМАЛЬНЫЕ и дважды щелкните на строке Болт ГОСТ 7798-70. Появится диалоговое окно настройки параметров библиотечного элемента. Из раскрывающегося списка Диаметр выберите значение 12 (напомню, что это диаметр фиксирующих крышку винтов), установите переключатель в положение Вид сверху и снимите флажок Ось рисовать (рис. 2.104). После этого нажмите кнопку OK и вставьте изображение головки винта в точку пересечения вертикальной осевой крышки ведомого вала и осевой линии, обозначающей окружность размещения винтов. После фиксации точки вставки поверните изображение на 90°.

Рис. 2.104. Параметры создаваемого болта

6. Выделите созданную головку винта и нажмите на панели Редактирование кнопку Копия по окружности. В качестве центра копирования укажите точку начала координат (0;0), из раскрывающегося списка Количество копий выберите значение 6, а в группе кнопок Режим нажмите кнопку Вдоль всей окружности (рис. 2.105). Завершите формирование копий, нажав кнопку Создать объект.

Рис. 2.105. Выполнение команды Копирование по окружности

7. Повторите действия, описанные в пп. 5 и 6, для крышки ведущего вала.

Ненадолго прервем работу над главным видом. Если вы не забыли, мы еще не совсем закончили вид сверху. Создайте изображения винтов крышек подшипников на виде сверху следующим образом.

1. Выберите из списка Состояние видов на панели инструментов Текущее состояние вид под номером 1 (Вид сверху), в котором сделайте текущим слой Подшипниковые узлы.

2. Нажмите кнопку Вертикальная прямая на панели Геометрия и создайте четыре прямые, проходящие через центры шапочек винтов на главном виде, ось которых не совпадает с осью их крышки (осью вала) на виде сверху.

3. Снова откройте конструкторскую библиотеку и перейдите в раздел БОЛТЫ? БОЛТЫ НОРМАЛЬНЫЕ, в котором дважды щелкните на строке Болт ГОСТ 7798-70. Установите диаметр винта – 12 мм, длину – 14 мм (наименьшую возможную, так как нарезную часть болта все равно придется удалять с чертежа), установите переключатель в положение Вид и флажок Ось рисовать. Вставьте изображение болта в чертеж, зафиксировав его в точке пересечения одной из вспомогательных прямых (например, для ведущего вала) и линии наружной поверхности крышки подшипника (рис. 2.106, а ). Используя инструмент Усечь кривую панели Редактирование, удалите по очереди ненужные линии с изображения винта, оставив только шапочку (рис. 2.106, б ). Напомню, что для удаления кривой при помощи команды Усечь кривую необходимо подвести указатель к кривой и, когда она подсветится красным цветом, щелкнуть на ней кнопкой мыши.

Рис. 2.106. Формирование изображения фиксирующего винта: вставка винта из конструкторской библиотеки (а ), удаление лишних линий (б )

4. Выделите полученное изображение. Несмотря на то что мы изрядно его «обрезали», болт все равно является графическим макрообъектом и его без проблем можно восстановить или отредактировать средствами библиотеки. Нажмите кнопку Копирование панели Редактирование и создайте две копии вдоль наружной поверхности крышки: одну на оси вала, а другую – на симметричной относительно оси вспомогательной прямой.

5. Аналогично описанному в пп. 3 и 4 выполните еще два винта на сквозной крышке этого же вала (третий создавать не нужно, так как он будет невиден за выступающей частью вала). При удалении невидимых линий придется усечь и часть головки винта, которая будет закрыта выступом крышки (рис. 2.107).

Рис. 2.107. Фиксирующий винт сквозной крышки ведущего вала

6. Повторите действия, описанные в пп. 3–5 для ведомого вала, после чего удалите всю вспомогательную геометрию. Если у вас возникли какие-либо трудности (в частности, с построением вспомогательных линий), воспользуйтесь чертежом в файле Шаг 12.cdw, который находится в папке Examples\Глава 2\Редуктор цилиндрический прилагаемого к книге компакт-диска.

Продолжим работу над главным видом – начнем чертить крышку редуктора.

1. Создайте в главном виде новый слой, назовите его Крышка редуктора и сделайте текущим.

2. Как обычно, перед построением сформируем сетку вспомогательных линий. Используя команду Вертикальная прямая, постройте две прямые, проходящие через края левого фланца на виде сверху, а при помощи команды Параллельная прямая – одну прямую, на расстоянии 7, 5 мм (толщина стенки крышки редуктора) от внутренней поверхности корпуса (рис. 2.108). Эти линии обозначат начало фланца и стенки крышки редуктора на виде сверху. Создайте такие же три линии на фланце со стороны шестерни. Еще одну прямую постройте параллельно горизонтальной осевой главного вида, выше ее на величину толщины фланца крышки. Она определяется при расчете корпусных деталей редуктора на прочность, в нашем случае равняется 10 мм.

Рис. 2.108. Вспомогательные линии для построения корпуса редуктора

Примечание

Все линии следует строить на текущем слое главного вида, просто при их построении необходимо привязываться к геометрическим объектам на виде сверху.

Следующее изображение можно было бы сформировать с помощью различных команд для рисования графических примитивов, после чего удалить ненужные фрагменты дуг или отрезков. Однако я предлагаю сначала создать как можно больше вспомогательных линий, по ним построить требуемый контур, а затем одной командой удалить всю вспомогательную геометрию.

1. Нажмите кнопку Дуга на панели Геометрия, на панели свойств установите для нее стиль линии Вспомогательная. Создайте две дуги: первую с центром в начале координат (центр зубчатого колеса), вторую – в центре шестерни. Радиусы дуг задайте равными радиусам кривизны наружной поверхности стенки крышки над колесом и шестерней соответственно. Рассчитывать и вводить эти радиусы вручную нет необходимости. Просто при построении дуг растягивайте их радиус до точек пересечения горизонтальной оси редуктора с вспомогательной линией, обозначающей начало стенки крышки редуктора (это та линия, которую мы смещали на 7, 5 мм от внутренней поверхности корпуса), со стороны колеса или со стороны шестерни. Далее нажмите кнопку Отрезок, касательный к 2 кривым на панели Геометрия и по очереди щелкните на обеих дугах (оставьте для них стиль линии Вспомогательная). Система построит отрезок, касательный к двум указанным дугам окружностей (рис. 2.109).

Рис. 2.109. Сетка вспомогательных линий для построения крышки редуктора

2. Нажмите кнопку Непрерывный ввод объектов на панели Геометрия. На панели свойств выберите стиль линии Основная. Сформируйте контур крышки редуктора (включая фланцы), переключая при необходимости режим ввода с отрезка на дугу и привязываясь к точкам пересечения вспомогательных объектов. Полученный контур представлен на рис. 2.110.

Рис. 2.110. Построение контура крышки корпуса

3. Сформируйте изображение бобышки (начните с левой бобышки тихоходного вала). Высоту бобышки примите приблизительно равной 2/3 от радиуса крышки подшипника ведомого вала. Ширина верхней площадки бобышки определяется исходя из того, что на ней должна поместиться головка болта, вставленного в отверстие бобышки. Дорисуйте изображение фланца крышки редуктора, входящего в бобышку. Размеры фланцев определяются в основном конструктивно, поэтому ничего страшного, если у вас на чертеже они получатся немного не так, как показано на рис. 2.111.

Рис. 2.111. Создание бобышки и ее привязка к виду сверху

4. Выделите построенное изображение бобышки и симметрично отобразите его относительно вертикальной оси ведомого вала. Точно такие же бобышки постройте для крышки ведущего вала. Дорисуйте фланец по всей длине крышки редуктора, а также удалите ненужные линии (скругление над шестерней), которые будут закрыты правой бобышкой ведущего вала. Можете свериться с примером в файле Шаг 13.cdw, который находится на прилагаемом к книге компакт-диске в папке Examples\Глава 2\Редуктор цилиндрический.

Примечание

Несмотря на то что крышка подшипников ведущего вала, как правило, имеет меньший диаметр, чем крышка ведомого, высота бобышек принимается одинаковой для обеих крышек. Это облегчает обработку корпусной детали после ее выплавки.

5. Удалите всю вспомогательную геометрию с чертежа. Завершите выполнение чертежа крышки редуктора, для чего дорисуйте следующие элементы (все они выполняются конструктивно):

1) создайте скругление радиусом 4 мм на краях фланцев;

2) добавьте с боков крышки ребра с отверстиями для крановых крюков, предназначенных для транспортировки крышки; радиус отверстий принимайте в пределах 10–20 мм;

3) постройте ребра жесткости над местами крепления крышек подшипников ведомого вала, толщину ребер рекомендуется принимать равной толщине стенки крышки редуктора. При построении изображения учтите, что ребра, как и места крепления крышек, немного расширяются при приближении к наружной стенке крышки редуктора;

4) в этом же слое можете сформировать изображение крышки смотрового отверстия. В некоторых книгах вы можете встретить рекомендуемые размеры для элементов этой крышки (собственно крышки, винтов и ручкиотдушины). Однако, поскольку крышка смотрового отверстия является маловажной с конструкторской точки зрения частью редуктора, вы можете также выполнить ее произвольно (без каких-либо привязок к точным размерам). Для успешного построения крышки смотрового отверстия сначала лучше сформировать сетку вспомогательных линий, отталкиваясь от прямолинейного участка контура крышки (рекомендую использовать команды Параллельная прямая и Перпендикулярная прямая).

При рисовании оставшихся элементов крышки редуктора и крышки смотрового отверстия ориентируйтесь на рис. 2.112.

Рис. 2.112. Завершение выполнения чертежа крышки редуктора

Теперь приступим к созданию корпуса редуктора. Сложностей с выполнением чертежа этой детали не должно быть, за исключением изображения маслоуказательного жезла. Кроме того, мы сможем воспользоваться некоторыми геометрическими элементами, построенными при работе над крышкой редуктора. Начнем рисование корпуса, как обычно, с создания нового слоя.

1. Вызовите Менеджер документа, в его левой части выделите пункт Главный вид. При помощи кнопки Создать слой на панели инструментов менеджера сформируйте новый слой с названием Корпус и сделайте его текущим.

2. Сформируйте следующие вспомогательные линии на чертеже:

· две вертикальные прямые, параллельные внутренней стенке корпуса редуктора и удаленные от них на величину толщины стенки редуктора (8 мм). Эти прямые нужно создать с использованием команды Параллельная прямая, привязываясь к линиям внутренней стенки на виде сверху (по аналогии к вспомогательным прямым при построении крышки, только тогда мы смещали их на 7, 5 мм);

· две дуги окружностей, выполненных стилем линии Вспомогательная, с центром в точках (0;0) и (0; a? ) соответственно (напомню, что a? – 259 мм). Радиусы каждой из дуг необходимо определить при построении, растягивая их до точек пересечения построенных вспомогательных прямых и горизонтальной осевой главного вида;

· две горизонтальные прямые. Первая должна быть размещена ниже горизонтальной осевой вида на 262 мм (это значение получено при расчете геометрических параметров корпуса редуктора), а вторая – выше первой на 17 мм (толщина опорного фланца корпуса);

· две вертикальные прямые. Первая должна быть построена левее вертикальной осевой колеса на 130 мм, вторая – правее осевой шестерни на 13, 5 мм. Последние две прямые указывают границы опорных лап редуктора. Эти величины определяются конструктивно, грубо говоря, «на глаз». Необходимо следить, чтобы опорная площадка не была слишком короткой, иначе может увеличиться напряжение в фундаментных болтах, соединяющих корпус редуктора с рамой или полозками. Допускается делать корпус с вертикальными стенками (при этом площадь опорной площадки приблизительно равна площади сечения полости редуктора), однако такая конструкция корпуса значительно увеличивает объем масла, заливаемого в картер для смазки зубчатого зацепления и, кроме того, она выглядит не очень красиво.

3. Основываясь на четырех вспомогательных прямых, созданных последними, постройте прямоугольник при помощи одноименной команды. Используя инструмент Скругление на углах объекта панели Геометрия, сформируйте два скругления радиусом 6 мм на верхних углах прямоугольника (рис. 2.113). Построив опорный фланец, отредактируйте положение характерных точек двух вертикальных осевых: верхние точки по контуру крышки редуктора, нижние точки – по нижней границе опорного фланца.

Рис. 2.113. Опорный фланец корпуса редуктора

4. Выполните контур корпуса редуктора, отталкиваясь от точек пересечения вспомогательной геометрии. При построении контура стенки редуктора рекомендую воспользоваться инструментом Касательный отрезок через внешнюю точку панели Геометрия (рис. 2.114). В качестве кривой для касания укажите вспомогательную дугу, а начало этого отрезка должно совпадать с начальной (нижней) точкой дуги скругления изображения опорного фланца. Остальное изображение контура корпуса можно дорисовать, поочередно применяя инструменты Дуга и Отрезок или одной командой Непрерывный ввод объектов.

Рис. 2.114. Построение касательного отрезка

5. Создать бобышки и ребра жесткости на корпусе намного проще, чем на крышке. Выделите указанные геометрические объекты на крышке редуктора (для этого не обязательно переходить на слой с изображением крышки), нажмите кнопку Симметрия на панели Редактирование и выполните отображение относительно горизонтальной осевой. Как вы заметили, отображенное изображение осталось на том же слое, что и его прототип. В принципе, в этом нет ничего страшного. Однако если вы хотите, чтобы бобышки корпуса располагались на том же слое, что и сам корпус, вам следует выделить все отображенные объекты, вырезать их с чертежа (команда меню Редактор? Вырезать или сочетание клавиш Ctrl+X), после чего вставить на слой, на котором изображен корпус (команда меню Редактор? Вставить или сочетание клавиш Ctrl+V). Обязательно проследите, чтобы при удалении (вырезании) объектов чертежа и при их вставке вы указали в качестве базовой одну и ту же точку вида. Симметричное изображение необходимо будет немного отредактировать из-за того, что толщина фланца корпуса превышает толщину фланца крышки редуктора. Вам также придется вручную дорисовать ребро жесткости под крышкой ведущего вала. Завершив редактирование, удалите вспомогательную геометрию с чертежа (рис. 2.115).

Рис. 2.115. Чертеж корпуса редуктора

Выполнив все эти действия, вы можете свериться с чертежом Шаг 14.cdw, который находится на прилагаемом к книге компакт-диске в папке Examples\Глава 2\Редуктор цилиндрический.

Однако это еще не все изображение корпуса редуктора. Чтобы можно было определять уровень масла без остановки и разборки редуктора, корпус должен содержать различные показывающие приспособления. Для нашего редуктора примем в качестве уровнемера маслоуказательный жезл (щуп), который вставляется в специальную нишу в корпусе редуктора. На чертеже эта ниша и сам жезл показываются в разрезе. Именно с выреза мы и начнем их создание.

1. Постройте три прямых: первую параллельно передней стенке редуктора, смещенной от нее внутрь корпуса на 8 мм, две последующие параллельно нижней границе опорного фланца, смещенные соответственно на 4 и 12 мм вверх от нее.

2. По построенным вспомогательным прямым начните создание выреза (рис. 2.116): дорисуйте внутреннюю поверхность стенки корпуса, удалите ненужные дуги и линии (при помощи команды Усечь кривую) и создайте линию-границу разреза (команда – Кивая Безье, стиль линии – Для линии обрыва).

Рис. 2.116. Начало построения выреза в корпусе

3. Теперь нужно создать изображение маслоуказательного жезла. Если вы имеете точные размеры этой детали (они приводятся в специальной литературе), можете выполнить ее на чертеже самостоятельно. На самом деле щуп, как и крышка смотрового отверстия, не является очень важной деталью в редукторе, поэтому его зачастую выполняют произвольно (в реальных условиях на производстве его иногда вообще заменяют куском проволоки или каким-либо другим подобным предметом). Поэтому я избавлю вас от необходимости тратить время на рисование этого элемента. Вы можете просто вставить маслоуказательный жезл из готового фрагмента в файле Щуп.frw (находится на прилагаемом к книге компакт-диске в папке Examples\Глава 2\Редуктор цилиндрический), для чего следует выполнить команду контекстного меню Вставить внешний фрагмент. Появится окно выбора файла фрагмента. Указав файл, определите точку вставки (фиксации изображения). После завершения выполнения команды отредактируйте угол поворота вставленного фрагмента относительно других объектов чертежа (поворачивание осуществляется при помощи характерных точек). Размеры ниши для размещения жезла принимаются конструктивно (желательно, чтобы жезл на 2/3 погружался в масло, залитое в корпус редуктора). Вставленное изображение жезла и вспомогательная геометрия для построения ниши показаны на рис. 2.117. Вспомогательные линии нужно создавать уже после вставки и поворота изображения жезла.

Рис. 2.117. Вставленное изображение маслоуказательного жезла

Примечание

Вставить внешний фрагмент можно тремя способами: Взять в документ (изображение фрагмента составляет единое целое, но не содержит ссылки на файл источник), Внешней ссылкой (помещенный фрагмент поддерживает связь с файлом, из которого был вставлен, и изменяется, если этот файл был изменен) и Рассыпать (фрагмент помещается как набор обычных геометрических примитивов). Выбор способа вставки осуществляется при помощи кнопокпереключателей на панели свойств или подменю Способ вставки контекстного меню. Рекомендую всегда использовать второй способ предусматривающий связь с файлом, поскольку вы всегда можете разрушить фрагмент на составляющие, тем самым разорвав связь с файлом-источником. При первых двух способах вставки фрагменты не могут быть отредактированы средствами КОМПАС-График без предварительного разрушения.

4. Для завершения вычерчивания разреза дорисуйте нишу, удалите ненужные линии в разрезе, создайте штриховку корпуса и обозначьте дугу линии вершин зубьев колеса (диаметр 415 мм), которая видима в разрезе (рис. 2.118).

Рис. 2.118. Маслоуказательный жезл

5. Завершающим штрихом создания слоя Корпус является выполнение изображения маслосливной пробки. Чаще всего ее размещают в нижней части задней стенки редуктора, а на главном виде показывают в разрезе, подобно маслоуказательному жезлу. Полагаю, в нашем примере еще один разрез будет лишним, поэтому построим изображение пробки в боковой стенке редуктора без разрезов. Полный чертеж корпуса находится в файле Шаг 15.cdw, который находится на прилагаемом к книге компакт-диске в папке Examples\Глава 2\Редуктор цилиндрический.

Если сейчас внимательно посмотреть на выполненный чертеж главного вида, то, даже не имея большого опыта в конструировании, можно ощутить, что чего-то не хватает. Если после этого вы еще внимательнее рассмотрите вид сверху, то без труда поймете, чего именно: на фланцах и бобышках корпуса и крышки недостает крепежных элементов.

Для предотвращения отвинчивания болтов, соединяющих корпус с крышкой, при ударных или вибрационных нагрузках на редуктор под гайку перед закручиванием устанавливается упругая шайба. Изображения стандартных шайб, как и болтов и гаек, можно вставить из конструкторской библиотеки системы КОМПАС-График. Однако не спешите помещать в чертеж по отдельности все элементы, формирующие болтовое соединение (крепежный элемент). В той же конструкторской библиотеке есть специальная команда (не входящая ни в одну из групп) – Крепежный элемент. После ее выбора появится диалоговое окно, позволяющее настроить внешний вид и характеристики создаваемого крепежного элемента (рис. 2.119). На вкладке Все элементы вы можете выбирать любые стандартные элементы крепежа, после чего при помощи кнопки Добавить

(или простым перетаскиванием) добавлять их в состав свого крепежного элемента. Задайте такие настройки крепежного элемента: болт по ГОСТ 7798-70, шайба по ГОСТ 6402-70 и гайка по ГОСТ 5915-70. Обратите внимание, что шайба и гайка размещены в нижнем списке, что указывает системе на необходимость размещения этих элементов внизу болта, а не у его головки. Установите переключатель в положение Главный вид, а в области Рисовать участок снимите флажок Средний. Если этот флажок уставлен, значит, в изображении крепежного элемента болт будет отрисован от основания головки до шайбы. Поскольку на главном виде все крепежные элементы будут изображены без разреза, то нам эта часть изображения не нужна (ее все равно пришлось бы удалять вручную). Сняв данный флажок, вы автоматически избавитесь от части изображения болта, невидимой за фланцами крышки и корпуса.

Для построения крепежных элементов сделайте следующее.

1. Создайте новый слой, назовите его Крепеж и сделайте текущим.

2. Нажмите кнопку Вертикальная прямая на панели Геометрия. Постройте вертикальные прямые, проходящие через центры всех крепежных элементов (их сечений) на виде сверху. Таких прямых должно быть семь, четыре для болтов на бобышках и три для болтов на фланцах.

3. Выберите в конструкторской библиотеке объект Крепежный элемент. Появится диалоговое окно (см. рис. 2.119).

Рис. 2.119. Диалоговое окно Крепежный элемент

4. Выберите из раскрывающегося списка Диаметр d значение 10 (диаметр болтов, соединяющих фланцы), остальные параметры настройте, как было описано выше.

5. Нажмите OK, чтобы начать вставку. При этом помещаемый крепежный элемент свободно перемещается по чертежу и отрисовывается фантомом (напомню, фантом – это временное изображение объекта тонкими линиями в серых тонах). Щелкните кнопкой мыши на точке пересечения крайней левой вспомогательной прямой и верхней границы фланца крышки редуктора. После фиксации головки болта крепежного пакета отрегулируйте его длину (она свободно изменяется), зафиксировав вторую точку на той же вертикальной прямой, но на нижней границе фланца корпуса (рис. 2.120, а ). Обратите внимание: несмотря на то что в фантоме крепежного элемента болт был отрисован полностью, после окончательной фиксации пакета в чертеже средний участок его пропадает (не изображается), как и было указано в окне настроек библиотеки (рис. 2.120, б ).

Рис. 2.120. Крепежный элемент: размещение фантома на чертеже (а ), зафиксированный элемент (б )

6. Не выходя из библиотечной команды (то есть не прерывая процесс вставки), постройте еще два таких же крепежных элемента. После перейдите к формированию крепежа на бобышках. По составу он ничем не отличается от крепежного пакета, соединяющего фланцы корпуса и крышки, только диаметр соединения (диаметр резьбы болта, гайки и диаметр шайбы) несколько больше – 14 мм. Для этой цели воспользуйтесь командой меню текущей операции библиотеки – Параметры. Если вы не завершили выполнение текущей библиотечной операции, то меню будет доступно в левом верхнем углу главного окна программы (рис. 2.121). Дважды щелкнув на пункте Параметры, вы вновь вызовете окно Крепежный элемент, в котором можно настроить параметры новых крепежных пакетов и продолжить их ввод. В нашем случае необходимо лишь изменить диаметр, выбрав из раскрывающегося списка значение 14. Нажмите OK и продолжите размещение крепежа на чертеже (убедитесь, что диаметр всех составляющих крепежного пакета изменился и стал равен 14 мм). Аналогично созданию соединений на фланцах, постройте четыре крепежных элемента на бобышках главного вида. Удалите часть контура крышки и корпуса, которая была перекрыта изображением болта крайней правой бобышки.

Рис. 2.121. Меню операции вставки крепежного элемента из библиотеки

Совет

Возможно, вы обращали внимание, что окно, похожее на показанное на рис. 2.121, появлялось при выполнении различных библиотечных команд. Советую чаще пользоваться присутствующими в нем командами. Например, при вставке одиночного болта или гайки в таком меню присутствуют команды для динамического переключения типа отображения (вид сбоку, вид сверху и т. п.), что позволяет вставить в чертеж несколько видов одного и того же объекта без вызова диалогового окна настроек элемента. Команды меню различаются для каждой конкретной библиотеки.

7. Удалите все вспомогательные прямые. Можете ознакомиться с текущим этапом выполнения чертежа редуктора, загрузив файла Шаг 16.cdw, который находится в папке Examples\Глава 2\Редуктор цилиндрический прилагаемого к книге компакт-диска. В этом файле для большей наглядности сохранена вся вспомогательная геометрия.

Иногда, согласно требованиям выполнения и оформления сборочных чертежей, один или несколько крепежных элементов необходимо показывать в разрезе. Вы можете вручную дорисовать отверстие болта, однако система КОМПАС-График предлагает более изящное решение.

Допустим, необходимо показать «открытым» первый слева болт, соединяющий фланцы корпуса и крышки. Дважды щелкните на нем, чтобы запустить его редактирование. Поскольку этот крепежный пакет является библиотечным элементом, то при двойном щелчке на нем будет вызвана библиотечная команда, при помощи которой этот элемент создавался, то есть диалоговое окно Крепежный элемент. В этом окне установите флажок Средний в области Рисовать участок и флажок Отверстие (он обеспечит создание линий отверстия в которое вставляется болт). Нажмите кнопку ОK и посмотрите на чертеж: большую часть из того, что необходимо для выреза, система сформировала самостоятельно! Вам остается только добавить кривую Безье (выполненную стилем линии Для линии обрыва), ограничивающую вырез, и создать штриховку (рис. 2.122).

Рис. 2.122. Крепежный элемент (показан в вырезе)

Мы успешно завершили рисование изображения главного вида (рис. 2.123), а значит, и всего достаточно сложного сборочного чертежа машиностроительного редуктора в системе КОМПАС-График. Перед нами на листе формата А2 размещены два ортогональных проекционных вида, связанных между собой и построенных точно по размерам, полученным в результате проектного расчета. Однако это еще не чертеж, а всего лишь рисунок. Чтобы созданное изображение стало настоящим чертежом, не хватает размеров, точно определяющих геометрию и взаимное положение деталей редуктора, а также пронумерованных позиций, которые позже будут связаны с соответствующими строками в спецификации, описывающими ту или иную деталь.

Рис. 2.123. Чертеж редуктора (главный вид)

Проставление размеров и позиций

На чертежах редукторов, как правило, проставляются такие основные типы размеров:

Габаритные;

Присоединительные (с указанием квалитетов, допусков и посадок, где необходимо);

Межосевое расстояние;

Размеры и размещение фундаментных болтов (в примере не создаются).

Иногда на чертежах размещают и другие размеры, например диаметры крепежных элементов или зубчатых колес, хотя это нежелательно. Перенасыщенность чертежа размерами только усложняет его чтение и понимание. Вообще, на сборочном чертеже должны быть только те размеры, которые необходимы при сборке механизма, а также монтаже редуктора на раме, а размеры для точного изготовления деталей проставляются на деталировочных чертежах.

Начнем с нанесения трех габаритных размеров: наибольшие габариты по длине, высоте и ширине редуктора.

Чтобы как-либо отделить размеры от остального изображения, создайте на главном виде новый слой Размеры (это последний слой, который мы создадим). Нажмите кнопку Линейный размер на панели Размеры. Укажите по очереди крайнюю левую и крайнюю правую точки главного вида (рис. 2.124). На панели свойств в группе кнопок Тип нажмите кнопку Горизонтальный

Переместите указатель мыши вверх и зафиксируйте третью точку, определяющую положение размерной линии. Значение размера будет определено автоматически (разумеется, с учетом масштаба текущего вида).

Рис. 2.124. Указание точек для нанесения габаритного размера

Внимание!

Всегда размещайте размеры, значение которых устанавливается по умолчанию, в том же виде, что и объект, для которого они размещаются! В противном случае вы рискуете получить неверное значение номинала в размерной надписи, если масштаб вида изображения и масштаб вида, где проставлены размеры, не совпадают.

По аналогии постройте габаритный размер по высоте редуктора (между самой высшей точкой крышки редуктора и опорной плоскостью лапы корпуса). В этом случае необходимо создавать вертикальный размер. Зафиксировать размерную линию желательно справа, где-то за пределами изображения.

Чтобы создать третий габаритный размер (по ширине), перейдите в вид сверху и создайте в нем новый слой также с названием Размеры. Сделайте этот слой текущим. С помощью инструмента Линейный размер постройте вертикальный размер между крайними точками тихоходного и быстроходного валов (рис. 2.125).

Рис. 2.125. Габаритный размер по ширине

Теперь расставим присоединительные размеры. Они включают диаметры сопрягаемых участков валов (с указанием допусков и квалитетов), длину выходных ступеней обоих валов, а также диаметры и привязки центров отверстий под фундаментные болты в лапах редуктора (эти размеры в примере пропущены).

Не выходя со слоя Размеры в виде сверху, опять используйте инструмент Линейный размер. Создайте вертикальный размер, обозначающий диаметр ступени под подшипник ведомого вала, но не спешите задавать третью точку для фиксации размерной надписи. Как вы понимаете, для этого размера обязательно нужно указать квалитет. Чтобы настроить размерную надпись, щелкните на поле Текст панели свойств, в результате чего появится диалоговое окно Задание размерной надписи (см. рис. 2.47). В этом окне установите переключатель Символ в положение Ж. После этого в поле предварительного просмотра в нижней части окна перед значением номинала должен отобразиться соответствующий значок. В поле размера номинала должно быть реальное значение размера – 80 мм, а флажок Авто должен быть установлен.

Щелкните на кнопке Квалитет для вызова окна выбора квалитета (рис. 2.126). Установите переключатель Показать квалитеты для в положение вала. В списке Предпочтительные выберите значение k6 и щелкните на кнопке OK. В окне Задание размерной надписи установите флажок Включить справа от поля со значением квалитета и нажмите ОK. После этого вы можете зафиксировать положение размерной надписи (рис. 2.127).

Рис. 2.126. Диалоговое окно Выбор квалитета

Рис. 2.127. Размер с квалитетом ступени вала под подшипник

Создавая предыдущий размер, мы выбирали квалитет только для вала, поскольку квалитет отверстия насаженного на него подшипника не указывается (подшипник – стандартная деталь). Однако, формируя размер для ступени вала, сопряженной с зубчатым колесом, квалитет нужно будет указывать и для колеса, и для вала. К сожалению, в этом случае размерную надпись придется дополнять нужной информацией вручную.

Соединение зубчатого колеса с валом, как правило, выполняется по посадке H7/p6. Для добавления такой надписи после значения номинала необходимо в окне Задание размерной надписи установить курсор в поле Текст после, далее выполнить команду меню данного окна Вставить? Дробь? Средней высоты и вручную набрать в числителе квалитет отверстия в колесе H7, а в знаменателе – квалитет вала p6. Не забудьте выбрать значок диаметра. После фиксации размерной надписи вы получите следующее изображение размера на чертеже (рис. 2.128).

Рис. 2.128. Размер посадки колеса на вал

Подобно размещению размера на участке вала под подшипник, проставьте диаметры всех остальных ступеней вала, а также длину последнего участка (рис. 2.129). Создайте такой же набор размеров для ведущего вала.

Рис. 2.129. Размеры ступеней ведомого вала

Теперь нужно проставить межосевое расстояние. Этот размер лучше всего разместить на главном виде, для чего перейдите в этот вид, сделайте текущим слой Размеры и постройте горизонтальный размер между двумя вертикальными осевыми. Чертеж с проставленными размерами вы можете изучить, загрузив файл Шаг 17.cdw из папки Examples\Глава 2\Редуктор цилиндрический прилагаемого к книге компакт-диска.

Мы подошли к завершающему этапу создания сборочного чертежа редуктора. Осталось лишь проставить обозначения позиций ко всем деталям, входящим в редуктор. В этом нет ничего сложного, особенно по сравнению с той работой, которую мы уже проделали. В КОМПАС-График разместить все позиции можно за один вызов команды Обозначение позиций (ее кнопка находится на панели Обозначения).

Перейдите в системный вид чертежа (он имеет нулевой номер). Масштаб вида здесь не имеет значения, поскольку позиционные линии-выноски лишь указывают на деталь, но не определяют ее геометрические размеры. Нажмите кнопку Обозначение позиций. Для размещения позиционной линии достаточно указать всего две точки на чертеже: первая – точка, в которую упирается линия-выноска (то есть любая точка на изображении детали, которой отвечает текущая позиция), вторая – опорная точка для размещения полки с номером позиции. После задания второй точки иногда еще приходится редактировать размещение полки – слева или справа от указанной точки. Для этого существуют две кнопки-переключателя на панели свойств. В принципе, это все. Следить за правильностью нумерации позиций не надо (система отслеживает это автоматически), поэтому вам не нужно будет вводить какие-либо значения вручную. Для объединения позиций (так иногда поступают при обозначении крепежного элемента, состоящего из нескольких стандартных деталей, чтобы не перенасыщать чертеж линиями-выносками) вы можете заполнить надпись позиционной линии выноски в окне Введите текст (рис. 2.130). Это окно вызывается щелчком кнопки мыши на поле Текст панели свойств.

Рис. 2.130. Объединение нескольких позиций

Проставив все позиции для стандартных и уникальных деталей (всего в редукторе их должно быть 31), вы можете выровнять положение полок, используя команды системного меню Инструменты? Выровнять позиции по горизонтали и Инструменты? Выровнять позиции по вертикали или кнопки Выровнять позиции по горизонтали и Выровнять позиции по вертикали, находящиеся в одной группе с кнопкой Обозначение позиций на панели Измерения. Для этого выделите позиции, которые собираетесь выравнивать, выполните соответствующую команду и укажите точку, по которой система выровняет полки с номерами позиций.

Чертеж одноступенчатого цилиндрического редуктора полностью готов (рис. 2.131).

Рис. 2.131. Цилиндрический одноступенчатый редуктор

Итоговый чертеж вы можете изучить, загрузив файл Шаг 18.cdw из папки Examples\Глава 2\Редуктор цилиндрический прилагаемого к книге компакт-диска.

Ишимбайский нефтяной колледж

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОДНОСТУПЕНЧАТОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО РЕДУКТОРА

Курсовой проект

150411 ОП2-04 ПЗ

Выполнил:

А.Ю. Егоров

Проверил:

Р.Ш. Ахтямов

ВВЕДЕНИЕ

1.1 Кинематическая схема привода

1.2 Кинематический расчет привода

1.3 Выбор материалов зубчатых передач и определение допускаемых напряжений

1.4 Расчет зубчатой передачи редуктора

1.5 Нагрузки валов редуктора

1.6 Проектный расчет валов. Эскизная компоновка редуктора

1.7 Расчетная схема валов редуктора

1.8 Проверочный расчет подшипников

1.9 Конструктивная компоновка привода

1.10.Проверочные расчеты

1.11. Технический уровень редуктора

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ВВЕДЕНИЕ

Развитие и повышение эффективности машиностроения возможно при существенном росте уровня автоматизации производственного процесса. В последние годы широкое распространение получили работы по созданию новых высокоэффективных автоматизированных механосборочных производств и реконструкции действующих производств на базе использования современного оборудования и средств управления всеми этапами производства. В машиностроении внедряется производственное оборудование, оснащённое системами числового программного управления и микропроцессорной техникой, на его базе создаются автоматизированные участки и цехи, управляемые от ЭВМ.

Проектируемые и реализуемые производственные процессы должны обеспечивать решение следующих задач: выпуск продукции необходимого качества, без которого затраченные на неё труд и материальные ресурсы будут израсходованы бесполезно; выпуск требуемого количества изделий в заданный срок при минимальных затратах живого труда и вложенных капитальных затратах.

Проектированием и реконструкцией машиностроительного производства занимается ряд проектных институтов ГИПРО и ОРГ по отраслям машиностроения, которые на основе изучения специфики отрасли используют при проектировании последние достижения науки и техники, внедряют новые безотходные и ресурсосберегающие технологии, широко применяют типовые проекты, унифицированные конструкции, системы автоматизированного проектирования (САПР), а также поддерживают тесную связь с научно-исследовательскими, проектно-конструкторскими, строительными организациями и машиностроительными предприятиями в целях быстрейшего внедрения в проекты результатов их работ. Эти проектные институты принимают участие в разработке заданий на проектирование, выборе площадки для строительства или обследовании действующего производства при реконструкции и техническом перевооружении, определении объёмов, этапов и стоимости проектных и изыскательных работ. Они выдают заказчику технические требования на разработку специального производственного оборудования, определяют объёмы строительно-монтажных работ, состав и число оборудования, комплектующих изделий и материалов, обеспечивают патентную чистоту проектных решений, строительные организации технической документации в сроки, установленные договором, участвуют в приёмке в эксплуатацию объектов строительства и освоении проектных мощностей, организуют авторский, а в необходимом случае и технический надзор за строительством.

Основой производственного процесса является подробно разработанная технологическая часть, что свидетельствует о приоритетной роли технолога в процессе изготовления изделий машиностроения. Активное участие технолог должен принимать не только в процессе изготовления изделий, но и в работе таких вспомогательных систем, как системы инструментообеспечения, контроля качества изделий, складской, охраны труда обслуживающего персонала, транспортной, технического обслуживания и управления, а также подготовки производства.

Очевидно, что круг задач эффективной эксплуатации производственных систем весьма широк, эти задачи сложны и многообразны, особенно если учесть масштабы современного производства и уровень техники, и решение их требует от технолога широкого кругозора и глубоких знаний различных дисциплин.

Совершенствование машиностроительного производства происходит в результате обобщения опыта использования новейших средств производства и комплексной автоматизации производственных процессов на базе применения промышленных роботов, автоматических транспортных средств, контрольно-измерительных машин и т.п. В дальнейшем это позволит создавать интегрированные производства, обеспечивающие автоматизацию основных и вспомогательных процессов, и при минимальном участии человека в производственном процессе выпускать изделия требуемого качества и в необходимом объёме.

В настоящее время идёт интенсивное расширение номенклатуры производимых изделий и увеличение общего их количества. Наряду с этим возрастают требования к качеству изделий. Это ведёт за собой необходимость повышения точности технологического оборудования, его мощности, быстродействия, степени автоматизации и экологической чистоты всей производственной системы.

Существенным является и то, что рост стоимости производственного оборудования опережает повышение уровня его точности и производительности. Естественно, что в таких условиях без достаточно высокой надёжности работы всей производственной системы нельзя рассчитывать на эффективное её функционирование. Широкая номенклатура выпускаемых изделий требует высокой гибкости производственной системы, т.е. быстрой перенастройки производственного процесса. Из этого следует, что принимаемые технико-организационные решения должны приниматься оперативно. В этих условиях неоптимальные решения значительно снижают потенциальную возможность используемой производственной системы. И чем сложнее эта система, тем потери будут больше. Решение указанных проблем видится в углублении познаний о закономерностях в производственных процессах и производстве в целом.

1.1 КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРИВОДА

Цель: 1. Изучить и вычертить схему привода.

2. Проанализировать назначение и конструкцию элементов приводного устройства.

3. Определить ресурс приводного устройства.

1.1.1 Чертёж кинематической схемы

1-двигатель. 2-муфта упругая втулочно-пальцевая. 3-шестерня. 4-вал быстроходный, 5-вал тихоходный. 6-колесо зубчатое

Рисунок 1.1.1 – Кинематическая схема привода

1.1.2 Условия эксплуатации приводного устройства

Привод предназначен для получения вращающего момента на ведомом валу за счёт уменьшения его угловой скорости.

Условия работы: мощность на тихоходном валуне Р Т = 2,8 кВт, частота вращения тихоходного вала n T = 250 об/мин, не реверсивная, число рабочих смен 1, при 8-и часовой рабочей смене срок службы привода 6 лет, характер нагрузки – спокойный без толчков.

1.1.3 Срок службу приводного устройства

Срок службы (ресурс) L h , ч, определяем по формуле:

где L h - срок службы приводного устройства;

L r - срок службы привода, лет;

t c - продолжительность смены, ч;

L с – число смен.

Из полученного значения вычитаем 10% на профилактику, текущий ремонт, не рабочие дни.

1.2. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

Цель: 1. Определить мощность и частоту вращения двигателя.

2. Определить передаточное число привода.

Двигатель является одним из основных элементов машинного агрегата.

Для проектируемых машинных агрегатов рекомендуется трехфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели серии 4А. Эти двигатели наиболее универсальны. Закрытое и обдуваемое исполнение позволяет применить эти двигатели для работы в загрязненных условиях, в открытых помещениях и т. п.

1.2.1. Определяем мощности и частоты вращения двигателя.

Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины, а его частота вращения – от частоты вращения приводного вала рабочей машины (ведомого вала редуктора).

Исходные данные: кВт, об/мин

(3,152кВт)

где -общий КПД провода

- коэффициент полезного действия зубчатой передачи редуктора, муфты и подшипников качения.

КПД муфты

- КПД закрытой цилиндрической зубчатой передачи. Принимаем

КПД одной пары подшипников качения.

1.2.2. По табл. К1 выбираем двигатель серии 4А с номинальной мощностью. Рном = 4,0 кВт, применив для расчета четыре варианта типа двигателя.

Выбор оптимального типа двигателя зависит от типов передач, входящих в привод, кинематических характеристик рабочей машины, и производится после определения передаточного числа привода. При этом надо учесть, что двигатели с большой частотой вращения (синхронной 3000 об/мин) имеют низкий рабочий ресурс, а двигатель с низкими частотами (синхронными 720 об/мин) весьма металлоемкими, поэтому их нежелательно применять без особой необходимости в приводах общего назначения малой мощности.

1.2.3.Определяем передаточное число редуктора для 4-х вариантов двигателя по формуле:

Выбираем двигатель 4АМ100L4УЗ (Рном = 4,0 кВт; nном = 1430 об/мин), передаточное число редуктора u = 5,10, что находится в диапозоне рекомендуемых значений u = 2.0…6.3

1.2.4. Частота вращения, угловая скорость, мощность и вращающий момент на каждом валу.

Вал I (быстроходный)

об/мин

рад/с

кВт

Н·м

Вал II (тихоходный)

об/мин

рад/с

(1.2.7.)

Н·м

Угловая скорость от ведущего к ведомому валу уменьшается с до За счет этого вращающий момент растет до В этом и есть назначение силовой передачи.

1.3.ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСКАЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Цель: 1.Выбрать твердость, термообработку и материал зубчатых колес.

2.Определить допускаемые контактные напряжения.

3.Определить допускаемые напряжения на изгиб.

1.3.1.Выбор твердости, термообработки и материала колес

Стали в настоящее время – основной материал для изготовления зубчатых колес.

Для равномерного изнашивания зубьев и лучшей их прирабатываемости твердость шестерни НВ, назначается больше твердости колеса НВ2.

Исходные данные: рад/с

Рекомендуется в зубчатых передачах марки сталей шестерни и колеса выбирать одинаковые. При этом, для передач, к размерам, которых не предъявляют высоких требований, следует применять дешевые марки сталей типа 45.

Выбираем материал зубчатых колес (шестерни и колеса). Принимаем сталь 45 с термообработкой – улучшение.

По табл. 3.2. принимаем:

Для шестерни сталь 45 твердость 235…262 НВ (248 НВср), -наибольшая толщина, сечение заготовки мм.

Для колеса сталь 40 твердость 192…228 (210 НВср), -наибольшая толщина, сечения заготовки мм.

1.3.2.Определение допускаемых контактных напряжений

а) Определить коэффициент долговечности :

; (1.3.1.)

где - число циклов перемены напряжений, соответствующее пределу выносливости.

N – Число циклов перемены напряжений за весь срок службы (наработка).

(1.3.2.)

Для шестерни;

Для колеса;

б) определяем допускаемое контактное напряжение , соответствующее числу циклов перемены напряжений Nно.

Для шестерни

Для колеса

в) определяем допускаемые контактные напряжения для шестерни и колеса.

(1.3.3.)

(1.3.4.)

Т.к. НВ1ср- НВ2ср = 248-210=38 лежит в пределе 20…50, расчет зубьев на контактную прочность ведем по меньшему значению , полученные для шестерни и колеса, т.е.

1.3.3. Определяем допускаемые напряжения изгиба, для зубьев шестерни и колеса .

а) рассчитываем коэффициент долговечности KFL.

Наработка за весь срок службы:

для шестерни

для колеса

Число циклов перемены напряжений, соответствующее пределу выносливости для обоих колес.

Т.к. и , то коэффициенты долговечности и .

б) по табл. 3.1 определяем допускаемое напряжение изгиба, соответствующее числу циклов перемены напряжений NFU.

Для шестерни

Для колеса

в) определяем допускаемые напряжения изгиба для шестерни и колеса:

1.3.4. Составляем табличный ответ к задаче

1.4.РАСЧЕТ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ РЕДУКТОРА

Цель: 1. Выполнить проектный расчет редукторной пары.

2. Выполнить проверочный расчет редукторной пары.

Расчет зубчатой закрытой передачи производится в 2 этапа: первый расчет – проектный, второй – проверочный. В процессе проектного расчета задаются целым рядом табличных величин и коэффициентов; результаты некоторых расчетных величин округляют до целых или стандартных значений; в поисках оптимальных решений приходится неоднократно деталь пересчеты.

Исходные данные: Н м; u=5,1; ; ;

Проектный расчет:

1.4.1. Определяем межосевое расстояние , мм:

(1.4.1.)

Где Ка – вспомогательный коэффициент.

Коэффициент ширины венца колеса равный 0,28…0,36 – для шестерни, расположенной симметрично относительно опор. Примем . Кнв – коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуб. Для прирабатывающихся зубьев Кнв = 1,0.

принимаем стандартное значение мм. ГОСТ. 6636-69

1.4.2. Определяем модуль зацепления m , мм

(1.4.2.)

Где К m – вспомогательный коэффициент, для косозубых передач. К m = 5,8.

мм. – делительный диаметр колеса.

Мм. – ширина венца колеса.

Допускаемое напряжение изгиба материала колеса с менее прочным зубом, т.е.

мм.

Для силовых зубчатых передач при твердости колес НВ рекомендуется мм.

Принимаем m = 1,5 мм по ГОСТ 9563-60.

1.4.3.Определяем угол наклона зубьев

(1.4.5.)

Что находится в допустимых пределах

1.4.4. определяем суммарное число зубьев шестерни и колеса

(1.4.6.)

Принимаем

1.4.5. Уточняем угол наклона зубьев

(1.4.7.)

1.4.6.Число зубьев шестерни

Принимаем Z 1 = 34

Условие выполняется.

1.4.7. Число зубьев колеса

(1.4.9.)

1.4.8. Фактическое передаточное число и его отклонение от заданного u

(1.4.11.)

Условие выполняется.

1.4.9. Фактическое межосевое расстояние

(1.4.12.)

1.4.10. Основные геометрические параметры передачи, мм

Параметр		шестерня
	Делительный
	Вершин зубьев
	Впадин зубьев
Ширина венца

Проверочный расчет:

1.4.11. Проверим межосевое расстояние

(1.4.13.)

мм

1.4.12. Проверим пригодность заготовок колес

Диаметр заготовки шестерни

Мммм

Толщина сечения заготовки колеса (без выемок)

Условие и выполняется, следовательно

изменяется материал колес или вид. В термообработки нет надобности.

1.4.13. Окружная скорость зубчатых колес

м/с

По табл. 4.1. принимаем 9-ю степень точности.

1.4.14. Силы и зацепления

окружная сила Н

Радиальная сила Н

Осевая сила Н

1.4.15. Проверяем контактные напряжения ,

(1.4.15.)

Где К на – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями. Для V – 2 м/с и 9 – степени точности из графика К на = 1,12.

Кнv – коэффициент динамической нагрузки. Для окружной скорости v – 1,9 м/с и 9 – степени точности К н v = 1,03.

Недогрузка составляет

Следовательно, контактная прочность зубьев обеспечивается.

1.4.16. Проверяем напряжение изгиба зубьев шестерни и колеса

(1.4.16.)

(1.4.17.)

Где - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями. Для степени 9- степени точности =1,0

Коэффициент неравномерности нагрузки по длине зубаю для прирабатывающихся зубьев колес =1.

Коэффициент динамической нагрузки. Для окружной скорости V = 1,9 м/с и 9 – степени точности = 1,14

и - коэффициент формы зуба шестерни и колеса. Для и . = 3,80 и = 3,62.

Коэффициент учитывающий наклон зубьев. Для косозубых колес.

(1.4.18.)

Расчетные напряжения зубьев в основании ножи зубьев:

Колеса =211

Шестерни =255 .

Следовательно, прочность зубьев на изгиб обеспечивается.

Проектный расчет
параметры	значения	параметры	значения
Межосевое расстояние , мм Модуль зацепления m, мм Ширина зубного венца, мм Шестерни b1 Число зубьев Шестерни Z1 Модуль зубьев Контактные нап-ряжения , Напряжения изгиба		Диаметр делительной окружности, мм Шестерни d1 Диаметр окружности вершин Шестерни da1 Колеса da2 Диаметр окружности впадин Шестерни df1 Колеса df2

Проверочный расчет
Параметр		Допуск. знач.	Расчет. знач.	примечание
Контактные напряжения ,				Недогрузка 2%
Напряжение изгиба,

1.4.17. Составляем табличный ответ к задаче

1.5 НАГРУЗКИ ВАЛОВ РЕДУКТОРА

Цель: 1. Определить силы в зубчатом зацепление редуктора.

2. Определить консольные силы.

3. Построить силовую схему нагружения валов,

Редукторные валы испытывают два вида деформации - изгиб и кручение. Деформация кручения на валах возникает под действием вращающих моментов, приложенных со стороны движения и рабочей машины. Деформация изгиба ва­лов вызывается силами в зубчатом зацеплении редуктора и консольными силами со сторон муфт.

1.5.1 Определение сил в зубчатом зацеплении

Значения сил F t , F r , F a , найдены в разделе 1.4, а вращающие моменты T 1 и Т 2 получены в разделе 1.1.

F t1 = F t2 =731 H T 1 = 21,06 Hм

F r1 = F r2 = T 2 = 95,5 Hм

F a 1 = F a 2 =

На рисунке 1.5.1 дана схема сил в зацеплении косозубой цилиндрической передачи.

1.5.2 Определение консольных сил

Консольная нагрузка вызывается муфтами, соединяющими двигатель с редуктором и редуктор с рабочей машиной.

Консольная сила от муфты определяется по формулам:

На быстроходном валу F М1 , Н:

(1.5.1)

где Т 1 – вращающий момент на быстроходном валу, Н∙м

На тихоходном валу F М2 , Н:

(1.5.2)

где Т 2 – вращающий момент на тихоходном валу, Н∙м

1.5.3 Силовая схема нагружения залов редуктора

Цель: Определение реакций подшипников, валов.

Схема должна содержать: названия схемы; силовую схему нагружения валов в изометрии; координатную систему осей X, У, Z для ориентации схемы основную надпись; таблицу силовых и кинематических параметров передачи.

Схема сил в зацеплении косозубой цилиндрической передачи

1.5.4 таблица отчёт к задаче.

Схема нагружения валов цилиндрического одноступенчатого редуктора

1.6. ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ. ЭСКИЗНАЯ КОМПОНОВКА РЕДУКТОРА

Цель: 1. Выбрать материал валов.

2. Выбрать допускаемые напряжения на кручение.

3. Выполнить проектный расчет валов на чистое кручение.

4. Разработать эскизную компоновку редуктора (общий вид).

Расчет редукторных валов производится в два этапа: 1-ый проектный (приближенный) расчет валов на чистое кручение; 2-ой проверочный (уточненный) расчет валов на прочность по напряжениям изгиба и кручения.

1.6.1. Выбор материалов валов

Механические характеристики сталей для изготовления валов определяют по табл. 3.2.

Твердость заготовки 269…302 НВ

1.6.2. Выбор допускаемых напряжений на кручение

Проектный расчет валов выполняется по напряжениям кручения (как при чистом кручении), т.е. при этом не учитывают напряжения изгиба, концентрации напряжений и переменность напряжений во времени (циклы напряжений). Поэтому для компенсации приближенности этого метода расчета допускаемые напряжения кручения применяют заниженными:

При этом меньшие значения - для быстроходных валов, большие - для тихоходных.

1.6.3. Определение геометрических параметров ступеней валов

Редукторный вал представляет собой ступенчатое цилиндрическое тело, количество и размеры ступеней которого зависят от количества и размеров установленных на вал деталей.

Проектный расчет ставит целью определить ориентировочно геометрические размеры каждой ступени вала, ее диаметр d и длину l.

Размеры вала – шестерни:

Диаметр 1-й ступени (под полумуфту).

(1.6.1.)

1)

Принимаем по ГОСТ 6636-96.

(1.6.2.)

мм

Принимаем l = 28

3) Диаметр ступени под подшипники

мм

Принимаем мм по ГОСТ 8338-75.

мм

5) (1.6.5.)

мм

Принимаем по ГОСТ 6636-96.

6) мм

1) Размеры вала колеса:

(1.6.6.)

Принимаем мм по ГОСТ 6636-69.

2) (1.6.7.)

мм

Принимаем l = 43 мм

Принимаем мм по ГОСТ 8338-75.

Принимаем мм

Принимаем мм по ГОСТ 6639-69.

7)мм Принимаем мм по ГОСТ 6639-69.

1.6.4. предварительный выбор подшипников качения

Для цилиндрической косозубой передачи на быстроходный вал выбираем радиальные шариковые однорядные подшипники легкой серии № 206

d = 30мм B = 15мм Cr = 19,5кН

D = 62мм r = 1,5мм Cor = 10,0кН

Для цилиндрической косозубой передачи на тихоходный вал выбираем радиальные шариковые однорядные подшипники легкой серии № 208

d = 40мм B = 18мм Cr = 32кН

D = 80мм r = 2мм Cor = 17,8кН

	Размеры ступеней, мм				Подшипники
					Типа размер	d*D*B (Т), мм	Динам. Грузо-ть
Быстроходный
Тихоходный

1.7. РАСЧЕТНАЯ СХЕМА ВАЛОВ РЕДУКТОРА

Цель: 1.Определить радиальные реакции в опорах подшипников быстроходного и тихоходного валов.

2.Построить эпюру изгибающих и крутящих моментов.

3.Определить суммарные изгибающие моменты.

4.Построить схему нагружения подшипников.

Задача выполняется в два этапа: 1 - определение реакций в опорах предварительно выбранных подшипников; 2 - определение реакций в опорах окончательно принятых подшипников, построение эпюр изгибающих и крутящих моментов и составление схемы нагружения подшипников; второй этап выполняется при проверочном расчете валов на прочность.

Работа выполняется на миллиметровой бумаге формата А3 карандашом отдельно для быстроходного и тихоходного валов, и должна содержать следующее:

а) в левой части формата: расчетную схему вала; координатные оси для ориентации схемы; эпюру изгибающих моментов в вертикальной плоскости; эпюру крутящих моментов; схему нагружения подшипников вала.

б) в правой части формата: исходные данные для расчета; определение реакций и изгибающих моментов в вертикальной плоскости; определение реакций и изгибающих моментов в горизонтальной плоскости; определение суммарных радикальных реакций и суммарных изгибающих моментов; таблицу полученных результатов; основная надпись.

1.8. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ

Цель: 1. Опередить эквивалентную динамическую нагрузку подшипников.

2. Проверить подшипники по динамической грузоподъемности.

3. Определить расчетную долговечность подшипников.

Проверить пригодность подшипников 206 тихоходного вала цилиндрического одноступенчатого косозубого редуктора, работающего с умеренными толчками. Угловая скорость вала w = 29,3 рад/с., осевая сила в зацеплении Н. Реакции в подшипниках Н, Н. Характеристика подшипников Н; Н; Х = 0,56; V = 1; ; . Требуема долговечность подшипника ч. Подшипники установлены по схеме в распор.

а) Определяем отношение:

б) Определяем отношение:

и по таблице интерполированием находим е = 0,19; Y = 2,30

в) По соотношение выбираем формулу и определяем эквивалентную динамическую нагрузку наиболее нагруженного подшипника:

(1.8.3.)

г) Определяем динамическую грузоподъемность:

(1.8.4.)

Подшипник пригоден.

д) Определяем долговечность подшипника:

(1.8.5.)

Составление табличных ответ к задаче:

	Подшипник			Динам. грузопод-ть, Н		Долговечность,
	Принят предварит	Выбран окончательно

1.9 КОНСТРУКТИВНАЯ КОМПОНОВКА ПРИВОДА

Цель: 1. Разработать конструкции деталей и узлов редуктора.

2. Скомпоновать детали и узлы редуктора и разработать чертёж общего вида привода.

1.9.1 Конструирование зубчатого колеса

В проектируемых приводах колеса редукторов получаются относительно небольших диаметров и их изготовляют из круглого проката или поковок. Большие колёса открытых зубчатых передач изготовляют литьём или составными. Ступицу колёс цилиндрических редукторов располагают симметрично обода.

1.9.2 Вал-шестерня

Цилиндрические и конические шестерни при и > 3,15 выполняют заодно с валом, а при и < 2,8 они могут быть насадными, если это конструктивно необходимо. Однако стоимость производства при раздельном исполнении вала и шестерни увеличивается вследствие увеличения числа посадочных поверхностей и необходимости применения того или иного соединения. Поэтому шестерни чаще всего выполняют заодно с валом.

1.9.3 Установка колёс на валах

а) Сопряжение колёс с валом. Для передачи вращающего момента редукторной парой применяют шпоночные соединения и соединения с натягом. В случае шпоночного соединения принимаем следующие посадки: для цилиндрических косозубых колёс Н7/rб (H7/s7).

б) Осевое фиксирование колёс. Для обеспечения нормальной работы редуктора зубчатые колёса должны быть установлены на валах без перекосов. Если ступица колеса имеет достаточно большую длину (отношение l ст /d > 0,8; в проектируемых редукторах принято l ст /d = 1... 1.5), то колесо будет сидеть на валу без перекосов. В этом случае достаточно предохранить колесо от осевых перемещений по валу соответствующим осевым фиксированием:

При отсутствии 5-й ступени установкой двух распорных втулок на 2-й или 3-й ступени вала между обоими торцами ступицы колеса и торцами внутренних колец подшипников или мазеудерживающих колец.

Для гарантии контакта деталей по торцам должны быть предусмотрены зазоры С между буртиками 3-й ступени вала и торцами втулок.

1.9.4 Конструирование валов

1.9.4.1 Переходные участки

Переходный участок вала между двумя смежными ступенями разных диаметров выполняю:

Канавки шириной b = 5 с округлением для выхода шлифовального круга, которая повышает концентрацию напряжений на переходных участках. В проектируемых одноступенчатых редукторах, где получаются сравнительно короткие валы достаточной жёсткости при небольших изгибающих моментах применяю канавки.

Для повышения технологичности конструкции радиусы галтелей r = 1, размеров фасок на концевых ступенях с, ширину канавок b для выхода инструмента на одном валу принимаю одинаковыми.

1.9.4.2 Посадочные поверхности

Основные размеры ступеней быстроходного и тихоходного валов определены при предварительном проектном расчёте в пункте 1.6. Конструируя валы, размеры посадочных поверхностей d и l уточнил и определил в зависимости от конструкций и размеров деталей, установленных на ступенях, с учётом расположения относительно опор.

1 Первая ступень.

Диаметр выходного конца быстроходного вала d 1 , соединённого с двигателем через муфту. Соединение валов осуществляется стандартной муфтой.

2. Вторая ступень.

Диаметр ступени d 2 принимается равным диаметру d внутреннего кольца подшипника, окончательно выбранного в пункте 1.8.

3.Третья ступень.

а) Для тихоходных валов.

Диаметр ступени d 3 = d 2 + 3,2r, где r - координата фаски внутреннего кольца подшипника. Длина ступени l 3 , может быть выполнена больше длины ступицы колеса l ст и тогда распорная втулка между торцом и внутреннего кольца подшипника и торцом ступицы колеса ставится на 3-ю ступень. При этом следует предусмотреть зазор С между торцами 3-й ступени и внутреннего кольца подшипника.

4.Четвёртая ступень.

Диаметр 4-й ступени d 4 равен диаметру d 2 2-й ступени под подшипник, а её длина l 4 зависит от осевых размеров деталей, входящих в комплект подшипникового узла, расположенного со стороны глухой крышки.

5.Пятая ступень.

Для тихоходных валов эта ступень предотвращает осевое смещение колеса. Длину ступени l 5 определяется графически на конструктивной компоновке.

После конструирования валов размеры диаметров всех ступеней принял по стандарту.

1.9.5 Конструирование подшипниковых узлов

Конструктивное оформление подшипниковых узлов (опор) редуктора зависит от типа подшипников, схемы их установки, вида зацепления редукторной пары и способа смазывания подшипников и колес.

Основным изделием подшипникового узла является подшипник. Помимо этого комплект деталей узла может включать: детали крепления колец подшипников на валу и в корпусе; крышки и компенсаторные кольца; стаканы; уплотнения (наружные и внутренние).

1.9.5.1 Схемы установки подшипников

Типы подшипников подобраны в пункте 1.6 и их пригодность для каждого вала проведена в пункте 1.8.

Таким образом, осевое фиксирование валов осуществляется различными способами установки подшипников в плавающих и фиксирующих опорах.

1.9.5.2 Посадки подшипников

Требуемые посадки в соединении подшипника качения получают назначением соответствующих полей допусков на диаметры вала или отверстия в корпусе: для внутреннего кольца подшипника – К6, для наружного - Н7.

1.9.5.3 Крепление колец подшипников на валу или в корпусе

Внутренние кольца подшипников в обеих опорах устанавливаю с упором в буртик вала с натягом без дополнительного крепления с противоположной стороны.

Наружные кольца подшипников в обеих опорах устанавливаю в корпус с односторонней фиксацией упором и торец.

1.9.5.4 Вычерчивание внутренней конструкции подшипников

На сборочном чертеже редуктора и общем виде привода вычерчиваю внутреннюю конструкцию подшипников быстроходного и тихоходного валов.

Радиально-упорные шарикоподшипники.

На 2-й и 4-й ступенях вала наношу тонкими линиями внешний контур подшипника по его габаритным размерам d, D, В определил и нанёс диаметр D pw окружности, проходящей через центры тел качения D pw =0,5 (D+ d); no со­отношениям, вычерчиваю тела качения и кольца.

1.9.6 Крышки подшипниковых узлов

Для герметизации подшипниковых узлов редуктора, осевой фиксации подшипников и воспринятая осевых нагрузок применяют крышки. Они изго­тавливаются, как правило, из чугуна СЧ 15 двух видов - торцовые и врезные. Тe и другие выполняют в двух конструкциях - глухие и с отверстием для выходного кольца вала. Размеры крышек определяют в зависимости от диаметра наружного кольца подшипника.

Врезные крышки.

Широко применяют в современном редукторостроении в разъёмных корпусах с осевым расстоянием 250 мм. Регулирование радиальных подшипников производят установкой компенсаторных колец между горцами наружных колец подшипников и крышек. При этом между торцом наружного кольца подшипника и торцом крышки с отверстием оставляют зазор для компенсации тепловых деформаций, а = 0,2…0,5 мм. Осевой размер кольца определяется конструктивно с учётом зазора на температурную деформацию вала. Толщина кольца принимается равной толщине наружного кольца подшипника.

1.9.7 Уплотнительные устройства

Применяют для предотвращения вытекания смазочного материала из подшипниковых узлов, также защиты их от попадания пыли, грязи и влаги. В зависимости от места установки в подшипниковом узле уплотнения делят на две группы: наружные - устанавливают в крышках (торцевых и врезных) и внутренние - устанавливают с внутренней стороны подшипниковых узлов.

В проектируемых редукторах применены уплотнения по цилиндрическим (манжетные) поверхностям. Выбор типа уплотнения зависит от способа смазывания подшипников, окружной скорости вала, рабочей температуры и характера внешней среды.

Манжетные уплотнения.

Их используют при смазывании подшипников как густым, так и жидким материалом при низких и средних скоростях V 10 м/с, так как они оказывают сопротивление вращению вала.

Резиновые армированные манжеты. Манжета состоит из корпуса, изготовленного из бензомаслостойкой резины, стального Г - образного каркаса и браслетной пружины, которая стягивает уплотняющую часть манжеты и образует рабочую кромку шириной b = 0,4...0,8 мм. Манжеты, работающие в засоренной среде, снабжены "пыльником".

Для предохранения смазочного материала от вытекания манжету обычно устанавливают рабочей кромкой внутрь корпуса, что обеспечивает к кромке доступ масла, уменьшающего износ резины.

1.9.8 Конструирование корпуса редуктора

Корпус редуктора служит для размещения и координации деталей передачи, защиты их от загрязнения, организации системы смазки, а также воспринятая сил, возникающих в зацеплении редукторной пары, подшипниках, от крытой передачи. Наиболее распространенный способ изготовления корпусов - литье из серого чугуна (например СЧ 15).

В проектируемых одноступенчатых редукторах принята в основном конструкция разъемного корпуса, состоящего из крышки и основания.

1.9.8.1 Форма корпуса

Определяется в основном технологическими, эксплуатационными и эстетическими условиями с учетом его прочности и жесткости.

а) Габаритные (наружные) размеры корпуса. Определяются размерами расположенной в корпусе редукторной пары и кинематической схемой редуктора. При этом вертикальные стенки редуктора перпендикулярны основанию, верхняя плоскость крышки корпуса параллельна основанию - редукторная пара вписывается в параллелепипед.

б) Толщина стенок корпуса и ребер жесткости.

(1.9.1)

где Т 2 - вращающий момент на тихоходном валу. Н-м. Принимаем =6 мм.

Внутренний контур стенок корпуса очерчивается по всему периметру корпуса с учетом зазоров х и у между контуром и вращающимися деталями.

1.9.8.2 Фланцевые соединения

Фланцы предназначены для соединения корпусных деталей редуктора. В корпусах проектируемых одноступенчатых редукторов конструируют пять фланцев: 1 - фундаментный основания корпуса, 2 - подшипниковой бобышки основания и крышки корпуса; 3 - соединительный основания и крышки корпуса; 4 - крышки подшипникового узла; 5 -крышки смотрового люка.

1.9.8.3 Детали и элементы корпуса редуктора

а) Смотровой люк. Служит для контроля сборки и осмотра редуктора при эксплуатации.

б) Установочные штифты.

в) Отжимные винты.

г) Проушины.

д) Отверстия под маслоуказатель и сливную пробку.

1.9.9 Выбор муфт

В проектируемых приводах применены компенсирующие разъемные муфты нерасцеляемого класса в стандартном исполнении.

Дня соединения выходных концов валов двигателя и быстроходного вала редуктора, установленных, как правило, на общей раме, применены упругие втулочно-пальцевые муфты.

1.9.9.1 Определение расчетного момента и выбор муфты

Основной характеристикой для выбора муфты является номинальный вращающий момент Т, Н-м, установленный стандартом. Муфты выбирают по большому диаметру концов соединяемых валов и расчетному моменту Т р, который должен быть в пределах номинального:

Т Р =К р Т 1 ,(Т 2)Т (1.9.2)

где К р - коэффициент режима нагрузки, (табл.9.7);

T 1 (T 2) - вращающий момент на соответствующем валу редуктора, Н-м.

Быстроходный вал.

Т р =1,5 · 21= 31,5 Н·м < 63 Н·м

Тихоходный кал.

Т р = 1,5 · 95,5= 143,25 Н·м < 250 Н·м

1.9.9.2 Муфты упругие втулочно-пальцевые

Муфты получили широкое распространение благодаря простоте конструкции и удобству замены упругих элементов. Однако они имеют небольшую компенсирующую способность и при соединении несоосных валов оказывают большое силовое воздействие на валы и опоры, при этом резиновые втулки быстро выходят из строя.

Основные параметры, габаритные и присоединительные размеры, допускаемые смещения осей валов определяют по табл.К5.

Полумуфты изготовляют из чугуна марки СЧ 20 (ГОСТ 1412-85) или стали 30Л (ГОСТ 977-88); материал пальцев - сталь 45 (ГОСТ 1050-74); материал упругих втулок - резина с пределом прочности при разрыве не менее 8 Н/мм 2

Радиальная сила, вызванная радиальным смешением, определяется по соотношению:

где - радиальное смещение, мм;

Радиальная жесткость муфты, Н/мм, зависит от диаметра посадочного места полумуфты; для диаметров не указанных в таблице, применить линейное интерполирование.

Быстроходный вал.

F м1 =0,3 · 3920 = 494/7

Тихоходный вал.

F м2 =0,3 · 4364 = 1309/7

1.9.9.3 Установка муфт на валах

Сопряжение с валом. Проектируемые муфты состоят из двух полумуфт, устанавливаемых на выходные концы валов на шпоночном соединении призматическими шпонками (см. табл.К4),

На цилиндрические концы валов полумуфты устанавливают по следующим посадкам:

при нереверсивной работе без толчков и ударов - Н7/к6;

1.9.10 Смазывание. Смазывание устройства

Смазывание зубчатых зацеплений и подшипников применяют в целях защиты от коррозии, снижение коэффициента трения, уменьшение износа, отвода тепла и продуктов износа от трущихся поверхностей.

1.9.10.1 Смазывание зубчатого зацепления

а) Способ смазывания. Для редукторов общего назначения применяют непрерывное смазывание жидким маслом картерным непроточным способом. Этот способ применяют для зубчатых передач при окружных скоростях от 0,3 до 12,5 м/с.

б) Выбор сорта масла. Зависит от значения расчётного контактного на­пряжения в зубьях и фактической окружной скорости V колёс. Сорт масла выбирается по табл.9.9. Принимаем сорт масла И-Г-А-68

Обозначение индустриальных масел состоит из четырех знаков, каждый из которых показывает: И - индустриальное; второй - принадлежность к группе по назначению Г - для гидравлических систем; третий - принадлежность к подгруппе по эксплуатационным свойствам А - масло без присадок; четвертый (число)... класс кинематической вязкости:

в) Определение количества масла. Для одноступенчатых редукторов при смазывании окунанием объём масленой ванны определяю! из расчёта 0,4...0,8 л на 1 кВт передаваемой мощности (см. задачу 2). Меньшие значения применяют для крупных редукторов.

г) Определение уровня масла. В цилиндрических редукторов при окунании в масленую ванну колеса m h м 0,25d 2 , где m - модуль зацепления.

д) Контроль уровня масла. Уровень масла, находящегося в корпусе редуктора, контролируют разными маслоуказателями. Наибольшее распространение имеют жезловые маслоуказатели, т.к. они удобны для осмотра; конструкция их проста и достаточно надёжна.

е) Слив масла. При работе передачи масло постепенно загрязняется продуктами износа деталей. С течением времени оно стареет, свойства её ухудшаются. Поэтому масло, напитое в корпус редуктора, периодически меняют. Для этой цели в корпусе предусматривают сливное отверстие. закрываемое пробкой с цилиндрической резьбой.

ж)Отдушины. При длительной работе в связи с нагревом масла и воздуха повышается давление внутри корпуса. Это приводит к просачиванию масла через уплотнения и стыки. Чтобы избежать этого внутреннюю полость корпуса сообщают с внешней средой путём установки отдушины в его верхних точках.

1.9.10.2 Смазывание подшипников

В проектируемых редукторах для смазывания подшипников качения жидкие и пластичные смазочные материалы.

а) Смазывание жидкими материалами. При смазывании зубчатых колес окунанием подшипники качения обычно смазываются из картера в результате разбрызгивания масла колёсами, образования масляного тумана и растекания масла по валам. Падёжное смазывание разбрызгиванием возможно при окруж­ных скоростях V > 3 м/с. Для свободного проникновения масла полость подшипника должна быть открыта внутрь корпуса.

1.10.ПРОВЕРОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ

Цель: 1. Выполнить проверочные расчеты стандартных изделий шпонок.

2. Выполнить проверочный расчет валов на прочность.

1.10.1. Проверочный расчет шпонок:

(1.10.1.)

Где - окружная сила на шестерне или колесе, Н

- площадь смятия, . Здесь - рабочая длина шпонки со скругленными торцами, мм (l – полная длина шпонки, определенная на конструктивной компоновке); b, h, t – стандартные размеры

Допускаемое напряжение на смятие, . Пристальной ступице и при колебаниях нагрузки следует снижать на 20…25%.

=(0,94-5)=30,24

Вывод: шпоночное соединение прочно.

1.10.2. Проверочный расчет валов

Проверочный расчет валов на прочность выполняют на совместное действие изгиба и кручения. При этом растет, отражает разновидности цикла напряжений изгиба и кручения, усталостные характеристики материалов, размеры, форму и состояние поверхности валов. Проверочный расчет производится после завершения конструктивной компоновки и установления окончательных размеров валов.

Цель расчета – определить коэффициент запаса прочности в опасных сечениях вала и сравнить их с допускаемым:

При высокой достоверности расчета . При менее точной расчетной схеме

1. Намечаем опасные сечения вала.

Опасное сечение вала определяется наличием источника концентрации напряжений при суммарном изгибающем моменте .

В проектируемом коротком валу одноступенчатого редуктора, как правило, наличие двух опасных сечений: одно – на 3-й ступени под колесом (шестерни), второе – на 2-й ступени под подшипниковой опорой, смежной с консольной нагрузкой.

2. Проверка сечения I-I .

3. Определение напряжений в опасных сечениях вала,

а) нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжений равна расчетным напряжениям изгиба :

(1.10.2.)

Проверочный расчет ведомого вала.

а) нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжений равна расчетным напряжениям изгиба:

б) касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна половине расчетных напряжений кручения .

(1.10.4.)

Определяем коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала:

(1.10.5.)

(1.10.6.)

Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала,

(1.10.7.)

(1.10.8.)

Определяем коэффициент запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:

Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

(1.10.11.)

Как показала практика проектирования валов одноступенчатых редукторов на чистое кручение, проверочные расчеты на прочность повсеместно дают удовлетворительные результаты.

1.11. ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ РЕДУКТОРА

Цель: 1. Определить массу редуктора.

2. Определить критерий технического уровня редуктора.

Объективной мерой затраченных средств является масса редуктора m, кг, в которой практически интегрирован весь процесс его проектирования. Поэтому за критерий технического уровня можно принять относительную массу , т.е. отношение массы редуктора вращающему моменту на его тихоходном валу. Этот критерий характеризует расход материалов на передачу момента и легок для сравнения.

1.11.1. Определение массы редуктора

Цилиндрический, конический редуктор - , где - коэффициент заполнения определить по графику в зависимости от межосевого расстояния для цилиндрического редуктора.

Плотность чугуна;

V – условный объем редуктора определить как произведение наибольшей длины, ширины и высоты редуктора, .

Мм., В = 69 мм., Н = 301 мм.

1.11.2. Определение критерия технического уровня редуктора

1. Критерий технического уровня определяется по формуле , где - вращающий момент на тихоходном валу редуктора.

Определение критерия дает возможность оценить место спроектированного редуктора в сравнении со стандартными и решить вопрос о целесообразности его изготовления. При этом надо учесть ограниченность возможностей индивидуального производства для получения высоких

критериев технического уровня редуктора.

Тип редуктора			Критерии
				редуктор соответствует рекордным образцам

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данным проектом выполнено проектирование одноступенчатого горизонтального редуктора общего назначения с косыми зубьями.

Произведены расчеты основных узлов и деталей механического привода:

Проектный и проверочный расчеты зубчатой передачи, с предварительным выбором материалов колес;

Расчет нагрузки валов редуктора;

Расчет изгибающих и крутящих моментов валов редуктора;

Проектный, а затем проверочный (уточненный) расчеты валов;

Предварительный выбор подшипников качения, а затем проверка их пригодности.

Все расчеты получились удовлетворительными. По расчетным данным выполнен сборочный чертеж редуктора в масштабе 1:1.

В конце проекта определена качественная оценка технического уровня проектируемого редуктора. Соответствует высокому уровню, определенному.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шейнблин А. Е. «Курсовое проектирование деталей машин». – М: Высшая школа, 1991

2. Дунаев П. Ф., Леликов О.П. «детали машин. Курсовое проектирование». – М: Высшая школа,1984

3. Куклин Н. Г., Куклина Г. С. «Детали машин». – М: Высшая школа, 1987

4. Богомолов С. К., Воинов А. В. «Черчение». – М: Машиностроение, 1987

5. Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Основные положения. – М: Сьандарт, 1987

6. Бейзельман Р. Д. «Подшипник качения». – М: Машиностроение, 1975

Создание двигателей внутреннего сгорания привело к резкому возрастанию количества и многообразия, разработанных инженерами механизмов, обеспечивающих преобразование крутящего момента, соответствующего некоторой скорости вращения, в крутящий момент с другой скоростью. В результате было создано такое устройство, как редуктор, и в том числе одна из его разновидностей - цилиндрический редуктор, который сегодня является очень популярным механизмом в машиностроении. При этом редуктор, позволяющий ступенчато изменять передаточное число получил название коробки передач.

Назначение и устройство цилиндрического редуктора

Применение этого механического агрегата в автомобилях позволяет передавать мощность с вала двигателя другим вращающимся элементам с очень высоким КПД, достигающим в зависимости от конструкции 95-98 %.

При его работе используется механическая система, называемая цилиндрической передачей из-за того, что с ее помощью вращение может передаваться от одного вала к другому, только если эти валы соосны или параллельны друг другу.

Виды цилиндрических редукторов

Классификация редукторов может вестись в зависимости:

• от типа корпусов;
• от способа охлаждения;
• от вида используемых подшипников;
• от скорости вращения;
• от значения передаточного числа;
• от величины передаваемой мощности.

Кроме того, цилиндрические редукторы в зависимости от вида входящих в них зубчатых колес могут быть:

• прямозубыми;
• косозубыми;
• кривозубыми;
• шевронными;
• комбинированными.

Более подробно типы зубчатых передач, которые может иметь редуктор цилиндрический одноступенчатый (или многоступенчатый), изложены в ГОСТе 16531-83. В нем дается подробное описание всех возможных видов зубчатых колес, которые может содержать конструкция цилиндрического редуктора.

Достоинства и недостатки передач в зависимости от типа зубьев

А. Колеса прямозубые

Это наиболее распространенная разновидность зубчатых колес. Их зубья располагаются в плоскостях перпендикулярных по отношению оси вращения, а линия соприкосновения зубьев у шестерни проходит, наоборот, параллельно этой оси. Колеса с прямыми зубьями обладают наименьшей стоимостью, но они обеспечивают крутящий момент, максимальное значение которого немного меньше, чем могут создавать косозубые или шевронные. Кроме того, шестерни с такими зубьями больше шумят, чем шестерни с более сложными по форме зубьями.

Б. Косозубые и кривозубые колеса

Они представляют собой усовершенствованный вариант прямозубой шестерни. У них зубья расположены, если сравнивать с прямыми зубьями, под наклоном (или по кривой линии, в случае кривозубых колес), образуя подобие винтовой линии.

Преимущества

Зацепление колес происходит менее шумно, более эффективно и плавно, если сравнивать со случаем, когда используется прямозубый вариант шестерни. Площадь соприкосновения также больше, чем у прямозубой передачи, поэтому и значение максимального передаваемого момента также повышено.

Недостатки

Во время работы косозубого/кривозубого колеса появляется механическое усилие, сдвигающее его по оси, поэтому вал должен устанавливаться только с применением упорных подшипников, для предотвращения его горизонтального смещения. Увеличение площади соприкосновения зубьев ведет также к возрастанию силы трения между зубьями, что в свою очередь является причиной появления дополнительных потерь мощности и нагрева цилиндрического редуктора, а также снижения его кпд. Для уменьшения указанных негативных явлений и их компенсации требуется применение специальных смазочных материалов. Косозубые/кривозубые колеса применяют в основном там, где требуется передача значительных крутящих моментов особенно, если вал вращается с очень большой скоростью, и есть ограничения по степени шумности, которую создает соосный цилиндрический редуктор.

В. Шевронные колеса

Изобретение этих колес нередко приписывают французскому предпринимателю Ситроену, хотя он просто смог во время оценить и выкупить права на соответствующий патент у польского малоизвестного сегодня механика-самоучки. Зубья шевронных колес, если смотреть на них сверху, похожи по форме на английскую букву «V». Они могут выполняться либо как цельные детали, либо получаться за счет стыковки пары колес косозубого типа.

Применение шевронных колес позволяет решить проблему возникновения на валу осевой силы, так как направленные в разные стороны усилия, действующие на обе части таких колес компенсируют взаимно друг друга. В результате отпадает необходимость в упорных подшипниках, так как передача с использованием шевронных колес является самоустанавливающейся и не имеющей тенденции к появлению осевых сдвигов. Поэтому сборка цилиндрического редуктора, оснащенного шевронными колесами, выполняется с креплением одного из валов с помощью плавающих опор (например, с использованием подшипников с цилиндрическими роликами).

Что дает наличие у редуктора нескольких ступеней передачи?

В зависимости от количества ступеней цилиндрический зубчатый редуктор называется:

• одноступенчатым;
• двухступенчатым;
• трёхступенчатым;
• многоступенчатым.

От количества передач (ступеней), которые имеет цилиндрический редуктор, зависит и передаточное число, существующее у него.

Например, у одноступенчатого цилиндрического редуктора оно, как правило, находится в диапазоне 1,5-10, у редуктора цилиндрического двухступенчатого - в пределах 10-60. А трёхступенчатые редукторы цилиндрические обеспечивают коэффициент редукции 60-400.

Корпуса редукторов

Цилиндрический редуктор при его серийном производстве снабжается, как правило, литым корпусом стандартизованного размера с использованием литейного чугуна или литейных сталей. Спецификация на эти материалы приведена в соответствующих регламентирующих отраслевых документах и ГОСТ. В тех случаях, когда требуется получить конструкцию небольшого веса, применяют корпуса из легких сплавов.

При штучном производстве чаще всего используют корпуса сварные, что позволяет реализовывать конструктивные решения, расчет и проектирование которых проводились по индивидуальному заказу.

На корпусах редукторов, как правило, имеются места для крепления в виде «ушей» и/или «лап», с помощью которых их можно передвигать и крепить по месту установки, используя сборочный чертеж на автомобиль. На выходной части валов устанавливают уплотнения для того, чтобы исключить вытекание масла. С внешней стороны корпуса редукторов могут иметь дополнительные конструкционные элементы, препятствующие увеличению внутреннего давления редуктора, которое может возникать при его нагреве в процессе работы.

Типы смазочных масел для редукторов

Заводами-изготовителями, осуществляющими расчет, проектирование и изготовление редукторов, также и рекомендуются конкретные типы смазочных масел, которые назначаются разными для разных типов этих агрегатов. Например, цилиндровое масло 11, выпускаемое по ГОСТу 1841-51, должно применяться для смазки таких редукторов, как РМ-260 или РМ-400, а масло индустриальное 50, изготавливаемое по ГОСТу 1707-51, - для редукторов типа РМ-500, РМ-750, РМ-1000.

Компоновка цилиндрического редуктора

Ее особенности определяются тремя факторами:

• набором и видом деталей (ими являются валы и шестерни);
• размерами агрегата;
• вариантами исполнения примененных в редукторе цилиндрических передач.

Цилиндрические передачи по типу исполнения могут быть:

• развернутыми;
• раздвоенными;
• соосными.

Развернутая схема применяется, если межосевое расстояние менее 80 см. Редукторы, изготовленные в соответствии с этой схемой, обладают удлиненной формой, что вызывает перерасход металла почти на 20 % в сравнении с редукторами, расчет которых производился по раздвоенной схеме.

Раздвоенную схему используют при расчете как тихоходной, так быстроходной ступеней редукции. Но более рациональным будет ее использование во втором случае реализации, так как в этом случае можно выполнить проектирование промежуточного вала в виде плавающего вала и «вала-шестерни». При этом раздвоенная схема благодаря возможности применения косозубых передач может получить свойства шевронной передачи.

В соосной схеме расчет и проектирование кинематической схемы ведут исходя из предположения соосности обоих валов: и выходного вала, и входного. Такие редукторы обладают габаритами и массой близкими по значению к аналогичным параметрам редукторов, расчет которых и проектирование был произведен по развернутой схемой. Они работают в условиях, когда быстроходная ступень оказывается недонагруженной при перегруженной тихоходной ступни.

И в заключение нужно отметить, что срок службы редуктора зависит:

• от правильности расчетов нагрузки, которые должны проводиться в соответствии с требованиями ГОСТов;
• от своевременности проведения профилактических мероприятий;
• от степени регулярности замены масла.

Грамотное обслуживание редуктора, особенно такого, как редуктор цилиндрический трехступенчатый, продлит время его работоспособности и сократит финансовые расходы на его ремонт, а покупка нового редуктора не станет обязательной мерой поддержания автомобиля в исправном состоянии даже при длительном сроке его эксплуатации.