Зубчатое колесо

1 Конструкторская часть

1.1 Описание конструкции  узла или сборочной единицы

В качестве узла, в который  входит деталь зубчатое колесо, выступает  часть редуктора. Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата,  и  служащий  для  передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые  зубчатые  передачи,  цепные или ременные передачи.

Назначение  редуктора - понижение  угловой скорости   и   соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.

Основные характеристики:

• высокий технический уровень по массогабаритным показателям и по величине крутящего момента, реализуемого редуктором конкретного типоразмера;
• соответствие конструкции деталей и степени их унификации требованиям крупносерийного производства;
• высокая экономическая эффективность, а также максимальное удовлетворение запросов потребителей (важнейшим показателем при оценке конструкций следует считать коэффициент удельных затрат, т. е. затрат на изготовление и эксплуатацию, отнесенных к реализуемому крутящему моменту).

В данную сборочную единицу  входят следующие детали:

1. Фланец
2. Полумуфта
3. Крышка
4. Втулка
5. Кольцо
6. Колесо зубчатое

Зубчатое колесо — основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса. В машиностроении принято малое ведущее зубчатое колесо независимо от числа зубьев называть шестернёй, а большое ведомое — колесом. 

Зубчатые колёса обычно используются парами с разным числом зубьев с целью преобразования вращающего момента и числа оборотов вала на выходе. Колесо, к которому вращающий момент подводится извне, называется ведущим, а колесо, с которого момент снимается — ведомым. Если диаметр ведущего колеса меньше, то вращающий момент ведомого колеса увеличивается за счёт пропорционального уменьшения скорости вращения, и наоборот. В соответствии с передаточным отношением, увеличение крутящего момента будет вызывать пропорциональное уменьшение угловой скорости вращения ведомой шестерни, а их произведение — механическая мощность — останется неизменным. Данное соотношение справедливо для идеального случая, не учитывающего потери на трение и другие эффекты, характерные для реальных устройств.

Данное колесо зубчатое изготовлено из стали 40Х. Деталь довольно проста в изготовлении и не вызывает значительных трудностей при получении заготовки. 

Рис. 1 – Узел редуктора

1.2 Описание конструкции деталей, входящих в конструкцию узла (сборочной единицы)

Фланец — обычно плоское кольцо или диск с равномерно расположенными отверстиями для болтов и шпилек, служащие для прочного и герметичного соединения труб и трубопроводной арматуры, присоединения их к машинам, аппаратам и ёмкостям, для соединения валов и других вращающихся деталей (фланцевое соединение). Фланцы используют попарно (комплектом).

Фланец представляет собой  плоское кольцо размером 200 мм, с  диаметром кольца 199 мм. Изготовлен их стали 45. Химический состав.

Название элементов	Угле- род С	Фосфор P	Кремний Si	Марга- нец Mn	Хром Cr	Сера S	Никель Ni	Медь Cu
Массовая доля,(%)	0,36	0,035	0.17-0.37	0.50-0.80	0,25	0,04	0,25	0.25

Кольцо представляет собой  металлическое кольцо, диаметром 39,7 и 32,9 и толщиной 1,12 мм с разрывом равным 2,6мм. Изготовлено из стали 45.

Деталь колесо зубчатое представляет собой цилиндрическое колесо длиной 28,3 мм. Торец Ø60, число зубьев 22, высота одного зуба 1,6 мм, точность h11, шероховатость 0,8

С торца Ø60 просверлено отверстие Ø30 мм  с пазом высотой 3,3 мм и шероховатостью D10 и шероховатостью 6,3.

Данная деталь изготовлена  из стали 40Х (ГОСТ 4543-71).

Характеристика и свойства материала:

Сталь 40Х – среднеуглеродистая хромистая сталь, трудносвариваемая (способы сварки: РДС, ЭШС, необходимы подогрев и последующая термообработка; КТС - необходима последующая термообработка), пластичность умеренная, хорошо закаливается, наличие хрома обеспечивает мелкозернистую структуру поверхности с высоким сопротивлением усталости.

 

Таблица 1 - Физические свойства стали 40Х (ГОСТ 4543-71)

Плотность	7850кг/см3
Модуль  нормальной упругости, Е, ГПа	Е=214
Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа	G=85

Таблица 2 - Химический состав стали 40Х (ГОСТ 4543-71)

Название элементов	Угле- род С	Фосфор P	Кремний Si	Марга- нец Mn	Хром Cr	Сера S	Никель Ni	Медь Cu
Массовая доля,(%)	0,36	0,035	0,17	0,50	0,80	0,035	0,30	0,30

Таблица 3 – Сводная таблица  характеристик поверхностей детали (зубчатого колеса)

№ поверхности	Наименование поверхности	Точность (квалитет)	Шероховатость, Rа, мкм
1	Торцевая (плоская)(1)	h11	0,8
2	Наружная зубчатая (эвольвентная) (2)	h11	3,2
3	Торцевая (плоская)(3)	h11	0,8
4	Внутренняя цилиндрическая (4)	H7	0,8
5	Паз(5)	D10	6,3
6	Наружная фаска 2 (6)	h14	12,5
7	Внутренняя фаска 2 (7)	H14	12,5

Рис. 2 – Колесо зубчатое

1.3 Описание модификаций  конструкции, предложенных студентом

Рассматриваемая деталь не требует никаких доработок или  усовершенствований, т.к они могут привести к увеличению количества операций, количества оборудований , а, следовательно, увеличению времени на обработку детали и времени, вязанному с подготовительно-заключительными операциями. Исходя из этого, делаем вывод, что стоимость рассматриваемой детали то же увеличивается, что экономически нецелесообразно.