Выбор и обоснование оптимального варианта конструкции

2.         Выбор и обоснование оптимального варианта конструкции

Для того, чтобы найти оптимальный вариант конструкции определим для всех 6 случаев объем и массу конструкции.

рис. 2 Схема редуктора

1. Диаметр шестерни быстроходной передачи d1б = 29,38 мм;

Диаметр колеса быстроходной передачи d2б = 110,62 мм;

Диаметр шестерни тихоходной передачи d1т = 47,5 мм;

Диаметр колеса тихоходной передачи d2т = 232,5 мм.

Ширина колеса быстроходной ступени вwб = 32,5 мм;

Ширина колеса тихоходной ступени вwт = 51,8 мм;

Межосевое расстояние быстроходной ступени аwб = 70 мм;

Межосевое расстояние тихоходной ступени аwт = 140 мм.

Объем редуктора определим по формуле:

V = LAB,

Где L = d1б/2 + d2т/2 + аwб + аwт;

A = d2т + 2*a;

B = вwб + вwт + 2*с +2*а;

Здесь а = ³√L + 3мм;

с = (0,3 ÷ 0,5)*а.

Массу редуктора определим по формуле:

т = π*γ*(d1б ²* вwб + d2б ²* вwб + d1т ²* вwт + d2т ²* вwт)/4,

где γ=7,8*10ˉ³ г/мм ³ - удельный вес стали.

Получим:

L = 29,38/2 + 232,5/2 + 70 + 140 = 340,94 мм;

а = ³√ 340,94 + 3 = 9,99 мм;

с = (0,3 ÷ 0,5)*9,99 = (2,997 ÷ 4,995) = 4 мм;

В = 32,5 + 51,8 + 2*4 + 2*9,99 = 112,28 мм;

А = 232,5 + 2*9,99 = 252,48 мм;

V = 340,94*112,28*252,48 = 9665122,04 мм ³;

т = π*7,8*10ˉ³*(29,38 ²*32,5 + 110,62 ²*32,5 + 47,5 ²*51,8 +

+232,5 ²*51,8) /4 = 20,47 кг.

2. d1б = 27,59 мм d2б = 122,41 мм d1т = 52,5 мм d2т = 227,5 мм

вwб = 37 мм вwт = 48,6 мм аwб = 75 мм аwт = 140 мм.

L = 27,59/2 + 227,5/2 + 75 + 140 = 342,545 мм;

а = ³√ 342,545 + 3 = 9,996 мм;

с = (0,3 ÷ 0,5)*9,996 = (2,999 ÷ 4,998) = 4 мм;

В = 37 + 48,6 + 2*4 + 2*9,996 = 113,592 мм;

А = 227,5 + 2*9,996 = 247,542 мм;

V = 342,545*113,592*247,542 = 9631951,22 мм ³;

т = π*7,8*10ˉ³*(27,59 ²*37 + 122,41 ²*37 +52,5 ²*48,6 + 227,5 ²*48,6)/

/4 = 19,79 кг.

3. d1б = 27,53 мм d2б = 132,47 мм d1т = 55 мм d2т = 215 мм

вwб = 37,2 мм вwт = 50,9 мм аwб = 80 мм аwт = 135 мм.

L = 27,53/2 + 215/2 + 80 + 135 = 336,265 мм;

а = ³√336,265 + 3 = 9,95 мм;

с = (0,3 ÷ 0,5)*9,95 = (2,985 ÷ 4,975) = 4 мм;

В = 37,2 + 50,9 + 2*4 +2*9,95 = 116 мм;

А = 215 + 2*9,95 = 234,9 мм;

V = 336,265*116*234,9 = 9162683,23 мм ³;

т = π*7,8*10ˉ³*(27,53 ²*37,2 + 132,47 ²*37,2 + 55 ²*50,9 +

+215 ²*50,9)/4 = 19,52 кг.

4. d1б = 25.76 мм d2б = 144,24 мм d1т = 60 мм d2т = 210 мм

вwб = 43,1 мм вwт = 49,5 мм аwб = 85 мм аwт = 135 мм.

L = 25,76/2 + 210/2 + 85 + 135 = 337,88 мм;

а = ³√337,88 + 3 = 9,96 мм;

с = (0,3 ÷ 0,5)*9,96 = (2,99 ÷ 4,98) = 4 мм;

В = 43,1 + 49,5 + 2*4 +2*9,96 = 120,52 мм;

А = 210 + 2*9,96 = 229,92 мм;

V = 337,88*120,52*229,92 = 9362640,74 мм ³;

т = π*7,8*10ˉ³*(25,76 ²*43,1 + 144,24 ²*43,1 + 60 ²*49,5 +

+210 ²*49,5)/4 = 20,12 кг.

5. d1б = 24 мм d2б = 156 мм d1т = 65 мм d2т = 195 мм

вwб = 50,8 мм вwт = 48,7 мм аwб = 90 мм аwт = 130 мм.

L = 24/2 + 195/2 + 90 + 130 = 329,5 мм;

а = ³√329,5 + 3 = 9,91 мм;

с = (0,3 ÷ 0,5)*9,91 = (2,97 ÷ 4,95) = 4 мм;

В = 50,8 + 48,7 + 2*4 +2*9,91 = 127,32 мм;

А = 195 + 2*9,91 = 214,82 мм;

V = 329,5*214,82*127,32 = 9012115,75 мм ³;

т = π*7,8*10ˉ³*(24 ²*50,8 + 156 ²*50,8 + 65 ²*48,7 +

+195 ²*48.7)/4 = 20,35 кг.

6. d1б = 25,29 мм d2б = 174,71 мм d1т = 70 мм d2т = 190 мм

вwб = 48,5 мм вwт = 48,9 мм аwб = 100 мм аwт = 130 мм.

L = 25,29/2 + 190/2 + 100 + 130 = 337,65 мм;

а = ³√337,65 + 3 = 9,96 мм;

с = (0,3 ÷ 0,5)*9,96= (2,99 ÷ 4,98) = 4 мм;

В = 48,5 + 48,9 + 2*4 +2*9,96 = 125,32 мм;

А = 190 + 2*9,96 = 209,92 мм;

V = 329,5*214,82*127,32 = 9012115,75 мм ³4

т = π*7,8*10ˉ³*(25,29 ²*48,5 + 174,71 ²*48.5 + 70 ²*48,9 +

+190 ²*48.9)/4 = 21,53 кг.

По полученным значениям объемов и масс построим график для всех шести случаев и по графику выберем оптимальный вариант.

рис. 3 График объемов и масс редуктора для шести вариантов

По графику видно, что оптимальным вариантом конструкции является третий вариант, т. к. в данном случае редуктор обладает минимальной массой и небольшим объемом.