Редуктор цилиндрический двухступенчатый
Редуктор двухступенчатый, несоосный, его кинетическая схема. Выбор электродвигателя, определение силовых, кинематических параметров привода. Эскизная компоновка редуктора. Расчетная схема валов редуктора, проверочный расчет подшипников. Выбор сорта масла.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.03.2010 |
| Размер файла | 307,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
44
Государственный комитет Российской Федерации по рыболовству
КАМЧАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра детали машин и основы конструирования
Курсовой проект
Редуктор цилиндрический двухступенчатый
Выполнил:
Руководитель проекта:
Петропавловск-Камчатский, 2009 г.
Содержание
- Исходные данные
- Расчет цилиндрических зубчатых передач
- Выбор электродвигателя
- Определение силовых и кинематических параметров привода
- Выбор материала
- Расчет межосевого расстояния аw
- Определение модуля зацепления
- Определение параметров зацепления тихоходной (прямозубой) ступени
- Определение параметров зацепления быстроходной (косозубой) передачи
- Проверочный расчет второй передачи
- Расчет открытых передач
- Проверочный расчет
- Расчет составляющих усилий в зацеплении
- Проектный расчет валов
- Эскизная компоновка редуктора
- Предварительный выбор подшипников качения
- Расчетная схема валов редуктора
- Проверочный расчет подшипников
- Проверочный расчет валов
- Выбор сорта масла
- Список литературы
Исходные данные
Редуктор двухступенчатый, несоосный
Кинематическая схема редуктора:
Дано:
1. Сила на валу рабочей машины F=1.5 H
2. Скорость движения приводного вала рабочей машины
3. Срок службы редуктора и режим его работы (постоянный, тяжелый) ч.
Расчет цилиндрических зубчатых передач
Выбор электродвигателя
Формула определения требуемой мощности электродвигателя:
где:
Р - требуемая мощность электродвигателя, кВт
общий КПД привода
- КПД закрытой передачи;
- КПД открытой передачи;
- КПД подшипников.
- КПД соединительных муфт;
По каталогу выбираем асинхронный короткозамкнутый двигатель мощностью Рэд Р. Тип электродвигателя: АОЛ 2-31-4, с номинальной частотой вращения об/мин мощностью Рном = 1,76 кВт. Мощность электродвигателя:
кВт
Угловую скорость электродвигателя определяем по формуле:
Где
номинальная угловая скорость вала электродвигателя, с-1;
nэд - номинальная частота вращения вала электродвигателя, об/мин;
с-1
Определение силовых и кинематических параметров привода
Определяем частоту вращения приводного вала npм:
Общее передаточное число привода Up:
Определяем передаточные числа ступеней привода:
; ;
при Up = 20,05,
Вращающий момент на двигателе Тдв:
Вращающий момент на быстроходном валу:
Нм.
Вращающий момент на промежуточном валу Тпр:
Нм.
Вращающий момент на тихоходном валу ТТ:
Нм.
Вращающий момент на ременной передаче:
Нм.
Угловая скорость на быстроходном валу:
Угловая скорость на промежуточном валу:
Угловая скорость на тихоходном валу:
Угловая скорость на ременной передаче:
Выбор материала
Основные механические характеристики выбранных материалов зубчатых колес приведены в таблице 1.
|
Деталь |
Материал |
Р-р заготовок, мм |
Термообработка |
Н, вер. |
||||||
|
1я ступень, прямозубая Шестерня |
Сталь45 |
Dпред=125 Sпред=80 |
У |
305,5 |
890 |
650 |
380 |
25 |
385,8 |
|
|
Колесо |
У |
285,5 |
890 |
650 |
380 |
20 |
122,8 |
|||
|
2я ступень, косозубая Шестерня |
Сталь45 |
Dпред=125 Sпред=80 |
У |
248,5 |
780 |
540 |
335 |
16,5 |
122,5 |
|
|
Колесо |
Любые размеры |
Н |
193 |
600 |
320 |
260 |
10 |
38,9 |
||
|
Деталь |
[] F0 |
[] F |
[] Н0 |
[] Н |
||||||
|
1я ступень, прямозубая Шестерня |
1 |
4 |
1 |
310 |
310 |
616,9 |
617 |
|||
|
Колесо |
1 |
4 |
1 |
294 |
294 |
580,9 |
580,9 |
|||
|
2я ступень, косозубая Шестерня |
1 |
4 |
1 |
310 |
310 |
520 |
520 |
|||
|
Колесо |
1 |
4 |
1 |
199 |
199 |
414 |
414 |
[] ср=0,45 ([] Н1 + [] H2) = 420
Таблица данных.
|
Наименование, единица измерения |
Обозначение |
Значение |
|
|
Требуемая мощность электродвигателя, кВт |
Р |
2,2 |
|
|
Общее передаточное число редуктора |
20,5 |
||
|
Передаточное число закрытых передач |
3,15 |
||
|
Передаточное число открытой передачи |
2,1 |
||
|
Крутящий момент на тихоходном валу, Нм |
263,4 |
||
|
Крутящий момент на промежуточном валу, Нм |
88 |
||
|
Крутящий момент на быстроходном валу, Нм |
29,3 |
||
|
Угловая скорость тихоходного вала, |
7,16 |
||
|
Угловая скорость промежуточного вала, |
22,5 |
||
|
Угловая скорость быстроходного вала, |
71 |
Расчет межосевого расстояния аw
По условию контактной прочности:
,
где:
аw - Межосевое расстояние, мм;
Ка = 49,5 для прямозубых колес, (Н/мм2);
Ка = 43 для косозубых колес, (Н/мм2), принимая ориентировочно в = 10°…15°;
Т1 - крутящий момент на валу шестерни, ;
Т1 = Тзп1 для первой передачи;
Т1 = Тзп2 для второй передачи;
для первой передачи:
- коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине зуба;
- коэффициент ширины венца колеса;
для второй передачи:
Тогда:
мм
мм
Полученные значения округляем до стандартного:
aw1 = 100 мм
aw2= 150 мм
Определение модуля зацепления
Модуль зацепления:
;
где:
- вспомогательный коэффициент для прямо/косозубых передач;
- ширина венца колеса;
- делительный диаметр колеса;
;
Модуль зацепления для тихоходной и быстроходной ступени:
,
полученные значения модуля зацепления m округляем до стандартного по таблице:
Модули зацепления, мм (по СТ СЭВ 310-76)
|
I ряд |
1,0 |
- |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
8,0 |
|
|
II ряд |
1,25 |
1,375 |
1,75 |
2,25 |
2,75 |
3,5 |
4,5 |
5,5 |
7,0 |
9,0 |
Принимаем: ,
Определение параметров зацепления тихоходной (прямозубой) ступени
Предварительно суммарное число зубьев
Число зубьев шестерни
Число зубьев шестерни:
Число зубьев колеса:
Определяем фактическое передаточное число и проверяем его отклонение от заданного:
;
Условие соблюдается.
Определяем фактическое межосевое расстояние:
мм
Диаметры делительной и начальной окружностей шестерни и колеса
мм
мм
Диаметры окружностей вершин зубьев шестерни и колеса
мм
мм
Диаметры окружностей впадин зубьев шестерни и колеса
мм
мм
Рабочая ширина венца колеса и шестерни:
мм
мм
Проверочный расчет первой передачи:
Проверяем межосевое расстояние:
Проверяем пригодность заготовок колес:
Условие пригодности заготовок колес:
;
Диаметр заготовки шестерни мм
Размер заготовки колеса мм
Условия соблюдаются
Проверяем контактные напряжение ,
Где:
К= 463 - Вспомогательный коэффициент для прямозубой передачи;
окружная сила в зацеплении;
= 1 - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями;
- коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колес и степени точности передачи
;
9 степень точности
Допускаемая нагрузка передачи не более 100%, следовательно условие соблюдается.
Проверить напряжение изгиба зубьев шестерни и колеса:
Где:
m - модуль зацепления, мм;
- ширина зубчатого венца колеса, мм;
- окружная сила в зацеплении, Н;
= 1 - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями;
= 1 - коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба;
= 1,28 коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колес и степени точности передачи;
- коэффициенты формы зуба шестерни и колеса;
- коэффициент, учитывающий наклон зуба
и - допустимые напряжения изгиба шестерни и колеса, ;
Условие соблюдается, т.к. и .
Определение параметров зацепления быстроходной (косозубой) передачи
Суммарное число зубьев:
Число зубьев шестерни:
Число зубьев колеса:
Уточняем действительную величину угла наклона зубьев для косозубых передач:
11°28ґ
Необходимое условие выполняется.
Определяем фактическое передаточное число и проверяем его отклонение от заданного:
;
Условие соблюдается. Определяем фактическое межосевое расстояние:
мм
Диаметры делительной и начальной окружностей шестерни и колеса
мм
мм
Диаметры окружностей вершин зубьев шестерни и колеса
мм
мм
Диаметры окружностей впадин зубьев шестерни и колеса
мм
мм
Рабочая ширина венца колеса
мм
мм
Проверочный расчет второй передачи
Проверяем межосевое расстояние:
Проверяем пригодность заготовок колес:
Условие пригодности заготовок колес:
;
Диаметр заготовки шестерни мм
Размер заготовки колеса мм
Условия соблюдаются
Проверяем контактные напряжение ,
Где:
К= 463 - Вспомогательный коэффициент для косозубой передачи;
окружная сила в зацеплении;
= 1,1 - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями;
- коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колес и степени точности передачи
; 9 степень точности
Допускаемая нагрузка передачи не более 10%, следовательно условие соблюдается.
Проверить напряжение изгиба зубьев шестерни и колеса:
Где: m - модуль зацепления, мм; - ширина зубчатого венца колеса, мм; - окружная сила в зацеплении, Н;
= 1 - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями;
= 1 - коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба;
= 1,04 коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колес и степени точности передачи;
- коэффициенты формы зуба шестерни и колеса;
- коэффициент, учитывающий наклон зуба
и - допустимые напряжения изгиба шестерни и колеса, ;
Условие соблюдается, т.к. и .
Расчет открытых передач
1. Определяем расчетный диаметр ведущего шкива , Клиновой ремень сечения А (по номограмме):
2. Определяем диаметр ведомого шкива , мм:
Где: - передаточное число открытой передачи, - коэффициент скольжения ()
Из стандартного ряда выбираем
3. Определяем ориентировочно межосевое расстояние
Где - высота сечения клинового ремня.
4. Определяем расчетную длину ремня
5. Уточняем значение межосевого расстояния по стандартной длине:
6. Определяем угол обхвата ремнем ведущего шкива a1, град:
условие выполняется.
7. определяем скорость ремня:
Где - допускаемая скорость для клиновых ремней .
8. определяем частоту пробегов ремня
Где - допускаемая частота пробегов ремня = 30
9. Определяем допускаемую мощность, передаваемую одним клиновым ремнем
- допускаемая приведенная мощность, выбирается в зависимости от типа ремня, его сечения,
скорости и диаметра ведущего шкива, С - поправочные коэффициенты.
10. Определяем число клиньев поликлинового ремня z:
11. Определяем силу предварительного натяжения
12. Определяем окружную силу
13. Определяем силы натяжения ведущей и ведомой ветвей:
,
14. Определяем силу давления вала
Проверочный расчет
Проверяем прочность ремня по максимальным напряжениям в сечении ведущей ветви:
Где а) - напряжения растяжения, Н/
б) - Напряжения изгиба, Н/
в) - Напряжение центробежных сил, Н/
Н/
г) =10 Н/ - для клиновых ремней
Н/
Условие соблюдается, так как
Составим табличный ответ:
|
Параметр |
Значение |
Параметр |
Значение |
|
|
Тип ремня |
Клиновой |
Число пробегов ремня |
9,2 |
|
|
Сечение ремня |
А |
Диаметр ведущего шкива |
100 |
|
|
Количество ремней |
3 |
Диаметр ведомого шкива |
200 |
|
|
Межосевое расстояние |
209 |
Максимальное напряжение |
8,6 |
|
|
Длина ремня |
900 |
Начальное напряжение ремня |
73 |
|
|
Угол обхвата |
153° |
Сила давления ремня на вал |
426 |
Расчет составляющих усилий в зацеплении
Для первой ступени (цилиндрическая, прямозубая):
На колесе. Окружная сила:
Н
Радиальная сила:
Н
где
На шестерне:
Окружная сила:
Н
Радиальная сила:
Н
Для второй ступени (цилиндрическая, косозубая):
На колесе
Окружная сила:
Н
Радиальная сила:
Н
где , .
Осевая сила угла наклона:
Н.
На шестерне:
Окружная сила:
Н
Радиальная сила:
Н
Осевая сила угла наклона:
Н.
Для клиноременной передачи:
Радиальная сила:
Проектный расчет валов
Эскизная компоновка редуктора
Выбор материалов валов и их механические характеристики.
|
Вал |
Марка стали |
Термообработка |
Твердость заготовки |
||||
|
Быстроходный |
45 |
125 |
У |
235…262 |
780 |
540 |
|
|
Промежуточный |
45 |
125 |
У |
235…262 |
780 |
540 |
|
|
Тихоходный |
45 |
125 |
У |
235…262 |
780 |
540 |
Выбор допускаемых напряжений на кручение.
Быстроходный вал
Промежуточный вал
Тихоходный вал
Определяем геометрические параметры ступеней валов.
Быстроходный вал - шестерня цилиндрическая;
Первая ступень под элемент открытой передачи. (шкив)
Вторая ступень под уплотнение крышки с отверстием и подшипник.
Третья ступень под шестерню.
- определяется графически на эскизной компоновке.
Четвертая ступень под подшипник.
Промежуточный вал;
Первая ступень под подшипник
Вторая ступень под шестерню и колесо.
- определяется графически на эскизной компоновке.
Третья ступень под подшипник.
,
Тихоходный вал;
Первая ступень под элемент открытой передачи. (шкив)
Вторая ступень под уплотнение крышки с отверстием и подшипник.
Третья ступень под колесо.
- определяется графически на эскизной компоновке.
Четвертая ступень под подшипник.
Предварительный выбор подшипников качения
Быстроходный вал:
Выбираем радиальные шариковые однорядные подшипники 106, особо мягкая серия.
Промежуточный вал: 107
Тихоходный вал: 109
|
Вал |
Размеры Ступеней |
Подшипники |
|||||||
|
Типо- размер |
dхDхB, мм |
Динамическая грузоподъемность |
Статическая грузоподъемность |
||||||
|
Быстроходный |
24 |
30 |
36 |
30 |
105 |
30х52х13 |
13,3 |
6,8 |
|
|
36 |
45 |
- |
14 |
||||||
|
Промежуточный |
35 |
43 |
35 |
- |
107 |
35х62х14 |
15,9 |
8,5 |
|
|
21 |
- |
21 |
- |
||||||
|
Тихоходный |
40 |
45 |
55 |
45 |
109 |
45х75х16 |
21,2 |
12,2 |
|
|
48 |
56 |
- |
17,6 |
Расчетная схема валов редуктора
Быстроходный вал.
Вертикальная плоскость:
Определяем опорные реакции:
Проверка
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях:
Горизонтальная плоскость:
Определяем опорные реакции:
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях:
Строим эпюру крутящих моментов:
Определяем суммарные радиальные реакции
Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях:
Промежуточный вал
Вертикальная плоскость:
Определяем опорные реакции:
Проверка
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях:
Горизонтальная плоскость. Определяем опорные реакции:
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях:
Строим эпюру крутящих моментов:
Определяем суммарные радиальные реакции
Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях:
Тихоходный вал
Вертикальная плоскость:
Определяем опорные реакции:
Проверка
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях:
Горизонтальная плоскость:
Определяем опорные реакции:
Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях:
Строим эпюру крутящих моментов:
Определяем суммарные радиальные реакции
Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях:
Проверочный расчет подшипников
Быстроходный вал (106)
Определяем отношение V=1 - коэффициент вращения.
Определяем отношение
По таблице находим: e=0,14 Y=2,6; по соотношению выбираем формулу и определяем эквивалентную динамическую нагрузку наиболее нагруженного подшипника:
Определяем динамическую грузоподъемность
Подшипник пригоден. Определяем долговечность подшипника
Условие выполнено
Промежуточный вал (107)
Определяем отношение V=1 - коэффициент вращения.
Определяем отношение
По таблице интерполированием находим: e=0,26 Y=1,74;
По соотношению выбираем формулу и определяем эквивалентную динамическую нагрузку наиболее нагруженного подшипника:
Определяем динамическую грузоподъемность
Подшипник пригоден. Определяем долговечность подшипника
Условие выполнено
Тихоходный вал (109)
Определяем отношение V=1 - коэффициент вращения.
Определяем отношение
По таблице интерполированием находим: e=0,24 Y=1,9;
По соотношению выбираем формулу и определяем эквивалентную динамическую нагрузку наиболее нагруженного подшипника:
Определяем динамическую грузоподъемность
Подшипник пригоден. Определяем долговечность подшипника
Условие выполнено
Проверочный расчет валов
Быстроходный вал
Сечение А-А
Определить напряжение в сечении А-А
Нормальные напряжения изменяются оп симметричному циклу.
Где ;
М - суммарный изгибающий момент в этом сечении.
Касательные напряжения изменяются по нулевому циклу
Где ;
М - крутящий момент в этом сечении.
Определить коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений.
Где (по таблице)
Определить пределы выносливости в расчетном сечении.
Определить коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.
Определить общий коэффициент запаса прочности.
Условие выполнено.
Промежуточный вал
Сечение Б-Б
Определить напряжение в сечении Б-Б
Нормальные напряжения изменяются оп симметричному циклу.
Где ;
М - суммарный изгибающий момент в этом сечении.
Касательные напряжения изменяются по нулевому циклу
Где ;
М - крутящий момент в этом сечении.
Определить коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений.
Где (по таблице)
Определить пределы выносливости в расчетном сечении.
Определить коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.
Определить общий коэффициент запаса прочности.
Условие выполнено.
Тихоходный вал
Сечение В-В
Определить напряжение в сечении В-В
Нормальные напряжения изменяются оп симметричному циклу.
Где ;
М - суммарный изгибающий момент в этом сечении.
Касательные напряжения изменяются по нулевому циклу
Где ;
М - крутящий момент в этом сечении. Определить коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений.
Где (по таблице). Определить пределы выносливости в расчетном сечении.
Определить коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.
Определить общий коэффициент запаса прочности.
Условие выполнено.
Проверочный расчет шпонок
Промежуточный вал, шпонка 12х8х45
Условие прочности:
определяем рабочую длину шпонки:
Определяем площадь смятия:
проверяем условие прочности:
Условие выполняется.
Промежуточный вал, шпонка 16х10х60
Условие прочности:
определяем рабочую длину шпонки:
Определяем площадь смятия:
проверяем условие прочности:
Условие выполняется.
Выбор сорта масла
Смазывание редуктора.
Способ смазывания.
Применяем непрерывное смазывание жидким маслом картерным непроточным способом (окунанием)
Выбор сорта масла.
Зависит от значения расчетного контактного напряжения и фактической окружной скорости колес. По таблице выбираем масло индустриальное 4-Г-А-46
Определение уровня масла.
При окунании в масляную ванну цилиндрического колеса:
Контроль уровня масла.
Уровень масла, находящегося в корпусе редуктора, контролируем круглым маслоуказателем.
Список литературы
1. Кудрявцев В.Н. «Курсовое проектирование деталей машин». - Л.: Машиностроение, 1984.
2. Ануриев И.В. «Справочник конструктора - машиностроителя». - Л.: Машиностроение, 1985.
3. Янсон А.А. «Расчет цилиндрических зубчатых передач» методические указания к курсовому проекту по деталям машин для студентов всех специальностей. - Л.: 1991.
4. Янсон А.А. «Конструирование зубчатого редуктора» методические указания к курсовому проекту. - Л.: 1985.
Подобные документы
Описание устройства и работы привода двухступенчатого цилиндрического редуктора; выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет. Расчёт передач валов, муфт, подбор подшипников. Конструирование зубчатых колес, элементов корпуса; сборка редуктора.
курсовая работа [5,8 M], добавлен 14.10.2011Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Расчет зубчатых колес, валов редуктора. Конструктивные размеры шестерни и колеса, корпуса и крышки. Проверка долговечности подшипников. Уточненный расчет валов. Выбор сорта масла. Посадки деталей редуктора.
курсовая работа [458,5 K], добавлен 18.01.2008Кинематический и энергетический анализ привода. Определение требуемой мощности электродвигателя. Определение силовых и кинематических параметров привода. Расчет быстроходной ступени редуктора и быстроходного вала. Конструирование редуктора и колес.
курсовая работа [194,6 K], добавлен 23.06.2012Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода. Расчет быстроходной конической и тихоходной цилиндрической зубчатых передач. Конструктивные размеры валов, шестерен, корпуса и крышки редуктора, подбор подшипников и проверка их долговечности.
курсовая работа [215,2 K], добавлен 14.10.2011Параметры и режим работы редуктора, выбор электродвигателя. Расчет основных размеров зубчатых передач на контактную выносливость. Подбор муфты и предварительное определение расчетных длин валов. Основные размеры корпусных деталей и компоновка редуктора.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.06.2011Предварительный расчет привода, определение недостающих геометрических размеров. Проектирование редуктора, расчет ступеней, валов, подшипников, шпоночных соединений. Эскизное проектирование, выбор посадок, выполнение рабочих чертежей и выбор смазки.
курсовая работа [4,3 M], добавлен 23.11.2009Проектирование и кинематический расчет электродвигателя редуктора двухступенчатого соосного двухпоточного с внутренним зацеплением тихоходной ступени. Расчет быстроходной ступени привода, валов редуктора, подбор и проверочный расчет шпонок, подшипников.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 22.05.2009Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Расчет зубчатых колес редуктора. Предварительный расчет валов редуктора. Конструктивные размеры шестерни и колеса, корпуса редуктора. Расчет цепной передачи. Эскизная компоновка редуктора. Выбор масла.
курсовая работа [144,3 K], добавлен 21.07.2008Кинематический расчёт привода коническо-цилиндрического редуктора. Расчёт клиноременной передачи привода, зубчатых конической и цилиндрической передач. Эскизная компоновка редуктора, расчёт валов на сложное сопротивление, проверочный расчёт подшипников.
курсовая работа [564,0 K], добавлен 14.10.2011Выбор электродвигателя и кинематический расчёт привода. Предварительный расчёт валов редуктора. Конструктивные размеры шестерни и колеса, корпуса редуктора. Расчёт ременной передачи. Подбор подшипников. Компоновка редуктора. Выбор сорта масла, смазки.
курсовая работа [143,8 K], добавлен 27.04.2013
