Проектирование механического привода с одноступенчатым редуктором

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Проектирование механического привода с одноступенчатым редуктором

Исходные данные

1. Тип двигателя (мощность двигателя, кВт/частота вращения, мин^-1):

4А200М4У3 (45,0/1460);

2. Передаточное число: u = 3,55

3. Вид передачи: КП (коническая прямозубая)

4. Вид термической обработки: ОЗ (объемная закалка)

5. Степень точности передачи: 7

6. Ресурс работы: 25000 часов

7. Компоновка: II (вертикальное расположение валов - ведущий вал сверху)

1. Кинематический расчет редуктора

редуктор вал шпоночный передача

Определение КПД редуктора

Определение частоты вращения ведущего и ведомого валов:

Определение мощностей на входном и выходном валах редуктора

Определение угловой скорости и вращающего момента на валу электродвигателя

Определение вращающих моментов на валах редуктора

2. Геометрический и прочностной расчеты передачи

Примем для шестерни и колеса марку стали 40Х (углеродистая и легированная)

Для шестерни твердость

Для колеса твердость

1. Расчет допускаемых контактных напряжений:

- коэффициент долговечности. При длительной работе

- коэффициент безопасности. Примем

2. Внешний делительный диаметр колеса:

Коэффициентпри консольном расположении шестерни -

Коэффициент ширины венца по отношению к внешнему конусному расстоянию(рекомендация ГОСТ 12289-76)

Для прямозубых передач

Принимаем по ГОСТ 12289-76 ближайшее стандартное значение

Примем число зубьев шестерни

3. Число зубьев колеса:

Примем. Тогда

Отклонение от заданного значения , что меньше установленных ГОСТ 12289-76 3%.

4. Внешний окружной модуль:

5. Углы делительных конусов:

6. Внешнее конусное расстояние и длина зуба:

7. Внешний делительный диаметр шестерни:

8. Средний делительный диаметр шестерни:

9. Внешние делительные диаметры шестерни и колеса (по вершинам зубьев):

10. Коэффициент ширины шестерни по среднему диаметру:

11. Средняя окружная скорость колес:

12. Для проверки контактных напряжения определяем коэффициент нагрузки:

По таблице при , консольном расположении колес и твердости HB >350 коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по длине зуба

Коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между прямыми зубьями

Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, для прямозубых колес при скорости меньше 5 м/с .

Таким образом

Проверяем контактное напряжение:

.

13. Силы в зацеплении:

Окружная

Радиальная для шестерни, равная осевой для колеса:

Осевая для шестерни, равная радиальной для колеса:

14. Проверка зубьев на выносливость по напряжениям изгиба:

 - опытный коэффициент, учитывающий понижение нагрузочной способности конической прямозубой передачи по сравнению с цилиндрической

Коэффициент нагрузки

По таблице при , консольном расположении колес и твердости HB >350

При твердости HB >350, скорости и 7 степени точности

Итак,

- коэффициент формы зуба выбираем в зависимости от эквивалентных чисел зубьев

Для шестерни

Для колеса

При этом и

15. Допускаемое напряжение при проверке зубьев на выносливость по напряжениям изгиба:

По таблице для стали 40Х при твердости HB >350 :

Для шестерни

Для колеса

Коэффициент запаса прочности:

По таблице . Дл поковок и штамповок . Таким образом

Допускаемые напряжения при расчете зубьев на выносливость:

Для шестерни

Для колеса

Для шестерни отношение

Для колеса отношение

Дальнейший расчет ведем для зубьев шестерни, так как полученное отношение для них меньше:

3. Эскизная компоновка и предварительный расчет валов

Эскизная компоновка выполняется для дальнейшей проработки на стадии технического проектирования. Цель этой работы - получение в достаточной и необходимой степени представление о конструктивной сущности проектируемого редуктора и извлечение данных для выполнения расчетной схемы валов, что, в свою очередь, позволит определить силы, действующие на подшипники и проверить их ресурс, а также запас прочности валов.

1. Выбор диаметра вала электродвигателя

Двигатель по заданию 4А180М4УЗ, диаметр его вала составляет 55 мм.

2. Назначаем предварительно размеры отдельных участков вала:

Ведущий вал:

При проектировании редукторов диаметр хвостовика входного вала принимают равным , где - диаметр вала электродвигателя, с которым вал редуктора соединяют муфтой.

Определение диаметра хвостовика ведущего вала:

Принимаем диаметр хвостовика быстроходного вала равным:

Принимаем стандартное значение по ГОСТ 6636-69:

Диаметр вала под подшипник

Длина конца вала .

Выходной вал:

Диаметр хвостовика:

Принимаем стандартное значение по ГОСТ 6636-69: .

Диаметр вала под подшипник .

Длина конца вала .

По полученным данным вычерчивается эскизная компоновка редуктора (должна выполняться на миллиметровой бумаге в масштабе 1:1).

Ведущий вал:

Предварительно для опор вала принимаем роликовые конические однорядные подшипники повышенной грузоподъемности средней серии (ГОСТ 27365-75):



Условное обозначение				е	Т	Базовая грузоподъемность, кН
7610А	50	110	40	0,35	42,25	161	135

Ведомый вал:

Предварительно для опор вала принимаем роликовые конические однорядные подшипники легкой серии типа (ГОСТ 333-79):

Условное обозначение				е	Т	Базовая грузоподъемность, кН
7211	55	100	23	0,42	22,75	31,5	22

4. Проверочный расчет валов редуктора

Проверка долговечности подшипников:

Входной вал:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

В плоскости ХOZ:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/



Проверка:

Соответственно реакции найдены правильно.

В плоскости YOZ:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проверка:

Соответственно реакции найдены правильно

1. Суммарные реакции опор от сил в зацеплении:



2. Осевые составляющие радиальных реакций:

Учитывая, что и , получаем осевые нагрузки подшипников:

Рассмотрим правый подшипник:

осевые нагрузки не учитываем.

3. Эквивалентная нагрузка:

- коэффициент вращения.

- коэффициент безопасности.

- температурный коэффициент, зависящий от температурных режимов работы подшипника.

4. Расчетная долговечность



Удовлетворяет заданному ресурсу работы.

Рассмотрим левый подшипник:

осевые нагрузки учитываем.

5. Эквивалентная нагрузка:

- числовые коэффициенты, зависящие от типа подшипника. ,

6. Расчетная долговечность

Удовлетворяет заданному ресурсу работы.

Выходной вал:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/



В плоскости ХOZ:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проверка:

Соответственно реакции найдены правильно.

В плоскости YOZ:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проверка:

Соответственно реакции найдены правильно.

1. Суммарные реакции опор от сил в зацеплении:

2. Осевые составляющие радиальных реакций:

Учитывая, что и , получаем осевые нагрузки подшипников:

Рассмотрим правый подшипник:

осевые нагрузки учитываем.

3. Эквивалентная нагрузка:

,

4. Расчетная долговечность

Удовлетворяет заданному ресурсу работы.

Рассмотрим левый подшипник:

осевые нагрузки не учитываем.

5. Эквивалентная нагрузка:

6. Расчетная долговечность

Удовлетворяет заданному ресурсу работы.

5. Расчет валов передачи на статическую прочность и выносливость

Входной вал:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Справа будет скачок на значение момента М = 15,2 Н•м в направлении его действия.

Наибольший суммарный момент будет в сечении В:

1. Проверяем на прочность вал в этом сечении:

Считаем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения - по отнулевому (пульсирующему).

Материал вала - сталь 40Х.

Пределы выносливости

при изгибе

при кручении

2. Момент сопротивления сечения:

3. Амплитуда нормальных напряжений:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

- эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений.

- масштабный фактор для нормальных напряжений.

4. Полярный момент сопротивления

5. Амплитуда и среднее значение цикла нормальных напряжений:

- крутящий момент на входной валу.

6. Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

- эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений.

- масштабный фактор для нормальных напряжений.

7. Коэффициент запаса прочности:

Прочность и жесткость входного вала обеспечены.

Выходной вал:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Наибольший суммарный момент будет в сечении между точками А и В:

1. Момент сопротивления сечения:

2. Амплитуда нормальных напряжений:

3. Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

- эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений.

- масштабный фактор для нормальных напряжений.

4. Полярный момент сопротивления

5. Амплитуда и среднее значение цикла нормальных напряжений:

- крутящий момент на выходной валу.

6. Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:



- эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений.

- масштабный фактор для нормальных напряжений.

7. Коэффициент запаса прочности:

Прочность и жесткость выходного вала обеспечены.

6. Расчет шпоночных и шлицевых соединений

Для крепления муфты на ведущем (входном) валу принимаем призматическую шпонку:

Расчетная длина шпонки:

Проверка шпонки на смятие:

Для крепления муфты на выходном (ведомом) валу также принимаем призматическую шпонку:

Расчетная длина шпонки:

Проверка шпонки на смятие:

Для крепления колеса на ведомый (выходной) вал применяем прямобочное шлицевое соединение с центрированием по внешнему диаметру:

Проверка шлица на смятие:

Где - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между шлицами.

 - для прямобочных соединений

- рабочая высота выступа

- рабочая длина

7. Определение основных конструктивных размеров зубчатого колеса

1. Внешний делительный диаметр:

2. Внешнее конусное расстояние и длина зуба:

Длина ступицы равна длине ступени вала

3. Толщина обода

4. Толщина диска

.

8. Определение основных конструктивных размеров корпуса редуктора

Толщина стенок корпуса редуктора:

Толщина стенок крышки редуктора:

Толщина фланцев корпуса редуктора:

Толщина фланцев крышки редуктора:

Толщина нижнего пояса (фланца) корпуса редуктора:

Толщина ребер жесткости крышки редуктора:

Диаметры болтов:

1. Фундаментальных, соединяющих редуктор с рамой:



Принимаем фундаментные болты с резьбой М20

2. Болтов, крепящих крышку к корпусу у подшипника:

Принимаем болты с резьбой М12

3. Болтов, соединяющих крышку с корпусом

Принимаем болты с резьбой М12

Список использованной литературы

1. С.А. Чернавский и др. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие - 3-е изд., стереотипное. Перепечатка с издания 1987 г. - М.: ООО ТИД «Альянс», 2005 - 416 с.

2. Чернилевский Д.В. Детали машин. Проектирование приводов технологического оборудования: учебное пособие для студентов вузов. 3-е изд., исправл. - М.: Машиностроение 2004 - 560 с., ил.

3. П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. Конструирование узлов и деталей машин: учеб. пособие для студ. техн. спец. вузов. 8-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательский центр «Академия», 2003 - 496 с.

4. Детали машин: атлас конструкций: учеб. пособие для студентов машиностроительных специальностей вузов. В 2-х ч. Под общ. ред. д-ра тех. Наук проф. Д.Н. Решетова 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992 - 352 с., ил.

Размещено на Allbest.ru