Расчет цилиндрических колес редуктора.
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВПО «ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Общетехнических дисциплин»
Курсовой проект
По дисциплине
«Детали машин и основы конструирование»
Тема: Проектирование привода с одноступенчатым коническим прямозубым редуктором и цепной передачей
Выполнил: Амурский А.Л.
Студент гр.4216, 2 курс ФМСХ
Проверил:к.т.н.. доцент
Козлова Л.В.
Благовещенск 2018.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………………………………………………….3
1.Выбор электродвигателя и кинематический расчет………………………………………4
2.Расчет цилиндрических колес редуктора………………………………………………………6
3.Предварительный расчет валов……………………………………………………………………11
4.Конструктивные размеры шестерни и колеса……………………………………..………12
5.Конструктивные размеры корпуса редуктора……………………………………………..13
6. Первый этап компоновки редуктора…………………………………………………………..13
7.Проверка долговечности подшипников……………………………………………………….15
8.Второй этап компоновки редуктора ……………………….…………………………………..18
9. Проверка прочности шпоночных соединений…………………………………………….20
10.Уточненный расчет валов……………………………………………………………………………20
11. . Вычерчивание редуктора…………………………………………………………………………22
|
|
|
12. Выбор сорта масла……………………………………………………………………………………..23
13. Сборка редуктора………………………………………………………………………………………24
14.Список использованной литературы……………………………………………………..….26
Введение
Курсовой проект по деталям машин является первой самостоятельной конструкторской работой студента. При выполнении его закрепляются знания по изучаемому предмету, развивается умение использовать для практических приложений сведения из ранее изученных дисциплин, а также вращательного в поступательное. Наиболее распространенными объектами в курсовом проекте являются передачи цилиндрические, конические, червячные и передачи с гибкой связью. Такой выбор связан с большой распространенностью и важностью их в современной технике. Весьма существенным является то, что в механическом приводе с упомянутыми передачами наиболее полно представлены основные детали, кинетические пары и соединения, изучаемые в курсе «Детали машин».
Возьмем для примера конический редуктор. Здесь имеем зубчатые (червячные ) колеса, валы, оси, подшипники, соединительные муфты и т.д. При выполнении проекта студенты используют математические модели, широко используются так же сведения из курса сопротивления материалов, теоретической механики, теории механизмов и маши, машиностроительного черчения и др. Суммируя сведения из перечисленных дисциплин, студенты приобщаются к деятельности инженеров , начинают понимать значение общетеоретических и общеинженерных дисциплин. Все это способствует развитию самостоятельности и творческого подхода к поставленным проблемам.
|
|
|
При выборе типа редуктора для привода рабочего органа необходимо учитывать множество факторов, важнейшими из которых являются: значение и характер изменения нагрузки, требуемая долговечность, надежность, КПД, масса и габаритные размеры, требование к уровню шума, стоимость изделия, эксплуатационные расходы.
Задание на проектирование.
Спроектировалодпоступенчатый горизонтальный конический прямозубый редуктор и цепную передачу для привода к ленточному конвейеру. Исходные данные те же: полезная сила на ленте конвейера fл = 8,55 кН: скорость ленты vл = 1,3 м/с; диаметр барабана Dб = 400 мм. Редуктор нереверсивный, предназначен для длительной эксплуатации; работа односменная; валы установлены на подшипниках качения.
Выбор электродвигателя и кинематический расчет.
|
|
|
1.1.Определяем общий КПП привода.
где КПД пары конических зубчатых колес h1 = 0,97;
коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения h2=0,99;
КПД открытой цепной передачи h3 =0,95;
коэффициент, учитывающий потери в опорах вала приводного барабана,
h4 = 0,98.
Определяем требуемую мощность электродвигателя
Nтр= 
Угловая скорость барабана
рад/с-1
Частота вращения барабана
np= 
=75: об/мин
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ
1. 4А112М2-N=7,5; n=2900мин-1;Uоб1=2900/75=38,6
2. 4А132S4-N=7,5; n=1455 мин-1; Uоб2=1455/75=19,4
3. 4A132М6-N=7,5;n=970мин-1; Uоб3=970/75=12,93
4.А160S8-N=7,5;n=730 мин-1; Uоб4=720/75=9,6
Выбираем электродвигатель: трехфазный короткозамкнутый серии 4А закрытый обдуваемый с синхронной частотой вращения 970 об/мин 4А 132М6 УЗ с параметрами
Nдв = 7,5 (ГОСТ 19523-81).
1)Nдв=4. 2)N1=Nдв∙𝛈оп∙𝛈n=4∙0.95∙0.99=3.762
3)N2=N1∙𝛈зп∙𝛈n=3.762∙0.97∙0.99=3.61
4)Nрм=N2∙𝛈м∙𝛈n=3.61∙0.98∙0.99=3.505
Общее передаточное число и разбивка его по участкам.
Частные передаточные числа можно принять для редуктора
по ГОСТ 12289-76 , где Uред=5 тогда для ременной передачи
Uрем.п= 
=2.6 об/мин
Частоты вращения и угловые скорости валов редуктора и приводного барабана.
|
|
|
nдв=970об/мин
5)n1= nдв/ Uрем.п= 
об/мин
6)n2=n1/Uред= 
об/мин
7)nрт=n2=74.616об/мин
8)⍵дв=π∙nдв/30= 
рад/с-1
9)⍵1=⍵дв/ Uрем.п= 
рад/с-1
10)⍵2=⍵1/ Uред= 
рад/с-1
⍵рм=⍵2=7.808рад/с-1
Расчет цилиндрических колес редуктора.
2.1 Определяем вращающие моменты и число оборотов на валах.
11)Мдв=Nдв/⍵дв= 
Н
12)М1=Мдв∙Uрем.п ∙𝛈 отк.п=0.039∙2.6∙0.96=0.097 Н
13)М2=М1∙Uред∙𝛈зп∙𝛈п=0.097∙5∙0.97=0.47 Н
14)Мрм=М2∙𝛈м∙𝛈п2=0.47∙0.98∙0.992=0.45 Н
Вращающие моменты на валу шестерни и на валу колеса
T1=P1/⍵дв= 
=126 Н∙м=126∙103H∙мм
T2=T1Up=126∙103∙3.15=400∙103Н∙мм
Где P1=12.8∙103; Up=3.15
Выбор материала для шестерни и колеса.
2.2 Расчет ременной передачи
Мощность на ведущем валу Р=7.5 кВт
Частота вращения ведущего вала nдв=970 мин-1
Передаточное отношение u=2.6
Расчетный вращающий момент на ведущем шкиве
1) Т1=30Р/πnдв= 
В(Б)
Диаметры ведущего шкива
2)d1=C 
=38…42 
=159.22…175.98мм
Принимаем: d1=180мм
Диаметр ведомого шкива
3)d2=d1∙Uрем.п∙(1- 
)=180∙2.6(1-0.02)=458.64
Принимаем:d2=500мм
Предел межосевого расстояния
4)a1=0.55(d1+d2)+h=0.55(180+500)+10.5+384.5
Принимаем:a=385мм
Предварительно определяем длину ремня
5)L=2a+π(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a=
=2∙385+3.14(180+500)/2+(500-180)/4∙385=1904≈
Принимаем расчетную длину ремня равнойL= 2000мм
Уточненное значение межосевого расстояния
5)a2=0.125(2L-π(d2-d1)+ 
)
=0.125(2∙2000-3.14∙320+ 
)
=0.125∙4625.6=578.2мм
Угол обхвата ремнем ведущего шкива
6) 
1=180°-57(d2-d1)/a=180°-57∙320/578.2=148.4°
1=148.4°≥[ ]; 1>90°
Скорость ремня
7)V1=πd1n1/60∙103= 
=9.14≈9.24м/с
Расчетная мощность при коэффициенте режима работы
8)Pр=Po∙Cα∙Cu∙CL∙Cp=5∙0.91∙0.82∙1.14∙0.9=3.83 кВт
Где:Po=5,Г(D)=Lo=6000, Сα=0.91, Ср=0.9, Сu=1.14, Cz=1,
CL= 
= 
=0.82
Необходимое число клиньев ремня
Z′=P/Pp= 
1.9
Z=P/(PpCz)= 
=1.95≈2
Сила предварительного натяжения поликлинового ремня
9)Fo=δ0A=1.6∙138=220.8 H
Усилие на валы передачи
10)FB=2F0Zsin(α1/2)=2∙220.8∙2∙0.96=847.87 H
Примем для шестерни и колеса одну и ту же марку стали с различной термообработкой (полагая, что диаметр заготовки шестерни не превысит 120 мм).
Принимаем для шестерни сталь 40Х улучшенную с твердостью НВ 270; для колеса сталь 40Х улучшенную с твердостью НВ 245.
Допускаемые контактные напряжения [по формуле (3.9)]
1)[ σH]= σHlimbKHL/[SH]= 
=808.7 МПа
Где σHlimb=2HB+70=2∙245+70=560 МПа предел контактной напряженности при базовом числе циклов взятые из таблицы 3.2 для колеса
KHL-1 коэффициент долговечности
[SH]-1.15 – коэффициент безопасности
2)de2=Kd 
=99∙ 
=241.872551≈250 мм
Внешний делительный диаметр колеса
ГдеΨbRe=0.285; Kd=99; U=Up=3.15:
Принимаем по ГОСТ 12289-76 ближайшее стандартное значение de2=250 мм
3)Z2=Z1U=25∙3.15=78.75≈79 - Число зубьев колеса
Где число зубьев шестерни Z1=25:
4)U=Z2/Z1= 
=3.16 от сюда следует, что отклонение от заданного 
∙100=0.32 %, что меньше установленных ГОСТ 12289-76 3%
5)me=de2/Z2 
=3.2 мм Внешний окружной модуль
Уточняем значение
de2=meZ2=3.2∙79=252.8 мм
Отклонение от стандартного значения составляет 0.32%, что допустимо, так как менее допускаемых 2%.
Углы делительных конусов
ctgδ1=U=3.16; δ1=17°34
6)δ2=90°-17°34=72°26
Внешнее конусное расстояние Re и длина зуба b:
Re=0.5me 
=0.5∙4 
=166 мм
b=ΨbReRe=0.285∙166=47.3≈48 мм
Внешний делительный диаметр шестерни
de1=meZ1=4∙25=100 мм
Средний делительный диаметр шестерни
d 1=2(Re-0.5b)sinδ1=2(166-0.5∙48)sin17°34=85.77 мм
Внешний диаметр шестерни и колеса (по вершинам зубьев)
dae1=de1+2mecosδ1=100+2∙4∙cos17°34=107.62 мм
dae2=de2+2mecosδ2=252.8+2∙4∙cos72°26=253.2 мм
Средний окружной модуль
m=d1/Z1= 
=3.43 мм
Коэффициенты ширины шестерни по среднему диаметру
Ψbd=b/d1= 
=0.56
Средняя окружная скорость колес
=⍵1d1/2= 
=4.35 м/с
Для проверки контактных напряжений определяем коэффициент нагрузки
KH=KHβKHαKHτ=1.23∙1∙1.05=1.3
Где KHβ=1.23; KHα=1; KHτ=1.05
Проверяем контактное напряжение
σH=335/Re-0.5b 
=
= 
=508.4МПа
Силы в зацеплении
Ft=2T1/d1= 
=2940 H
Fr1=Fa2=Fttgα∙cosδ1=2940∙tg20°∙sin17°34≈1020 H
Fa1=Fr2=Fttgα∙sinδ1=2940∙tg20°∙sin17°34≈322 H
Проверка зубьев на выносливость по напряжением изгиба
σF=FtKFYF/ϑFbm= 
=165.48
где ϑF=0.85; KF=KFβ∙KFτ=1.38∙1.45=2
YF-коэффициент формы зуба выбираем в зависимости от эквивалентных чисел зубьев:
Для шестерни
Z𝛖1=Z1/cosδ1= 
=82.78
для колеса
Z𝛖2=Z2/cosδ2= 
=262.2
При YF1=3.9; YF2=3.61
Допускаемая напряжение при проверке зубьев на выносливость по напряжением изгиба
[σF]=σ0Flimb/[SF]= 
=1.03
Для стали 40Х улучшенной при твердости НВ<σ0Flimb=1.8 НВ
Для шестерни σ0Flimb1=1.8∙270=490 МПа
Для колеса σ0Flimb2=1.8∙245=440 МПа
Где [SF]=1.75
Допускаемая напряжение при расчете зубьев на выносливость
Для шестерни [σF1]= 
=280 МПа
Для колеса [σF2]= 
=251.4МПа
Для шестерни отношения [σF1]/YF1= 
72.4 МПа
Для колеса [σF2]/YF2= 
=69.6 МПа
Дальнейший расчет ведем для зубьев колеса, так как полученное отношение для него меньше
σF2= 
=153.9≈154МПа
Предварительный расчет валов
Расчет выполняем на кручение по пониженным допусакаемым напряжением
Крутящие моменты в поперечных сечениях валов:
Ведущего TK1=T1=126∙103 H∙мм
Ведомого TK2=TK1U=126∙103∙3.16=400∙103H∙мм
Диаметр выходного конца при допусакаемом напряжении
Ведущий вал
[τK]=25МПа
dB1= 
= 
=29.4 мм
Чтобы ведущий вал редуктора можно было соединить с валом электродвигателя dдв=42 мм, принимаем dB1=32 мм
Диаметр под подшипниками примем dn1=4=мм; диаметр под шестерней dk1=30мм
Ведомый вал
Диаметр выходного вала dB2 определяем при меньшем [τK]=20 МПа, чем учитываем влияние изгиба от натяжения цепи:
dB2= 
= 
=46.5 мм
Примем dB2=48мм; диаметр под подшипниками dn2=55, под зубчатым колесом dk2=60 мм
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 267; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!