КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Управления образования Гомельского облисполкома
Учреждение образования «Гомельский государственный
Профессионально-технический колледж электротехники»
Специальность 2-36 01 06 Оборудование и
технология сварочного производства
(по направлениям)
Квалификация: Техник-технолог
МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
По выполнению
Курсового проекта
По учебной дисциплине «Техническая механика»
Гомель, 2016
Разработана преподавателем УО «ГГПТК электротехники» Н.В.Маракуца .
Обсуждено и одобрено на заседании методической (цикловой) комиссии
По сварочному направлению и предметам профкомпонента
протокол № _3______ от «05» октября____ 2016 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 4
1 Задание на курсовое проектирование 6
2 Пояснительная записка 8
3 Последовательность расчета 11
3.1 Кинематический расчет привода и выбор электродвигателя 11
3.2 Расчет зубчатых передач 15
|
|
3.3 Расчет передач с гибкой связью 37
3.4 Первая эскизная компоновка 54
3.5 Проверочный расчет валов 62
3.6 Проверка долговечности подшипников 66
3.7 Проверка прочности шпоночных и шлицевых соединений 72
3.8 Подбор и проверочный расчет муфт 75
3.9 Вторая эскизная компоновка 80
3.10 Уточненный расчет валов 86
3.11 Допуски и посадки 90
3.12 Выбор сорта масла и способа смазки 96
4 Требования к графической части проекта 99
5 Основные надписи в угловом штампе чертежа и пояснительной записки 103
6 Защита курсового проекта 104
Список использованных источников 105
|
|
Приложение А 106
Приложение Б 107
Приложение В 108
Приложение Г 109
Приложение Д 110
Приложение Е 111
Приложение Ж 112
Приложение И 113
Приложение К 114
Приложение Л 115
ВВЕДЕНИЕ
Работа над курсовым проектом требует длительного времени, а также знаний и навыков расчета деталей машин. Поэтому выполнение курсового проекта необходимо начинать одновременно с началом изучения механических передач.
|
|
Цель курсового проектирования — получение навыков практических расчетов и конструирования деталей и сборочных единиц механических приводов, навыков пользования справочной литературой, стандартами и другими нормативными документами. Все это готовит учащихся к выполнению курсового проекта по специальной дисциплине, дипломному проектированию и решению инженерно-технических задач на производстве.
Особенность курсового проектирования по технической механике состоит в том, что это первая самостоятельная расчетно-конструкторская работа учащихся. В связи с этим возникает много трудностей при определении последовательности выполнения работы, целесообразности сочетания расчета и конструирования, выборе “лишних неизвестных” в расчетных уравнениях, выборе материалов и термообработки, обеспечении технологичности конструкции, выполнении условий сборки (разборки) и смазки передач и подшипников, использовании стандартов на расчет и конструирование и т.д. Учащиеся впервые столкнутся с необходимостью выполнения многовариантных расчетов и многократных проработок конструкций с целью получения оптимального варианта. Решение этих задач отнимает много времени. Поэтому очень важно создать такие условия работы учащихся, при которых бы все вопросы, связанные с проектированием, решались с наименьшими затратами времени и на достаточно высоком инженерном уровне.
|
|
Настоящее пособие представляет собой свод единых требований к организации процесса проектирования, пояснительной записке, чертежам и защите проектов. Эти требования не подавляют инициативу учащихся, напротив, во многом способствуют повышению эффективности самостоятельной работы студентов, поскольку придают работе студентов строгую направленность и исключают выполнение ненужной излишней работы, освобождают от многих ошибок и промахов.
Требования отвечают типовой программе дисциплины «Техническая механика» и предназначаются для учащихся колледжей машиностроительных специальностей.
1 Задание на курсовое проектирование
1.1. Исходные данные к проекту
Исходными данными являются: схема проектируемого устройства (рисунок 1.1), график нагрузки (рисунок 1.2), частота вращения и мощность на выходном валу.
Рисунок 1.1 - Исходные данные к проекту
Рисунок 1.2 – График нагрузки
Если проектируемое устройство является приводом цепного или ленточного конвейера, то необходимо задать окружную скорость и силу на звездочке или приводном барабане. Могут быть заданы также синхронная частота вращения вала электродвигателя, полный срок службы в годах Lгод. суточный Ксут. и годовой Кгод. коэффициенты нагрузки, размеры выпуска, направление вращения выходного вала и другие дополнительные данные в зависимости от схемы проектируемого устройства.
Схема приводного устройства должна быть выполнена по ГОСТ 2.703-68 и ГОСТ 2.770-68.
1.2 Содержание пояснительной записки
Пояснительная записка должна содержать разработку следующих вопросов.
Выбор электродвигателя и кинематический расчет |
Расчет передач |
Эскизные компоновки |
Расчет валов |
Проверка долговечности подшипников |
Проверка прочности шпоночных и шлицевых соединений |
Подбор и проверочный расчет муфт |
Допуски и посадки |
Выбор сорта масла и способа смазки |
Сведения о сборке редуктора и регулировке пятна контакта и подшипников |
Список использованных источников |
Спецификации |
1.3 Перечень графического материала
В курсовом проекте необходимо разработать:
1. общий вид редуктора с разрезом по осям валов;
2. рабочие чертежи деталей.
2 Пояснительная записка
Пояснительная записка является текстовым конструкторским документом и должна оформляться в соответствии с ГОСТ 2.106—68 .
Текстовая часть расчетно-пояснительной записки должна выполняться на одной стороне листа белой бумаги формата А4 и располагаться на расстоянии от рамки листа: слева и справа 5–8 мм; сверху-15 мм; снизу –10 мм (от штампа).
Листы пояснительной записки должны быть сброшюрованы в виде папки с обложкой (титульным листом). Пример оформления титульного листа приведен ниже.
Содержание записки разделяется на разделы и пункты. Разделы должны иметь порядковые номера, обозначаемые арабскими цифрами. Нумерация пунктов должна быть в пределах каждого раздела. Номер пункта должен состоять из номера раздела и пункта, разделенных точкой (например, 3.1, 3.2, 3.3 и т. д.).
Каждый раздел текста пояснительной записки следует начинать с нового листа.
Наименования разделов записываются прописными буквами, а подразделов (пунктов) строчными буквами (с прописной заглавной буквой) При наличии в подразделе пунктов следует указывать номер раздела, подраздела и пункта, разделенные точками (например, 1.1.2). Перенос слов в заголовке не допускается и точка в конце заголовка не ставится.
Наименования разделов должны быть краткими, соответствовать содержанию записки и записываться в виде заголовков более крупным шрифтом. Расстояние между рамкой, заголовками и последующим текстом не менее 10 мм. Все расчеты должны сопровождаться пояснительным текстом, обоснованием выбора различных параметров, коэффициентов и пр. Кроме того, конструктивные расчеты размеров валов, шестерни и колес, определение опорных реакций, подбор подшипников и другие расчеты должны сопровождаться эскизами, расчетными схемами, эпюрами.
Все страницы пояснительной записки, начиная с титульного листа, должны иметь сквозную нумерацию. Номера страниц проставляются в правом нижнем углу листа без точки.
Иллюстрации и таблицы в пояснительной записке нумеруются арабскими цифрами в пределах всей записки, например: «Рисунок 1.1», «Рисунок 2.1», «Таблица 3.1» и т. д. Номер иллюстрации указывается снизу, а надпись и номер таблицы – справа над заголовком таблицы.
Содержание проекта выполняется на отдельном листе с указанием разделов пояснительной записки и номеров страниц.
Введение. Кратко изложить основные задачи развития машиностроения. Назначение и применение редукторов для приводов машин. Краткое описание, назначение, область применения проектируемого редуктора. Указать цели и задачи курсового проекта
Расчеты должны выполняться в строгой методической последовательности: выписываются расчётные формулы, расшифровываются все значения входящие в эту формулу, затем производится подстановка в уравнения цифровых величин, записывается результат с указанием размерности, наконец, производится округление расчетной величины до конструктивно целесообразного или стандартного значения.
Размеры и конструктивные элементы деталей, материалы и их термообработка, смазочные материалы и т.д. – все должно быть обосновано соответствующими расчетами, ссылками на литературу и стандарты. Ничто не должно приниматься без обоснования.
При определении сил, изгибающих моментов, проверке на прочность шпоночных соединений, расчете валов, муфт, подборе подшипников, определении размеров элементов деталей и т.д. обязательно должны вычерчиваться рисунки, расчетные схемы и эскизы рассчитываемых деталей.
Пояснительная записка должна быть написана аккуратно, понятным почерком и без сокращения слов. Излагать материал следует во множественном числе, например «определяем», «выбираем» и т. д.
При небрежном оформлении и без соблюдения указанных выше требований проект не рассматривается.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА
КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
(параметры выходного вала привода – из технического задания).
Варианты:
а) , Н; , м/с; , мм; , град.
б) , Н·м; , мин-1.
ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ:
1. Мощность на выходном валу привода, кВт
1.а) ;
1.б) .
2. Коэффициент полезного действия (КПД) привода (точность – 3 знака после запятой), где - ориентировочные величины КПД различных видов механических передач и отдельных элементов привода (таблица 1.1)
Таблица 1.1 – Ориентировочные значения КПД передач и элементов привода .
Передача или элемент привода | Закрытая | Открытая |
Цилиндрическая зубчатая передача | 0,95...0,98 | 0,92...0,94 |
Коническая зубчатая передача | 0,94...0,97 | 0,91...0,93 |
Червячная передача с числом заходов червяка | ||
- несамотормозящая | 0,68...0,72 | 0,52...0,62 |
0,73...0,78 | 0,62...0,72 | |
0,78...0,84 | ||
- самотормозящая | 0,45 | 0,40 |
Цепная передача | 0,94...0,96 | 0,90...0,92 |
Ременная передача |
| |
- клиновая | 0,93...0,95 | |
- плоская | 0,94...0,96 | |
Подшипники качения (одна пара) | 0,990...0,995 | |
Муфты | 0,98...0,99 | |
Примечание: КПД передач представлены без учета КПД подшипников. |
Для привода (рисунок 1.1) . При определении рекомендуется КПД отдельных передач и элементов привода размещать в порядке передачи момента от электродвигателя к выходному валу привода, группируя их по отдельным валам.
3. Расчетная мощность электродвигателя, кВт
.
4. Частота вращения выходного вала, мин-1
4.а) ;
4.б) (известна).
5. На основании рекомендуемых min и max величин передаточных чисел u для различных типом механических передач (таблица 1.2) определяют рекомендуемое min и max передаточное число привода
;
.
1, 2, 3, 4 – валы привода (1 – входной; 2, 3 – промежуточные; 4 – выходной);
А – электродвигатель, Б – передача клиноременная, В – передача коническая закрытая, Г – передача цилиндрическая закрытая, Д – подшипниковый узел, Е – звездочка цепной передачи, относящаяся к рабочей машине, которая не входит в состав привода; Ж – рама привода.
Рисунок 1.1 – Схема привода.
Таблица 1.2 – Рекомендуемые значения передаточных чисел.
Вид передачи | Передаточное число | |
Рекомендуемое | max | |
Закрытая | ||
- цилиндрическая | ||
- быстроходная | 3,1...5,0 | 8 |
- тихоходная | 2,5...4,0 | 6,3 |
- шевронная | 3,0...5,0 | 8 |
- коническая | ||
- прямозубая | 2,0...3,0 | 5 |
- косозубая | 4,0...6,0 | 7 |
Открытая | ||
- цилиндрическая | 4,0...7,0 | 12 |
- коническая | 3,0...5,0 | 7 |
Червячная передача с числом заходов червяка | 28...50 | 80 |
14...40 | 60 | |
8,0...30 | 40 | |
Клиноременная | 2,0...5,0 | 7 |
Плоскоременная | 2,0...4,0 | 6 |
Цепная | 2,0...5,0 | 7 |
Примечание: Стандартные значения передаточных чисел используются при проектировании редукторов серийного и массового производства. |
6. Расчетная min и maxчастота вращения вала электродвигателя, мин-1
;
.
7. По каталогу (таблица 1.3) выбирают электродвигатель (тип электродвигателя, , , ) из условий:
;
.
8. Действительное общее передаточное число привода (точность – 3 знака после запятой)
.
9. Действительные передаточные числа передач привода выбирают так , , , ... , чтобы (точность – 3 знака после запятой).
Таблица 1.3 – Параметры асинхронных электродвигателей.
Тип электродвигателя | , кВт | , мин-1 | , кг·м2 | Масса, кг | , мм | |
... | ||||||
4А71А2У3 | 1,1 | 2840 | 2,0 | 0,004 | 12,0 | 19 |
4А80А2У3 | 1,5 | 2835 | 2,0 | 0,061 | 14,0 | 22 |
4А80В2У3 | 2,2 | 2865 | 2,0 | 0,091 | 16,0 | 22 |
4А90L2У3 | 3,0 | 2905 | 2,0 | 0,139 | 25,0 | 24 |
4А100S2У3 | 4,0 | 2865 | 2,0 | 0,139 | 34,0 | 28 |
4А100L2У3 | 5,5 | 2910 | 2,0 | 0,210 | 60,0 | 28 |
4А112М2У3 | 7,5 | 2920 | 2,0 | 0,318 | 71,0 | 32 |
4А132М2У3 | 11,0 | 2930 | 2,0 | 0,318 | 100 | 38 |
4А160S2У3 | 15,0 | 2920 | 2,0 | 0,485 | 115 | 42 |
4А160М2У3 | 18,5 | 2930 | 1,9 | 0,725 | 130 | 48 |
4А180S2У3 | 22,0 | 2920 | 1,9 | 0,725 | 165 | 48 |
... | ||||||
4А80А4У3 | 1,1 | 1420 | 2,0 | 0,226 | 14,0 | 22 |
4А80В4У3 | 1,5 | 1415 | 2,0 | 0,345 | 17,2 | 22 |
4А90L4У3 | 2,2 | 1425 | 2,0 | 0,516 | 25,0 | 24 |
4А100S4У3 | 3,0 | 1415 | 2,0 | 0,788 | 26,0 | 28 |
4А100L4У3 | 4,0 | 1435 | 2,0 | 0,788 | 34,0 | 28 |
4А112М4У3 | 5,5 | 1450 | 2,0 | 1,19 | 62,0 | 32 |
4А132S4У3 | 7,5 | 1450 | 2,0 | 1,80 | 73,0 | 38 |
4А132М4У3 | 11,0 | 1460 | 2,0 | 1,80 | 105 | 38 |
4А160S4У3 | 15,0 | 1460 | 2,0 | 2,74 | 125 | 42 |
4А160М4У3 | 18,5 | 1470 | 1,9 | 4,10 | 165 | 48 |
4А180S4У3 | 22,0 | 1465 | 1,9 | 4,10 | 175 | 48 |
... | ||||||
4А80В6У3 | 1,1 | 930 | 1,9 | 0,624 | 15,6 | 22 |
4А90L6У3 | 1,5 | 945 | 1,9 | 0,952 | 24,0 | 24 |
4А100L6У3 | 2,2 | 960 | 1,9 | 1,42 | 33,0 | 28 |
4А112МА6У3 | 3,0 | 950 | 1,9 | 2,17 | 54,0 | 32 |
4А112МВ6У3 | 4,0 | 950 | 1,9 | 2,17 | 66,0 | 32 |
4А132S6У3 | 5,5 | 950 | 1,9 | 3,27 | 72,0 | 38 |
4А132М6У3 | 7,5 | 960 | 1,8 | 4,95 | 100 | 38 |
4А160S6У3 | 11,0 | 960 | 1,8 | 7,56 | 125 | 42 |
4А160М6У3 | 15,0 | 975 | 1,8 | 7,56 | 170 | 48 |
4А180М6У3 | 18,5 | 960 | 1,8 | 11,3 | 205 | 55 |
4А200М6У3 | 22,0 | 975 | 1,8 | 11,3 | 240 | 55 |
... |
Окончание таблицы 1.3.
4А90LВ8У3 | 1,1 | 705 | 1,8 | 1,28 | 26,3 | 24 |
4А100L8У3 | 1,5 | 720 | 1,8 | 1,95 | 31,0 | 28 |
4А112МА8У3 | 2,2 | 710 | 1,8 | 2,92 | 53,0 | 32 |
4А112МВ8У3 | 3,0 | 710 | 1,8 | 4,46 | 65,0 | 32 |
4А132S8У3 | 4,0 | 705 | 1,8 | 4,46 | 85,0 | 38 |
4А132М8У3 | 5,5 | 710 | 1,8 | 6,71 | 95,0 | 38 |
4А160S8У3 | 7,5 | 705 | 1,7 | 10,2 | 115 | 42 |
4А160М8У3 | 11,0 | 730 | 1,7 | 15,5 | 165 | 48 |
4А180М8У3 | 15,0 | 725 | 1,7 | 15,5 | 205 | 55 |
4А200М8У3 | 18,5 | 720 | 1,7 | 23,2 | 255 | 55 |
4А200L8У3 | 22,0 | 725 | 1,7 | 23,2 | 295 | 60 |
... |
10. Силовые и кинематические параметры валов привода
, кВт;
, мин-1;
, Н·м.
Для привода, схема которого представлена на рисунке 1.1, указанные параметры представлены в таблице 1.4.
Таблица 1.4 – Силовые и кинематические параметры валов привода (рисунок 1.1)
Вид передачи | Параметры передачи | Вал | , кВт | , мин-1 | , Н·м | , мм |
(таблица 1.3) | ||||||
Ременная Коническая Цилиндрическая | 1 2 3 4 |
11. Предварительно определяют диаметры валов привода из расчета только на кручение при пониженных допускаемых напряжениях, мм
где - для всех валов (кроме червяков) (меньшие величины – для быстроходных валов, большие – для тихоходных валов);
- для червяков.
Полученные значения округляют до больших целых величин, оканчивающихся на 0 или 5 мм.
3.2 РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
3.2.1 МАТЕРИАЛЫ, ТЕРМООБРАБОТКА И ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
Частота вращения , , мин-1.
Передаточное число .
Продолжительность работы передачи Lгод; Ксут; Кгод.
Циклограмма нагружения передачи.
Реверсивность передачи
Варианты:
а) , Н; , м/с; , мм; , град.
б) , Н·м; , мин-1.
ВЫБИРАЮТСЯ:
1 МАТЕРИАЛЫ ШЕСТЕРНИ И ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА
Материалы для зубчатых колес (таблица 3.1).
Рекомендуемое сочетание материалов (таблица 3.2).
Условие выбора материалов
1.1 Материал шестерни: ; ; , МПа.
1.2 Материал зубчатого колеса: ; ; , МПа.
Таблица 3.1 – Типовые материалы для зубчатых колес и их механические характеристики.
Марка стали | Сечение S, мм | НВ HRC сердцевина поверхность | , МПа | , МПа | Вид т/о |
Ст5 Ст6 40Л 45Л 40ХЛ 40ХЛМ 30ХНМЛ 35 40 45 50 40Х 45Х 40ХН 45ХН | 40...63 63...80 40...63 63...80 - - - - - <60 <60 <60 <80 <60 <80 <100 <60 <100 <100 <40 <100 | 170 170 180 180 187 192...228 240...285 42...50 170...217 228...255 42...50 179...228 230...280 44...52 240...280 44...52 240...280 44...52 230...300 48...54 270...290 | 470...640 470...640 570...740 570...740 480 550 650 700 700 min 550 700 850 600 700...800 640 750 1000 850 850 1600 950 | 275 265 315 305 270 320 500 550 550 315 400 580 340 530 350 520 800 650 600 1400 750 | Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н У З У З У З З З У З У |
Окончание таблицы 3.1.
45ХН 35ХМ 40ХНМА 35ХГСА 20Х 12ХНЗА 25ХГТ 38ХМЮА | <100 <100 <40 <80 <30 <40 <60 <60 <60 <40 | 48...54 240...269 45...53 300 46...53 310 270 56...63 56...63 58...63 850...900 HV 30...35 | 1650 900 1600 1100 1800 1100 980 650 920 1150 1050 | 1500 800 1400 900 1400 960 880 400 700 950 900 | З У З У З У У Ц Ц Ц А |
Примечание. Условное обозначение видов термообработки: Н – нормализация, У - улучшение, З – закалка, Ц – цементация+З, А – азотирование. |
Таблица 3.2 – Рекомендуемое сочетание материалов шестерни и зубчатого колеса
Шестерня | Зубчатое колесо |
45 | 30, 40Л, 45Л, Ст5 |
55 | 40, 45, 45Л, Ст6 |
40Х | 55, 40ХЛ |
45Х | 40Х |
45ХН | 40Х, 45Х |
2 ДОПУСКАЕМЫЕ КОНТАКТНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ
(Не определяются для открытых передач)
2.1 Базовое число циклов, соответствующее пределу выносливости для шестерни и зубчатого колеса
(рисунок 2.1)
Рисунок 2.1 – Зависимость Рисунок 2.2 – Значение Рисунок 2.3 - Циклограмма
коэффициента с нагружения передачи
2.2 Эквивалентное число циклов
где - продолжительность работы передачи, час;
- число зацеплений зуба за один оборот;
-коэффициент, учитывающий изменение нагрузки передачи в соответствии с циклограммой (рисунок 2.3)
- показатель степени кривой усталости при расчете на контактную выносливость.
2.3 Коэффициент долговечности.
; ( )
При .
2.4 Предел контактной выносливости, МПа
, (таблица 2.3).
Таблица 2.3 –Пределы контактной выносливости и выносливости при изгибе материалов колес.
Способ термообработки | Твердость зубьев | , МПа | , МПа | , МПа | , МПа | ||
поверхностная | сердцевины | ||||||
Отжиг, нормализация, улучшение | НВ 350 | 2·НВ+70 | 1,75·НВ | 1,1 | |||
Закалка - объемная - поверхностная Цементация Азотирование |
HRC 38...52 | 17·HRCэ+200 | 460...580 | 0,90...1,00 | |||
HRCэ48...54 | HRCэ24...30 | 23·HRCэ | 550...900 | 44·HRCэ | |||
HRCэ54...63 | HRCэ32...45 | 680...950 | 0,75...0,80 | ||||
HV 550...850 | HRCэ24...30 | 1050 | 12·HRCэ+290 | - | 3·HV |
2.5 Допускаемые контактные напряжения, МПа.
;
где - коэффициент запаса прочности:
- для зубчатых колес с однородной структурой;
- для зубчатых колес с поверхностным упрочнением зубьев.
2.6 Расчетные допускаемые контактные напряжения, МПа.
- для цилиндрических прямозубых колес, а также цилиндрических косозубых колес с небольшой разницей их твердостей ;
- для конических колес, а также цилиндрических колес при
3 ДОПУСКАЕМЫЕ ИЗГИБНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ
3.1 Базовое число циклов напряжений циклов.
3.2 Эквивалентное число циклов
;
где ;
; для ; ; для
3.3 Коэффициент долговечности
;
При этом - для
- для
а при .
3.4 Предел выносливости зубьев при изгибе, МПа.
, (таблица 2.3).
3.5 Допускаемые изгибные напряжения, МПа.
;
где - коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки:
при одностороннем приложении нагрузки ;
при двустороннем приложении нагрузки .
4 ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ДЕЙСТВИИ МАКСИМАЛЬНОЙ НАГРУЗКИ
контактные , МПа, (таблица 2.3);
изгибные , МПа, (таблица 2.3).
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 1056; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!