Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 21
-0МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ,
МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ
ДОНБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра ММК и ПМ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по деталям машин
тема проекта: «Разработка привода с соосным цилиндрическим двухступенчатым редуктором»
Выполнил:
ст. гр. ТОМ – 10 – 1
Советов А.В.
Проверил:
преподаватель
Левченко Э.П.
Алчевск, 2012
Содержание:
Введение………………………………………………………..……………..3
1. Энергетический и кинематический расчет привода…………….…..……..5
4. Расчет быстроходной ступени……………………………………..………..8
3. Расчет тихоходной ступени редуктора…………………………………….14
6. Предварительный расчет валов……………………………………………19
7. Конструирование крышки и корпуса редуктора………………………….22
8. Конструирование колес…………………………………………….………23
9. Проверочный расчет промежуточного вала……………………...….……25
10. Проверочный расчет подшипников промежуточного вала……………..31
11. Расчет шпоночных соединений………………………………………..…33
12. Выбор смазки, назначение уплотняющих и защитных устройств…..…35
Список литературы………………………………………………………….36
ВВЕДЕНИЕ
В данном курсовом проекте согласно задания необходимо разработать привод с соосным двухступенчатым цилиндрическим редуктором.
Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агре гата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цеп ные или ременные передачи.
Назначение редуктора — понижение угловой скорости и соот ветственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.
Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или свар ного стального), в котором помещают элементы передачи — зубчатые колеса, валы, подшипники и т. д. В отдельных слу чаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников.
Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назна чения.
Редукторы классифицируют по следующим основным признакам:
- типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные);
- числу ступеней (.одноступенчатые, двухступенчатые и т. д.);
- типу зубчатых колес (цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические и т. д.);
- относительному располо жению валов редуктора в пространстве (горизонтальные, вер тикальные);
- особенностям кинематической схемы (разверну тая, соосная, с раздвоенной ступенью).
Исходные данные
Двухступенчатый саосный горизонтальный с косозубой быстроходной ступенью.
I – быстроходный вал;
II – промежуточный вал;
III – тихоходный вал.
1. Кинетический и энергетический расчёт привода
1.1 Определение требуемой мощности вала электродвигателя
- коэффициент полезного действия соединительной муфты;
- коэффициент полезного действия в опоре вала;
- коэффициент полезного действия косозубой цилиндрической передачи;
- коэффициент полезного действия прямозубой цилиндрической передачи.
1.2 Разбиваем передаточные числа по ступеням
Ступень в месте контакта зубчатых колёс быстроходная и тихоходная.
Принимаем:
Подбираем из стандартного ряда передаточные числа с учётом, чтобы погрешность не превышала .
1.3 Выбираем электродвигатель трёхфазный асинхронный двигатель
Принимаем двигатель частотой вращения 1500 об/мин.
Принимаем [1,табл.19.28] ближайшее большее значение мощности электродвигателя.
1.4 Определение частот вращения и угловых скоростей валов
Быстроходный вал:
Промежуточный вал:
Тихоходный вал:
Расхождение полученной частоты вращения с заданной составляет
, что меньше и является удовлетворительным.
1.5 Определение мощностей на валах
1.6 Определение крутящих моментов на валах
2. Расчёт тихоходной ступени
(цилиндрическая прямозубая передача) редуктора
2.1 Выбор машиностроительных материалов.
Выбираем для изготовления зубчатого колеса и шестерни:
- шестерня: Сталь 40ХН, т.о. улучшение, , , [2,с.34];
- колесо: Сталь 45, т.о. нормализация, , , [2,с.34].
2.2 Расчёт допустимых напряжений на контактную выносливость
Допустимые напряжения на контактную выносливость определяем по формуле [2,с.33]:
где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов;
- коэффициент долговечности [2,с.33];
– коэффициент безопасности [2,с.33];
Допустимые напряжения на контактную выносливость:
шестерни:
колеса:
Для дальнейших расчётов принимаем допустимые напряжения на контактную выносливость (так как передача косозубая):
2.3 Определение межосевого расстояния
Определяем межосевое расстояние по формуле
где – коэффициент межосевого расстояния, для прямозубых колес [2,с.32];
- передаточное число цилиндрической передачи;
- вращающий момент цилиндрического колеса;
– коэффициент ширины венца по межосевому расстоянию, [2,с.36];
– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца [2,с.32,табл.3,1];
- расчётные допустимые напряжения на контактную выносливость цилиндрических прямозубых колёс;
Принимаем ближайшее значение межосевого расстояния по ГОСТ 2185-66 мм[2,с.36].
2.4 Расчёт геометрических параметров цилиндрической прямозубой передачи
Нормальный модуль зацепления принимаем по следующей рекомендации =2,24…4,48 мм.
Принимаем по ГОСТ 9563-60
4 мм. [2,с.36]
Так как передача прямозубая то угол наклона линии зуба
Определяем суммарное число зубьев передачи:
Принимаем .
Определяем число зубьев шестерни:
Принимаем число зубьев шестерни:
Число зубьев колеса:
Принимаем число зубьев колеса:
Фактическое передаточное число:
Расхождение при этом составляет , что является удовлетворительным.
Определяем делительный диаметр:
шестерни –
колеса -
Фактическое межосевое расстояние:
Определение диаметров окружности вершин выступов:
Определение диаметров окружности вершин впадин:
Определение ширины винца:
шестерни –
колеса –
Принимаем:
- ;
- .
Определим линейную скорость при вращении колёс:
Примем степень точности передачи: n=8.
2.5 Проверочный расчёт передачи на контактную выносливость
Проверочный расчёт передачи на контактную выносливость:
где: - межосевое расстояние;
- передаточное число цилиндрической передачи;
- вращающий момент цилиндрического колеса;
- рабочая ширина венца колеса;
- коэффициент нагрузки;
– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями при n=8 и окружной скорости =2,4 м/с [2,c.32];
– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца при [2,c.32]:
- динамический коэффициент [2,c.42]
Условие выполняется, передача пригодна.
2.6 Усилия в зацеплении
- окружное усилие:
- радиальное усилие шестерни и колеса:
- осевое усилие.
2.7 Проверочный расчёт передачи на изгибную выносливость
Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба по формуле:
.
Здесь коэффициент нагрузки . По (1,стр.43) при 0,7 , твердости НВ350 и несимметричном расположении зубчатых колес относительно опор = 1,2, =1,03.
Таким образом, коэффициент ;
- коэффициент, учитывающий форму зуба и зависящий от эквивалентного числа зубьев :
У шестерни
У колеса
и (1,стр.42)
Допускаемое напряжение по формуле
.
Для шестерни
Для колеса
Дальнейший расчет будем вести для зубьев колеса, для которого найденное отношение меньше.
Определяем коэффициенты и :
Проверяем прочность зуба колеса по формуле:
Условие прочности выполнено.
3. Расчёт быстроходной ступени
(цилиндрическая косозубая передача) редуктора
3.1 Выбор машиностроительных материалов.
Для изготовления колёс цилиндрической косозубой передачи принимаем:
- шестерня: Сталь 40ХН, т.о. улучшение, , , [2,с.34];
- колесо: Сталь 45, т.о. нормализация, , , [2,с.34].
3.2 Расчёт допустимых напряжений на контактную выносливость
Допустимые напряжения на контактную выносливость определяем по формуле [2,с.33]:
где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов;
- коэффициент долговечности [2,с.33];
– коэффициент безопасности [2,с.33];
Допустимые напряжения на контактную выносливость:
шестерни:
колеса:
Для дальнейших расчётов принимаем допустимые напряжения на контактную выносливость (так как передача косозубая):
3.3 Определение межосевого расстояния
Определяем межосевое расстояние по формуле
3.4 Расчёт геометрических параметров цилиндрической прямозубой передачи
Нормальный модуль зацепления принимаем по следующей рекомендации =2,24…4,48 мм.
Принимаем по ГОСТ 9563-60
4 мм. [2,с.36]
Так как передача косозубая, примем угол наклона линии зуба
Определяем число зубьев шестерни:
Принимаем число зубьев шестерни:
Число зубьев колеса:
Принимаем число зубьев колеса:
Фактическое передаточное число:
Уточним угол наклона линии зуба:
Определяем делительный диаметр:
шестерни –
колеса -
Фактическое межосевое расстояние:
Определение диаметров окружности вершин выступов:
шестерни -
колеса -
Определение диаметров окружности вершин впадин:
шестерни -
колеса -
Определение ширины винца:
шестерни –
колеса –
Принимаем:
- ;
- .
Определим линейную скорость при вращении колёс:
Примем степень точности передачи: n=8.
3.5 Проверочный расчёт передачи на контактную выносливость
Проверочный расчёт передачи на контактную выносливость:
где: - межосевое расстояние;
- передаточное число цилиндрической передачи;
- вращающий момент цилиндрического колеса;
- рабочая ширина венца колеса;
- коэффициент нагрузки;
– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями при n=8 и окружной скорости =7,56 м/с [2,c.32];
– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца при [2,c.32]:
- динамический коэффициент [2,c.42]
Условие выполняется, передача пригодна.
3.6 Усилия в зацеплении
- окружное усилие:
- радиальное усилие шестерни и колеса:
- осевое усилие шестерни и колеса:
4. Предварительный расчет валов
4.1 Предварительный расчет быстроходного вала.
Крутящий момент
Определим минимальный диаметр быстроходного вала по расчету на кручение(Входной конец, посадка полумуфты) при
Согласно схемы привода вал электродвигателя
Передает движение на вал редуктора (входной конец быстроходного вала) посредством муфты
Ориентируемся на установку муфты упругой втулочно-пальцевой МУВП 710-48.1.1-45.1.2 по ГОСТ 214254-75 с расточкой полумуфт на (посадка вал электродвигателя) и (посадка вал редуктора).
Принимаем хвостовик цилиндрический, по ГОСТ 12080-72
Так как передача косозубая, то ориентируемся на установку шарикоподшипников 308
Размеры шестерни быстроходной ступени
Шестерню изготавливаем совместно с быстроходным валом
, , , ,
Материал вала
Сталь 40ХН, т.о. улучшение,
, ,
4.2 Предварительный расчет промежуточного вала.
Крутящий момент
Определим минимальный диаметр промежуточного вала по расчету на кручение ( посадка подшипников) при =25 МПа
Посадочный диаметр подшипников промежуточного вала должен быть больше или равен посадочному диаметру подшипников быстроходного вала.
Ориентируемся на установку шарикоподшипников 309
Диаметр вала под колесом
Размеры шестерни тихоходной ступени
, , , ,
Диаметр вала под шестерней
Материал вала
Сталь 40ХН, т.о. улучшение,
, ,
4.3 Предварительный расчет тихоходного вала.
Крутящий момент
Определим минимальный диаметр быстроходного вала по расчету на кручение(Входной конец, посадка полумуфты) при =25 МПа.
Хвостовик цилиндрический
Принимаем к установке резиновую армированную манжету по ГОСТ 8752-79
Так как передача прямозубая, то ориентируемся на установку шарикоподшипников 310
Диаметр вала под колесом
Материал вала
Сталь 45, т.о. нормализация,
, , .
5. Конструирование крышки и корпуса редуктора
Толщина стенок корпуса и крышки:
Принимаем
Определим диаметр стяжных болтов, крепящих основание корпуса и крышку редуктора
Принимаем болты с резьбой М10,
Толщина фланцев корпуса и крышки
Ширина фланца без учета толщины стенки корпуса
Принимаем
Диаметр фундаментных болтов
Принимаем болты с резьбой М14,
Толщина нижнего пояса редуктора
Принимаем .
6. Конструирование колес
6.1 Конструктивные размеры цилиндрического колеса быстроходной ступени
Колесо кованное
Его размеры
, , , ,
Посадочный диаметр колеса
Диаметр ступицы колеса
Принимаем
Длина ступицы колеса
Принимаем
Ширина торцов
Принимаем
Толщина диска
Принимаем
6.2 Конструктивные размеры цилиндрического колеса тихоходной ступени.
Колесо кованное
Его размеры
, , , ,
Посадочный диаметр колеса
Диаметр ступицы колеса
Принимаем
Длина ступицы колеса
Принимаем
Ширина торцов
Принимаем
Толщина диска
Принимаем
7. Проверочный расчет промежуточного вала
Рассмотрим расчетную схему промежуточного вала
Длины полученные при компоновке редуктора
На вал действуют усилия
Силы в зацеплении:
Окружное усилие -
Радиальное усилие -
Осевое усилие -
Окружное усилие -
Радиальное усилие -
Осевое усилие -
Определим величину и направление реакций в опорах А и В от сил действующих в горизонтальной плоскости ,
Проверка:
-1648,29-706,26+6188-3833,45=0
Вертикальная плоскость:
Проверка
Определим суммарные реакции в опорах
Построим эпюры крутящих моментов
Горизонтальная плоскость
Сечение I – I
Сечение II– II
Сечение III – III
Ввертикальная плоскость
Сечение I – I
Сечение II – II
Сечение III – III
Построим эпюру суммарных изгибающих моментов
Построим эпюру крутящих моментов
Рассмотрим сечение 2-2.
Концентратором напряжений является фрезеровка шпоночного паза под шестерню тихоходной ступени
Размеры шпоночного паза: b =14 мм; 5,5мм;
Суммарный момент в сечении
Определим расчетный коэффициент запаса прочности и сравним с допускаемым
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям (4,с.259)
Где - пределы выносливости гладких образцов для стали 40Х улучшенной (4. с.50. табл.3.2)
эффективные коэффициенты напряжений (4.с.257.табл.11.2)
коэффициент влияния шероховатости (4.с.258.табл.11.4)
коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения (4.с.258.табл.11.3)
Условие прочности выполнено. Вал пригоден.
8. Проверочный расчет подшипников промежуточного вала
Ориентировочно на промежуточном валу приняты к установке подшипники легкой серии 210
кН – базовая динамическая грузоподъемность.
= 19,8 кН – статическая грузоподъемность подшипника.
= 27,3 - угловая скорость промежуточного вала.
= 904 Н – реакция в опоре А
=3832Н – реакция в опоре В
х = - коэффициент радиальной нагрузки [4, с. 130, т.9.1.].
V=1 - коэффициент вращения.
m=3 - показатель снижения для шариковых подшипников [4, с. 129].
= 1 - температурный коэффициент [4 с. 130, т. 9.1.].
= 1,2 - коэффициент безопасности [4, с. 130, т. 9..4].
[]= 20000 часов -долговечность работы редуктора.
= - осевая сила в зацеплении
Определим отношения
Проверим более нагруженный подшипник 2
По соотношениям
[ 1, с. 212, т.9.18.]
Поэтому осевую нагрузку не учитываем[ 1, с. 212].
Выбираем соответствующие формулы для определения эквивалентной нагрузки [4, с. 129 т. 9..1]:
Расчетная динамическая грузоподъемность (4, с.128)
условие выполнено
Определим долговечность подшипников
,
Полученная долговечность приемлема.
9. Расчет шпоночных соединений
Для передачи крутящего момента принимаем к установке призматические шпонки по ГОСТ 23360-81.
Материал шпонок - сталь 45.
Расчетные напряжения смятия:
=120МПа
Расчетные напряжения среза:
=30МПа
Где: Т - вращающий момент вала;
d – диаметр вала;
=- расчетная длина шпонки;
h –высота шпонки;
- глубина шпоночного паза;
Результаты расчетов приведены в таблице.
|
Место установки |
Размеры шпонки, мм |
d,мм |
Т, Нм |
, мПа |
, мПа |
|||
|
bxhxl |
||||||||
|
Быстроходный вал |
Посадка полумуфты |
6x6x95 |
3,5 |
45 |
20 |
37 |
28 |
7,7 |
|
Посадка шестерни |
10х8х95 |
5 |
56 |
32 |
37 |
28 |
9,1 |
|
|
Промежуточный вал |
Посадка колеса и шестерни |
12х8х120 |
5 |
64 |
38 |
123 |
60 |
14,9 |
|
Тихоходный вал |
Посадка колеса |
14х9х140 |
5,5 |
74 |
45 |
347 |
81 |
20,3 |
10. Выбор смазки, назначение уплотняющих и защитных устройств
Для редукторов общего назначения принимаем непрерывное смазывание жидким маслом картерным непроточным способом.
Так как расчетные контактные напряжения = 409МПа, = 445МПа и окружная скорость V = 2,64 м/с и V = 7,56 м/с., принимаем по ГОСТ 17479-87 масло индустриальное И - 30А [4, табл. 10,29, с. 241].
Определим количество масла из расчета 1,4 л на 1,0 кВт передаваемой мощности:
V=1,4 * =1,4*7,338 = 10,2 литров
Уровень масла в редукторе контролируем жезловым маслоуказателем. Для слива масла предусматриваем установку в редукторе маслоспускной пробки.
В канавки сквозных крышек устанавливаем резиновые армированные манжеты по ГОСТ 8752-79.
В редукторе предусматриваем установку отдушины для уменьшения давления в корпусе.
Список литературы
1. Курсовое проектирование деталей машин. /С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др./-М.: Машиностроение, 1987-416 с.
2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин: Курсовое проектирование/П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. -М.: -Высш. шк., 1990-399 с.
3. Цехнович Л. И., Петриченко И. П. Атлас конструкций редукторов. -К: Выща шк. 1990.-151с.
4. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин-/А.Е. Шейнблит -М.: Высш. шк., 1987-432 с.
5. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х тм./2В.И. Анурьев. -М.:Машиностроение,1979-559с.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3