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
Кафедра Прикладной механики
ЗАДАНИЕна курсовой проект
по дисциплине «Прикладная механика» .
Тема проекта «Разработка привода к ленточному транспортёру» .
С Фамилия, имя, отчество тудент группы ЭСХ-011 Калиганов Сергей Анатольевич .
Номер варианта 9 вариант .Технические условия N2=95 кВт ; n2=650 об/мин ; Up=4,5 ; Т=13000 часов ;
. передача нереверсивная .
Содержание и объём проекта (графические работы, расчёты и прочее)_____
Чертежи: 1 лист формата А1 – Сборочный чертёж ; 1 лист формата А3 – зубчатое колесо ; 1 лист формата А3 – тихоходный вал ; листы формата А4 – спецификация, подшитая в расчётно-пояснительную записку .
Расчётно-пояснительная записка – объёмом 34 листа. .
Сроки выполнения этапов____________________________________________
Сроки защиты курсового проекта______________________________________
Свиридов С.И.
Руководитель
Подпись инициалы, фамилия
Дата
Калиганов С.А.
Задание принял студентПодпись инициалы, фамилия
Дата
ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТКафедра ___________________________
ЗАДАНИЕна курсовой проект
по дисциплине .
Тема проекта______________________________________________________
С Фамилия, имя, отчество тудент группы____________________________________________________
Номер варианта____________________________________________________
Технические условия________________________________________________
Содержание и объём проекта (графические работы, расчёты и прочее)______
Сроки выполнения этапов____________________________________________
Сроки защиты курсового проекта______________________________________
Руководитель
Подпись инициалы, фамилия
Дата
Задание принял студент
Подпись инициалы, фамилия
Дата
33
Содержание
Задание на курсовое проектирование…………………………..1
Содержание……………………………………………………....2
Замечания руководителя……………………………….………..3
Введение………………………………………………………….4
Исходные данные……………………………….…………….…5
Выбор электродвигателя………………………………………...6
Определяем значения мощностей, угловых скоростей и крутящих моментов……………………………………………...7
Расчёт зубчатой передачи…………………………………….…8
Расчёт геометрических параметров зубчатых колёс…….…….9
10.Основные размеры шестерни и колеса…………………….....10
11.Проверочный расчёт на контактную выносливость………....11
12.Расчёт на контактную выносливость при действии максимальной нагрузки………………………….……….…..12
13.Силы, действующие в зацеплении……………………...…….12
14. Расчёт на выносливость при изгибе…………………...……..13
15. Предварительный расчёт валов…………………………..…..15
16. Конструктивные размеры зубчатых колёс………………..….15
17. Конструктивные размеры корпуса редуктора…………..…...16
18. Выбор муфты………………………………………………..…17
19. Выбор смазки…………………………………………….….…17
20. Проверочный расчёт одноступенчатого редуктора………....18
21. Проверка прочности шпоночных соединений………….…...24
22. Уточнённый расчёт валов…………………………………….25
23. Расчётная схема ведущего вала……………………………....29
24. Расчётная схема ведомого вала……………………………....30
25. Литература……………………………………………………..31
26. Приложение……………………………………………………32
Замечания руководителя
Введение
Ввиду отсутствия в промышленности мощных электродвигателей с малой скоростью вращения появилась необходимость в создании двигателей, которые будут понижать скорость вращения. Таким устройством является проектируемый редуктор.
Цель данного проекта состоит в проектировании одноступенчатого цилиндрического редуктора с косозубыми колёсами.
В процессе проектирования необходимо выбрать соответствующие детали, при этом учитывая их долговечность, габариты.
За время курсового проектирования студент приобретает навыки в использовании технической литературы, справочников, ГОСТов и других справочных и учебных материалов.
Расчет привода
Исходные данные:
N2 = 95 кВт - мощность на ведомом валу
n2 = 650 об/мин - число оборотов на ведомом валу
Up = 4,5 - передаточное отношение редуктора
T = 13000 часов - срок службы привода
Передача нереверсивнаяПривод состоит из электродвигателя 1, муфты 2, одноступенчатого редуктора с цилиндрическими колесами 3, ленточный транспортёр – 4.
М
График нагрузки:
0,1 Мн
0,3 Мн
1,2 Мн Мн
0,6 Мн
0,003Т 0,5Т 0,4Т
Т
1. Выбор электродвигателя
Вычислим общий КПД редуктора:
Из табл. 1.1 [1]выбираем:
- зубчатая передача в закрытом корпусе с цилиндрическими колёсами
- потери на трение в опорах каждого вала
- коэффициент
n=2 - число валов
Необходимая мощность электродвигателя:
Частота вращения вала электродвигателя:
Из каталога (П.1. [1]) выбираем асинхронный электродвигатель серии 4А, закрытый обдуваемый по ГОСТ 19523-81 - 4А280S2, с номинальной мощностью N=110 кВт и частотой вращения nc = 3000 об/мин.
Скольжение s = 2%
Перегрузка по мощности:
Перегрузки по мощности нет.
Определим значения мощностей, угловых скоростей и крутящих моментов на валах:
Вал 1 - вал электродвигателяN1 = 99,93 кВт ; n1 = 2925 об/мин
Угловая скорость:
Крутящий момент:
Вал 2 – выходной валN2 = N1 x η1=99,93 x 0,97=96,93 кВт
n2 = n1 / Up= 2925 / 4,5= 650 об/мин
Угловая скорость:
Крутящий момент:
2. Расчёт зубчатой передачиВыбор материалов шестерни – колеса.
Для обеспечения передачи выбираем из табл. 3.3 [1] материалы:
для шестерни – Сталь 40Х, σВ=780 Мпа; σТ=440 Мпа; HB1 230; термообработка – улучшение
для колеса - Сталь 40Х, σВ=690 Мпа; σТ=340 Мпа; HB2 200; термообработка – нормализация.
Вычисляем пределы выносливости:
NHO – базовое число циклов нагружения колеса для расчёта по контактным напряжениям при твёрдости ≤ HB 230
NHO=1,0 х 107
Эквивалентное число циклов нагружения NУ определим в соответствии с графиком нагрузки:
Из графика нагрузки следует:
Mmax= 1,2 Mн ; МII= 0,6 Мн ; МIII= 0,3 Мн ;
tmax= 0,003 T ; tII= 0,1 T ; tIII= 0,4 T ;
nmax=n1 ; MI=MН ; tI=0.5T ; nI=nII=nIII=n1
Допустимое контактное напряжение для материалов зубчатых колёс передачи:- где коэффициент режима при расчёте на контактную прочность
Так как Ny > 107, то kpk=1
Момент на валу шестерни:
Коэффициент нагрузки для симметричного расположения шестерни предварительно примем k=1,3.
Из условия контактной прочности для косозубых колёс Ψа=0,315; kП=1,4; межосевое расстояние вычислим по формуле:
По ГОСТ 2185-66 это значение aω округляется до ближайшего стандартного aω= 400 мм.
Расчёт геометрических параметров зубчатых колёс.
Нормальный модуль mn выбирается из ряда стандартных модулей по ГОСТ 9563-60 из интервала mn=(0,010-0,020)aω
mn=(0,010-0,020) х 400=4-8мм
Принимаем по ГОСТ 9563-60 mn=6мм.
Если предварительно принять, что угол наклона зуба β=100, то суммарное число зубьев шестерни и колеса вычислим по формуле:
;
Передаточное отношение отличается от стандартного (U=4,5) на 0,89% ,что меньше допустимого 2,5%.
Чтобы aω оставалось стандартным, вычисляем уточнённое значение угла наклона зубьев:
β = arccos 0,98= 10 073I
Основные размеры шестерни и колеса.
Вычислим диаметры делительных окружностей:
- шестерни:
- колеса:
Проверяем межосевое расстояние:
Диаметры окружностей вершин:
- шестерни:
- колеса:
Диаметры окружностей впадин зубьев:
- шестерни:
- колеса:
Ширина венца зубьев колеса:
Ширина венца зубьев шестерни:
3. Проверочный расчет на контактную выносливость
Определим коэффициент ширины шестерни по диаметру:
Для уточнения коэффициента нагрузки определяется окружная скорость колес в зацеплении и степень точности передачи:
Примем 7-ую степень точности.
Уточним коэффициент нагрузки
где: К Н = 1,041 - из таблицы 3.5 [1]
К Н = 1,12 - из таблицы 3.4 [1]
К HV = 1,05 - из таблицы 3.6 [1]
Проверка контактных напряжений по формуле:
591,25
Условие прочности соблюдается393,26 МПа e ; X = 0,56 и Y = 2,34
Расчётная долговечность, млн.об
Расчётная долговечность, час.
что больше установленных ГОСТ 16162-85.
Расчет ведомого вала
Ведомый вал несёт такие же нагрузки, как и ведущий.
Из предыдущих расчётов имеем:
T 2 = 1027,93 Н м – крутящий момент
n2 = 650 об/мин - число оборотов
F t = 4454,13 Н – окружное усилие
F r = 1650,05 Н – радиальное усилие
F a = 308,56 Н – осевое усилие
d 2 = 653,435 мм – делительный диаметр шестерни
Материал вала: сталь 45, нормализованная HB 190
в = 570 МПа – предел прочности
-1 = 0,43 х в = 0,43 х 570 = 245 МПа - предел выносливости при
симметричном цикле изгиба
-1 = 0,58 х -1 = 0,58 х 245 = 152 МПа - предел выносливости при
симметричном цикле касательных напряжений
l2 = 140 мм
Определим опорные реакции в плоскости XZ
Определим опорные реакции в плоскости YZ
Проверка:
Суммарные реакции:
Подбираем подшипники по более нагруженной опоре 4.
Намечаем радиальные шариковые подшипники 314 (по П.3. [1]):
d = 70 мм ; D = 150 мм ; B = 35 мм ; r = 3,5 мм ; C = 104 кН ; Co = 63 кН
Эквивалентная нагрузка определяется по формуле:
где: Fr4 = 2522,73 Н - радиальная нагрузка
Fa = 308,56 Н - осевая нагрузка
V = 1 - (вращается внутреннее кольцо)
Kσ = 1 - коэффициент безопасности для приводов ленточных конвейеров (по табл.9.19 [1])
KT = 1 - температурный коэффициент (по табл.9.20 [1])
Отношение ; этой величине (по табл. 9.18[1])
соответствует e ≈ 0,18
Отношение < e ; значит X = 1 и Y = 0
Расчётная долговечность, млн.об
Расчётная долговечность, час.
что больше установленных ГОСТ 16162-85.
Определим изгибающие моменты в сечении С
Плоскость YZ
Плоскость XZ
Суммарный изгибающий момент в сечении С
14. Проверка прочности шпоночных соединений
Шпонки призматические со скруглёнными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок – по ГОСТ 23360-78 (табл. 8.9 [1]).
Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.
Напряжение смятия и условие прочности находим по формуле:
Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице [σсм]=100-120 Мпа, при чугунной [σсм]=50-70 Мпа.
Ведущий вал: d=50мм
шпонка: ширина - b=14мм
высота - h=9мм
длина - l=50мм
глубина паза вала - t1=5,5мм
глубина паза втулки - t2=3,8мм
фаска - s x 45о=0,3
Выбираем (по табл. 11.5 [1]) момент на ведущем валу T1=710 x 103 Н мм
Материал для полумуфт МУВП – чугун марки СЧ 20.
Ведомый вал: d=65мм
шпонка: ширина - b=20мм
высота - h=12мм
длина - l=100мм
глубина паза вала - t1=7,5мм
глубина паза втулки - t2=4,9мм
фаска - s x 45о=0,5
Выбираем (по табл. 11.5 [1]) момент на ведущем валу T1=1000 x 103 Н мм
Обычно звёздочки изготовляют из термообработанных углеродистых или легированных сталей. Условие прочности выполняется.
15. Уточнённый расчёт валов
Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяется по симметричному циклу, а касательные от кручения – по отнулевому (пульсируещему).
Уточнённый расчёт валов состоит в определении коэффициентов запаса прочности s для опасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [s]. Прочность соблюдена при условии s≥[s].
Будем производить расчёт для предположительно опасных сечений каждого из валов.
Ведущий вал.
Материал вала то же, что и для шестерни, т.е. сталь 45, термическая обработка – улучшение.
По (табл. 3.3 [1]) при диаметре заготовки до 90 мм среднее значение σв=780 МПа.
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений
Сечение А-А. Это сечение при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфту рассчитаем на кручение. Концентрацию напряжений вызывает наличие шпоночной канавки.
Коэффициент запаса прочности
где амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла
При d=50мм, b=14мм, t1=5,5мм (по табл. 8.5 [1])
Примем kτ=1,68 (табл. 8.5[1]), ετ=0,76 (табл. 8.8[1]) и ψτ=0,1 (стр. 166 [1]).
ГОСТ 16162-78 указывает на то, чтобы конструкция редукторов предусматривала возможность восприятия радиальной нагрузки, приложенной в середине посадочной части вала. Величина нагрузки для одноступенчатых зубчатых редукторов на быстроходном валу должна быть 2,5 при 25 х 103 Н мм < ТБ < 710 х 103 Н мм.
Приняв у ведущего вала длину посадочной части под муфту равной длине полумуфты l=170мм, получим изгибающий момент в сечении А-А от консольной нагрузки
Изгибающий момент в горизонтальной плоскости
Изгибающий момент в вертикальной плоскости
Суммарный изгибающий момент в сечении А-А
; среднее напряжение σm=0.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности
получился близким к коэффициенту запаса sτ=5,41. Это незначительное расхождение свидетельствует о том, что консольные участки валов, рассчитанные по крутящему моменту и согласованные с расточками стандартных полумуфт, оказываются прочными и что учёт консольной нагрузки не вносит существенных изменений.
Такой большой запаса прочности объясняется тем, что диаметр вала был увеличен при конструировании для соединения его стандартной полумуфтой с валом электродвигателя.
По этой причине проверять прочность в других сечениях нет необходимости.
Ведомый вал.
Материал вала то же, что и для шестерни, т.е. сталь 45 нормализованная.
По (табл. 3.3 [1]) при диаметре заготовки до 90 мм среднее значение σв=570 МПа.
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений
Сечение А-А. Концентрацию напряжений в этом сечении вызывает наличие шпоночной канавки с напрессовкой колеса на вал.
Коэффициент запаса прочности
При d=75мм, b=22мм, t1=9мм, h=14, l=140 (по табл. 8.5 [1])
Примем kτ=1,49 (табл. 8.5[1]), kσ=1,59 (табл. 8.5[1]),
ετ=0,67 (табл. 8.8[1]), εσ=0,775 (табл. 8.8[1]),
ψτ=0,1 (стр. 166 [1]), ψσ=0,15 (стр. 166 [1]).
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
ГОСТ 16162-78 указывает на то, чтобы конструкция редукторов предусматривала возможность восприятия радиальной нагрузки, приложенной в середине посадочной части вала. Величина нагрузки для одноступенчатых зубчатых редукторов на быстроходном валу должна быть 2,5 при 25 х 103 Н мм < ТБ < 250 х 103 Н мм.
Приняв у ведущего вала длину посадочной части под муфту равной длине полумуфты l=100мм, получим изгибающий момент в сечении А-А от консольной нагрузки
Изгибающий момент в горизонтальной плоскости
Изгибающий момент в вертикальной плоскости
Суммарный изгибающий момент в сечении А-А
; среднее напряжение σm=0.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности
Расчетная схема ведущего вала
A
d1
d2 . dд
A
RX1
RX2
Y
Fr
T1
Z
С
Fa
X
RY1
RY2
Ft
l1 l1
L
102059,10 Нмм
79446,40 Нмм
X
M y
Z
Z M x
Y
244976,16 Нмм
326,41 Нмм
T 1
Расчетная схема ведомого вала
d2
A BA B
RY1
RY2
Y
Fa
T2
Ft
C
Z
Fr
X
RX1
RX2
l2 l2
L
311787,84 Нмм
X
My
Z
Mx
Z
29081,45Нмм
Y
129893,40 Нмм
1027,93 Нмм
T2
Литература : 1. Курсовое проектирование деталей машин.
под редакцией С.А. Чернавского
М. Машиностроение , 1988 г.
2. Методическое руководство к курсовому проектированию по прикладной механике № 431
ВГТУ, Воронеж, 1982 г.
3. Детали машин. Атлас конструкций под редакцией Решетова Д.Н.
М. Машиностроение , 1979 г.
Курсовой проект по Прикладной Механикестудента группы ЭСХ-011
Калиганова Сергея
Данный курсовой разбит на несколько файлов:
Титульный_Курсовой – Механика – заполненный титульный лист
Задание_Курсовой – Механика – заполненный образец задания (второй лист в курсовом проекте)
Задание_Курсовой – чистое – чистый бланк задания
Курсовой – Механика – расчётно-пояснительная записка (вся самая основная часть с расчётами, пояснениями, эпюрами и т.д.)
Спецификация – последние два листа пояснительной записки (вставляются в самый конец, после Списка Литературы; по указанию преподавателя могут выполняться на ватмане)
Чертежи – папка с графическими файлами в формате JPEG, на которых изображены чертежи к данному курсовому проекту (чертежи отсканированы отдельными частями формата А4, которые распечатав можно склеить и перерисовать через стекло)
Описание_файлов_курсового_проекта – собственно этот лист
Данный курсовой проект выполнен мной самостоятельно, и в нём могут быть небольшие неточности.
Чертежи отсканированы мной (за неимением большого сканера) кусочками формата А4, после того как были готовы; на них нет росписи и замечаний руководителя.
Курсовой защищён 26.06.2004 года в ВГТУ студентом Калигановым Сергеем Анатольевичем у преподавателя Свиридова Сергея Ивановича на оценку 4 (хорошо).
Поз.
Обоз-наче-ние
НаименованиеКол.
Примечание1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
101
102
103
104
105
106
107
108
109
ДокументацияПояснительная записка
Сборочный чертёж
ДеталиВал ведомый
Вал ведущий
Колесо зубчатое цилиндрическое
Вал-шестерня ведущий
Крышка подшипника сквозная
Крышка подшипника сквозная
Крышка подшипника глухая
Крышка подшипника глухая
Втулка распорная
Кольцо мазеудерживающее
Кольцо мазеудерживающее
Маслоуказатель жезловый
Прокладка
Пробка
Крышка смотрового окна
Прокладка
Корпус редуктора
Прокладка регулировочная
Прокладка регулировочная
Стандартные изделияБолт М20 х 160
ГОСТ 7798-70
Шайба пружинная 20
ГОСТ 6402-70
Болт М20 х 120
ГОСТ 7798-70
Гайка М20
ГОСТ 5915-70
Болт М16 х 30
ГОСТ 7798-70
Болт М6 х 20
ГОСТ 7798-70
Подшипник 309
ГОСТ 8338-75
Подшипник 314
ГОСТ 8338-75
Шпонка 14 х 9 х 50
ГОСТ 23360-78
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
4
8
4
4
4
4
2
2
1
Сталь 45
Сталь 45
Сталь 40х ГОСТ 4543-71
Сталь 40х ГОСТ 4543-71
СЧ 15 ГОСТ 1412-70
СЧ 15 ГОСТ 1412-70
СЧ 15 ГОСТ 1412-70
СЧ 15 ГОСТ 1412-70
Сталь Ст2 ГОСТ 380-71
Сталь Ст3 ГОСТ 380-71
Сталь Ст3 ГОСТ 380-71
Сталь Ст3 ГОСТ 380-71
Резина маслостойкая
Сталь Ст3 ГОСТ 380-71
СЧ 15 ГОСТ 1412-70
Картон технической
СЧ 15 ГОСТ 1412-70
Сталь 10
Сталь 10
Поз.
Обоз-наче-ние
НаименованиеКол.
Примечание110
111
112
113
114
115
116
Шпонка 20 х 12 х 100
ГОСТ 23360-78
Шайба пружинная 16
ГОСТ 6402-70
Гайка М16
ГОСТ 5915-70
Болт М12 х 20
ГОСТ 7798-70
Шайба пружинная 12
ГОСТ 6402-70
Штифт 10х25
ГОСТ 3129-7
Прочие изделияПресс-маслёнка М10 х 1
ГОСТ 20905-75
1
4
4
4
4
2
ИзмЛист
№ докум.
Подпись
Дата
Разраб.
Калиганов С.А.
Литера
Лист
Масштаб
Провер.
Свиридов С.И.
УФВЗО ВГТУ
Н. контр.
Утв.
Министерство образования Российской Федерации
ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТФакультет вечернего и заочного обучения
Кафедра Прикладной механики
КУРСОВОЙ ПРОЕКТпо дисциплине «Прикладная механика» .
Тема Разработка привода к ленточному транспортёру .
Расчетно-пояснительная записка
Выполнил студент ЭСХ-011 Калиганов С.А. .
Группа Подпись инициалы, фамилия
Дата
Руководитель Свиридов С.И.
Подпись инициалы, фамилия
Дата
Члены комиссии
Подпись инициалы, фамилия
Дата
Нормоконтролёр
Подпись инициалы, фамилия
Дата
Защищён_____________________ Оценка__________________________Дата
2004