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 20
Федеральное агентство по образованию
Вологодский государственный технический университет
Кафедра теории и проектирования машин и механизмов
ДЕТАЛИ МАШИН
И ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ
Методические указания к курсовому проекту
Факультет: промышленного менеджмента, ФЗДО
Специальности:
190601 - автомобили и автомобильное хозяйство;
151001 - технология машиностроения;
220301 – автоматизация технологических процессов
и производств;
150405 – машины и оборудование лесного комплекса
Направления:
151000.62 – конструкторско-технологическое обеспечение
автоматизированных машиностроительных производств
150400.62 – технологические машины и оборудование
2007
УДК 621.831
Детали машин и основы конструирования: методические указания к курсовому проекту. Автоматизированное проектирование редукторов с цилиндрическими и коническими зубчатыми передачами.- Вологда: ВоГТУ, 2007.- 20c.
Приведена методика расчета одно и многоступенчатых редукторов, в состав которых входят цилиндрические и конические зубчатые передачи в разных сочетаниях. Содержатся формы подготовки исходных данных для расчёта на ЭВМ, а также методика их определения.
Даны необходимые рекомендации и справочные материалы. Изложена методика анализа полученных результатов с целью выбора наиболее рационального варианта.
Утверждено редакционно-издательским советом ВоГТУ
Составители: В.П.Полетаев, канд. техн. наук, доцент;
A.A.Усов, ст. преподаватель
Рецензент: Шкарин Б.А., канд. техн. наук, зав. кафедрой ТОАП
ВВЕДЕНИЕ
В механических приводах технологического, транспортного и дру- гого оборудования передача мощности от электродвигателя к исполнительному органу рабочей машины, как правило, осуществляется через передаточный механизм, существование которого вызвано необходимостью решения ряда задач, причем, главной среди них является согласование скоростей и вращающих моментов двигателя и исполнительного органа машины. В качестве таких механизмов применяются одно- и многоступенчатые редукторы, мультипликаторы, коробки передач, ременные и цепные передачи и т.п. В свою очередь, широко распространенными элементами многих передаточных механизмов являются цилиндрические и конические зубчатые передачи.
Целью расчета любого редуктора является определение геометрических размеров составляющих их передач, кинематических и точностных параметров, действующих напряжений и усилий в зацеплениях. При этом предусмотрено многовариантное решение с целью выбора рациональной конструкции с точки зрения возможности сборки, габаритов, массы, условий смазки, КПД и т.д. Главным критерием работоспособности передач служит контактная прочность, в проверочных расчетах анализируется также прочность при изгибе. Положенные в основу алгоритмов методики соответствуют действующим нормативно-техническим материалам.
Настоящие методические указания представляют собой часть учебно-методического комплекса по автоматизированному проектированию деталей машин. Они содержат алгоритмы расчета редукторов, состоящих из цилиндрических и конических зубчатых передач, основанные на применении для решения задачи ЭВМ. С этой целью разработаны программы расчета, описаны процедуры подготовки исходных данных для расчета на ЭВМ. Приведены также необходимые справочные материалы, изложен порядок оформления полученных результатов в расчетно-пояснительной записке.
Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения специальностей 190601, 151001, 220301, 150405 и направлений 151000.62, 150400.62 при курсовом и дипломном проектировании.
Выбор материала зубчатых колес зависит от назначения передачи, условий ее работы, а также характера и технологических возможностей производства. В ряде случаев могут иметь место ограничения по дефицитности материала. Основными материалами для зубчатых колес служат термически обрабатываемые стали. В зависимости от твёрдости рабочих поверхностей зубьев после термообработки зубчатые колёса можно условно разделить на две группы:
1) с твёрдостью Н £ 350 НВ - нормализованные или улучшенные стали;
2) с твёрдостью Н >350 НВ - объёмно - и поверхностно-закаленные, цементированные, нитроцементированные, цианированные, азотированные стали.
Первая группа с твердостью Н 350 НВ применяется в слабо- и средненагруженных передачах. Материалами для колес этой группы служат углеродистые стали 35, 40, 45, 50, 50Г, легированные стали 40Х, 45Х, 40ХН и др., которые подвергаются термической обработке – нормализации или улучшению. Чистовое нарезание зубьев производят после термообработки, колеса этой группы хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому излому. При этом можно получить высокую точность без применения дорогих отделочных операций. Эти технологические преимущества обеспечивают отмеченным материалам широкое распространение в условиях индивидуального и мелкосерийного производства.
Для равномерного изнашивания зубьев и лучшей их прирабатываемости твердость шестерни прямозубой передачи должна быть на (25...50)НВ выше твердости колеса. У косозубых передач твердость зубьев шестерни желательно возможно большая. Чем она больше, тем больше несущая способность передачи по критерию контактной прочности.
Вторая группа – зубчатые колеса с твердостью Н 350НВ, достигаемой за счет таких видов термообработки, как объемная и поверхностная закалка, цементация, азотирование, применяется в средне- и высоконагруженных передачах. Эти виды термообработки позволяют значительно повысить нагрузочную способность и уменьшить габариты передачи по сравнению с улучшенными сталями.
Зубья колес с твердостью поверхностей Н 350НВ плохо прирабатываются, поэтому они требуют повышенной точности изготовления. Кроме этого, термообработка, производимая после нарезания зубьев, часто сопровождается их короблением, что приводит к необходимости выполнения дополнительных операций исправления формы зубьев: шлифовки, притирки, обкатки и т.п. Эти сложности проще преодолеваются в условиях крупносерийного и массового производства.
При выборе материала зубчатых колес следует помнить, что предпочтительным является применение сталей одной и той же марки для шестерни и колеса. Что касается твердости и термообработки, то практически в этом случае возможны три варианта их сочетаний (табл.1.1). Твердость материала при Н 350НВ измеряется по шкале Роквелла (10НВ 1HRC). Если и колесо и шестерня имеют характеристику Н 350НВ, то обеспечивать разность их твердостей, как для материалов первой группы, не требуется.
Возможности программ расчета цилиндрических и конических передач позволяют определить их параметры одновременно для всех сочетаний указанных табл.1.1.
В табл.1.2 приведены значения механических характеристик и виды термообработки некоторых распространённых марок конструкционных сталей, используемых для изготовления зубчатых колёс, а также других деталей машин (валов, осей, звёздочек цепных передач, червяков, деталей муфт и т.п.). Как следует из этой таблицы, механические характеристики сталей зависят не только от химического состава и вида термообработки, но и от размеров характерного сечения заготовок D или S.
Таблица 1.1
Рекомендуемые сочетания твердостей и термообработки
|
Зубчатый элемент |
Твердость и термообработка |
||
|
Шестерня |
Н 350 НВ улучшение |
Н 350 НВ улучшение и закалка ТВЧ, улучшение и цементация, улучшение и азотирование |
Н 350 НВ улучшение и закалка ТВЧ, улучшение и цементация, улучшение и азотирование |
|
Колесо |
Н 350 НВ нормализация |
Н 350 НВ улучшение |
Н 350 НВ улучшение и закалка ТВЧ, улучшение и цементация, улучшение и азотирование |
Таблица 1.2
Механические характеристики сталей для изготовления зубчатых колёс
|
Марка стали |
Размеры, мм |
НВ сердцевина |
HRC поверхность |
в, МПа |
т, МПа |
Термообработка |
|
|
D |
S |
||||||
|
35 |
любой |
любой |
163...192 |
— |
550 |
270 |
Нормализация |
|
45 45 45 |
любой 125 80 |
любой 80 50 |
179...207 235...262 269...302 |
— — — |
600 780 890 |
320 540 650 |
То же Улучшение То же |
|
40Х 40Х 40Х |
200 125 125 |
125 80 80 |
235...262 269...302 269...302 |
— — 45...50 |
790 900 900 |
640 750 750 |
То же То же Улучшение и закалка ТВЧ |
|
35ХМ 35ХМ 35ХМ |
315 200 200 |
200 125 125 |
235...262 269...302 269...302 |
— — 48...53 |
800 920 920 |
670 790 790 |
Улучшение То же Улучшение и закалка ТВЧ |
|
40ХН 40ХН 40ХН |
315 200 200 |
200 125 125 |
235...262 269...302 269...302 |
— — 48...53 |
800 920 920 |
630 750 750 |
Улучшение То же Улучшение и закалка ТВЧ |
|
45ХЦ 45ХЦ 45ХЦ |
315 200 200 |
200 125 125 |
235...262 269...302 269...302 |
— — 50...56 |
830 950 950 |
660 780 780 |
Улучшение То же Улучшение и закалка ТВЧ |
|
20ХНМ |
200 |
125 |
300...400 |
56...63 |
1000 |
800 |
Улучшение и цементация |
|
18ХГТ |
200 |
125 |
300¸400 |
56...63 |
1000 |
800 |
То же |
|
12ХН3А |
200 |
125 |
300¸400 |
56...63 |
1000 |
800 |
То же |
|
25ХГИМ |
200 |
125 |
300¸400 |
56...63 |
1000 |
800 |
Улучшение и цементация и закалка |
|
40ХНМА |
125 |
80 |
269...302 |
50...56 |
980 |
780 |
Улучшение и азотирование |
|
35Л |
любой |
любой |
163...207 |
— |
550 |
270 |
Нормализация |
|
45Л |
315 |
200 |
207...235 |
— |
680 |
440 |
Улучшение |
|
50ГЛ |
315 |
200 |
235...262 |
— |
850 |
600 |
То же |
2. ПОДГОТОВКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАСЧЕТА ПЕРЕДАЧ
Необходимые исходные данные для расчета цилиндрических, конических и коническо-цилиндрических редукторов обобщаются в табличном виде по формам, приведенным табл.2.1 и табл.2.2.
ОБЩИЕ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА РЕДУКТОРОВ
|
Число вариантов по: |
|
Ресурс |
Коэффициент |
|||||||
|
Фамилия |
Группа |
Задание-вариант |
передаточ ному числу |
Твердости зубьев |
Тип редуктора |
работы редуктора, Ч |
|
|
||
|
xxxxx |
MAX-31 |
10-6 |
3 |
2 |
6 |
9000 |
1 |
0.6 |
0.17 |
0.83 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
Таблица 2.2
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ПЕРЕДАЧ РЕДУКТОРА
N п/п |
Наименование и размерность параметров |
Значение параметров |
|||||||||||
|
1 |
Порядковый номер ступени передачи |
1 |
2 |
3 |
|||||||||
|
2 |
Тип передачи |
1 |
4 |
||||||||||
|
3 |
Мощность на валу колеса, кВт |
3.61 |
Не |
заполняется |
|||||||||
|
4 |
Коэффициент ширины по межосевому расстоянию |
0.315 |
|||||||||||
|
5 |
Частота вращения вала шестерни (червяка), мин-1 |
715 |
475 |
360 |
Не |
заполняется |
|||||||
|
6 |
Передаточное число |
4 |
3.55 |
3.15 |
4.5 |
3.15 |
2.8 |
||||||
|
7 |
Номер материала червячного колеса |
Не заполняется |
|||||||||||
|
8 |
Отношение Тмакс/Тном |
2.2 |
2.2 |
2.2 |
Не |
заполняется |
|||||||
|
9 |
Твердость зубьев шестерни, HRC |
28 |
48 |
28 |
48 |
||||||||
|
10 |
Предел текучести материала шестерни, МПа |
750 |
750 |
750 |
750 |
||||||||
|
11 |
Твердость зубьев колеса , HRC |
25 |
25 |
25 |
25 |
||||||||
|
12 |
Предел текучести материала колеса, MПа |
640 |
640 |
640 |
640 |
При заполнении таблиц значения параметров принимаются на основе следующих рекомендаций:
1. Число вариантов расчета по передаточному числу определяется по распечатке энергокинематического расчета [1] и равно количеству марок электродвигателей и соответственно числу вариантов разбивки передаточных чисел, которые применимы в данном приводе. Это число лежит в диапазоне 1...4.
2. Число вариантов расчета по твердости рабочих поверхностей зубьев устанавливается при выборе материала зубчатой пары в соответствии с рекомендациями п.1 и табл.1.1. Это число может иметь значения 1, 2, 3.
3. Условные обозначения типов редукторов (рис.1):
Рис 1. Кинематические схемы редукторов: 1 – одноступенчатый цилиндрический; 2 – одноступенчатый конический; 4 – соосный цилиндрический; 5 – двухступенчатый цилиндрический; 6 – коническо-цилиндрический; 10 – трехступенчатый цилиндрический; 11 – трехступенчатый коническо-цилиндрический.
открытая цилиндрическая или коническая передача – 0;
одноступенчатый цилиндрический редуктор – 1;
одноступенчатый конический редуктор – 2;
соосный редуктор – 4;
двухступенчатый цилиндрический редуктор
по развернутой или раздвоенной схемам–5;
двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор – 6;
трехступенчатый цилиндрический редуктор – 10;
трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор – 11.
4. Ресурс работы редуктора (передачи) принимается на основании технического задания или рассчитывается по формуле:
где Kгод – коэффициент годового использования привода; Kсут – коэффициент
суточного использования привода; L – срок службы привода, лет.
Значения Kгод, Kсут и L определяются техническим заданием.
5. Коэффициент при переменном режиме работы представляет собой отношение моментов Ti / Tmax, с которыми работает передача. Значения определяются по заданному графику нагрузки (см. техническое задание). В табл. 2.1 вносятся четыре значения коэффициента, причем, вместо недостающих значений вписываются нули. При постоянном режиме работы имеет одно вещественное значение, равное 1, а остальные три значения равны нулю.
. Коэффициент при переменном режиме работы представляет собой отношение времен ti / t, где ti – это время действия момента Ti, а t – полное время работы передачи. Значения определяются по графику нагрузки (см. техническое задание). В табл. 2.1 вносятся четыре значения коэффициента, причем, вместо недостающих значений вписываются нули. При постоянном режиме работы имеет одно вещественное значение, равное 1, а остальные три значения равны нулю.
7. Условные обозначения типов передач (рис.2):
коническая прямозубая – 1;
коническая с круговым зубом – 2;
цилиндрическая прямозубая – 3;
цилиндрическая косозубая – 4;
цилиндрическая шевронная – 5;
цилиндрическая с раздвоенным шевроном – 6;
коническая открытая – 7;
цилиндрическая открытая – 8.
8. Мощность на валу колеса первой ступени определяется исходя из мощности электродвигателя и КПД элементов привода. В общем случае справедливо выражение, связывающее мощности на следующем Pi+1 и предыдущем валу Pi Pi+1= Pi I, i+1,
где I, i+1 – КПД, учитывающий потери мощности на участке между валами.
Значения КПД принимаются те же, которые были приняты при расчете КПД привода в энергокинематическом расчете [1]. Значения КПД элементов привода даны табл. 2.3.
Рис 2. Условные обозначения типов передач:
1 – коническая прямозубая; 2 – коническая с круговым зубом; 3 – цилиндрическая прямозубая; 4 – цилиндрическая косозубая; 5 – цилиндрическая шевронная; 6 – цилиндрическая с раздвоенным шевроном.
Таблица 2.3
|
Тип передачи |
Закрытая |
Открытая |
|
Зубчатая цилиндрическая |
0,96...0,98 |
0,92...0,95 |
|
Зубчатая коническая |
0,95...0,97 |
0,91...0,94 |
|
Червячная при известном передаточном числе: свыше 28 (Z1=1) 14…28 (Z1=2) 8…14 (Z1=4) |
0,65…0,8 0,75…0,85 0,8…0,9 |
|
|
Червячная для предварительных расчетов |
0,8 |
— |
|
Цепная передача |
— |
0,95...0,97 |
|
Ременная передача |
— |
0,94...0,96 |
|
Одна пара подшипников качения |
— |
0,99...0,995 |
|
Одна пара подшипников скольжения |
— |
0,98...0,99 |
|
Соединительные муфты |
— |
0,98...0,99 |
Пример: для кинематической схемы рис.3 выражения для определения мощностей запишутся следующим образом:
Мощность на валу колеса конической передачи Рк=Рэлремконпк,
где Рэл – мощность электродвигателя, кВт; рем – КПД ременной передачи; кон – КПД конической передачи; пк – КПД пары подшипников качения.
Рис. 3. Кинематическая схема привода:
1-клиноременная передача; 2-пара подшипников качения; 3-коническая зубчатая передача; 4-цилиндрическая зубчатая передача; 5-муфта.
По рекомендациям табл. 2.3 принимаем рем = 0,96; кон = 0,95;
пк = 0,99, а из распечатки [1] известно, что Рэл = 4,0 кВт, тогда окончательно: Рк=Рэлремконпк= 4,00,960,950,99 = 3,61 кВт.
Мощность на валу колеса цилиндрической передачи Рц=Ркцилпк ,
где цил – КПД цилиндрической передачи, принимаемый равным 0,97. В итоге получаем результат Рц=3,610,970,99 = 3,47 кВт.
9. Коэффициент ширины по межосевому расстоянию ва выбирается по табл. 2.4 только для цилиндрических передач.
Таблица 2.4
Рекомендуемые значения yва
|
Положение зубчатых колёс относительно опор |
||
|
Симметричное |
Несимметричное |
Консольное |
|
0,315…0,5 |
0,25…0,4 |
0,2…0,25 |
Примечания:
10. Частота вращения вала шестерни первой ступени определяется исходя из частоты вращения вала электродвигателя и возможных передаточных чисел ступени. В общем случае частоты вращения последующего ni+1 и предыдущего ni валов связаны соотношением , где ui - передаточное число ступени привода, связывающей соседние валы.
Следует помнить, что это выражение не распространяется на валы, соединяемые муфтой, для которых частоты вращения совпадают с частотами вращения валов электродвигателей. При одной и той же мощности в принципе могут использоваться электродвигатели с четырьмя различными частотами вращения, поэтому для первой ступени возможно до четырех значений частоты вращения вала шестерни.
11. Передаточные числа ступеней по всем вариантам электродвигателей приводятся в распечатке энергокинематического расчета.
12. Отношение максимального момента к номинальному Tmax / Тном определяется по распечатке результатов энергокинематического расчета привода.
13. Твердость зубьев шестерни и колеса, а также значения пределов текучести их материалов устанавливаются по рекомендациям раздела 1 [см. табл.1.2].
3. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ РАСЧЕТ ПЕРЕДАЧ РЕДУКТРОВ
Программа расчета редукторов имеет имя RED. Она реализует алгоритмы расчета конической передачи, изложенный в [2] и цилиндрической передачи, изложенный в [3].
Результаты расчетов оформляются в виде распечаток табл.3.1 и 3.2, содержащих исходные данные для контрольной проверки, значения искомых геометрических и кинематических параметров, усилий в зацеплениях.
В табл. 3.3 содержится список идентификаторов, используемых в распечатках.
Работа на ЭВМ осуществляется в соответствии с выдаваемой преподавателем инструкцией для пользователя, с которой следует внимательно ознакомиться.
Таблица 3.1
PACЧEТ PEДУКТOPA
КАФЕДРА ТПММ
ДИСЦИПЛИНА ДЕТАЛИ МАШИН
СТУДЕНТ(Ф.И.О.) xxxxx
ГРУППА MAX-31
ЗАДАНИЕ(ВАРИАНТ) 10-6
ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ КОНИЧЕСКО-ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ПЕДУКТОП
КОНИЧЕСКАЯ ЗУБЧАТАЯ ПEPEДAЧA
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
ПЕРЕДАЧА БЫСТРОХОДНАЯ
ТИП ПЕРЕДАЧИ 1.
ТИП РЕДУКТОРА 6.
МОЩНОСТЬ НА ВАЛУ КОЛЕСА,КВТ 3.61
РЕСУРС РАБОТЫ ПЕРЕДАЧИ, ЧАС 9000.
ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ ВАЛА ШЕСТЕРНИ,ОБ/МИН 715.00 475.00 360.00
ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО ПЕРЕДАЧИ 4.00 3.55 3.15
ОТНОШЕНИЕ ТМАХ/ТНОМ 2.20 2.20 2.20
КОЭФФИЦИЕНТ ALFA 1.00 .60 .00 .00
КОЭФФИЦИЕНТ BETA .17 .83 .00 .00
ТВЕРДОСТЬ ЗУБЬЕВ ШЕСТЕРНИ,HRC 28.0 48.0
ТВЕРДОСТЬ ЗУБЬЕВ КОЛЕСА,HRC 25.0 25.0
ПРЕДЕЛ ТЕКУЧЕСТИ МАТЕРИАЛА ШЕСТЕРНИ,МПА 750. 750.
ПРЕДЕЛ ТЕКУЧЕСТИ МАТЕРИАЛА КОЛЕСА, МПА 640. 640.
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА
------------------------------------------------------------------
: : T1 : T2 : N2 : DE1 : DAE1 : DFE1 : DEL1 :
: : H*M : H*M :ОБ/МИН : MM : MM : MM : ГРАД :
: :---------------------------------------------------------:
: U : UF : Z1 : Z2 : DE2 : DAE2 : DFE2 : DEL2 :
: : : : : MM : MM : MM : ГРАД :
: :---------------------------------------------------------:
: : RE : MTE : B : ST : FT1 : FR1 : FA1 :
: : MM : MM : MM : : H : H : H :
------------------------------------------------------------------
: ТВЕРДОСТЬ ЗУБЬЕВ: ШЕСТЕРНИ 28.0 HRC КОЛЕСА 25.0 HRC :
:----------------------------------------------------------------:
: : 50.73: 192.86: 178.75: 70.00: 75.96: 65.02: 14.04:
: 4.00 : 4.00: 28. : 112. : 280.00: 280.94: 278.20: 75.96:
: : 144.31: 2.50: 42.00: 8.00: 1606.46: 567.25: 141.81:
------------------------------------------------------------------
: : 76.36: 257.77: 133.74: 78.83: 85.21: 73.43: 15.72:
: 3.55 : 3.55: 29. : 103. : 280.00: 281.15: 277.83: 74.28:
: : 145.44: 2.72: 42.00: 8.00: 2147.15: 752.25: 211.80:
------------------------------------------------------------------
: : 100.76: 303.23: 113.68: 88.42: 95.23: 82.57: 17.53:
: 3.15 : 3.17: 30. : 95. : 280.00: 281.40: 277.41: 72.47:
: : 146.81: 2.95: 42.00: 8.00: 2525.90: 876.68: 276.85:
------------------------------------------------------------------
: ТВЕРДОСТЬ ЗУБЬЕВ: ШЕСТЕРНИ 48.0 HRC КОЛЕСА 25.0 HRC :
:----------------------------------------------------------------:
: : 50.73: 192.86: 178.75: 62.50: 69.49: 57.05: 14.04:
: 4.00 : 4.00: 22. : 88. : 250.00: 251.01: 247.90: 75.96:
: : 128.85: 2.84: 38.00: 8.00: 1799.24: 635.32: 158.83:
------------------------------------------------------------------
: : 76.36: 258.74: 133.23: 70.12: 77.49: 64.26: 15.67:
: 3.55 : 3.57: 23. : 82. : 250.00: 251.23: 247.51: 74.33:
: : 129.82: 3.05: 38.00: 8.00: 2413.94: 845.96: 237.28:
------------------------------------------------------------------
: : 100.76: 303.23: 113.68: 78.95: 86.76: 72.62: 17.53:
: 3.15 : 3.17: 24. : 76. : 250.00: 251.50: 247.03: 72.47:
: : 131.08: 3.29: 38.00: 8.00: 2829.01: 981.88: 310.07:
------------------------------------------------------------------
Таблица 3.2
ЗУБЧAТAЯ ЦИЛИНДPИЧECКAЯ ПEPEДAЧA
КАФЕДРА ТПММ
ДИСЦИПЛИНА ДЕТАЛИ МАШИН
СТУДЕНТ(Ф.И.О.) xxxxx
ГРУППА MAX-31
ЗАДАНИЕ(ВАРИАНТ) 10-6
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
ПЕРЕДАЧА ТИХОХОДНАЯ
ТИП ПЕРЕДАЧИ 4.
ТИП РЕДУКТОРА 6.
МОЩНОСТЬ НА ВАЛУ КОЛЕСА,КВТ 3.47
РЕСУРС РАБОТЫ ПЕРЕДАЧИ,ЧАС 9000.
КОЭФФИЦИЕНТ ШИРИНЫ ПО МЕЖОСЕВ. РАССТОЯНИЮ .315
ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО ПЕРЕДАЧИ 4.50 3.15 2.80
ОТНОШЕНИЕ ТМАХ/ТНОМ 2.20 2.20 2.20
КОЭФФИЦИЕНТ ALFA 1.00 .60 .00 .00
КОЭФФИЦИЕНТ BETA .17 .83 .00 .00
ТВЕРДОСТЬ ЗУБЬЕВ ШЕСТЕРНИ,HRC 28.0 48.0
ТВЕРДОСТЬ ЗУБЬЕВ КОЛЕСА,HRC 25.0 25.0
ПРЕДЕЛ ТЕКУЧЕСТИ МАТЕРИАЛА ШЕСТЕРНИ,МПА 750. 750.
ПРЕДЕЛ ТЕКУЧЕСТИ МАТЕРИАЛА КОЛЕСА,МПА 640. 640.
PEЗУЛЬTATЫ PACЧETA
------------------------------------------------------------------
: : T1 : T2 : N2 : AW : MN : BET : STT :
: : H*M : H*M :OБ/MИH : MM : MM : ГPAД : :
: :---------------------------------------------------------
: U : UF : Z1 : Z2 : B1 : B2 : D1 : D2 :
: : : : : MM : MM : MM : MM :
: :---------------------------------------------------------
: : DA1 : DA2 : DF1 : DF2 : FT : FR : FA :
: : MM : MM : MM : MM : H : H : H :
------------------------------------------------------------------
: ТВЕРДОСТЬ ЗУБЬЕВ: ШЕСТЕРНИ 28.0 HRC КОЛЕСА 25.0 HRC :
:----------------------------------------------------------------:
: : 192.86: 844.97: 39.18: 180. : 2.000: 8.55: 10. :
: 4.50 : 4.56: 32. : 146. : 64. : 57. : 64.72: 295. :
: : 68.72: 299.28: 59.72: 290.28: 5723.18:2106.47: 860.35:
:----------------------------------------------------------------:
: : 257.77: 777.13: 42.60: 180. : 2.000: 8.55: 10. :
: 3.15 : 3.14: 43. : 135. : 64. : 57. : 86.97: 273. :
: : 90.97: 277.03: 81.97: 268.03: 5692.59:2095.21: 855.75:
:----------------------------------------------------------------:
: : 303.23: 811.63: 40.79: 180. : 2.000: 8.55: 10. :
: 2.80 : 2.79: 47. : 131. : 64. : 57. : 95.06: 265. :
: : 99.06: 268.94: 90.06: 259.94: 6126.82:2255.04: 921.03:
:----------------------------------------------------------------:
: ТВЕРДОСТЬ ЗУБЬЕВ: ШЕСТЕРНИ 48.0 HRC КОЛЕСА 25.0 HRC :
:----------------------------------------------------------------:
: : 192.86: 821.32: 40.31: 160. : 2.500: 12.43: 10. :
: 4.50 : 4.43: 23. : 102. : 56. : 50. : 58.88: 261. :
: : 63.88: 266.12: 52.63: 254.87: 6290.74:2344.59: 1386.48:
:----------------------------------------------------------------:
: : 258.74: 786.83: 42.07: 160. : 2.500: 12.43: 10. :
: 3.15 : 3.17: 30. : 95. : 56. : 50. : 76.80: 243. :
: : 81.80: 248.20: 70.55: 236.95: 6470.63:2411.64: 1426.13:
:----------------------------------------------------------------:
: : 303.23: 811.82: 40.78: 160. : 2.500: 12.43: 10. :
: 2.80 : 2.79: 33. : 92. : 56. : 50. : 84.48: 236. :
: : 89.48: 240.52: 78.23: 229.27: 6893.84:2569.37: 1519.40:
:----------------------------------------------------------------:
Таблица 3.3
Список идентификаторов
|
Идентификатор |
Математическое обозначение параметра |
Наименование параметра |
|
T1, T2 AW В1, В2 BET D1, D2 DA1, DA2 DF1, DF2 FT, FR, FA MN DE1, DE2 DAE1, DAE2 DFE1, DFE2 DEL1, DEL2 FT1, FR1, FA1 MTE RE N2 ST, STТ U, UF Z1, Z2 |
T1, T2 aw b1, b2 d1, d2 da1, da2 df1, df2 Ft, Fr, FA m de1, de2 dae1, dae2 dfe1, dfe2 1, 2 Ft1, Fr1, FA1 mte Re n2 - u, uф z1, z2 |
Крутящие моменты на валах шестерни и колеса Межосевое расстояние Ширина венца шестерни и колеса Угол наклона зуба Диаметры делительных окружностей шестерни и колеса цилиндрических передач Диаметры окружностей вершин зубьев шестерни и колеса цилиндрических передач Диаметры окружностей впадин зубьев шестерни и колеса цилиндрических передач Окружная, радиальная, осевая силы в цилиндрическом зацеплении Модуль нормальный Диаметры внешних делительных окружностей шестерни и колеса конических передач Диаметры окружностей вершин зубьев шестерни и колеса конических передач Диаметры окружностей впадин зубьев шестерни и колеса конических передач Углы делительных конусов шестерни и колеса Окружная, радиальная, осевая силы на конической шестерне Внешний окружной модуль конической передачи Внешнее конусное расстояние Частота вращения вала колеса Степень точности передач Стандартное и фактическое передаточные числа Числа зубьев шестерни и колеса |
Примечание: индекс 1 соответствует шестерне, индекс 2 колесу.
4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА
Итогом расчетов на ЭВМ является распечатка, в которой может быть приведено до 12 вариантов параметров цилиндрической и конической передач. Дальнейшая работа заключается в их оценке по ряду критериев и выборе наиболее рационального варианта. Критериями оценки в порядке их приоритетности служат условия:
- наличия минимально необходимых зазоров между валами и зубчатыми элементами (рис.4);
- минимума объема, занимаемого передачами редуктора;
- обеспечения качественной смазки деталей передач.
В ряде случаев большое значение могут играть экономические факторы, т.е. затраты на изготовление и термообработку передач. Задачу выбора рационального варианта редуктора следует решать не изолированно для каждой передачи, а необходимо анализировать в целом параметры компоновочной схемы редуктора, которая строится по материалам распечаток.
При построении принципиальной компоновочной схемы очерчиваются только габариты зубчатых колес без детальной проработки конструкций. Построение удобно выполнять на миллиметровой бумаге в некотором масштабе, чтобы наглядно были видны пропорции конструкции редуктора. Примеры компоновочных схем различных редукторов приведены на рис.4.
Параметры построенной компоновочной схемы оцениваются в соответствии со следующим алгоритмом:
1. Для всех вариантов расчета цилиндрических (кроме соосных) и коническо-цилиндрических двухступенчатых редукторов определяется зазор между тихоходным валом и колесом быстроходной ступени к по формулам
а) для цилиндрических редукторов 1 рис.4 , мм
б) для коническо-цилиндрических 4 рис.4 , мм
где аw(T) – межосевое расстояние тихоходной ступени редуктора, мм (см. распечатку); da2(Б) – диаметр окружности выступов зубьев колеса быстроходной ступени, мм; daе2(Б) – диаметр окружности выступов зубьев конического колеса быстроходной ступени, мм; dB(T) – диаметр тихоходного вала, ориентировочное значение которого определяется как dB(T) = dBmin + (6…10) мм.
В свою очередь , мм
где Т2(Т) – момент кручения на тихоходном валу (см. распечатку), Нм;
[k] – допускаемые напряжения при кручении, равные 15...25 МПа.
Рис. 4. Компоновочные схемы редукторов:
1, 2, 3 – цилиндрических; 4, 5 – коническо-цилиндрических.
2. Для всех вариантов расчета цилиндрических и коническо-цилиндрических трехступенчатых редукторов определяется зазор к1 между колесом быстроходной ступени и шестерней тихоходной ступени. Выражения для их определения имеет вид:
а) для трехступенчатых цилиндрических редукторов 3 (см. рис.4)
б) для трехступенчатых коническо-цилиндрических редукторов 5 (см. рис.4)
где aw(П) и aw(Т) – межосевые расстояния промежуточной и тихоходной передач (см. распечатку), мм; da2(Б) и daе2(Б) – диаметры окружности выступов зубьев цилиндрического и конического колеса быстроходной передачи (см. распечатку); da2(П) - диаметр окружности выступов зубьев колеса промежуточной передачи (см. распечатку); da1(T) – диаметр окружности выступов шестерни тихоходной передачи (см. распечатку); dВ(T) – диаметр тихоходного вала (табл. 4).
Считается, что для рациональной конструкции редуктора описанные выше зазоры должны быть не менее 3 мм, поэтому из дальнейшего рассмотрения исключаются варианты, где к, к1 3 мм.
3. Для всех вариантов, оставшихся после проверки зазоров, определяется расчетный объем, занимаемый передачами V = L1 L2 L3 мм3,
где L1, L2 и L3 – габариты по длине, ширине и высоте, которые находятся по материалам распечаток с использованием аналитических выражений, аналогичных формулам для зазоров.
3.1. Габариты по длине L1 (см. рис.4)
а) для двухступенчатого цилиндрического редуктора 1
, мм;
б) для соосного редуктора 2 , мм;
в) для трехступенчатого цилиндрического редуктора 3
, мм;
г) для двухступенчатого коническо-цилиндрического редуктора 4
, мм;
д) для трехступенчатого коническо-цилиндрического редуктора 5
, мм.
3.2. Габарит по ширине L2 (см. рис.4): L2 = b1(Б) + b2(T) мм,
где b1(Б) и b2(T) – ширина зубчатого венца шестерни быстроходной и тихоходной передачи (см. распечатку).
3.3. Габарит по высоте L3 (см. рис.4):
Этот габарит принимается по наибольшему диаметру окружностей выступов зубьев колеса передач L3 = da2(T) или L3 = da2(П) или L3 = da2(Б).
Очевидно, что рациональному варианту соответствует минимальный расчетный объем V. Вместе с тем в ряде случаев, например, при установке электродвигателя на корпус редуктора, предпочтение может быть отдано другому варианту, размеры которого позволяют разместить электродвигатель необходимых размеров.
4. Близкие по объему варианты для принятия окончательного решения необходимо проверить по условию обеспечения нормальных условий смазки. При этом меньшее по диаметру колесо должно быть погружено в масляную ванну на высоту зуба, что приведет к погружению в масло колеса максимального диаметра на глубину с (см. рис.4). Предпочтение отдается тому случаю, когда с da2(max)/3, где da2(max) – наибольший диаметр колеса.
В свою очередь расчетная глубина погружения зубьев в масло равна
, мм
где da2(min) – диаметр окружности выступов зубьев колеса минимального диаметра; m(min) – модуль зацепления этого колеса.
Материалы анализа компоновочной схемы удобно обобщить в таблице 4.
При анализе результатов табл.4 не следует стремиться к абсолютной минимизации какого-либо одного параметра компоновочной схемы. Окончательный вывод следует делать только после всесторонней оценки всех параметров, в том числе и размеров электродвигателей, габариты которых уменьшаются с ростом частоты вращения.
Таблица 4.
Параметры анализа компоновочной схемы
|
N вар. п/п |
nэл мин-1 |
HRC1 HRC2 |
a w(Б) de2 мм |
a w(П) мм |
a w(Т) мм |
d в(Т) мм |
к мм |
к1 мм |
L1 мм |
L2 мм |
L3 мм |
V мм 3 |
с мм |
Вывод |
В таблице приняты обозначения: nэл – частота вращения вала электродвигателя, взятая из распечатки энергокинематического расчета; HRC1 и HRC2 – твердости материалов шестерни и колеса (см. табл. 3.1, 3.2).
5. ОФОРМЛЕНИЕ РАЗДЕЛА РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ
ЗАПИСКИ
Результаты расчетов, полученные в соответствии с настоящими методическими указаниями, оформляются в разделе 2 расчетно-пояснительной записки, имеющем название “Автоматизированный расчет редуктора”. В свою очередь, данный раздел состоит из следующих подразделов:
2.1 выбор материала передач;
2.2 подготовка исходных данных;
2.3 расчет, анализ полученных результатов и выбор рационального варианта компоновочной схемы редуктора.
В первом подразделе дается обоснование выбора марки материала и вида его термообработки в соответствии с рекомендациями п.1.
Во втором подразделе приводятся табл.2.1 и табл.2.2, сопровождаемые пояснениями по выбору или расчетом каждого параметра. При этом используются материалы настоящих методических указаний.
Заключительный подраздел содержит распечатки результатов расчета (см. табл.3.1 и табл.3.2), эскиз компоновочной схемы (см. рис.4) и материалы анализа ее параметров (см. табл.4). В завершении дается окончательный вывод о выборе того или иного варианта, в том числе, и по марке электродвигателя. Принятые расчетные данные, содержащиеся в распечатках, следует выделить в рамку.
Библиографический список
1. Детали машин: энергокинематический расчет привода: методические указания к курсовому проекту/сост.: В.П.Полетаев, А.А.Усов.- Вологда: ВоГТУ, 2003. – 24 с.
2. Детали машин: расчёт конических зубчатых передач: методические указания к курсовому проекту/сост.: В.П.Полетаев, А.А.Усов.- Вологда: ВоГТУ, 2003. - 20 с.
3. Детали машин: расчёт зубчатых цилиндрических передач: методические указания к курсовому проекту/сост.: В.П.Полетаев, А.А.Усов.- Вологда: ВоГТУ, 2003. – 20 с.
СОДЕРЖАНИЕ
|
Введение..................................................................................................................3 1. Выбор материала зубчатых колес.....................................................................4 2. Подготовка исходных данных для автоматизированного расчета передач...................................................................................................8 3. Автоматизированный расчет передач редукторов.........................................15 4. Анализ результатов расчета.............................................................................15 5. Оформление раздела расчетно-пояснительной записки...............................23 Список использованных источников..................................................................24 |
S
D
D
4
3
1
5
3
2
1
11
10
5
5
2
5
10
Размеры сечений заготовок D и S приведены ниже (табл.1.2).
М
4
5
6
6
2
1
И.М.
2
2
L3
L1
2
L2
aw
d в(Т)
Dк
L2
aw(Т )
aw(Б)
L3
D c
L1
1
L3
Dс
4
aw(Т)
aw(т)
L1
dae2(Б)
Dk
dв(Т)
L2
dв(Т)
aw(Б)
aw(П)
aw(Т)
Dк
Dк1
L1
L2
3
L3
Dс
L3
Dc
5
aw(П)
Dк1
Ddв(Т)
Dк1
L1
dae2(Б)
aw(Т)
L2