Проектирование привода общего назначения

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетно-пояснительная  записка

 

к курсовому проекту

по курсу: «детали машин» на тему:

«Проектирование привода общего назначения»

Задание 1, вариант 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ №1

на курсовой проект по деталям машин

студенту(ке)_____________ факультета_______ курс___  группа___

Спроектировать привод общего назначения

Схема привода

 

Исходные данные:

Нагрузка постоянная; срок службы 10 лет; коэффициент годового использования ; коэффициент суточного  использования ; тип производства: для редуктора- крупносерийное, для рамы- единичное.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение

 

Машиностроению  принадлежит ведущая роль среди  других отраслей экономики, так как основные производственные процессы выполняют машины. Поэтому и технический уровень многих отраслей в значительной мере определяет уровень развития машиностроения.

Повышение эксплуатационных и качественных показателей, сокращение времени разработки и внедрения новых машин, повышение их надежности и долговечности – основные задачи конструкторов-машиностроителей. Одним из направлений решения этих задач является совершенствование конструкторской подготовки инженеров высших технических учебных заведений.

Большие возможности  для совершенствования труда  конструкторов дает применение ЭВМ, позволяющее оптимизировать конструкции, автоматизировать различную часть  процесса проектирования.

Объектами курсового  проектирования являются приводы различных машин и механизмов, использующие большинство деталей и узлов общемашиностроительного применения.

Важной целью  выполняемого проекта является развитие инженерного мышления, включающее умения использовать предшествующий опыт, находить новые идеи, моделировать, используя аналоги. Курсовому проекту по деталям машин свойственна многовариантность решений при одном и том же задании развивает у студентов мыслительную деятельность и инициативу. 

Важнейшая задача курсового проектирования – развитие умения разрабатывать техническую документацию. Базируясь на исходных предпосылках из курса графики и машиностроительного черчения, в процессе самостоятельной работы над курсовым проектом, студенты овладевают свободным чтением и выполнением чертежей неограниченной сложности 

2. ЭСКИЗНЫЙ  ПРОЕКТ

2.1. Выбор электродвигателя

Кинематический  и силовой расчет привода

1) Определим общий  коэффициент полезного действия  привода

  ,

где - коэффициенты полезного действия редуктора;

  - коэффициент полезного действия муфты.

-коэффициент полезного действия  зубчатой передачи;

;

.

  2) Требуемая мощность  двигателя  , кВт

= = кВт.

  3) По известному  значению требуемой мощности  двигателя выберем электродвигатель  по ГОСТу. При этом должно  выполняться условие.   

P_ном.д P_тр.д

Это условие выполняется для электродвигателя 4А200L6. Значение P_ном.д=30кВт, значение S=2.1%.

Определим требуемую  частоту двигателя n , мин :

= 1000(1-2.1/100)= 979мин

n =30w /p=(30•14.3)/3,14=136.6 мин

4) Определим  передаточные  числа ступеней привода:

 

 

Принимаем ближайшее значение из стандартного ряда передаточных чисел .

 

5)Определим частоту вращения валов:

;

.

6) Начальная угловая скорость, угловая скорость быстроходного вала:

;

7) Угловая скорость тихоходного вала:

= = . 

8)Мощность передаваемая ступенями привода, кВт :

;

;

.

9)Моменты вращения на валах, Н м:

;

;

.                                     

 

2.2 Расчет редукторной передачи.

Выбор материала

Предварительно выбираем материал  со средними механическими  характеристиками: для шестерни – сталь 40X, термическая обработка – улучшение, твердость НВ 269...302: для колеса – сталь 40Х,  термическая обработка – улучшение, твердость НВ 235...262.

 

Пределы выносливости и коэффициенты безопасности.

σ =900МПа                                        σ =790МПа

σ =750МПа                                        σ =640МПа

=1                                                     =1

=1

 

НВ =(269+302)/2=285,5- для шестерни

НВ =(235+262)/2=248,5 – для колеса

σ =2 НВ +70=2 285,5+70=641МПа

σ =2 НВ +70=2 248,5+70=567МПа

S =1.1

σ =1,8 НВ =1,8 285,5=513,9МПа

σ =1,8 НВ =1,8 248,5=447,3МПа

S =1.75

Предельное допускаемое  контактное напряжение:

=2,8σ =2,8 750=2100МПа

МПа

Предельное допускаемое  напряжение  изгиба

=2,74 НВ =2,74 285,5=782,27МПа

=2,74 НВ =2,74 248,5=680,89МПа

= = =582,27МПа

= = =515.45 МПа

 МПа

 

 

При работе передачи с  постоянной нагрузкой N=60nt, где n – частота вращения рассчитываемого колеса; t – продолжительность работы передачи под нагрузкой, в часах; с – число колес одновременно зацепляющихся с шестерней,

.

Здесь - срок службы передачи в годах; , - коэффициенты использования передачи соответственно в течение года и суток.

Для данного случая продолжительность  работы передачи под нагрузкой составляет:

 часов, где  лет; ; .

N₁=60nt= 60∙979 ∙21024=1.23∙10⁹

N₂=60nt= 60∙137.9∙21024=0,17∙10⁹.

N₁, N₂ > N_H0 , значит в обоих случаях K_HL=1.

 

 

 

 

Расчет на контактную прочность.

1. Межосевое расстояние:

Ψа=0,4;

По ГОСТ 2185-66 ближайшее межосевое расстояние мм.

2. m=(0,01 0,02) 250=2.5 5 мм;

Нормальный модуль зацепления принимаем по ГОСТ 9563-60 мм.

3.Угол наклона зубьев:

.

4. -суммарное число зубьев.

.

5. Число зубьев шестерни:

.

6. Число зубьев колеса:

.

7. Фактическое передаточное число:

8. Отклонение от заданного:

.

9.Окончательный угол  наклона зубьев:

. 
Расчет геометрических параметров передачи.

.

Делительный диаметр  шестерни:

.

Делительный диаметр  колеса:

мм.

Проверка: мм.

Начальный диаметр:

 мм – шестерни;

 мм – колеса.

Диаметры вершин зубьев:

 мм – шестерни;

 мм – колеса.

Диаметры впадин зубьев шестерни и  колеса:

 мм;

 мм.

Ширина колеса:

 мм.

Ширина шестерни:

 мм.

 

 

Проверочный расчет на контактную прочность.

Окружная скорость колеса:

 м/с

Принимаем  9-ю степень точности.

Коэффициент динамической нагрузки:

.

Коэффициент ширины колеса:

Коэффициент концентрации нагрузки:

;

Коэффициент нагрузки:

.

Коэффициент неравномерности  распределения нагрузки между зубьями:

;

Коэффициент торцевого перекрытия:

Коэффициент повышения прочности  косозубой передачи по контактной напряженности:

Контактное напряжение:

Перегрузка не превышает 5% 
Проверочный расчет зубьев на изгибающую прочность.

Эквивалентное число зубьев:

- шестерни;

- колеса.

Коэффициент формы зуба:

- шестерни;

- колес.

Коэффициент динамической нагрузки:

Коэффициент концентрации нагрузки:

Коэффициент нагрузки:

Коэффициент неравномерности  распределения нагрузки между зубьями:

Коэффициент повышения  прочности косозубой передачи по напряжениям изгиба:

Напряжение  изгиба:

Расчет ведем по т. к. оно наименьшее

 МПа

Проверка на кратковременную перегрузку.

Максимальное контактное напряжение:

.

 

 

 

2.3 Нагрузка валов редуктора

 

Окружная сила на шестерне и колесе:

;

Радиальная сила на шестерне и колесе:

;

Осевая сила на шестерне и колесе:

.

 

2.4 Проектный расчет валов

Быстроходный  вал:

Примем по ГОСТ 21424-75 d =45 мм

; 

.

Предварительно выбираем шарикоподшипники радиальные однорядные

Условное обозначение 210:

;

.

Грузоподъемность:

Динамическая  ;

Статическая .

 

 

Тихоходный  вал:

 

 

;

Приму по ГОСТ 21424-75 =80 мм;

;

;

Предварительно выбираем шарикоподшипники радиальные однорядные:

Условное обозначение 217:

;

;

;

 

Грузоподъемность:

Динамическая  ;

Статическая .

 

Эскизная компоновка редуктора

Цель эскизной компоновки – определение положения элементов  передач относительно опор (подшипников).

Эскизная компоновка редуктора выполняется в соответствии с требованием ЕСКД на миллиметровой бумаге формата А1 карандашом в тонких линиях желательно в масштабе 1:1  должна содержать одну проекцию – разрез по осям.

Шестерня и колесо вычерчиваются в виде прямоугольников. Длина ступицы колеса принимается  равной ширине венца и не выступает за пределы прямоугольника. Зазор между торцом шестерни и внутренней стенкой корпуса мм, где мм - толщина стенки корпуса редуктора . Зазор от окружности вершин зубьев колеса (шестерни) до внутренней стенки корпуса мм.

Предварительно выбираем схему установки «враспор». Параметры подшипников легкой серии  выбираем по диаметру и занесем в таблицу:

Вал	Подшипники
	Обозначение
Б/х вал	210		35.1	19.8
Т/х вал	217		83,2	53

Принимаем расстояние от торца подшипников до внутренней стенки корпуса редуктора мм.

Расстояния  от торца подшипника вала до точки приложения его радиальной реакции определяют по формуле:

мм – быстроходный вал;

 мм -тихоходный вал.

Измерением находим расстояния между реакциями быстроходного вала ;

тихоходного вала .

 

 

2.5 Определение опорных  реакций тихоходного вала. Построение  эпюр моментов. Проверочный расчет  подшипников.

 
Дано: , , .

, .

 

1. Плоскость XZ

;

     ;

   

Проверка:

Расчет моментов:

1-ый участок: 

;

;
м;

2-ой участок:

;

;
м;

 

2. Плоскость YX

;

 

   

Проверка:

Расчет моментов:

1-ый участок: 

;

;
м;

2-ой участок: 

;
м;	.