Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Декабря 2014 в 19:38, курсовая работа
Проект – это комплекс технических документов, относящихся к изделию, предназначенному для изготовления или модернизации, и содержащий чертежи, расчеты, описание с принципиальными обоснованиями и др.
Целью данной работы является проектирование привода в соответствии с предложенной кинематической схемой.
Введение…………..…………………..……………………..…………… ……………..3
Выбор электродвигателя и кинематический расчет………….…. ……………..4
Расчет зубчатых колес редуктора…...………………………………………..….5
Предварительный расчет валов редуктора….……………………………..........9
Конструктивные размеры шестерни и колеса………………………...……….10
Конструктивные размеры корпуса редуктора…………………………...…….11
Расчет параметров цепной передачи……………………………………..…….11
Первый этап компоновки редуктора…………………………………………...14
Проверка долговечности подшипников……………………………………. …15
Второй этап компоновки редуктора……………………………………………19
Проверка прочности шпоночных соединений……………………………........19
Уточненный расчет валов……………………………………………………….20
Посадки зубчатого колеса, звездочки и подшипников………........................24
Выбор сорта масла………………………………………………………………25
Сборка редуктора………………………………………………………….…....26
Заключение………………..…………………..……………………………….....…......27
Список использованной литературы…………..………………………………….…..28
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра теоретической и прикладной механики
5Б1А.016.001.0000.ПЗ
Выполнил студент гр. 5Б1А _________________ ______________ И.В. Сорокин
Руководитель: ______________ _______________ ______________ М.В. Цыганкова
Должность Подпись
ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Техническое задание № 19
Исходные данные:
окружное усилие на барабане 8
окружная скорость барабана 8
срок службы привода 0 тыс. часов;
диаметр барабана 8 D=0 мм;
коэффициент безопасности
привод нереверсивный, нагрузка постоянная.
Содержание
Введение…………..…………………..…………………
Список использованной литературы…………..………………………………….
Введение
Проект – это комплекс технических документов, относящихся к изделию, предназначенному для изготовления или модернизации, и содержащий чертежи, расчеты, описание с принципиальными обоснованиями и др.
Целью данной работы является проектирование привода в соответствии с предложенной кинематической схемой.
Наиболее существенную часть задания составляет расчет и проектирование редуктора.
Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Назначение редуктора - понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.
Редуктор состоит из корпуса, в котором помещают элементы передачи – зубчатые колеса, валы, подшипники и др. В отдельных случаях в корпус редуктора помещают устройства для смазывания или охлаждения зацеплений и подшипников.
Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке и передаточному числу без указания конкретного назначения.
Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: по типу передачи (зубчатые, червячные, зубчато-червячные), по числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т.д.), по типу зубчатых колес (цилиндрические, конические), по относительному расположению валов (горизонтальные, вертикальные).
1 Выбор электродвигателя и кинематический расчет
Определим выходную мощность и выходную частоту
По таблице 1.1[1, с.5] примем:
КПД пары цилиндрических зубчатых колес η1=0,97; КПД открытой цепной передачи η2=0,93; КПД, учитывающий потери в опорах вала приводного барабана, η3=0,99; коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения, η4=0,99; КПД, учитывающий потери на муфте, ηм=0,98.
Общий КПД привода:
η= η1· η2· η3 · (η4)2 · ηм=0,97· 0,93· 0,99· 0,98· 0,992=0,866
Требуемая мощность электродвигателя
В таблице П1 по требуемой мощности выбираем трехфазный электродвигатель короткозамкнутой серии 4А, закрытый обдуваемый, марки 4A160S4 с синхронной частотой вращения nc=1500 об/мин и мощностью Рдв=15 кВт, скольжением S=2,3% (ГОСТ 19523-81).
Номинальная частота вращения вала электродвигателя
nном= nc(1 – S) = 1500·(1 – 0,023) = 1466 об/мин.
Расчет передаточных чисел:
Передаточное отношение привода:
Передаточные числа редуктора:
Частоты вращения и угловые скорости валов и привода:
Расчет моментов на валах:
2 Расчет зубчатых колес редуктора
Шестерня: сталь 40Х, термическая обработка – улучшение, твердость HB=270.
Колесо: сталь 40Х, термическая обработка – улучшение, твердость HB=245.
Коэффициент долговечности при длительной эксплуатации принимаем KHL=1
[1, с.33]; коэффициент безопасности [SH]=1,1 [1, с.292].
Определяем предел контактной выносливости по [1, т. 3.2]:
2HB+70=560 МПа.
Допускаемые контактные напряжения определяют при проектировочном расчете по формуле [1, т.3.9],[1, с.35].
Допускаемые контактные напряжения для колеса равно расчетному допускаемому контактному напряжению:
Коэффициент на форму зуба для прямозубых передач Kа=49,5 [1, с.32], коэффициент ширины венца
Межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев вычисляется по формуле, [1, 3.7]:
Ближайшее значение межосевого расстояния по ГОСТ 2185–66 =160 мм
[1, с.36].
Нормальный модуль зацепления принимаем по следующей рекомендации:
mn=(0,01÷0,02) · , [1, с.293]
mn=(0,01÷0,02) ·160 =1,6÷3,2 мм;
принимаем по ГОСТ 9563–60* [1, с.36] mn=2 мм.
Угол наклона зубьев β=00 и определим числа зубьев шестерни и колеса:
= 32 · 4 = 128
Определяем основные размеры шестерни и колеса:
Диаметры делительные:
мм;
мм;
мм;
Диаметры вершин зубьев:
мм;
мм;
Диаметры окружности впадин зубьев:
мм;
мм;
Ширина колеса:
мм;
Ширина шестерни:
мм;
Определяем коэффициент ширины шестерни по диаметру:
, [1, с.294]
Определяем окружную скорость колес и степень точности передачи:
, [1, с.294]
м/с.
При данной скорости для прямозубых колес следует принять 8-ю степень точности по ГОСТ 1643–81.
Рассчитаем коэффициент нагрузки по формуле:
, [1, с.32]
При v=4,913м/с 8-й степени точности принимаем коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями, [1, с.39]. Для прямозубых колес при динамический коэффициент (по таблице 3.4), [1, с.32].
Принимаем коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца, =1,025 (по таблице 3.1), [1, с.32].
.
Проверим контактные напряжения по формуле:
, [1, с.31]
<.
Рассчитаем силы, действующие в зацеплении:
Окружная:, [1, с.294]
Радиальная:, [1, с.158]
где α – угол зацепления в нормальном сечении
;
.
Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба по формуле:
, [1, с.46]
где – коэффициент нагрузки , [1, с.42],
где – коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине зуба. Выбираем по таблице(3.7), [1, с.43] = 1,065; – коэффициент, учитывающий динамическое действие нагрузки. Выбираем по таблице (3.8),
[1, с.43] = 1,45.
.
– коэффициент, учитывающий форму зуба и зависящий от эквивалентного числа зубьев:
, [1, с.46]
у шестерни
;
у колеса
;
Выбираем значения коэффициента по ГОСТ 21354–75 [1, с.42]:; .
Определяем допускаемое напряжение по формуле:
, [1, с.43]
где – коэффициент безопасности:
, [1, с.43]
где, – коэффициент, учитывающий нестабильность свойств материала
зубчатых колес. По таблице (3.9) , = 1,75 [1, с.44].
, – коэффициент, учитывающий способ получения заготовок зубчатого
колеса. Для поковок и штамповок , =1 [1, с.44].
Следовательно,
=1,75.
По таблице (3.9) [1, с.44] для стали 40Х при твердости HB 350
=1,8HB:
для шестерни: =1,8·270 = 486 МПа;
для колеса: =1,8·245 = 441 МПа;
Допускаемые напряжения:
для шестерни: МПа;
для колеса: МПа;
Находим отношение :
для шестерни: МПа;
для колеса: МПа.
Дальнейший расчет будем вести для зубьев колеса, для которого найденное отношение меньше.
МПа < .
Условие прочности выполнено.
3 Предварительный расчет валов редуктора
Ведущий вал:
диаметр выходного конца при допускаемом напряжении рассчитывается по формуле [1, c. 161]
мм;
С учетом выбранного двигателя 4А160S4 и частотой 1500 об/мин принимаем .
Диаметр под подшипником: мм.
Ведомый вал:
Учитывая влияние изгиба вала от натяжения цепи, принимаем 20 МПа
[1, с.296-297].
мм.
Выбираем ближайшее значение из стандартного ряда [1, с.162]: =42 мм.
Принимаем диаметры валов под подшипниками: =55 мм. Диаметр вала под зубчатым колесом =60 мм. Диаметр буртика: =65 мм.
4 Конструктивные размеры шестерни и колеса
Шестерню выполняем за одно целое с валом, ее размеры:
мм; мм; мм.
Колесо кованное:
мм; мм; мм.
Диаметр ступицы колеса:
мм [1, с.233]
Длина ступицы:
мм.
Принимаем мм.
Толщина обода цилиндрических колес:
мм
Принимаем мм.
Толщина диска кованых колес:
мм.
5 Конструктивные размеры корпуса редуктора
Толщина стенок корпуса редуктора определяем по формуле:
, [1, с.241]
мм. Принимаем =8 мм;
Толщину стенок крышки редуктора определяем по формуле:
, [1, с.241]
мм. Принимаем мм;
Толщина фланцев поясов корпуса и крышки:
- толщина верхнего пояса корпуса и пояса крышки
мм; мм;
- толщина нижнего пояса корпуса
мм, принимаем p=20 мм.
Диаметры болтов:
- диаметры фундаментальных болтов:
мм.
Принимаем болты с резьбой М16;
- диаметры болтов, крепящих крышку к корпусу у подшипников:
мм;
Принимаем болты с резьбой М12;
- диаметры болтов, соединяющих крышку с корпусом:
мм;
Принимаем болты с резьбой М10.
6 Расчет параметров цепной
Выбираем приводную роликовую однорядную цепь [1, с. 147].
Вращающий момент на ведущей звездочке: .
Передаточное число принято ранее:
Число зубьев:
ведущей звездочки [1, c.148]: