Детали машин

 

Оглавление

 

Задание на курсовой проект __________________________   I

Выполнение курсового  проекта  _______________________  II

Проектирование клиноремённой  передачи ______________   III

Проектирование редуктора ___________________________   IV

Список используемой литературы _____________________    V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I. Исходные данные на курсовой проект.

 

Кинематическая схема:      рисунок 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Параметры:

P_вых.= 2,3 кВт.

Режим работы: С(Р)-средний  равновероятностный режим нагрузки.

Срок службы: 3 года.

Разработать чертёж большего шкива.

Параметры:

n_вых.= 45 об/мин.

U_ред.= 12.

Первая ступень редуктора  косозубая.

Число смен работы: 1 смена.

 

В курсовом проекте требуется:

1.В расчётной части:

спроектировать клиноремённую передачу

привести краткие сведения о назначении, устройстве, достоинствах и недостатках передачи

определить потребную  мощность привода и подобрать  электродвигатель

определить передаточное число и частоту вращения шкивов

по передаваемой мощности определить сечение ремня

определить диаметры меньшего и большего шкивов, вычислить угол обхвата меньшего шкива

определить расчётную  длину ремня и подобрать ремень стандартной длины

определить расчётную  мощность передачи приходящуюся на один ремень

определить число ремней в передаче

 

 

 

 

 

определить уточнённое межосевое расстояние передачи

определить начальное  натяжение ветви одного ремня

определить давление на валы клиноремённой передачи

вычислить ресурс передачи

разработать рабочий  чертёж большого шкива

привести кинематическую схему привода

распределить общее  передаточное число редуктора по ступеням и для каждой ступени  определить передаваемую мощность, частоту вращения и вращающий момент

выбрать материалы для  деталей зубчатых передач и установить допускаемые напряжения в зависимости от термообработки

провести расчёт передач  редуктора на контактную прочность  и на изгиб, определив их размеры

определить силы действующие  в зацеплениях и показать их на схеме редуктора

выполнить компоновочный  эскиз и провести расчёт промежуточного вала на сложное сопротивление

провести выбор подшипников  качения для рассчитываемого  вала редуктора

подобрать размеры поперечных сечений шпонок и провести расчёт шпонок на смятие

выполнить  расчёт промежуточного вала на выносливость

привести описание системы смазки зубчатых колёс и подшипников; выбрать тип уплотнения

определить количество масла необходимое для  смазки зацепления

выполнить расчёт основных размеров корпуса и крышки редуктора

провести  выбор посадок  основных деталей редуктора

 

     2. В графической части:

 

    выполнить  сборочный чертёж редуктора

    выполнить  рабочий чертёж зубчатого колеса

    выполнить  рабочий чертёж  вала-шестерни

    выполнить  рабочий чертёж сквозной крышки  подшипника

    выполнить  рабочий чертёж большего шкива

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II. Выполнение курсового проекта

 

Кинематический расчёт и выбор электродвигателя.

 

Определение К.П.Д., выбор электродвигателя.

Согласно рекомендациям(2,с3) принимаем  К.П.Д. клиноремённой передачи

η₁₂= η_рп= 0,96,

η₃₄=0,98,

η₅₆=0,98.

 

Общий К.П.Д. привода:

η_пр=η₁₂∙η₃₄∙η₅₆=0,96∙0,98∙0,98=0,922.

Требуемая мощность электродвигателя:

2,49 кВт

В соответствии с табл.(2,с4) выбираю электродвигатель серии 4А1004У3;

 с синхронной частотой вращения n_эл=1435 об/мин, мощностью Р_эл.=3,0 кВт.

 

Таблица 1.

Тип двигателя	Мощность Р1, кВт	Асинхронная частота  вращения n1, об/мин	Отношение вращательного  момента к номинальному
			Максимального	пускового	минимального
4А1004У3	3,0	1435	2,2	2,0	1,6

 

 

Определение передаточных отношений.

Передаточное отношение привода:

31,89

U₁₂=U_рп=

U_пр=U₁₂∙U_p;

U_р=U₃₄∙U₅₆;

 

Согласно рекомендациям таблицы 1.4(2.с8), принимаю U_т=U₅₆=4, следовательно

;

 

Таблица 2.

U12	U34	U56                                                    Uпр
2,66	3	4                                31,89

 

 

 

3. Определение  расчётных параметров для ступеней  привода.

 

Р_I=P_эл=3 кВт;

n_I=n_эл=1435 об/мин;

Н∙м;

 

Р_II=P_I∙η₁₂=3∙0,96=2,88 кВт;

n_II=n_I/U₁₂=1435/2,66=539 об/мин;

Н∙м;

 

Р_III=P_II∙η₃₄=2,88∙0,98=2,82 кВт;

n_III=n_II/U₃₄=539/3=180 об/мин;

Н∙м;

 

 

Р_IV=P_III∙η₅₆=2,82∙0,98=2,76 кВт;

n_IV=n_III/U₅₆=180/4=45 об/мин;

Н∙м;

 

Проверка:

 Н∙м расчёты выполнены  правильно;

 

 

 

По полученным расчётным  данным составим таблицу.

 

 

Таблица 3.

Номер вала	Р, кВт	n, об/мин	Т, Нм
I	3	1435	19,97
II	2,88	539	51,03
III	2,82	180	149,6
IV	2,76	45	585,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III. Расчёт клиноремённой передачи.

 

Краткие сведения о клиноремённой  передаче

Клиноремённая передача предназначена для передачи механической энергии на расстояние, как правило  с преобразованием скоростей  и моментов. Она состоит из ведущего и ведомого шкивов и ремня, надетого на шкивы с натяжением и передающего окружное усилие с помощью трения.

Возможны передачи с  двумя или тремя ведомыми шкивами.

 

Достоинство передачи:

 

возможность передачи движения на средние расстояния

плавность работы смягчение толчков, бесшумность

возможность работы с  высокими частотами вращения

малая стоимость.

 

Недостатки  передачи:

-значительные габариты

-неизбежность некоторого  скольжения  ремня

-повышенные силы на  валы и опоры, т.к. суммарное  натяжение обоих ветвей ремня существенно больше передаваемой окружной силы

-необходимость устройств  для натяжения ремня в передачах  с малым межосевым расстоянием

-необходимость предохранения  ремня от попадания масла

-малая долговечность  ремней в быстроходных передачах.

 

1. По номограмме, в зависимости от частоты вращения меньшего шкива

1435 об/мин и передаваемой  мощности 3 кВт, принимаем сечение клинового ремня А, согласно графика 3.3(3.с6)

2. Значение диаметра меньшего  шкива является стандартным и  изменению не подлежит, размер  меньшего шкива принимаем из таблицы 5(3.с9).  

 

Принимаем диаметр меньшего шкива равным d₁=100 мм,

и номинальную мощность Р_о=3кВт,

тогда d₂=2,66*100=266мм,

где   d₂=U₁₂*d₁

Согласно табл.7(3.с12) принимаю стандартное значение диаметра d₂=280мм

Угол обхвата  определяю по формуле

         , где а - ориентировочное значение межосевого расстояния.

 

Согласно табл.9(3.с13) принимаю а=d₂=280мм, т.к. U₁₂=2,66 3

 

 

 

3. Определим окружную скорость ремня клиноремённой передачи:

м/с.

 

Согласно таблицы 10 [3, стр.13] принимаем  значение коэффициента угла обхвата ремня С_α=0,90.

Так как число смен по заданию  равно 1, а режим работы С(Р), то по таблице 3 [3, стр.5] принимаем значение коэффициента динамической нагрузки С_Р=1,1.

 

5. Длину ремня L_P определим по формуле:

По таблице 2 [3, стр.4] принимаем значение L_P=1250 мм.

По таблице 11 [3, стр.14] принимаем значение коэффициента длины ремня C_L=0,96.

Мощность, передаваемая одним клиновым ремнём:

 кВт.

Где - коэффициент угла обхвата, по табл.10(3.с13) принимаю =0,92

Так как Р_Р<Р_I , то определим число ремней в комплекте по формуле:

,                                         

где С_Z – коэффициент, учитывающий число ремней в комплекте.

По таблице 12 [3, стр.15] принимаем значение коэффициента C_Z=0,95.

В этом случае число ремней будет равно:

 

, принимаем число ремней в комплекте Z=3

.

Определим уточнённое межосевое  расстояние а по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определим давления на валы клиноремённой передачи по формуле:

,

где F₁ и F₂ – силы, действующие соответственно на вал двигателя и на входной вал редуктора;

z – число ремней в передаче;

α – угол обхвата малого шкива;

S₀ - начальное натяжение ветви одного ремня.

θ- коэффициент учитывающий уменьшение натяжения ремня от центробежной силы, по табл.13(3.с18).

θ = 0,1 Н∙с²/м²

 

После вычислений получаем:

S₀=135,6Н;

F₁=F₂=2*3*135,6*sin143,4⁰/2=429,85Н

 

IV. Расчёт зубчатых передач редуктора.

    По табл.2.9(с.18) принимаем  

 Для изготовления  зубчатых колёс выбираем марку стали 40Х

          по табл. 2.2

     НВ₃=НВ₅=300

     НВ₄=НВ₆=270

     НВ₅-НВ₆=300-270=30

     НВ₃-НВ₄=300-270=30

  Базовое число  циклов нагружения

  N_но3=N_но5=25∙10⁶

  N_но4=N_но6=16∙10⁶

 

Рассчитаем  число циклов переменного напряжения.

 

Суммарное время работы привода, в часах:

t_Σ=L_год∙300∙8∙С,

где L_год=3 года – срок службы,

    С=1 – число  смен.

t_Σ=3∙300∙8∙1=432000мин = 0,432∙10⁶ час             

 

 

 

 

 

 

 

                 

 

Суммарное число циклов перемены напряжения для зубчатых колёc определяется

 из выражения:

N_Σi=60t_Σn_i,

где n_i – частота вращения i-го зубчатого колеса, об/мин.

 

N_III=0,432∙10⁶∙539=232,8∙10⁶ циклов;

N_IV=0,432∙10⁶∙180=77,76∙10⁶ циклов;

N_IV= N_V=77,76∙10⁶ циклов

N_VI=0,432∙10⁶∙45=19,44∙10⁶ циклов.

 

Эквивалентное число циклов перемены напряжений:

 

При расчёте на контактную выносливость

;

при расчёте на изгибную выносливость

.

Согласно таблице 2.4 [16/5/2, стр.12] принимаем коэффициент приведения режима с переменной нагрузкой для расчёта на контактную выносливость K_HE=0,25, K_FE=0,14.

Получим:

_;

_;

_;

 

_;

_;

_.

 

Согласно таблицы 2.2 [16/5/2, стр.9] выбираем материалы для зубчатых колёс.

Для шестерни 3 – сталь 40Х, термообработка – улучшение, твёрдость НВ 300.

Для шестерни 5 – сталь 40Х, термообработка – улучшение, твёрдость НВ 300.

Для колеса 4 – сталь 40Х, термообработка – улучшение, твёрдость НВ 270.

Для колеса 6 – сталь 40Х, термообработка – улучшение, твёрдость НВ 270.

 

По графику на рис. 2.1. [16/5/2, стр.12] определяем базовые числа циклов перемены напряжений N_HO.

 циклов;

циклов;

циклов;

циклов.

 

 

 

 

Допускаемые контактные напряжения и  напряжения изгиба при неограниченном ресурсе передачи рассчитаем по формулам

 и  .

 

 

Рассчитаем  допускаемые напряжения по формулам:

 

 

Получим:

мПа;

мПа;

мПа;

мПа,

 

Согласно таблицы 2.9 [16/5/2, стр.18] выбираем коэффициент ширины зубчатых колёс передач :

 

Рассчитаем  предварительное значение межосевых  расстояний по формуле:

;

.

 

 

 

 

 

 

 

 

Получаем:

 

 

 

Согласно ГОСТ 6636-69(СТ СЭВ 514-77) (таблица 3.2 [16/5/2, стр.22]) принимаем значения межосевых расстояний:

 

 

 Рассчитаем  ширину колёс и шестерён.