Проектирование привода с коническо-цилиндрическим редуктором
Смазка зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм. Объем масляной ванны определяем из расчета 0,25 дм³ на 1 кВт передаваемой мощности: дм3. Производственные возможности завода-изготовителя: привод изготавливается крупной серией с возможностью применения штамповки, стального… Читать ещё >
Проектирование привода с коническо-цилиндрическим редуктором (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Самарский государственный аэрокосмический университет
имени академика С.П. Королева" (СГАУ) Проектирование привода с коническо-цилиндрическим редуктором Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Детали машин»
Выполнил Ерисов Я.А.
группа 434
Проверил Захаров Ю.А.
Самара 2006
Задание к курсовому проекту
Вариант № 7−1
Мощность на выходном валу кВт Частота вращения выходного вала об/мин Расчетная долговечность ч Технические условия:
1. Характер и режим нагрузки: привод работает спокойно без толчков и вибраций.
2. Производственные возможности завода-изготовителя: привод изготавливается крупной серией с возможностью применения штамповки, стального и чугунного литья и различных видов термической и химикотермической обработки.
Питание электромотора от сети трехфазного тока напряжением 220/380 В.
Допускается рациональное изменение схемы привода.
Содержание
1. Кинематический и энергетический расчет редуктора
1.1 Расчет мощности на валах
1.2 Подбор электродвигателя
1.3 Определение общего передаточного числа редуктора
1.4 Определение частоты вращения на валах
1.5 Определение крутящих моментов
2. Расчет на допускаемые контактные и изгибные напряжения
2.1 Выбор материала
2.2 Определение допускаемых контактных напряжений
2.3 Определение допускаемых изгибных напряжений
3. Расчет первой ступени редуктора — коническая передача
3.1 Проектировочный расчет первой ступени
3.2 Геометрический расчет первой ступени
3.3 Проверочный расчет первой ступени
4. Расчет второй ступени редуктора — цилиндрическая передача
4.1 Проектировочный расчет второй ступени
4.2 Геометрический расчет второй ступени
4.3 Проверочный расчет второй ступени
5. Ориентировочный расчет валов
6. Ориентировочный подбор подшипников
7. Проектировочный расчет валов
7.1 Ведущий вал
7.2 Промежуточный вал
7.3 Ведомый вал
8. Расчет подшипников на долговечность
8.1 Ведущий вал
8.2 Промежуточный вал
8.3 Ведомый вал
9. Уточненный расчет валов
9.1 Ведущий вал
9.2 Промежуточный вал
9.3 Ведомый вал
10. Расчет шпоночных соединений
10.1 Ведущий вал
10.2 Промежуточный вал
10.3 Ведомый вал
11. Смазка редуктора
12. Компьютерный расчет редуктора
12.1 Расчет конической передачи
12.2 Расчет цилиндрической передачи
12.3 Расчет ременной передачи
13. Схематическое изображение передач редуктора Список использованной литературы
1. Кинематический и энергетический расчет редуктора
1.1 Расчет мощности на валах
привод конический цилиндрический редуктор
кВт
кВт
кВт
кВт
1.2 Подбор электродвигателя
Выбираем трехфазный асинхронный электродвигатель серии 4А (исполнения 1 М 1081 1 М 1082 по ГОСТ 19 523–81): типоразмер двигателя 4А100S2У3, мощность кВт, синхронная частота вращения об/мин.
Тип | Число полюсов | мм | мм | мм | мм | мм | мм | мм | мм | мм | мм | Масса, кг | |
4А100S | |||||||||||||
1.3 Определение общего передаточного числа редуктора
1.4 Определение частоты вращения на валах
об/мин
об/мин
об/мин
1.5 Определение крутящих моментов
Н мм
Н мм
Н мм
2. Расчет на допускаемые контактные и изгибные напряжения
2.1 Выбор материала
Выбираем сталь марки 45: термообработка — нормализация, твердость зубьев ;
2.2 Определение допускаемых контактных напряжений
МПа
циклов
циклов
циклов
МПа
2.3 Определение допускаемых изгибных напряжений
МПа
циклов
циклов
циклов
(реверс)
МПа
3. Расчет первой ступени редуктора — коническая передача
об/мин
Н мм
8 степень точности
МПа
МПа
3.1 Проектировочный расчет первой ступени
мм
мм
м/с
мм
3.2 Геометрический расчет первой ступени
мм
мм
мм
мм
мм
мм
мм
мммм
3.3 Проверочный расчет первой ступени
4. Расчет второй ступени редуктора — цилиндрическая передача
об/мин
Н мм
8 степень точности
МПа
МПа
4.1 Проектировочный расчет второй ступени
мм
мм
мм
мм
м/с
мм
4.2 Геометрический расчет второй ступени
мм
мм
мм
мм
мм
мм
мм
мм
мм
4.3 Проверочный расчет второй ступени
5. Ориентировочный расчет валов
мм
мм
мм
мм
мм
мм
6. Ориентировочный подбор подшипников
Вал | Подшипник | Н | Н | ||
мм | |||||
мм | |||||
мм | |||||
7. Проектировочный расчет валов
Силы, действующие в зацеплениях:
Н
Н
Н
Н
Н
Н
7.1 Ведущий вал
Плоскость xz:
Н
Н
Проверка:
Плоскость yz:
Н
Н
Проверка:
Суммарные реакции:
НН
7.2 Промежуточный вал
Плоскость xz:
Н
Н
Проверка:
Плоскость yz:
Н
Н
Проверка:
Суммарные реакции:
НН
7.3 Ведомый вал
Плоскость xz:
Н
Н
Проверка:
Плоскость yz:
Н
Н
Проверка:
Суммарные реакции:
НН
8. Расчет подшипников на долговечность
8.1 Ведущий вал
На ведущем валу стоят радиально-упорные подшипники № 46 304: Н, Н.
Н
Н
Н;Н
Н
Н
ч
8.2 Промежуточный вал
На промежуточном валу стоят радиально-упорные подшипники № 36 204: Н, Н.
Н
Н
Н;
Н
Н
Н
ч
8.3 Ведомый вал
На ведомом валу стоят радиальные подшипники № 206: Н, Н.
Н
ч
9. Уточненный расчет валов
Материал валов — сталь 45, термообработка — нормализация: МПа, МПа, МПа, МПа, МПа,, ,, , .
Примем, что нормальные напряжения от изгиба изменяются по симметричному циклу, а касательные от кручения — по отнулевому (пульсирующему).
9.1 Ведущий вал
Сечение, А — А (ослаблено шпоночной канавкой):
мм
где мм3
МПа;
мм
где мм3
МПа
9.2 Промежуточный вал
Сечение, А — А (ослаблено шпоночной канавкой):
мм
где мм3
МПа;
мм
где мм3
МПа
Сечение Б — Б (переход от 26 мм к 36 мм):
; ;
; где
где мм3
МПа;
; где
где мм3
МПа
9.3 Ведомый вал
Сечение, А — А (ослаблено шпоночной канавкой):
мм
где мм3
МПа;
мм
где мм3
МПа
10. Расчет шпоночных соединений
Материал шпонок — сталь 45 нормализованная, МПа.
10.1 Ведущий вал
Шпонка под шкивом: мм, мм, мм, мм, мм.
МПа
Шпонка под шестерней: мм, мм, мм, мм, мм.
МПа
9.2 Промежуточный вал
Шпонка под колесом: мм, мм, мм, мм, мм.
МПа
Шпонка под шестерней: мм, мм, мм, мм, мм.
МПа
9.3 Ведомый вал
Шпонка под колесом: мм, мм, мм, мм, мм.
МПа
11. Смазка редуктора
Смазка зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм. Объем масляной ванны определяем из расчета 0,25 дм3 на 1 кВт передаваемой мощности: дм3.
Скорость конического колеса м/с, следовательно, вязкость сСт; скорость цилиндрического колеса м/с, следовательно, вязкость сСт. Выберем среднюю вязкость сСт. По вязкости выбираем масло И-70А по ГОСТ 20 799– — 75.
Подшипники смазываем пластичной смазкой, которую закладывают в подшипниковые камеры при сборке. Периодически смазку пополняют шприцем через прессмасленки. Сорт смазки — УТ-1.
12. Компьютерный расчет редуктора
12.1 Расчет конической передачи
Исходные данные.
Крутящий момент на валу шестерни | 15 687,79 Н мм | |
Ресурс работы | 9000 ч | |
Номер типового режима нагружения | ||
Передаточное отношение | 2,3 | |
Степень точности передачи | ||
Частота вращения шестерни | 2000 об/мин | |
Число нагружений за один оборот зуба шестерни зуба колеса | ||
Угол между осями колес | 90° | |
Угол наклона зубьев | 0° | |
Передача — реверсивная | ||
Характеристики материалов.
Способ термообработки колеса и шестерни — улучшение, твердость на поверхности — HB 200
Коэф. безоп. по контак. напряж. шестерни колеса | 1,1 1,1 | |
Допускаемое контактное напряжение для шестерни для колеса для передачи | 427,2727 МПа 427,2727 МПа 427,2727 МПа | |
Коэф. эквивал. по изгибным напряж. | 1,0 | |
Базовый предел выносливости зубьев шестерни колеса | 360МПа 360МПа | |
Эквивал. число циклов напряжений в шестерне в колесе | 1.08Е+09 4.695 652Е+09 | |
Коэф. долговечности шестерни колеса | 1,0 1,0 | |
Коэф. безоп. по напряж. изгиба шестерни колеса | 1,65 1,65 | |
Допускаемое изгибное напряжение для шестерни для колеса | 152,7273 МПа 152,7273 МПа | |
Размеры передачи.
Внешнее конусное расстояние | 105,7025 мм | |
Ширина зуба колеса | 19 мм | |
Окружной модуль на внешнем торце | 2 мм | |
Средний нормальный модуль | 1,82 025 мм | |
Передаточное число передачи | 2,309 524 | |
Число зубьев шестерни колеса | ||
Внешний делительный диаметр шестерни колеса | 84 мм 194 мм | |
Внешний диаметр вершин зубьев шестерни колеса | 87,67 068 мм 195,5894 мм | |
Угол делительного конуса шестерни колеса | 23,41 212° 66,58 788° | |
Угол конуса вершин шестерни колеса | 24,71 281° 67,88 857° | |
Угол конуса впадин шестерни колеса | 22,11 143° 65,28 719° | |
Расстояние от вершин до плоскости внешней окружности вершин зубьев шестерни колеса | 96,20 531 мм 40,16 466 мм | |
Характеристики прочности передачи.
Окружная скорость зубьев | 8,796 453 м/с | |
Коэф. динамической нагрузки | 1,4 | |
Коэф. ширины зуба колеса | 0,2 261 905 | |
Коэф. неравномерности распределения нагрузки | ||
Коэф. нагрузки по контактным напряжениям | 1,4 | |
Коэф. нагрузки по изгибным напряжениям | 1,26 161 | |
Рассчитанное контактное напряжение | 314,3873 МПа | |
Эквивал. число зубьев шестерни колеса | 45,76 805 244,1217 | |
Коэф. формы зуба шестерни колеса | 3,675 3,6 | |
Напряжение изгиба зуба шестерни колеса | 58,91 029 МПа 57,70 804 МПа | |
12.1 Расчет цилиндрической передачи
Исходные данные.
Крутящий момент на валу шестерни | 34 302,74 Н мм | |
Ресурс работы | 9000 ч | |
Номер типового режима нагружения | ||
Передаточное отношение | ||
Степень точности передачи | ||
Частота вращения шестерни | 869,5652 об/мин | |
Число нагружений за один оборот зуба шестерни зуба колеса | ||
Угол наклона зубьев | 0° | |
Передача — реверсивная | ||
Характеристики материалов.
Способ термообработки колеса и шестерни — улучшение, твердость на поверхности — HB 200
Коэф. безоп. по контак. напряж. шестерни колеса | 1,1 1,1 | |
Коэф. эквивал. по контак. напряж. | 1,0 | |
Допускаемое контактное напряжение для шестерни для колеса для передачи | 427,2727 МПа 427,2727 МПа 427,2727 МПа | |
Коэф. эквивал. по изгибным напряж. | 1,0 | |
Базовый предел выносливости зубьев шестерни колеса | 360МПа 360МПа | |
Эквивал. число циклов напряжений в шестерне в колесе | 470.Е+06 157.Е+06 | |
Коэф. долговечности шестерни колеса | 1,0 1,0 | |
Коэф. безоп. по напряж. изгиба шестерни колеса | 1,6 1,6 | |
Допускаемое изгибное напряжение для шестерни для колеса | 152,7273 МПа 152,7273 МПа | |
Размеры передачи.
Межосевое расстояние | 130 мм | |
Ширина зуба колеса | 37 мм | |
Угол наклона зубьев | ||
Модуль зацепления | 1,5 мм | |
Число зубьев шестерни колеса | ||
Передаточное число | ||
Коэф. смещения шестерни колеса | 1,5 1,45 562 | |
Делительный диаметр шестерни колеса | 63 мм 189 мм | |
Начальные диаметры шестерни колеса | 65 мм 195 мм | |
Диаметр выступов зубьев шестерни колеса | 69,63 314 мм 195,5 мм | |
Характеристики прочности передачи.
Коэф. торцевого перекрытия | 1,245 227 | |
Коэф. осевого перекрытия | ||
Окружная скорость | 2,959 469 м/с | |
Коэф. нагрузки по контактным напряжениям | 1,25 | |
Рассчитанное контактное напряжение | 397,5447 МПа | |
Эквивал. число зубьев шестерни колеса | ||
Коэф. формы зуба шестерни колеса | 3,29 3,47 | |
Коэф. нагрузки по изгибным напряжениям | 1,143 501 | |
Коэф. учитывающий наклон зубьев | ||
Напряжение изгиба зуба шестерни колеса | 71,54 591 МПа 75,46 028 МПа | |
12.3 Расчет ременной передачи
Геометрия ременной передачи.
Мощность, предаваемая ременной передачей | 4 кВт | |
Частота вращения электродвигателя | 3000 об/мин | |
Предварительное передаточное число передачи | 1,5 | |
Обозначение принятого ремня | А | |
Высота ремня | 8 мм | |
Ширина ремня по среднему сечению | 11 мм | |
Масса 1 м | 0,105 кг/м | |
Диаметр малого шкива | 90 мм | |
Рассчитанный диаметр большего шкива | 132,975 мм | |
Принятый диаметр большего шкива | 140 мм | |
Передаточное число передачи | 1,579 244 | |
Рассчитанная длина ремня | 735,306 мм | |
Принятая длина ремня | 800 мм | |
Межцентровое расстояние | 300 мм | |
Угол обхвата на меньшем шкиве | 166,8532° | |
Расчет на прочность и долговечность ременной передачи.
Приведенная мощность, | 1,5 кВт | |
Приведенная длина, | 1700 мм | |
Коэффициент, учитывающий влияние длины на долговечность | 0,86 | |
Номер типового режима нагружения | ||
Число смен работы редуктора | ||
Поправка к моменту на быстроходном валу | 1,1 | |
Коэффициент, учитывающий разную степень влияния напряжений изгиба | 1,9 | |
Рассчитанное число ремней | 2,74 115 | |
Принятое число ремней | ||
Рассчитанное значение предварительного натяжения одного клинового ремня | 153,5338 Н | |
Принятое значение предварительного натяжения одного клинового ремня | 154 Н | |
Рассчитанная долговечность | 9921,623 ч | |
13. Схематическое изображение передач редуктора
1) Кудрявцев В. Н. «Детали машин».
2) Чернавский С. А. «Проектирование Механических передач»