Проектирование привода, состоящего из электродвигателя серии АИР, ременной передачи и специального зубчатого редуктора с двумя выходными валами с равным чи

• 1. Кинематический расчет привода
• 1.1 Определяем требуемую мощность двигателя для привода
• 1.2 Определяем общее передаточное число привода
• 1.3 Разбиваем передаточные числа по ступеням
• 1.4 Определяем угловые скорости на валах привода
• 1.5 Определяем частоту вращения на валах привода
• 1.6 Определяем крутящие моменты на валах привода
• 2. Расчет зубчатой тихоходной передачи
• 2.1 Выбираем материал зубчатых колёс и их термообработку
• 2.2 Определяем допускаемые контактные напряжения
• 2.3 Определяем межосевое расстояние
• 2.4 Определяем модуль зубчатой передачи
• 2.5 Определяем число зубьев шестерни
• 2.7 Определяем размеры шестерни и колеса
• 2.8 Определение ширины колеса
• 2.9 Определяем коэффициент ширины шестерни по диаметру
• 2.10 Определяем скорость колёс и степень точности
• 2.11 Определяем коэффициент нагрузки
• 2.12 Определяем контактное напряжение
• 2.12 Определение сил действующих в зацеплении.
• 2.13 Проверяем зубья на выносливость по напряжению изгиба
• 3. Предварительный расчет валов редуктора
• 3.1 Проверяем зубья на выносливость по напряжению изгиба

3.2 Определяем допускаемые контактные напряжения

3.3 Определяем межосевое расстояние

• 3.4 Определяем модуль зубчатой быстроходной передачи
• 3.5 Определяем число зубьев шестерни
• 3.7 Определяем размеры шестерни и колеса
• 3.8 Определение ширины колеса
• 3.9 Определяем коэффициент ширины шестерни по диаметру
• 3.10 Определяем скорость колёс и степень точности
• 3.11 Определяем коэффициент нагрузки
• 3.12 Определяем контактное напряжение
• 3.13 Определение сил действующих в зацеплении.
• 4. Расчет ременной передачи
• 4.1 Определяем тип сечения ремня
• 4.2 Определяем диаметр меньшего шкива
• 4.3 Определяем диаметр большего шкива
• 4.4 Уточняем передаточное число
• 4.5 Определяем погрешность
• 4.6 Определяем максимальное межосевое расстояние
• 4.7 Определяем расчетную длину ремня
• 4.8 Уточняем межосевое расстояние
• 4.9 Определяем угол обхвата меньшего шкива
• 4.10 Определяемкоэффициенты ременной передаче
• 4.11 Определяем число ремней
• 4.12 Определяем натяжение ветви ремня
• 4.13 Определяем силу давления на вал
• 4.14 Определяем ширину шкива
• 5. Предварительный расчет валов редуктора
• 5.1 Ведущий вал
• 5.1.1 Определяем диаметр выходного конца ведущего вала
• 5.1.2 Определяем диаметры вала
• 5.2 Промежуточный вал
• 5.2.1 Определяем диаметр промежуточного вала
• 5.2.2 Определяем диаметры вала
• 5.3 Ведомый вал
• 5.3.1 Определяем диаметр выходного конца ведомого вала
• 5.3.2 Определяем диаметры вала
• 6. Расчет геометрических параметров зубчатых колес
• 6.1 Расчет геометрических параметров зубчатых колес для тихоходной ступени
• 6.1.1 Расчет геометрических размеров шестерни
• 6.1.2 Расчет геометрических размеров зубчатого колеса
• 6.2 Расчет геометрических параметров зубчатых колес для быстроходной ступени
• 6.2.1 Расчет геометрических размеров шестерни
• 6.2.2 Расчет геометрических размеров зубчатого колеса
• 7. Расчет геометрических параметров корпусных деталей
• 7.1 Определяем толщину стенок корпуса редуктора
• 7.2 Определяем толщину крышки редуктора
• 7.3 Определяем толщину фланца пояса корпуса
• 7.4 Определяем толщину фланца крышки редуктора
• 7.5 Определяем толщину нижнего пояса редуктора
• 7.6 Определяем диаметр фундаментного болта
• 7.7 Определяем диаметр болта крепящего крышку к корпусу у подшипников
• 7.8 Определяем диаметр болтов соединяющих крышку с корпусом
• 8. Расчет подшипников качения
• 8.1 Ведущий вал
• 8.2 Промежуточный вал
• 8.3 Ведомый вал
• 9. Расчет шпоночных соединений
• 10 Уточненный расчет ведомого вала
• 10.1 Сечение А-А
• 10.2 Сечение Б-Б
• 12. Выбор сорта масла
• 13. Список литературы
• Техническое задание
• Спроектировать привод, состоящий из электродвигателя серии АИР, ременной передачи и специального зубчатого редуктора с двумя выходными валами с равным числом оборотов
• Кинематическая схема привода
• Вариант № 2
• Мощность, Рвых=4, кВт.
• Угловая скорость, вых=2,7с-1.
• Срок службы, Lн=5 тыс. час.
• 1. Кинематический расчет привода

1.1 Определяем требуемую мощность двигателя для привода

Определим требуемую мощность электродвигателя где общий КПД привода, определяемый как произведение КПД последовательно соединенных передач.

где КПД зубчатой передачи;

КПД цепной передачи.

кВт.

Принимаем кВт .

вал редуктор привод подшипник Таблица 1.1 — Характеристика принятого электродвигателя

Определим номинальную частоту вращения вала электродвигателя

об/мин.

1.2 Определяем общее передаточное число привода

Определим исходное суммарное передаточное число привода

где — угловая скорость двигателя, .

1.3 Разбиваем передаточные числа по ступеням

— ременная передача;

;

— зубчатая передача;

— зубчатая передача.

1.4 Определяем угловые скорости на валах привода

;

;

; .

1.5 Определяем частоту вращения на валах привода

об/мин;

об/мин;

об/мин;

об/мин.

1.6 Определяем крутящие моменты на валах привода

Н· м;

Н· м;

Н· м,

Н· м.

2. Расчет зубчатой тихоходной передачи

2.1 Выбираем материал зубчатых колёс и их термообработку

Принимаем для шестерни сталь 45, термическая обработка — улучшение, НВ 230.

Для колеса сталь 45, термическая обработка — улучшение НВ 200.

2.2 Определяем допускаемые контактные напряжения

где — предел контактной выносливости при базовом числе циклов, -коэффициент долговечности ;при числе циклов нагружения больше базового, что имеет место при длительной эксплуатации редуктора, принимают =1.

МПа

— допускаемый запас прочности.

МПа.

2.3 Определяем межосевое расстояние

Предварительное межосевое расстояние:

где =49,3- вспомогательный коэффициент для косозубых передач;

;

Тbкрутящий момент на зубчатом колесе, Hм;

Коэффициент ширины венца косозубых колес цилиндрической передачи относительно межосевого расстояния:

;

Принимаем по ГОСТ 2185–66мм.

2.4 Определяем модуль зубчатой передачи

Значение модуля вычисляем по формуле:

Принимаем модуль по ГОСТ 9563–60

2.5 Определяем число зубьев шестерни

.

Принимаем;тогда .

2.7 Определяем размеры шестерни и колеса

диаметры делительные, мм:

.

Проверка:

;

диаметры вершин зубьев:

мм

мм

мм

мм.

2.8 Определение ширины колеса

ширина колеса, мм ширина шестерни, мм.

2.9 Определяем коэффициент ширины шестерни по диаметру

.

2.10 Определяем скорость колёс и степень точности

м/с.

При такой скорости для косозубых колёс следует принять 8 степень точности.

2.11 Определяем коэффициент нагрузки

.

2.12 Определяем контактное напряжение

.

2.12 Определение сил действующих в зацеплении.

Окружная:

;

Радиальная:

;

2.13 Проверяем зубья на выносливость по напряжению изгиба

МПа Коэффициент формы зуба ;

— коэффициент осевого перекрытия;

;

;

.

3. Предварительный расчет валов редуктора

3.1 Проверяем зубья на выносливость по напряжению изгиба

где 360 МПа,

МПа Коэффициент формы зуба ;

— коэффициент осевого перекрытия;

;

;

.

3.2 Определяем допускаемые контактные напряжения

где — предел контактной выносливости при базовом числе циклов, -коэффициент долговечности ;при числе циклов нагружения больше базового, что имеет место при длительной эксплуатации редуктора, принимают =1.

МПа

— допускаемый запас прочности.

МПа.

3.3 Определяем межосевое расстояние Предварительное межосевое расстояние:

где =49,5- вспомогательный коэффициент для косозубых передач;

;

Тbкрутящий момент на зубчатом колесе, Hм;

Коэффициент ширины венца косозубых колес цилиндрической передачи относительно межосевого расстояния: ;

Принимаем по ГОСТ 2185–66 мм.

3.4 Определяем модуль зубчатой быстроходной передачи

Значение модуля вычисляем по формуле:

Принимаем модуль по ГОСТ 9563–60

3.5 Определяем число зубьев шестерни

.

3.7 Определяем размеры шестерни и колеса

диаметры делительные, мм:

.

Проверка:

.

3.8 Определение ширины колеса

ширина колеса, мм Принимаем

ширина шестерни, мм.

3.9 Определяем коэффициент ширины шестерни по диаметру

.

3.10 Определяем скорость колёс и степень точности

м/с.

При такой скорости для косозубых колёс следует принять 8 степень точности.

3.11 Определяем коэффициент нагрузки

, .

3.12 Определяем контактное напряжение

мПа.

3.13 Определение сил действующих в зацеплении

Окружная: ;

Радиальная: ;

4. Расчет ременной передачи

4.1 Определяем тип сечения ремня

Выбираем тип сечения ремня Б.

4.2 Определяем диаметр меньшего шкива

Принимаем

4.3 Определяем диаметр большего шкива

где коэффициент скольжения

По ГОСТу берем .

4.4 Уточняем передаточное число

4.5 Определяем погрешность

4.6 Определяем максимальное межосевое расстояние

Принимаем по ГОСТ 500 мм

4.7 Определяем расчетную длину ремня

Принимаем по ГОСТL=1800мм

4.8 Уточняем межосевое расстояние

4.9 Определяем угол обхвата меньшего шкива

4.10 Определяемкоэффициенты ременной передаче

— коэффициент работы

— коэффициент длины ремня

— коэффициент обхвата

— коэффициент числа ремней

4.11 Определяем число ремней

ремня

= 3,2

4.12 Определяем натяжение ветви ремня

Н м/с

=0,18

4.13 Определяем силу давления на вал

4.14 Определяем ширину шкива

=19 — расстояние между центрами ремней

=12,5 — расстояние от края до центра ремня

=2 — число ремней

5. Предварительный расчет валов редуктора.

5.1 Ведущий вал

5.1.1 Определяем диаметр выходного конца ведущего вала

Принимаем =28 мм.

5.1.2 Определяем диаметры вала

Диаметр под манжету:

Диаметр под подшипник:

Диаметр бурта:

Длина ступицы:

5.2 Промежуточный вал

5.2.1 Определяем диаметр промежуточного вала

Принимаем =45 мм.

5.2.2 Определяем диаметры вала

Диаметр под зубчатое колесо:

Диаметр бурта:

5.3 Ведомый вал

5.3.1 Определяем диаметр выходного конца ведомого вала

Принимаем =63 мм.

5.3.2 Определяем диаметры вала Диаметр под манжету:

Диаметр под подшипник:

Диаметр под зубчатое колесо:

Диаметр бурта:

6. Расчет геометрических параметров зубчатых колес.

6.1 Расчет геометрических параметров зубчатых колес для тихоходной ступени

6.1.1 Расчет геометрических размеров шестерни

128 мм

136 мм

118 мм

85 мм

6.1.2 Расчет геометрических размеров зубчатого колеса

512 мм

520 мм

502 мм

80 мм мм Принимаем 13 мм мм Принимаем мм

6.2 Расчет геометрических параметров зубчатых колес для быстроходной ступени

6.2.1 Расчет геометрических размеров шестерни

74 мм

78 мм

69 мм

61 мм

6.2.2 Расчет геометрических размеров зубчатого колеса

512 мм

516 мм

511 мм

56 мм мм Принимаем 6 мм мм Принимаем мм

7. Расчет геометрических параметров корпусных деталей.

7.1 Определяем толщину стенок корпуса редуктора

мм

7.2 Определяем толщину крышки редуктора

мм Принимаем =8 мм

7.3 Определяем толщину фланца пояса корпуса

мм

7.4 Определяем толщину фланца крышки редуктора

мм

7.5 Определяем толщину нижнего пояса редуктора

мм

7.6 Определяем диаметр фундаментного болта

мм

Принимаем 20 мм Болт М20

7.7 Определяем диаметр болта крепящего крышку к корпусу у подшипников

мм Принимаем мм Болт М16

7.8 Определяем диаметр болтов соединяющих крышку с корпусом

мм Принимаем 12 мм Болт М12

8. Расчет подшипников качения

8.1 Ведущий вал

Горизонтальная плоскость Проверка:

1081+1081−1081−1081=0

I участок При

При

II участок

При

При

III участок При

При

Вертикальная плоскость

Проверка:

579,8+(-607,8)+814−393−393=0

I участок При

При

II участок При

При

III участок При

При

IV участок При

При

Т=80 Нм Эквивалентная нагрузка Расчетная долговечность Расчетная долговечность

8.2 Промежуточный вал Проверка:

838+838+2162−6000+2162=0

I участок При

При

II участок

При

При

III участок При

При

IV участок При

При

Т=384 Нм Эквивалентная нагрузка

Расчетная долговечность Расчетная долговечность

8.3 Ведомый вал

Горизонтальная плоскость Проверка:

3000+3000−6000=0

I участок

При

При

II участок При

При

Вертикальная плоскость Проверка:

1092+1092−2184=0

I участок При

При

II участок При

При

Т=1474 Нм Эквивалентная нагрузка Расчетная долговечность

Расчетная долговечность

9. Расчет шпоночных соединений

Материал шпонок — сталь 45 нормализованная.

Напряжения смятия и условие прочности рассчитываются по формуле:

Допускаемые напряжения при стальной ступице =100 120 МПа.

Ведущий вал:

d= 28 мм

=87 мм

= 4 мм

l=30 мм

=80Нмм

<

Промежуточный вал:

d= 50 мм

=1610 мм

= 6 мм

l=60 мм

=384Нмм

<

Ведомый вал:

Шпонка под зубчатым колесом:

d= 75 мм

=2214 мм

= 9 мм

l=105 мм

=1474Нмм

<

Шпонка под муфтой:

d= 63 мм

=1811 мм

= 7,0 мм

l=110 мм

=1474Нмм

<

10. Уточненный расчет ведомого вала

Для ведомого вала принимаем сталь 45 нормализованная.

Пределы выносливости:

10.1 Сечение А-А

Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки.

Масштабные факторы:

Коэффициенты:

Крутящий момент:

Изгибающий момент в горизонтальной плоскости:

Изгибающий момент в вертикальной плоскости:

Суммарный изгибающий момент в сечении А-А:

Момент сопротивления кручению:

Момент сопротивления изгибу:

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

Амплитуда нормальных напряжений изгиба:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения А-А:

10.2 Сечение Б-Б

Концентрация напряжений обусловлена посадкой подшипника с гарантированным натягом.

Изгибающий момент:

Осевой момент сопротивления:

Амплитуда нормальных напряжений:

Полярный момент сопротивления:

Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:

Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Б-Б:

12. Выбор сорта масла Объем масла заливаемого в редуктор:

При контактных напряжениях и скорости рекомендуемая вязкость масла должна быть примерно равна .

Принимаем масло индустриальное И-30А.

13. Список литературы

1. Чернавский С. А. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие. Издательство"Машиностроение", 1988.