Расчитать и спроэктировать одноступенчатый редуктор общего назначения
Здесь kр = 1,5 — коэффициент, учитывающий условия эксплуатации; значения его приведены в таблице 11.3. Предварительный расчёт валов проведём на кручение по пониженным допускаемым напряжениям. Выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую 125−28-I.1−25-I.1-У2 ГОСТ 21 424−93 (по табл. К21). Толщина диска: С = 0,5 x (о + 0,5 x (Dступ. — Dвала)) = 0,5 x (4 + 0,5 x (60 — 40)) = 7 мм = 10 мм. Где De2… Читать ещё >
Расчитать и спроэктировать одноступенчатый редуктор общего назначения (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Содержание
- Введение
- 2. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт
- 3. Расчёт 1-й зубчатой цилиндрической передачи
- 3. 1. Проектный расчёт
- 3. 2. Проверочный расчёт по контактным напряжениям
- 3. 3. Проверка зубьев передачи на изгиб
- 4. Расчёт 2-й цепной передачи
- 5. Предварительный расчёт валов
- 5. 1. Ведущий вал
- 5. 2. 2-й вал
- 5. 3. Выходной вал
- 6. Конструктивные размеры шестерен и колёс
- 6. 1. Цилиндрическая шестерня 1-й передачи
- 6. 2. Цилиндрическое колесо 1-й передачи
- 6. 3. Ведущая звёздочка 2-й цепной передачи
- 6. 4. Ведомая звёздочка 2-й цепной передачи
- 7. Выбор муфты на входном валу привода
- 8. Проверка прочности шпоночных соединений
- 8. 1. Колесо 1-й зубчатой цилиндрической передачи
- 8. 2. Ведущая звёздочка 2-й цепной передачи
- 8. 3. Ведомая звёздочка 2-й цепной передачи
- 9. Конструктивные размеры корпуса редуктора
- 10. Расчёт реакций в опорах
- 10. 1. 1-й вал
- 10. 2. 2-й вал
- 10. 3. 3-й вал
- 11. Построение эпюр моментов валов
- 11. 1. Расчёт моментов 1-го вала
- 11. 2. Эпюры моментов 1-го вала
- 11. 3. Расчёт моментов 2-го вала
- 11. 4. Эпюры моментов 2-го вала
- 11. 5. Расчёт моментов 3-го вала
- 11. 6. Эпюры моментов 3-го вала
- 12. Проверка долговечности подшипников
- 12. 1. 1-й вал
- 12. 2. 2-й вал
- 12. 3. 3-й вал
- 13. Уточненный расчёт валов
- 13. 1. Расчёт 1-го вала
- 13. 2. Расчёт 2-го вала
- 13. 3. Расчёт 3-го вала
- 14. Тепловой расчёт редуктора
- 15. Выбор сорта масла
- 16. Выбор посадок
- 17. Технология сборки редуктора
- Заключение
- Список использованной литературы
1
Введение
Инженер-конструктор является творцом новой техники, и уровнем его творческой работы в большей степени опредеделяются темпы научно-технического прогресса. Деятельность конструктора принадлежит к числу наиболее сложных проявлений человеческого разума. Решающая роль успеха при создании новой техники определяется тем, что заложено на чертеже конструктора. С развитием науки и техники проблемные вопросы решаются с учетом все возрастающего числа факторов, базирующихся на данных различных наук. При выполнении проекта используются математические модели, базирующиеся на теоретических и экспериментальных исследованиях, относящихся к объемной и контактной прочности, материаловедению, теплотехнике, гидравлике, теории упругости, строительной механике. Широко используются сведения из курсов сопротивления материалов, теоретической механики, машиностроительного черчения и т. д. Все это способствует развитию самостоятельности и творческого подхода к поставленным проблемам.
При выборе типа редуктора для привода рабочего органа (устройства) необходимо учитывать множество факторов, важнейшими из которых являются: значение и характер изменения нагрузки, требуемая долговечность, надежность, КПД, масса и габаритные размеры, требования к уровню шума, стоимость изделия, эксплуатационные расходы.
Из всех видов передач зубчатые передачи имеют наименьшие габариты, массу, стоимость и потери на трение. Коэффициент потерь одной зубчатой пары при тщательном выполнении и надлежащей смазке не превышает обычно 0,01. Зубчатые передачи в сравнении с другими механическими передачами обладают большой надежностью в работе, постоянством передаточного отношения из-за отсутствия проскальзывания, возможностью применения в широком диапазоне скоростей и передаточных отношений. Эти свойства обеспечили большое распространение зубчатых передач; они применяются для мощностей, начиная от ничтожно малых (в приборах) до измеряемых десятками тысяч киловатт.
К недостаткам зубчатых передач могут быть отнесены требования высокой точности изготовления и шум при работе со значительными скоростями.
Косозубые колеса применяют для ответственных передач при средних и высоких скоростях. Объем их применения — свыше 30% объема применения всех цилиндрических колес в машинах; и этот процент непрерывно возрастает. Косозубые колеса с твердыми поверхностями зубьев требуют повышенной защиты от загрязнений во избежание неравномерного износа по длине контактных линий и опасности выкрашивания.
Одной из целей выполненного проекта является развитие инженерного мышления, в том числе умение использовать предшествующий опыт, моделировать используя аналоги. Для курсового проекта предпочтительны объекты, которые не только хорошо распространены и имеют большое практическое значение, но и не подвержены в бозримом будущем моральному старению.
Существуют различные типы механических передач: цилиндрические и конические, с прямыми зубьями и косозубые, гипоидные, червячные, глобоидные, одно- и многопоточные и т. д. Это рождает вопрос о выборе наиболее рационального варианта передачи. При выборе типа передачи руководствуются показателями, среди которых основными являются КПД, габаритные размеры, масса, плавность работы и вибронагруженность, технологические требования, предпочитаемое количество изделий.
При выборе типов передач, вида зацепления, механических характеристик материалов необходимо учитывать, что затраты на материалы составляют значительную часть стоимости изделия: в редукторах общего назначения — 85%, в дорожных машинах — 75%, в автомобилях — 10% и т. д.
Поиск путей снижения массы проектируемых объектов является важнейшей предпосылкой дальнейшего прогресса, необходимым условием сбережения природных ресурсов. Большая часть вырабатываемой в настоящее время энергии приходится на механические передачи, поэтому их КПД в известной степени определяет эксплуатационные расходы.
Наиболее полно требования снижения массы и габаритных размеров удовлетворяет привод с использованием электродвигателя и редуктора с внешним зацеплением.
2 Выбор электродвигателя и кинематический расчёт
По табл. 1.1[2] примем следующие значения КПД:
— для закрытой зубчатой цилиндрической передачи: 1 = 0,975
— для открытой цепной передачи: 2 = 0,925
Общий КПД привода будет:
= 1 x … x n x подш. 3 x муфты
= 0,975×0,925×0,99 3×0,98 = 0,858
где подш. = 0,99 — КПД одного подшипника.
муфты = 0,98 — КПД муфты.
Угловая скорость на выходном валу будет:
вых. = p x nвых.30 = 3,142×13 030 = 13,614 рад/с
Требуемая мощность двигателя будет:
Pтреб. = Pвых. h = 1,60,858 = 1,865 кВт
В таблице 24.7[2] по требуемой мощности выбираем электродвигатель 100L6 (исполнение IM1081), с синхронной частотой вращения 1000 об/мин, с параметрами: Pдвиг.=2,2 кВт. Номинальная частота вращения с учётом скольжения nдвиг. = 945 об/мин, угловая скорость
двиг. = p x nдвиг.30 = 3,14×94 530 = 98,96 рад/с.
Oбщее передаточное отношение:
U = wвход.wвых. = 98,9613,614 = 7,269
Руководствуясь таблицами 1.2[2] и 1.3[2], для передач выбрали следующие передаточные числа:
U1 = 3,15
U2 = 2,31
Рассчитанные частоты и угловые скорости вращения валов сведены ниже в таблицу :
Вал 1-й n1 = nдвиг. = 945 об./мин. 1 = двиг. = 98,96 рад/c.
Вал 2-й n2 = n1U1 = 9453,15 = 300 об./мин.
2 = w1U1 = 98,963,15 = 31,416 рад/c.
Вал 3-й n3 = n2U2 = 3002,31 = 129,87 об./мин.
3 = w2U2 = 31,4162,31 = 13,6 рад/c.
Мощности на валах:
P1 = Pтреб. x подш. =
1,865×10 6×0,99 = 1846,35 Вт
P2 = P1 x 1 x подш. =
1846,35×0,975×0,99 = 1782,189 Вт
P3 = P2 x 2 x подш. =
1782,189×0,925×0,99 = 1632,04 Вт
Вращающие моменты на валах:
T1 = P1w1 = 1846,35×10 398,96 = 18 657,538 Нxмм
T2 = P2w2 = 1782,189×10 331,416 = 56 728,705 Нxмм
T3 = P3w3 = 1632,04×10 313,6 = 120 002,941 Нxмм
5 Предварительный расчёт валов
Предварительный расчёт валов проведём на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.
Диаметр вала при допускаемом напряжении [к] = 25 МПа вычисляем по формуле 8.16[1]:
dв 316 x Tкp x [tк]
5.1 Ведущий вал.
dв 316×18 657,5383,142×25 = 15,606 мм.
Под 1-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: 30 мм.
Под 2-й элемент (ведущий) выбираем диаметр вала: 38 мм.
Под 3-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: 30 мм.
Под свободный (присоединительный) конец вала выбираем диаметр вала: 25 мм.
5.2 2-й вал.
dв 316×56 728,7053,142×25 = 22,609 мм.
Под 1-й элемент (ведущий) выбираем диаметр вала: 30 мм.
Под 2-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: 35 мм.
Под 3-й элемент (ведомый) выбираем диаметр вала: 40 мм.
Под 4-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: 35 мм.
5.3 Выходной вал.
dв 316×120 002,9413,142×25 = 29,023 мм.
Под свободный (присоединительный) конец вала выбираем диаметр вала: 36 мм.
Под 2-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: 40 мм.
Под 3-й элемент (подшипник) выбираем диаметр вала: 40 мм.
Под 4-й элемент (ведомый) выбираем диаметр вала: 36 мм.
Диаметры участков валов назначаем исходя из конструктивных соображений.
Диаметры валов, мм
Валы Расчетный диаметр Диаметры валов по сечениям
1-е сечение 2-е сечение 3-е сечение 4-е сечение
Ведущий вал. 15,606 Под 1-м элементом (подшипником) диаметр вала:
30 Под 2-м элементом (ведущим) диаметр вала:
38 Под 3-м элементом (подшипником) диаметр вала:
30 Под свободным (присоединительным) концом вала:
2-й вал. 22,609 Под 1-м элементом (ведущим) диаметр вала:
30 Под 2-м элементом (подшипником) диаметр вала:
35 Под 3-м элементом (ведомым) диаметр вала:
40 Под 4-м элементом (подшипником) диаметр вала:
Выходной вал. 29,023 Под свободным (присоединительным) концом вала:
36 Под 2-м элементом (подшипником) диаметр вала:
40 Под 3-м элементом (подшипником) диаметр вала:
40 Под 4-м элементом (ведомым) диаметр вала:
Длины участков валов, мм
Валы Длины участков валов между
1-м и 2-м сечениями 2-м и 3-м сечениями 3-м и 4-м сечениями
Ведущий вал. 55 55 120
2-й вал. 75 55 55
Выходной вал. 120 80 80
6 Конструктивные размеры шестерен и колёс
6.1 Цилиндрическая шестерня 1-й передачи
Цилиндрическая шестерня 1-й передачи выполнена заодн с валом.
Фаска: n = 0,5 x mn = 0,5×1 = 0,5 мм
Округляем по номинальному ряду размеров: n = 1 мм.
6.2 Цилиндрическое колесо 1-й передачи
Диаметр ступицы: dступ = (1,5…1,8) x dвала = 1,5×40 = 60 мм.
Длина ступицы: Lступ = (0,8…1,5) x dвала = 0,8×40 = 32 мм. Длину ступицы, исходя из конструктивных соображений, принимаем равной ширине зубчатого венца: Lступ = b2 = 40 мм.
Толщина обода: о = 2,2 x mn + 0,05 x b2 = 2,2×1 + 0,05×1 = 4,2 мм = 4 мм.
где b2 = 40 мм — ширина зубчатого венца.
Толщина диска: С = 0,5 x (о + 0,5 x (Dступ. — Dвала)) = 0,5 x (4 + 0,5 x (60 — 40)) = 7 мм = 10 мм.
Внутренний диаметр обода:
Dобода = Df2 — 2 x o = 148,5 — 2×4 = 140,5 мм = 140 мм.
Диаметр центровой окружности:
DC отв. = 0,5 x (Doбода + dступ.) = 0,5 x (140 + 60) = 100 мм = 101 мм
где Doбода = 140 мм — внутренний диаметр обода.
Диаметр отверстий: Dотв. = Doбода — dступ.4 = 140 — 604 = 20 мм
Фаска: n = 0,5 x mn = 0,5×1 = 0,5 мм
Округляем по номинальному ряду размеров: n = 1 мм.
6.3 Ведущая звёздочка 2-й цепной передачи
Диаметр ступицы: dступ = (1,5…1,8) x dвала = 1,5×30 = 45 мм.
Длина ступицы: Lступ = (1…1,5) x dвала = 1,5×30 = 45 мм
Толщина обода: о = 1,5 x (De1 — dд1) = 1,5 x (172,626 — 164,093) = 12,8 мм = 13 мм.
где De1 = 172,626 мм — диаметр вершин зубьев; dд1 = 164,093 мм — делительный диаметр.
Диаметр проточки:
Dc = t x ctgpz1 — 1,3 x h = 19,05 x ctg3,14 227 — 1,3×18,2 = 139,323 мм = 139 мм.
где t1 = 19,05 мм — шаг цепи; h = 18,2 мм — высота звена.
Толщина диска: С = (1,2…1,5) x o = 1,2×13 = 15,6 мм = 16 мм.
Диаметр центровой окружности:
DC отв. = 0,5 x (Dc + dступ.) = 0,5 x (139 + 45) = 92 мм = 93 мм
где Dc = 139 мм — диаметр проточки.
Диаметр отверстий: Dотв. = Doбода + dступ.4 = 139 + 454 = 23,5 мм = 23 мм.
6.4 Ведомая звёздочка 2-й цепной передачи
Диаметр ступицы: dступ = (1,5…1,8) x dвала = 1,5×36 = 54 мм.
Длина ступицы: Lступ = (1…1,5) x dвала = 1,5×36 = 54 мм
Толщина обода: о = 1,5 x (De2 — dд2) = 1,5 x (385,277 — 376,117) = 13,74 мм = 14 мм.
где De2 = 385,277 мм — диаметр вершин зубьев; dд2 = 376,117 мм — делительный диаметр.
Диаметр проточки:
Dc = t x ctgpz2 — 1,3 x h = 19,05 x ctg3,14 262 — 1,3×18,2 = 351,974 мм = 352 мм.
где t1 = 19,05 мм — шаг цепи; h = 18,2 мм — высота звена.
Толщина диска: С = (1,2…1,5) x o = 1,2×14 = 16,8 мм = 17 мм.
Диаметр центровой окружности:
DC отв. = 0,5 x (Dc + dступ.) = 0,5 x (352 + 54) = 203 мм = 204 мм
где Dc = 352 мм — диаметр проточки.
Диаметр отверстий: Dотв. = Doбода + dступ.4 = 352 + 544 = 74,5 мм = 74 мм.
7 Выбор муфты на входном валу привода
В виду того, что в данном соединении валов требуется невысокая кмпенсирующая способность муфт, то допустима установка муфты упругой втулочно-пальцевой. Достоинство данного типа муфт: относительная простота конструкции и удобство замены упругих элементов. Выбор муфты упругой втулочно-пальцевой производится в зависимости от диаметров соединяемых валов, расчётного передаваемого крутящего момента и максимально допустимой частоты вращения вала. Диаметры соединяемых валов:
d (эл. двиг.) = 28 мм;
d (1-го вала) = 25 мм;
Передаваемый крутящий момент через муфту:
T = 18,658 Нxм
Расчётный передаваемый крутящий момент через муфту:
Tр = kр x T = 1,5×18,658 = 27,986 Нxм
здесь kр = 1,5 — коэффициент, учитывающий условия эксплуатации; значения его приведены в таблице 11.3[1].
Частота вращения муфты:
n = 945 об./мин.
Выбираем муфту упругую втулочно-пальцевую 125−28-I.1−25-I.1-У2 ГОСТ 21 424–93 (по табл. К21[3]).
Упругие элементы муфты проверим на смятие в предположении равномерного распределения нагрузки между пальцами.
см. = 2×10 3 x Tрzc x Do x dп x lвт = 2×10 3×27,9864×78×14×28 = 0,458 МПа [см] = 1,8МПа,
здесь zc=4 — число пальцев; Do=78 мм — диаметр окружности расположения пальцев; dп=14 мм — диаметр пальца; lвт=28 мм — длина упругого элемента.
Рассчитаем на изгиб пальцы муфты, изготовленные из стали 45:
и = 2×10 3 x Tр x (0,5 x lвт + с) zc x Do x 0,1 x dп 3 =
2 x 10 3×27,986 x (0,5×28 + 4)4×78×0,1×14 3 = 11,768 МПа [и] = 80МПа,
здесь c=4 мм — зазор между полумуфтами.
Условие прочности выполняется.
Список литературы
- Чернавский С.А., Боков К. Н., Чернин И. М., Ицкевич Г. М., Козинцов В. П. 'Курсовое проектирование деталей машин': Учебное пособие для учащихся. М.:Машиностроение, 1988 г., 416с.
- Дунаев П.Ф., Леликов О. П. 'Конструирование узлов и деталей машин', М.: Издательский центр 'Академия', 2003 г., 496 c.
- Шейнблит А.Е. 'Курсовое проектирование деталей машин': Учебное пособие, изд. 2-е перераб. и доп. — Калининград: 'Янтарный сказ', 2004 г., 454 c.: ил., черт. — Б.ц.
- Березовский Ю.Н., Чернилевский Д. В., Петров М. С. 'Детали машин', М.: Машиностроение, 1983 г., 384 c.
- Боков В.Н., Чернилевский Д. В., Будько П. П. 'Детали машин: Атлас конструкций.' М.: Машиностроение, 1983 г., 575 c.
- Гузенков П.Г., 'Детали машин'. 4-е изд. М.: Высшая школа, 1986 г., 360 с.
- Детали машин: Атлас конструкций / Под ред. Д. Р. Решетова. М.: Машиностроение, 1979 г., 367 с.
- Дружинин Н.С., Цылбов П. П. Выполнение чертежей по ЕСКД. М.: Изд-во стандартов, 1975 г., 542 с.
- Кузьмин А.В., Чернин И. М., Козинцов Б. П. 'Расчеты деталей машин', 3-е изд. — Минск: Вышейшая школа, 1986 г., 402 c.
- Куклин Н.Г., Куклина Г. С., 'Детали машин' 3-е изд. М.: Высшая школа, 1984 г., 310 c.
- 'Мотор-редукторы и редукторы': Каталог. М.: Изд-во стандартов, 1978 г., 311 c.
- Перель Л.Я. 'Подшипники качения'. M.: Машиностроение, 1983 г., 588 c.
- 'Подшипники качения': Справочник-каталог / Под ред. Р. В. Коросташевского и В. Н. Нарышкина. М.: Машиностроение, 1984 г., 280 с.
- 'Проектирование механических передач' / Под ред. С. А. Чернавского, 5-е изд. М.: Машиностроение, 1984 г., 558 c.