Размещено на http://www.allbest.ru/

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ”Сопротивление материалов и детали машин”

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовому проекту по прикладной механике

СМ ДМ 02.05.01.00.000.ПЗ

Исполнитель: Мостыка Д.М Руководитель: Томило С.С.

МИНСК--2009

РЕФЕРАТ

Курсовой проект выполняется в объеме: расчетно-пояснительной записки на 38 листах формата А4, В том числе графическая часть на 2 листе формата А1 и 3 листах формата А3, количество используемых источников 5.

Цель работы состояла в том, чтобы спроектировать приводную станцию к роликовому конвееру для перемещения ящиков с фруктами.

Были выполнены расчеты: кинематической, цилиндрической передачи, ременной передачи, валов редуктора, подшипников, муфты, смазки, шпоночных соединений.

Были использованы слова: редуктор, подшипник, шпонка, муфта, крышка и др.

ВВЕДЕНИЕ

Технический уровень всех отраслей народного хозяйства в значительной мере определяется уровнем развития машиностроения. На основе развития машиностроения осуществляется комплексная механизация и автоматизация производственных процессов в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, на транспорте.

Создание машин, отвечающих потребностям народного хозяйства, должно предусматривать их наибольший экономический эффект и высокие технико-экономические и эксплуатационные показатели.

Основные требования, предъявляемые к создаваемой машине: высокая производительность, надежность, технологичность, минимальные габариты и масса, удобство эксплуатации, экономичность и техническая эстетика.

Объектами курсового проектирования являются обычно приводы различных машин и механизмов(например ленточных транспортеров, цепных конвейеров, индивидуальные), использующие большинство деталей и узлов общего назначения. Все преобразования, предъявляемые к создаваемой машине учитывают в процессе проектирования и конструирования.

Проект - это комплекс технических документов, относящихся к изделию, предназначенному для изготовления или модернизации, и содержащий чертежи, расчеты, описание и пр.

В процессе проектирование, инженер решает целый ряд сложных и разнообразных задач. Например, помимо того, что он должен разработать машину, способную выполнять заданные функции в течение заданного срока службы, он должен учесть требование экономики, технологии эксплуатации, транспортировки, технологии техники безопасности и пр.

1. КИНЕМАТИКА И ЭНЕРГЕТИКА ПРИВОДНОЙ СТАНЦИИ

1.1 ПОЯСНЕНИЯ К РАСЧЁТНЫМ ДАННЫМ КИНЕМАТИКИ

На рис. 1.1 изображён компоновочный вариант кинематической схемы приводной станции с ременной передачей:

1 - электродвигатель;

2-ременная передача;

3- корпус редуктора;

4 - муфта.

PT=4700, Вт - мощность, затрачиваемая на техпроцесс;

=60, мин.-1 - частота вращения технологического вала;

- значения КПД механических передач с учётом потерь в подшипниках;

значения передаточных чисел в рациональном диапазоне;

1.2 ПОЯСНЕНИЕ К РАСЧЁТАМ КИНЕМАТИКИ.

Общий КПД привода:

nобщ=nцил1 nцил2 nрем.=0,97*0,97*0,95=0,89

Потребная мощность:

Определяем рациональный диапазон общего передаточного числа привода.

Минимальное и максимальное рекомендуемое передаточное число для ременной передачи:



Минимальное и максимальное рекомендуемые передаточные числа для цилиндрических передач:

Минимальное и максимальное передаточное число привода:

Диапазон частоты вращения электродвигателя:

Выбираем электродвигатель М112М4У3:

Общее передаточное число привода:

силовой станция передача редуктор

Производим разбивку по передачам:

Расчетные параметры на всех валах приводной станции:

Частоты вращении, об/мин:

Мощности, Вт:

Вращающие моменты, Нм:

Полученные значения заносим в табл. 1.2

2. РАСЧЕТ РЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ

E=80 Mпа - приведенный модуль продольной упругости материала ремня; рем - плотность материала ремня;

- напряжение от предварительного напряжения ремня;

- допускаемое напряжение растяжения .

Определяем геометрические размеры передачи, согласовывая их со стандартами:

- диаметр малого шкива

;

Принимаем по ГОСТ =125 мм;

- диаметр большего шкива

;

Принимаем по ГОСТ =224 мм;

Межосевое расстояние предварительное:

;

;

Длина ремня ;

=;

=1400 мм;

Принимаем =1400 мм.

Межосевое расстояние уточненное:

мм

Толщина ремня:

Значение принимаем 8.

2.1 Определяем обхвата малого шкива

2.2 Определяем скорость ремня:

8,8 м/с

2.3 Определяем допускаемое полезное напряжение в ремне:

1.62 МПа

2.4 Определяем габариты плоского ремня:

мм

Принимаем 13 мм.

мм2

2.5 Выполняем проверочные расчеты прочности ремней для клиновых ремней:

;

8.8 МПа.

2.6 Проверяем условную долговечность ремней:

;

=6,8 ;

2.7 Определяем нагрузку на вал и действительное передаточное число ременной передачи:

;

=1128 Н;

1.8

Полученные значения значения заносим в таблицу 2.2

3. РАСЧЕТ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ ПЕРВОЙ СТУПЕНИ (БЫСТРОХОДНОЙ)

3.1 ПОЯСНЕНИЯ К РАСЧЁТНЫМ ДАННЫМ

Вт - мощность на колесе;

мин-1 - частота вращения колеса;

и - передаточное число;

угол наклона зубьев, град;

условный угол воспринимаемого смещения, град;

cрок службы передачи, час;

РР - режим работы передачи;

Коэффициент нагрузки при контактных расчетах:

Коэффициент нагрузки при изгибных расчетах:

Коэффициент эквивалентности режима при контактных расчетах:

Коэффициент эквивалентности режима при изгибных расчетах:

Материал для шестерни: Сталь 40Х улучшенная;

Материал для колеса: Сталь 40Х нормализованная;

Твердость по Бринелю материала шестерни:

Твердость по Бринелю материала колеса:

коэффициент влияния твердости на контактную (изгибную) выносливость;

базовые числа циклов контактных (изгибных) испытаний;

пределы текучести и прочности материалов шестерни и колеса;

мм - межосевое расстояние передачи;

коэффициент ширины по межосевому расстоянию в оптимальном диапазоне.

3.2 ПОЯСНЕНИЯ К РАСЧЁТАМ

Допускаемое напряжение контактной выносливости с учетом срока службы и режима работы, Мпа:

Допускаемое напряжение изгибной выносливости с учетом срока службы и режима работы, МПа:

Межосевое расстояние в пределах вариации коэффициента ширины:

Принимаем: мм;

Максимальная ширина поля зацепления:

Принимаем:

мм;

Модуль зацепления:

мм;

Модуль зацепления согласуем со стандартным: мм;

Число зубьев шестерни, не более:

Принимаем:

Число зубьев колеса, не более:

Принимаем:

Уточненное значение угла наклона зубьев:

Коэффициенты суммарного и уравнительного смещения исходного контура:

Принимаем:

Геометрические размеры зубчатых колёс.

Межосевое расстояние делительное:

мм;

Делительные диаметры зубчатых колес:

мм;

 мм;

Начальные диаметры зубчатых колес:

мм;

мм;

Внешние диаметры зубчатых колес:

мм;

мм;

Внутренние диаметры зубчатых колес:

мм;

мм;

Толщина зубьев на делительном цилиндре:

мм;

мм;

Толщина зубьев при вершине, мм:



Окружная скорость;

м/с;

Силовые компоненты в зацеплении:

Н;

Н;

Н;

Проверочные расчеты контактной и изгибной выносливости.

Коэффициенты внешней динамической нагрузки:

Коэффициенты неравномерности нагрузки по зубьям:

Коэффициенты внутренней динамичности:

Коэффициенты неравномерности нагрузки по длине зуба:

Эквивалентное число зубьев:

Коэффициент формы зуба:

Контактное напряжение, МПа:

Степень недогрузки или перегрузки:

В пределах допустимых 10%.

Изгибные напряжения, МПа:



В пределах допустимых значений.

4. РАСЧЕТ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ ВТОРОЙ СТУПЕНИ

4.1 ПОЯСНЕНИЯ К РАСЧЁТНЫМ ДАННЫМ

Вт - мощность на колесе;

мин-1 - частота вращения колеса;

и - передаточное число;

угол наклона зубьев, град. (в данной передаче отсутствует);

условный угол воспринимаемого смещения, град;

cрок службы передачи, час;

РР - режим работы передачи;

коэффициент нагрузки при контактных расчетах

коэффициент нагрузки при изгибных расчетах;

коэффициент эквивалентности режима при контактных расчетах;

коэффициент эквивалентности режима при изгибных расчетах;

Материал для шестерни: Сталь 40Х улучшенная;

Материал для колеса: Сталь 40Х нормализованная;

твердость по Бринелю материала шестерни;

твердость по Бринелю материала колеса;

коэффициент влияния твердости на контактную (изгибную) выносливость;

базовые числа циклов контактных (изгибных) испытаний;

пределы текучести и прочности материалов шестерни и колеса;

мм - межосевое расстояние передачи;

коэффициент ширины по межосевому расстоянию в оптимальном диапазоне.

4.2 ПОЯСНЕНИЯ К РАСЧЁТАМ.

Допускаемое напряжение контактной выносливости с учетом срока службы и режима работы, Мпа:

Допускаемое напряжение изгибной выносливости с учетом срока службы и режима работы, МПа:

Межосевое расстояние в пределах вариации коэффициента ширины, мм:

Принимаем:

мм;

Максимальная ширина поля зацепления:

Принимаем:

мм;

Модуль зацепления:

мм;

Модуль зацепления согласуем со стандартным:

мм;

Число зубьев шестерни, не более:

Принимаем:

Число зубьев колеса, не более:

Принимаем:

Коэффициенты суммарного и уравнительного смещения исходного контура:

Принимаем:

Межосевое расстояние делительное:

мм;

Делительные диаметры зубчатых колес:

мм;

мм;

Начальные диаметры зубчатых колес:

мм;

мм;

Внешние диаметры зубчатых колес, мм:

Внутренние диаметры зубчатых колес:

мм;

мм;

Толщина зубьев на делительном цилиндре:

мм;

мм;

Толщина зубьев при вершине, мм:

Окружная скорость:

м/с;

Силовые компоненты в зацеплении:

Н;

Н;

Проверочные расчеты контактной и изгибной выносливости.

Коэффициенты внешней динамической нагрузки:

Коэффициенты неравномерности нагрузки по зубьям:

Коэффициенты внутренней динамичности:

Коэффициенты неравномерности нагрузки по длине зуба:

Коэффициент формы зуба:

Контактное напряжение, МПа:

Степень недогрузки или перегрузки:

В пределах допустимых 6%.

Изгибные напряжения, МПа:



В пределах допустимых значений.

5. РАСЧЕТ ВХОДНОГО ВАЛА

5.1 ПОЯСНЕНИЯ К РАСЧЁТНЫМ ДАННЫМ

Материал вала: Сталь 40Х

МПа -предел прочности материала вала;

МПа -предел текучести материала вала;

Р, Вт - мощность, снимаемая с вала;

n, частота вращения вала;

Н - компоненты силового взаимодействия в зацеплении зубчатых колес;

моменты от переноса осевой составляющей в зацеплении зубчатых колес к оси вращения вала, Нм;

срок службы вала, часов;

Т - крутящий момент в нагруженных сечениях вала, Нм;

расстояния между точками приложения сил, м.

5.2 ПОЯСНЕНИЯ К РАСЧЁТАМ

Компоненты реакций в опорах вала, Н:



Проверка:

Диаметр входного конца из условия прочности на кручение, мм:

Принимаем диаметр входного конца равным 26 мм.

Диаметр под подшипником:

Учитывая, что , принимаем

Изгибающие моменты, Нм:

Минимальный диаметр под шестерней, мм:

Шестерню выполняем заодно с валом.

Проверочный расчет вала на выносливость в опасных сечениях по коэффициенту безопасности:

Прочность и жесткость вала обеспечены.

6. РАСЧЕТ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ВАЛА

6.1 ПОЯСНЕНИЯ К РАСЧЁТНЫМ ДАННЫМ

Материал вала: Сталь 40Х

МПа - предел прочности материала вала;

МПа - предел текучести материала вала;

Р, Вт - мощность, снимаемая с вала;

n, частота вращения вала;

Н - компоненты силового взаимодействия в зацеплении зубчатых колес;

момент от переноса осевой составляющей в зацеплении зубчатых колес к оси вращения вала, Нм;

срок службы вала, часов;

Т - крутящий момент в нагруженных сечениях вала, Нм;

расстояния между точками приложения сил, м.

6.2 ПОЯСНЕНИЯ К РАСЧЁТАМ

Компоненты реакций в опорах вала, Н:



Проверка:

Диаметр под подшипником, мм:

Изгибающие моменты, Нм:

Минимальный диаметр под колесом, мм:

Шестерню выполняем заодно с валом.

Проверочный расчет вала на выносливость в опасных сечениях по коэффициенту безопасности.

Прочность и жесткость вала обеспечены.

7. РАСЧЕТ ВЫХОДНОГО ВАЛА

7.1 ПОЯСНЕНИЯ К РАСЧЁТНЫМ ДАННЫМ

Материал вала: Сталь 40Х

МПа - предел прочности материала вала;

МПа - предел текучести материала вала;

Р, Вт - мощность, снимаемая с вала;

n, частота вращения вала;

Н -нагрузка от цепной передачи;

Н - компоненты силового взаимодействия в зацеплении зубчатых колес;

срок службы вала, часов;

Т - крутящий момент в нагруженных сечениях вала, Нм;

расстояния между точками приложения сил, м.

7.2 ПОЯСНЕНИЯ К РАСЧЁТАМ

Компоненты реакций в опорах вала, Н:

Проверка

Диаметр входного конца из условия прочности на кручение, мм:

Принимаем диаметр входного конца равный 60 мм;

Диаметр под подшипником, мм:

Изгибающие моменты, Нм:

Диаметр под колесом, мм:

Принимаем:

мм.

Проверочный расчет вала на выносливость в опасных сечениях по коэффициенту безопасности

Прочность и жесткость вала обеспечены.

8. ВЫБОР И РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ

Предварительно назначаем подшипники для опор вала.

Для опор входного вала:

Назначаем шарикоподшипники радиальные однорядные №80206

(ГОСТ 8338-75):

Определяем радиальные и осевые составляющие для опоры В:

Н;

Н;

Определяем коэффициенты радиальной и осевой нагрузок:

Определяем теоретический срок службы в часах:

Для опор промежуточного вала:



Назначаем шарикоподшипники радиально-упорные однорядные №36209

(ГОСТ 8338-75):

Определяем радиальные и осевые составляющие для опоры В:

Н;

Н;

Определяем коэффициенты радиальной и осевой нагрузок:

Определяем теоретический срок службы в часах:

Определяем радиальные и осевые составляющие для опоры С:

Н;

Н;

Теоретический срок службы в часах

Срок службы вала 8000 часов. Долговечность подшипников вала обеспечена.

Для опор выходного вала:

Назначаем шарикоподшипники радиально-упорные однорядные №46213

(ГОСТ 8338-75):

Определяем радиальные и осевые составляющие для опоры В

Н;

Определяем коэффициенты радиальной и осевой нагрузок:

Определяем теоретический срок службы в часах:

Определяем радиальные и осевые составляющие для опоры С:

;

Теоретический срок службы в часах:

Срок службы вала 8000 часов. Долговечность подшипников вала обеспечена.

9. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КОРПУСА РЕДУКТОРА

Исходные данные.

Максимальное межосевое расстояние:

мм;

Толщина стенок корпуса:

мм;

Принимаем:

мм;

Толщина стенок крышки корпуса:

мм;

Принимаем:

мм;

Толщина фланца корпуса:

мм;

Толщина фланца крышки корпуса:

мм;

Диаметр фундаментных болтов:

мм;

Принимаем болты М16;

Ширина нижнего пояса основания корпуса:

мм;

Принимаем:

мм.

10. РАСЧЕТ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Входной вал:

Исходные данные.

Передаваемый момент:

Диаметр вала: мм;

Допускаемое напряжение при смятии: Мпа;

Полная длина шпонки: мм;

Ширина шпонки: мм;

Высота шпонки: мм;

Глубина паза вала: мм.

Расчет.

Расчет ведется на смятие боковых граней, выступающих из вала

МПа;

Менее допускаемого напряжения при смятии. Прочность шпонки обеспечена.

Промежуточный вал:

Исходные данные.

Передаваемый момент:

Диаметр вала: мм;

Допускаемое напряжение при смятии: МПа;

Полная длина шпонки: мм;

Ширина шпонки: мм;

Высота шпонки: мм;

Глубина паза вала: мм.

Расчет.

Мпа;

Менее допускаемого напряжения при смятии. Прочность шпонки обеспечена.

Выходной вал.

Исходные данные.

Передаваемый момент:

Допускаемое напряжение при смятии:МПа;

Под колесо:

Диаметр вала: мм;

Высота шпонки: мм;

Полная длина шпонки:мм;

Ширина шпонки: мм;

Глубина паза вала: мм.

Под муфту:

Диаметр вала: мм;

Высота шпонки: мм;

Полная длина шпонки:мм;

Ширина шпонки: мм;

Глубина паза вала: мм.

Расчет:

МПа.

МПа

Менее допускаемого напряжения при смятии. Прочность шпонок обеспечена.

11. ВЫБОР СОРТА МАСЛА

Смазывание зубчатых зацеплений производится окунанием зубчатых колес в масло, заливаемое внутрь корпуса редуктора до уровня, обеспечивающего погружение колеса не менее, чем на 10 мм. Объем масляной ванны определяется из расчета 0.4 ... 0.8 л на 1 кВт передаваемой мощности:

Для контактных напряжений ?н < 600 МПа и скорости v < 5 м/c рекомендуемое масло И-Г-А-46 ГОСТ 17479.4-87 с кинематической вязкостью 41...51 сСт.

12. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕДУКТОРА

Внутренний объем редуктора определяем по сборочному чертежу:

м3;

Вращающий момент на выходе редуктора:

Отношение внутреннего объема к вращающему моменту на выходе:

ЛИТЕРАТУРА

Томило С.С., Шинкевич А.Н. и др. Кинематика и энергетика приводной станции.-Мн. Ротапринт БГАТУ, ЛП №42, 2000. 13с.

Томило С.С., Шинкевич А.Н. и др. Расчет передач с гибкой связью. -Мн. Ротапринт БГАТУ, ЛП №2, 2000. 28с.

Томило С.С., Шинкевич А.Н. и др. Расчет редукторных передач. -Мн. Ротапринт БГАТУ, ЛП №42, 2000. 62с.

Томило С.С., Шинкевич А.Н. и др. Расчет редукторных валов. -Мн. Ротапринт БГАТУ, ЛП №342, 2001. 39с.

Л.В.Курмаз, А.Т.Скойбеда. Проектирование. Детали машин. - Мн.:УП Технопринт, 2002. 296с.

Размещено на Allbest.ru