Привод с цилиндрическо-червячным редуктором
Порядок кинематического расчета привода с цилиндрическо-червячным редуктором, подбор электродвигателя и расчет параметров редуктора. Методика конструирования деталей передач. Расчет шпоночных соединений, валов на статическую прочность и сопротивление.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.06.2010 |
| Размер файла | 83,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
18
- Пояснительная записка
- "Привод с цилиндрическо-червячным редуктором"
Введение
Индивидуальный привод с цилиндрическо-червячным редуктором предназначен для передачи вращающего момента от электродвигателя. Редуктор цилиндрическо-червячный двухступенчатый, быстроходная ступень - цилиндрическая, тихоходная - червячная. Введение цилиндрической пары дает возможность увеличить передаточное число червячного зацепления в 2..3 раза без значительного увеличения габаритов и массы редуктора или при одном и том же передаточном числе обеих ступеней увеличить число заходов червяка и повысить КПД редуктора.
Основные технические характеристики привода:
Выходная мощность 2,88 кВт
Частота вращения выходного вала 18 мин-1
КПД 0,72.
1. Кинематический расчёт
1.1 Выбор электродвигателя
По заданным характеристикам электродвигателя и редуктора: , , используя таблицу 4 (методические указания А.В. Буланже, Н.В. Палочкина, В.З. Фадеев) принимаем максимальное оптимальное передаточное отношение для данной схемы (цилиндрическо-червячный редуктор) . Тогда обороты электродвигателя должны быть равны . Принимаем обороты электродвигателя . По таблице 3 (методические указания А.В. Буланже, Н.В. Палочкина, В.З. Фадеев) принимаем тип электродвигателя: АИР 100L4/1430
1.2 Передаточное число привода
Принимая , получим .
1.3 Червячная передача
КПД червячной передачи подсчитаем по формуле:
Общее КПД редуктора:
Выходная мощность:
Момент на выходном валу:
1.4 Цилиндрическая передача
Частота вращения тихоходного вала цилиндрической ступени:
.
Мощность тихоходного вала цилиндрической ступени:
Момент на тихоходном валу цилиндрической ступени:
.
2. Эскизное проектирование
2.1 Предварительный расчет валов
Моменты на валах:
Быстроходный Tб= 26.3 Hм
Промежуточный Т= 57.9 Hм
Тихоходный Tт= 1528 Hм
Предварительные значения диаметров (мм) различных участков стальных валов редуктора определяют по формулам: (см. [1]; стр. 43, рис. 3.1)
Для быстроходного:
Для промежуточного (рассчитанного как быстроходный):
конструктивно принимаем
Для тихоходного:
2.2 Выбор типа и схемы установки подшипников
Для быстроходного вала: шариковый радиальный однорядный по ГОСТ 8338-75 тип 206 d=30 мм, D=62 мм, В=16 мм;
Для промежуточного вала: роликовый радиальный с короткими цилиндрическими роликами по ГОСТ 8328-75 тип 2209 d=45 мм, D=85 мм, В=19 мм; роликовые конические однорядные с большим углом конусности по ГОСТ 27365-87 1027309А d=45 мм, D=100 мм, В=25 мм.
Для тихоходного вала: роликовые конические однорядные по ГОСТ 27365-87 2007116 d=80 мм, D=125 мм, В=29 мм.
Быстроходный вал: схема установки подшипников - «враспор». Промежуточный вал: фиксирующая опора - левая. Тихоходный вал: схема установки - «враспор».
3. Конструирование деталей передач
3.1 Зубчатая передача
Выпуск крупносерийный, твердость поверхностей зубьев: шестерни 49 HRCэ, колеса 28.5 HRCэ.
Длина посадочного отверстия колеса: , диаметр
для чугунной ступицы: .
Шестерня выполнена заодно с валом - вал-шестерня. Материал вала-шестерни - Сталь 20Х ГОСТ 4543-71, материал колеса - чугун СЧ20 ГОСТ 1412-85
3.2 Червячная передача
Выпуск крупносерийный, материал червячного колеса: венец - Бронза БрО5Ц5С5,
ступица - СЧ20 ГОСТ 1412-85; материал червяка - Сталь 20Х ГОСТ 4543-71.
Длина посадочного отверстия колеса: , диаметр
для чугунной ступицы: , толщина наплавленного венца: , размеры пазов:
.
Червяк - цилиндрический.
4. Расчет шпоночных соединений
Все шпонки редуктора призматические со скругленными торцами, размеры длины, ширина и высоты соответствуют ГОСТ 23360-78. Материал шпонок - Сталь 45 ГОСТ 1050-88 нормализованная. Все шпонки проверяются на смятие из условия прочности по формуле: , где .
1. Шпонка 10832.
,
.
2. Шпонка 6628.
,
.
3. Шпонка 221490.
,
.
4. Шпонка 181190.
,
.
Все шпонки удовлетворяют условиям прочности.
5. Расчет валов на статическую прочность и сопротивление усталости.
5.1 Расчет быстроходного вала
Силы, действующие в зацеплении: Ft=698 (H), Fr=254 (H), T=26.3 (Hм), Fk=641 (H)
Реакции в опорах от действия всех сил:
Предположительно наиболее опасное сечение A-A, дальнейший расчёт ведётся по этому сечению.
Kn = 2.2 - коэффициент перегрузки для электродвигателя типа АИР 100L4/1430.
Моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение и площадь поперечного сечения:
Нормальные и касательные напряжения в рассматриваемом сечении при действии максимальных нагрузок:
Пределы текучести материала вала (Сталь 20Х ГОСТ 4543-71): T=400 МПа T=240 МПа
Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести при совместном действии нормальных и касательных напряжений:
ST=2 - минимально допустимое значение общего коэффициента запаса прочности по пределу текучести. Статическая прочность вала обеспечена, т. к. ST>ST.
5.2 Расчет промежуточного вала
Силы, действующие в зацеплении (цилиндрическая передача): Ft1=698 (H), Fr1=254 (H), T=57.9 (Hм)
Силы, действующие в зацеплении (червячная передача): Ft2=1014.6 (H), Fr2=3862.1 (H), Fa=10611.1 (H)
Реакции в опорах от действия сил в вертикальной плоскости:
Реакции в опорах от действия сил в горизонтальной плоскости:
Предположительно наиболее опасное сечение A-A, дальнейший расчёт ведётся по этому сечению.
Моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение и площадь поперечного сечения, приблизительно считая поперечное сечение червяка сплошным круглым (расчет проводим по диаметру впадин):
Нормальные и касательные напряжения в рассматриваемом сечении при действии максимальных нагрузок:
Пределы текучести материала вала (Сталь 20Х ГОСТ 4543-71):T=400 МПа T=240 МПа
Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести при совместном действии нормальных и касательных напряжений:
Статическая прочность вала обеспечена, т. к. ST>ST.
Учитывая реверсивный характер вращения промежуточного вала, получаем:
Силы, действующие в зацеплении (цилиндрическая передача): Ft1=698 (H), Fr1=254 (H), T=57.9 (Hм)
Силы, действующие в зацеплении (червячная передача): Ft2=1014.6 (H), Fr2=3862.1 (H), Fa=10611.1 (H)
Реакции в опорах от действия сил останутся неизменными по абсолютной величине, однако некоторые из них изменят свое направление на противоположное. Получим новые эпюры изгибающих и крутящих моментов.
Однако очевидно, что в самом опасном сечении А-А действующие изгибающие моменты меньше чем в предыдущем случае. Т.о. нет необходимости рассматривать данный пункт задачи.
5.3 Расчёт тихоходного вала
Силы, действующие в зацеплении: Ft=10611.1 (H), Fr=3862.1 (H), Fa=1014.6 (H), Fk=9772.4 (H), T=1528 (Hм)
Реакции в опорах от действия всех сил:
Предположительно наиболее опасное сечение A-A, дальнейший расчёт ведётся по этому сечению.
Моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение и площадь поперечного сечения:
Нормальные и касательные напряжения в рассматриваемом сечении при действии максимальных нагрузок:
Пределы текучести материала вала (Сталь 20Х ГОСТ 4543-71):T=400 МПа T=240 МПа
Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям:
Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести при совместном действии нормальных и касательных напряжений:
Статическая прочность вала обеспечена, т. к. ST>ST.
Учитывая реверсивный характер вращения промежуточного вала, получаем:
Силы, действующие в зацеплении: Ft=10611.1 (H), Fr=3862.1 (H), Fa=1014.6 (H), Fk=9772.4 (H), T=1528 (Hм)
Реакции в опорах от действия сил останутся неизменными по абсолютной величине, однако некоторые из них изменят свое направление на противоположное. Получим новые эпюры изгибающих и крутящих моментов.
Однако очевидно, что в самом опасном сечении А-А действующие изгибающие моменты превышают моменты в предыдущем случае на незначительную величину, которой можно пренебречь. Т.о. нет необходимости рассматривать данный пункт задачи.
Т.к. тихоходный вал подвержен наибольшим нагрузкам, то целесообразно провести расчет на сопротивление усталости.
S, S - коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям;
а, а - амплитуды напряжений цикла; m, m средние напряжения цикла;
D, D - коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла напряжений для рассматриваемого сечения;
-1D, -1D - пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении;
-1, -1 - пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения (см. таб. 10.2 уч. П.Ф. Дунаев.О.П. Леликов);
КD, К D - коэффициенты снижения предела выносливости;
К, К - эффективные коэффициенты концентрации напряжений (см. таб. 10.11 уч. П.Ф. Дунаев.О.П. Леликов);
Кd, Кd - коэффициенты влияния абсолютных размеров поперечного сечения (см. таб. 10.7 уч. П.Ф. Дунаев.О.П. Леликов);
КF, КF - коэффициенты влияния качества поверхности (см. таб. 10.8 уч. П.Ф. Дунаев.О.П. Леликов);
KV - коэффициент влияния поверхностного упрочнения (см. таб. 10.9 уч. П.Ф. Дунаев.О.П. Леликов);
коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла напряжений (см. таб. 10.2 уч.П.Ф. Дунаев.О.П. Леликов);
Значения этих коэффициентов для опасного сечения:
Напряжения в опасных сечениях:
Коэффициент запаса прочности:
допустимое значение S = 2, т. к. S > S прочность вала обеспечена.
Список использованной литературы
П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов - Конструирование узлов и деталей машин. М.: «Высшая школа», 1985.
Д.Н. Решетов - Детали машин. Атлас конструкций в двух частях. М.: «Машиностроение», 1992.
М.В. Фомин - Расчеты опор с подшипниками качения. Справочно-методическое пособие М.: «Издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана», 2001.
«Справочник конструктора-машиностроителя» В.И. Анурьев; Москва, «Машиностроение» 1979 г.
Подобные документы
Расчет привода с червячным редуктором. Выбор материалов и расчет допускаемых напряжений. Проектный расчет валов, шпоночных соединений и цепной передачи. Подбор подшипников выходного вала. Расчет конструктивных размеров корпуса и крышки редуктора.
курсовая работа [663,2 K], добавлен 20.05.2013Основные кинематические и энергетические параметры привода. Крутящие моменты на валах. Расчет червячной передачи редуктора. Эскизная компоновка. Подбор подшипников, проверочный расчет валов. Смазывание червячной передачи. Расчет резьбовых соединений.
контрольная работа [189,5 K], добавлен 17.10.2013Редуктор: понятие, назначение, виды. Расчет мощности и выбор электродвигателя. Кинематический и силовой анализ. Расчет валов и червячной передачи, подбор подшипников. Подбор и проверочный расчет шпоночных соединений, выходного вала, соединительной муфты.
курсовая работа [648,5 K], добавлен 14.06.2011Проектирование привода с двухступенчатым соосным цилиндрическим редуктором и ременной передачей. Расчет валов на прочность и определение опорных реакций. Подбор шпонок и проверочный расчет их по напряжениям смятия. Выбор смазки, порядок сборки редуктора.
курсовая работа [491,6 K], добавлен 08.10.2012Кинематический и силовой расчеты привода цепного конвейера с одноступенчатым коническим редуктором. Вычисление зубчатой и открытой передач, определение размеров элементов корпуса редуктора. Подбор шпоночных соединений, муфт и посадок сопряженных деталей.
курсовая работа [778,5 K], добавлен 23.10.2011Определение частот вращения и вращающих моментов на валах электродвигателя. Выбор материала по заданной термообработке и определение допускаемых напряжений. Расчет всех валов червячного редуктора. Тепловой расчет и выбор смазки червячного редуктора.
курсовая работа [526,3 K], добавлен 23.10.2011Выбор электродвигателя и его обоснование. Кинематический и силовой расчет привода, его передач. Размеры зубчатых колес, корпуса редуктора. Проверка долговечности подшипников, шпоночных соединений. Уточненный расчет валов. Выбор посадок деталей редуктора.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 19.06.2014Разработка проекта привода общего назначения с цилиндрическим редуктором. Оригинальные и стандартные детали. Достоинства и недостатки передачи. Расчет мощностей и выбор двигателя, элементов корпуса редуктора. Подбор подшипников и шпоночных соединений.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 10.10.2012Кинематический и силовой расчет привода. Определение допускаемых напряжений для расчета зубьев на контактную и изгибную выносливость. Проектный расчет зубчатой передачи, подшипников качения, шпоночных соединений. Конструирование деталей редуктора.
курсовая работа [830,3 K], добавлен 05.01.2012Кинематический расчет привода. Определение параметров двигателя по валам. Расчет зубчатых передач по тихоходной ступени. Проектный расчет валов и подшипников. Расстояние между деталями передач. Расчет на статическую прочность, на сопротивление усталости.
дипломная работа [124,1 K], добавлен 17.09.2011
