Расчет механических передач для преобразования вращательного момента

Размещено на http://www.allbest.ru/

37

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство министерства образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Ижевский государственный технический университет

Курсовой проект

по дисциплине:Детали машин

Расчет механических передач для преобразования вращательного момента

Выполнил: студент гр.6-47-2з

Дружинин Н.В.

Ижевск 2009

Содержание

привод прочность вал подшипник

Введение

Схема привода и исходные данные

Кинематический расчет

Силовой расчет

Расчет зубчатой цилиндрической передачи

Ориентировочный расчот валов

Определение реакций опор, расчет валов, проверка подшипников

Предварительный подбор подшипников

Расчет запаса прочности валов

Определение размеров корпуса редуктора

Смазка зацепления и подшипников

Литература

Введение

Курсовой проект по деталям машин является первой самостоятельной конструкторской работой. При ее выполнении закрепляются знания по курсу «Детали машин». Развивается умение пользоваться справочной литературой.

В соответствии с программой объектом курсового проекта являются механические передачи для преобразования вращательного момента, а также цилиндрические и конические передачи.

При проектировании редуктора находят практическое применение такие важные сведения из курса, как расчет на контактную прочность, тепловые расчеты, выбор материалов и термообработок, массы, посадок, параметры шероховатостей поверхности и т.д.

Целью данного задания является спроектировать передачи из условия равенства диаметров ведомых колес 1-ой и 2-ой передач, спроектировать для выходного вала муфту с винтовыми цилиндрическими пружинами, разработать алгоритм и программу расчета выбора двигателя.

Схема привода

1

U_б

2 U_Т

3

График нагрузки

кинематический силовой расчет привод прочность

Дано

Диаметр барабана: D = 150 мм.

Скорость подъема груза V = 0,5 м/с

Усилие на тросе F = 10 кН

Коэффициент использования суточный Кс = 0,6

Коэффициент использования годовой Кг = 0,5

Кинематический расчет

Определение входной мощности

Частота вращения выходного вала

Выходной крутящий момент

Определение мощности двигателя

Подбор двигателя

n_двиг = 1445 об/мин

Р_двиг = 5,5 кВт

Определяем общее передаточное отношение



: принимаем U₁ =5.0

Определяем частоту вращения промежуточного вала

Определение мощности

Определение крутящего момента

	P (кВт)	N (об/мин)	T (Н*м)	U
1	5,42	1445	35,8	5	0.97
2	5,25	289	173,7	4.5	0,96
3	5,04	64,2	750	22.5	0.73

Расчет прямозубой передачи

Выбор материала

Шестерня - сталь 40ХН, термообработка, улучшение НВ = 300

Колесо - сталь 40ХН, термообработка, улучшение НВ = 290.

Срок службы -

Расчет шестерни

S_H = 1.2 - коэффициент запаса прочности при улучшении

z_R = 0.95 - коэффициент шероховатости поверхности для фрезеруемого колеса

z_V = 1 - коэффициент учитывающий влияние скорости

Определяем коэффициент долговечности

, берем 1

Расчет колеса

S_H = 1.2 - коэффициент запаса прочности при улучшении

z_R = 0.95 - коэффициент шероховатости поверхности для фрезеруемого колеса

z_V = 1 - коэффициент учитывающий влияние скорости

Определяем коэффициент долговечности

, берем 1

Расчет косозубой передачи

Выбор материала

Шестерня - HRC=45, сталь 40ХH, HB=430

Колесо - сталь 40Х, НВ = 200.

Срок службы -

Расчет шестерни

S_H = 1.2 - коэффициент запаса прочности при улучшении

z_R = 0.95 - коэффициент шероховатости поверхности для фрезеруемого колеса

z_V = 1 - коэффициент учитывающий влияние скорости

Определяем коэффициент долговечности

, берем 1

Расчет колеса

S_H = 1.2 - коэффициент запаса прочности при улучшении

z_R = 0.95 - коэффициент шероховатости поверхности для фрезеруемого колеса

z_V = 1 - коэффициент учитывающий влияние скорости

Определяем коэффициент долговечности

, берем 1

372 МПа < 511 МПа < 639 МПа

Расчет размеров прямозубой передачи

Кн = 1.4 - коэффициент нагрузки

- коэффициент зубчатого колеса

Ка = 450

Межосевое расстояние:

a_W принимаем = 200(мм) из числа стандартных длин

Выбираем нормальный модуль

, принимаем m = 2.

Определяем количество зубьев на шестерне и колесе

; ; .

Определяем делительный диаметр

;

,

Диаметр выступов

;

Диаметры впадин

;

Ширина колеса

Окружная скорость



Проверочный расчет

Коэффициенты нагрузки

Где коэффициенты внутренней динамической нагрузки

коэффициенты концентрирования напряжения

коэффициенты распределения нагрузки между зубьями

Проверка по контактным напряжениям

коэффициент металла для стали = 190

коэффициент учета сумарной длины контактных линий = 2,5

Расчет размеров косозубой передачи

Кн = 1.3 - коэффициент нагрузки

- коэффициент зубчатого колеса

Ка = 410

Межосевое расстояние:

,

исходя из конструкции редуктора

Выбираем нормальный модуль

, принимаем m = 2

Определяем количество зубьев на шестерне и колесе

; .

Принимаем количество зубьев z₁ = 31, z₂ = 155

Определяем делительный диаметр

;

Диаметр выступов

;

Диаметры впадин

;

Ширина колеса

;

Окружная скорость

Проверочный расчет

Коэффициенты нагрузки

Где коэффициенты внутренней динамической нагрузки

коэффициенты концентрирования напряжения

коэффициенты распределения нагрузки между зубьями

Проверка по контактным напряжениям

коэффициент металла для стали = 190

коэффициент учета суммарной длины контактных линий = 2,42

Проверка по усталостным напряжениям изгиба

Допускаемое напряжение изгиба для косозубой передачи

Y_R = 1 - коэффициент шероховатости

Y_A = 1

принимаем = 1.

, m =6 - для улучшенных сталей, m = 9 - для закаленных сталей.

- число циклов

берем ;

берем ;

Для шестерни

Для колеса

Допускаемое напряжение изгиба для прямозубой передачи

Y_R = 1 - коэффициент шероховатости

Y_A = 1

принимаем = 1.

, m =6 - для улучшенных сталей, m = 9 - для закаленных сталей.

- число циклов

берем ;

берем ;

Для шестерни

Для колеса

Рабочие напряжения изгиба для колеса прямозубой передачи

-коэффициент формы зуба

- коэффициент перекрытия зубьев в зацеплении

- коэффициент угла наклона

; ; b = 70мм; m = 2;

Проверка на контактную статическую прочность

Проверка изгибной статической прочности

Рабочие напряжения изгиба для шестерни прямозубой передачи

-коэффициент формы зуба

- коэффициент перекрытия зубьев в зацеплении

- коэффициент угла наклона

; ; b = 72мм; m = 2;

Проверка на контактную статическую прочность

Проверка изгибной статической прочности

Рабочие напряжения изгиба для колеса косозубой передачи

-коэффициент формы зуба

- коэффициент перекрытия зубьев в зацеплении

- коэффициент угла наклона

; ; b = 66,67мм; m =2; х=0

Проверка на контактную статическую прочность

Проверка изгибной статической прочности

Рабочие напряжения изгиба для шестерни косозубой передачи

-коэффициент формы зуба

- коэффициент перекрытия зубьев в зацеплении

- коэффициент угла наклона

; ; b = 66,67мм; m =2; х=0

Проверка на контактную статическую прочность

Проверка изгибной статической прочности

Ориентировочный расчет валов

Диаметр вала определим в зависимости от крутящего момента и напряжений вала при кручении

Для быстроходного вала:

Выбираем диаметр вала d=22мм

Для промежуточного вала:

Выбираем диаметр вала d=36мм

Для тихоходного вала:

Выбираем диаметр вала d=60мм

Расчет валов

Ориентировочный расчет валов

Диаметр вала определим в зависимости от крутящего момента и напряжений вала при кручении

Для быстроходного вала:

Для промежуточного вала:

Для тихоходного вала:

3.2 Уточненный расчет валов

Быстроходный вал

окружное усилие на шестерне

Осевая сила на шестерне

В плоскости ZoY

H

плоскости XoY

В т. С

В т. А

В т. D

В т. D

В т. B

Промежуточный вал

окружное усилие на колесе

Окружное усилие на шестерне

Осевая сила на колесе

В плоскости ZoY

В плоскости XoY

;

;

;

;;

;

;

;

;

В т. С

В т. А

В т. D

В т. С

В т. B

Тихоходный вал

окружное усилие на колесе

Осевая сила на колесе

В плоскости ZoY

В

В плоскости XoY



В т. С

В т. А

В т. D

В т. B

Выбор подшипников и их расчет

Выбираем для данного редуктора шарикоподшипники, на быстроходном и промежуточном валу из средней серии, а на тихоходном валу из легкой серии..

Быстроходный вал в точке А

d=25; D=62; B=17; C=22500; C₀=11400

;

Быстроходный вал в точке B

d=25; D=62; B=17; C=22500; C₀=11400

; ;

;

Промежуточный вал в точке А

d=35; D=80; B=19; C=28100; C₀=14600

; ;

;

Промежуточный вал в точке В

d=35; D=80; B=19; C=28100; C₀=14600

;

;

Тихоходный вал в точке А

d=65; D=120; B=23; C=56000; C₀=34000

; ;

;

Тихоходный вал в точке В

d=60; D=95; B=18; C=19600; C₀=18300

;

;

Выбор муфт

Для соединения электродвигателя с редуктором выбираем муфту глухую фланцевую, так как она предназначена для соединения соосных цилиндрических валов при передаче вращающего момента от 2,5 до 400 Н*м и уменьшения динамических нагрузок, так же она допускает радиальное смещение до 0,2 мм и перекос до 1 ⁰30 '. Применяют для диаметров валов от 6 до 45 мм.

Для соединения редуктора с приводом лебедки выбираем упругую муфту со звездочкой муфту, так как она компенсирует радиальное смещение.

Расчет шпоночных соединений

Расчет шпоночного соединения на быстроходном валу

Расчет шпонки на смятие



Расчет шпонки на срез

Расчет шпоночного соединения на промежуточном валу

Расчет шпонки на смятие

Расчет шпонки на срез

Расчет шпоночного соединения на тихоходном валу в соединении с колесом

Расчет шпонки на смятие



Расчет шпонки на срез

Расчет шпоночного соединения на тихоходном валу в соединении с муфтой

Расчет шпонки на смятие

Расчет шпонки на срез

Смазка редуктора

Для смазки редуктора можно использовать обычное индустриальное масло я выбираю масло индустриальное масло марки - И15.

Рабочий объем масла можно вычислить исходя из мощности редуктора по формуле

V= P* ( 0,5…0,7)

V=2,2кВт*0,6=1,32 (л)

Расчет рамы

Профиль рамы выбираем - швеллер, так как он обладает хорошими механическими свойствами и хорошей жесткостью, для того что бы выбрать номер швеллера нужно сначала определить диаметр фундаментного болта.

Диаметр фундаментного болта определяется по формуле:

d_ф=0,036*а_w + 12

где а_w- межосевое расстояние редуктора

d_ф=0,036*200мм +12 = 19,1мм

выбираем диаметр фундаментного болта исходя из ряда стандартных d_ф=20мм

Исходя из этого диаметр выбираем номер швеллера, для данного диаметра подходит швеллер №12. Соответственно для проектирования рамы выбираем его.

Список использованных источников

1. Верпаховский Ю.С., Глушков Г.А., Клековкин В.С., Задания на курсовой проект по курсу «Основы конструирования» для студентов М и РТ факультетов дневной и вечерней форм обучения / Ижевский механический институт; Ижевск, 1990. 40 с./

2.Клековкин В.С., Севастьянов Б.В., Фаттиев Ф.Ф., Основы конструирования машин: Учеб. Пособие для механических и электромеханических специальностей вузов. В 2 ч. -Ч. 1. Теоретические основы.-2-е изд., испр. и доп.-Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2003.-268 с.: ил.

3.Верпаховский Ю.С. Методические указания по расчету валов редукторов -Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 1988.-40 с.

4.Голубков Н.С., Ибрагимов А.У., Выбор подшипников качения: Методические указания к курсовому проекту по курсам «Основы конструирования машин», «Детали машин».- Изд-во ИжГТУ, 2000.- 30 с.

5. Клековкин В.С., Севастьянов Б.В., Фаттиев Ф.Ф., Основы конструирования машин: Учеб. Пособие для механических и электромеханических специальностей вузов. В 2 ч. -Ч. 2. Примеры расчетов..-Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2004.-340 с.: ил.

6.Анурьев В. И. Справочник конструктора - машиностроителя. В 3-х т. Т. 1.-8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой.- М.: Машиностроение, 2001.- 920 с.: ил.

7.Анурьев В. И. Справочник конструктора - машиностроителя. В 3-х т. Т. 2.-8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой.- М.: Машиностроение, 2001.- 912 с.: ил.

8.Анурьев В. И. Справочник конструктора - машиностроителя. В 3-х т. Т. 3.-8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой.- М.: Машиностроение, 2001.- 864 с.: ил.

9.Дунаев П.Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин- М.: Высш. шк., 2001. - 447 с.

10. Решетов Д.Н. Детали машин - М.: Машиностроение, 1989. - 496 c.

11.Иванов М.Н. и Иванов В.Н. Детали машин. Курсовое проектирование. Учеб. пособие для машиностроительных вузов.-М.: Высш. шк., 1975.-551 с.: ил.

Размещено на Allbest