Проектирование одноступенчатого цилиндрического косозубого редуктора
Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Конструирование зубчатого колеса и корпуса редуктора. Особенность вычисления шпоночных соединений. Подбор и калькуляция подшипников. Избрание муфты, смазки и посадок. Анализ эксплуатации преобразователя.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.02.2016 |
| Размер файла | 166,2 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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодский государственный университет» машиностроительный техникум
Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования (по отраслям)
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Дисциплина: «Детали машин»
Наименование темы: « Проектирование одноступенчатого цилиндрического косозубого редуктора »
Руководитель
Гулина Н Н
Выполнил
Антропьев И.В.
Вологда 2016 г
ВВЕДЕНИЕ
В типовых заданиях на курсовое проектирование деталей машин указывается кинематическая схема привода к конвейеру, смесителю, кормораздатчику и другим устройствам, эксплуатируемым в режиме, близком к постоянному. К исходным данным относятся эксплуатационные, загрузочные и энергетические характеристики.
Первый этап проектирования - анализ кинематической схемы и выбор электродвигателя.
В общем машиностроении большинство машин приводят в движение от трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Эта разновидность электродвигателей отличается простой конструкции (у них обмотка ротора замыкается в самом двигателе, что позволяет включать из в сеть без дополнительных устройств) и обслуживания, надежность в эксплуатации и сравнительно низкой стоимостью.
Электродвигатели характеризуются номинальной мощностью , которые они могут отдавать длительное время, не нагреваясь свыше допустимой температуры, и номинальной частотой вращения ротора . Частоту вращения ротора асинхронного двигателя определяет число пар плюсов обмотки статора и его нагрузка.
При выборе электродвигателя может оказаться, что его мощность по паспорту отличается от требуемой. В этом случаи надо учитывать два обстоятельства: большой запас мощности электродвигателя приводит к повышению расхода электроэнергии , перегрузка - к перегреву двигателя (допускается перегрузка не более 5%).
1. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
Рисунок 1- Кинематическая схема привода:
1.1 Определение общего коэффициента полезного действия привода
Общий к.п.д. привода определяется по формуле:
з0 = ззп.* з2п/к.
где з0 - общий к.п.д. привода;
ззп - к.п.д. зубчатой передачи;
з п/к -к.п.д. пары подшипников качения.
Принимаем средние значения К.П.Д. из известного диапазона.
ззп - принимаем : 0,96;
з п/к -принимаем: 0,99.
1.2 Определение мощности электродвигателя
Требуемая мощность равняется:
Pдв = Pтр / 0, кВт,
где 0 - КПД привода, равный произведению КПД отдельных звеньев кинематической цепи.
Pдв =1.0 / 0.95=1.05 кВт,
1.3 Определение требуемой частоты вращения вала электродвигателя
Зная номинальные значения частот вращения валов электродвигателей, различных марок, и значение частоты вращения выходного вала, определим возможные значения общего передаточного отношения привода.
nдв = nпр*u0, об/мин;
u0 = nэл/nвых=744/120=6,2
u зп - передаточное отношение зубчатой передачи
Принимаем:
uзп =6.3 ; nдв = nдв(синх) (1-s)=750(1-0.007)=744 об/мин;
Затем по таблице, выбираем электродвигатель марки 4А90LB8 с техническими характеристиками:
Р = 1.1 кВт, nдв = 744 об/мин; nдв(синх) = 750 об/мин; К.П.Д. = ; dвала= 24 мм; s=7.0 %; степени защиты IP44(АИР) по ГОСТ 17494 - 75, климат умеренный или тропический, способ охлаждения IC0141 по ГОСТ 20459, соотношения моментов (приближенно): Мпуск/Мном=2.2, Ммакс/Мном=2.2, Ммин/Мном=1.8, климатическое исполнение УХЛ4 по ГОСТ 15150 - 83.
1.4 Определение частот вращения и вращающих моментов на валах
Частота вращения, мощность и вращающий момент вала электродвигателя:
nэл1 = 744 об/мин;
эл1= *n/30 =3,14*744/30=77,8 рад/сек Рэл = 1.1 кВт;
Мэл1 = Рэл/эл1 = 1100/77,8=14,13 Н*м
Частота вращения, мощность и вращающий момент вала рабочего органа:
n2 = nэл/ uзп =120 об/мин
2=*n/30 = 3,14*120/30=12,56 рад/сек
М2 = М1*u* з0=14,13*6,3*0,95=84,568 Н*м
2. РАСЧЕТ ЗУБЧАТОГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ
(Косозубая передача) Исходные данные:
2.1 Кинематический расчет
Коэффициент полезного действия з=0,95
Передаточное отношение:
U=6,3
Угловые скорости:
щ1==77,8 р/с щ2=12,56 р/с
Вращающие моменты:
М1= 14,13 Н*м
М2= 84,568 Н*м
2.2 Выбор материала зубчатой пары
Основным материалом для изготовления зубчатых колес служат легированные или углеродистые стали. Они имеют наибольшую твердость, наименьшие габариты и массу. Рекомендуется назначать для шестерней и колеса сталь одной и той же марки, но обеспечивать соответствующей термообработкой твердость поверхности зубьев шестерни на 20-30 единиц Бринелля выше, чем колеса.
Шестерня- Сталь 45 HB 230 Колесо - Сталь 45 HB 200
Термическая обработка - улучшение
Допускаемые показатели контактной прочности
предел контактной выносливости.
Для шестерни
Для колеса
Расчетное допускаемое контактное напряжение
2.3 Проектировочный расчет зубчатой передачи
Межосевое расстояние:
, где
|
и |
- |
передаточное число для зубчатой передачи; |
|
|
М2 |
- |
вращающий момент на валу колеса, Н*мм; |
|
|
ШВА |
коэффициент ширины зубчатого венца; |
KH = KH KH KH,
где KH - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями; KH - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца; KH - динамический коэффициент.
=106,72 мм, принимаем 112 мм.
2.4 Геометрический расчет передачи
Модуль зацепления
тn =(0,01-0,02) а = 1,12-2,24 принимаем по ГОСТ 2185-66, тn =1,75мм
Cуммарное число зубьев.
, где
?126,08=126
Число зубьев шестерни и колеса
По округленным значениям Z1 и Z2 уточняем передаточное число
и = Z2/Z1=109/17?6,4
Уточняем межосевое расстояние
аw=0,5 (Z1+Z2) тn/cos =0,5 126 1,75/ 0,985 ?111,9 мм
Делительные диаметры шестерни и колеса
Проверка аw=
Диаметры вершин и впадин зубьев
da1 = d1 + 2mn =30,2+2•1,75=33,7 мм
da2 = d2 + 2mn =193,8+2•1,75=197,3 мм
df1 = d1 - 2.5mn =30,2-2,5•1,75=25,8 мм
df2 = d2 - 2.5mn = 193,8-2,5•1,75=189,4 мм
Ширина венца шестерни и колеса
в2 =ШВА.• аw=0,4•112=44,8мм принимаем в2 =50 мм
в1 = в2(5ч10)=50,8 мм принимаем в1 =51 мм
Окружная скорость в зацеплении
==1,17 м/с
Силы, действующие в зацеплении
Окружная сила
==935,7Н
Радиальная сила
==345,7Н
Осевая сила
Fa=Ft*tgв=935,7•tg100=935.7•0,17=159,06Н
2.5 Проверочный расчет на контактную усталость рабочих поверхностей зубьев передачи
, где
|
в2 |
- |
ширина колеса |
|
|
Кн |
- |
коэффициент нагрузки |
|
КHa |
- |
коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями |
|
|
КHв |
- |
коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца |
|
|
КHд |
- |
динамический коэффициент |
=366,3МПа < 410МПа
Проверочный расчет выполнен. Условие прочности соблюдено
3. ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ РЕДУКТОРА
Вал - деталь, поддерживающая передачи. Передает крутящий момент. Испытывает деформацию кручения и изгиба. Часть вала на которую одевается подшипник - называется цапфой. Участок вала на который одевают детали передач - называют подступицей вала.
3.1.Ведущий вал
Округляем до стандартного Ra 40
Ответ; d= 20 мм, остальные диаметры берем конструктивно и округляем до стандартных рядов Ra40
Участки вала под подшипники качения округляем до стандартного, кратного 5. электродвигатель редуктор подшипник муфта
3.2 Ведомый вал
Рисунок 3 - Ведомый вал
Округляем до стандартного Ra 40
Ответ; d= 20 мм
Остальные диаметры берем конструктивно, округляем
до стандартных рядов Ra 40, участки вала под подшипники качения округляем до стандартного , кратного 5
4. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА
Диаметр ступицы стальных колес
Длина ступицы
Толщина обода цилиндрических колес
Толщина диска штамповочных колес
Диаметр центровой окружности
Толщина ребер
S=0,8 C= 0,8*20= 16 мм
Фаска
Рисунок 4-колесо зубчатое
5. КОНСТРУИРОВАНИЕ КОРПУСА РЕДУКТОРА
Толщина стенки корпуса и крышки редуктора
Толщина верхнего пояса (фланца) корпуса
Толщина нижнего пояса (фланца) крышки редуктора
Толщина нижнего пояса корпуса без бобышки
Толщина ребер основания корпуса
Толщина ребер крышки
Диаметр фундаментальных болтов
Диаметр болтов у подшипников
Диаметр болтов соединяющих основание корпуса с крышкой
Размер, определяющий положение болтов
6. ВЫБОР И РАСЧЕТ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Шпоночные соединения - это соединение охватывающей и охватываемой детали для передачи крутящего момента с помощью шпонки. Предназначены шпоночные соединения для соединения с валами деталей передач.
6.1 Для ступицы зубчатого колеса, выбираем шпонку по ГОСТ 23360-78
, , если
Расчет шпоночного соединения: [3]
мПа,
Где мм;
Проверочный расчет выполнен.
6.2 Для выходного конца ведомого вала выбираем шпонку по ГОСТ 23360-78 [3]
Проверочный расчет выполнен.
6.3 Для выходного конца ведущего вала выбираем шпонку по ГОСТ 23360-78
Проверочный расчет выполнен.
Таблица 1- расчет шпоночных соединений
|
№ |
||
|
1 |
||
|
2 |
||
|
3 |
7. ПОДБОР И РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ
Подшипники - это опора для валов и осей. Достоинства - маленькие размеры, невысокая стоимость, высокий КПД. Основные критерии работоспособности - динамическая и статическая грузоподъемность.
7.1 Ведущий вал. Выбираем шариковый радиально- упорный подшипник
Таблица 2 -Подбор и расчет подшипников
|
№ |
|||||||||
|
1 |
35мм |
80мм |
21мм |
2,5мм |
1,2мм |
42,6Кн |
24,7Кн |
- |
|
|
2 |
20мм |
52мм |
15мм |
1,5мм |
1,0мм |
15,9Кн |
7,8Кн |
- |
8. ВЫБОР МУФТЫ
Муфты - это устройства предназначенные для соединения друг с другом концов валов и свободно сидящих на них деталей и передачи крутящего момента.
Исходные данные:
Выбираем фланцевую муфту по ГОСТ20761-80 с данными:
Таким образом расчетные данные муфты приведены таблице 3
Таблица 3 Выбор муфты
|
№ |
||||||
|
1 |
112 мм |
80 мм |
58 мм |
170 мм |
120 мм |
9. ВЫБОР СМАЗКИ
9.1 Смазка редуктора
,
Где: V- объем масляной ванны ;
P- Мощность двигателя кВт.
Выбираем масло индустриальное марки И-40А, с кинематической вязкостью
9.2 Смазка подшипников
Выбираем солидол синтетический ГОСТ 4366-76.
эксплуатации от
Смазывание производится разбрызгиванием жидкого масла.
Для защиты подшипников от обильных струй масла и от попадания в них продуктов износа ставят защитные шайбы.
Камеры подшипников периодически пополняем шприцом через пресс- масленки. [2]
10. ВЫБОР ПОСАДОК
Таблица 4-Выбор посадок
|
H7/p6 |
Посадка зубчатого колеса на вал |
|
|
k6 |
Внутренние кольца подшипников качения на валы |
|
|
H7 |
Наружные кольца подшипников качения в корпусе |
|
|
H7/k6 |
Муфты на валах электродвигателя |
|
|
H7/h6 |
Мазеудерживающие кольца |
|
|
H8/h8 |
Распорные втулки |
|
|
N9/Js9 |
Шпоночные соединения |
11. СБОРКА РЕДУКТОРА
Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают масляной краской.
Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов.
На ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до .
В ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники предварительно нагретые в масле.
Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса покрытую спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на корпус с помощью 2-х конических штифтов, затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.
После на ведомый вал одевают распорное кольцо, в подшипниковые камеры закладывают пластинчатую смазку.
Перед постановкой крышек в проточку закладывают войлочный уплотнитель, пропитанный горячим маслом. Далее закладывают шпонку.
Затем ввертывают пробку маслозаливного отверстия с прокладкой и маслоуказатель. Собранный редуктор обкатывают и подвергают испытаниям на стенде по программе устанавливаемой техническими условиями.
12. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
При эксплуатации новый зубчатый редуктор подвергают обкатке. Перед работой нужно проверить затяжку болтов и винтов. Проверить наличие масла и проконтролировать его уровень. Масло доливать не реже одного раза в три месяца. Полностью заменять масло в редукторе не реже двух раз в год. Во время работы не допускать резких внезапных толчков и перегрузок, сильных осевых нагружений. Редуктор систематически осматривать, проверять на слух, подтягивать болты.
При работе редуктора запрещается разбирать, подтягивать ослабленные соединения. Менять и заливать масло. Постоянно следить за редуктором: при появлении шума, треска, стука немедленно выключить передачу и устранить неисправность. Не допускать работу редуктора без масла. Запрещается подключать редуктор при нагрузке, превышающей его мощность.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Подготовка курсового проекта позволила приобрести новые знания, понять условия работы привода и цилиндрического зубчатого редуктора.
В результате расчета мы получили:
1. Мощность электродвигателя
Частота вращения двигателя n=744 об/мин
2. Передаточное отношение зубчатой передачи
Межосевое расстояние =112мм
Модуль зацепления
В результате работы были спроектированы ведущий и ведомый валы, подобраны радиально-упорные подшипники, муфты, рассмотрены вопросы смазки редуктора и подшипников, эксплуатации и техники безопасности.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Боголюбов, С. К. Инженерная графика: учебник для ССУЗ / С.К. Боголюбов. - 3-е изд., испр. и доп. - М.: Машиностроение, 2009. - 352 с.: ил.
2. Дунаев, П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин: учеб. пособие / П.Ф. Дунаев, О. П. Леликов. - 8-е изд., перераб. и доп. - М.: Академия, 2008. - 496 с.
3. Мархель, И. И. Детали машин: учебник / И.И. Мархель. - М.: ФОРУМ; ИНФРА- М, 2008. - 336 с.
4. Олофинская, В. П. Детали машин: Краткий курс и тестовые задания: учеб. пособие / В. П. Олофинская. - 2-е изд. испр. и доп. - М: ФОРУМ, 2009. - 208 с.
5. Курсовое проектирование деталей машин: учеб. пособие / [авторы: С. А. Чернавский, К. Н. Боков, И. М. Чернин и др.]. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: ИНФРА-М, 2014.-414с.;ил. Нормативно-технические документы
6. ГОСТ 2.301-68. ЕСКД. Форматы. - Введ. 01.01.1971. - М.: Стандартинформ, 2007. - 4 с.
7. ГОСТ 2.318-81 ЕСКД. Правила упрощенного нанесения размеров отверстий. -Введ.01.01.1982 - М.: Стандартинформ, 2007. - 6 с.
8. ГОСТ 2.304-81 ЕСКД. Шрифты чертежные. - Введ. 01.01.1982. - М.: Стандартинформ, 2007. - 27 с.
9. ГОСТ2.307-68 ЕСКД. Нанесение разменов и предельных отклонений. - Введ. 01.01.1971. - М.: Стандартинформ, 2007. - 48 с.
10. ГОСТ 2.308-79 ЕСКД. Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей. - Введ. 01.01.1980. - М.: Стандартинформ, 2007. -21с.
11. ГОСТ 2.309-73 ЕСКД. Обозначения шероховатости поверхностей. - Введ. 01.01.1975. - М.: Стандартинформ, 2007. - 9 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет привода. Расчет зубчатой и цепной передачи редуктора. Конструктивные размеры корпуса и крышки редуктора. Подбор подшипников для валов редуктора и шпонок, проверочный расчет шпоночных соединений.
курсовая работа [255,4 K], добавлен 25.02.2011Кинематический расчет электродвигателя. Расчет зубчатых колес и валов редуктора, параметров открытой передачи. Конструктивные размеры шестерни, колеса и корпуса. Проверка долговечности подшипников и прочности шпоночных соединений. Выбор и анализ посадок.
курсовая работа [555,8 K], добавлен 16.02.2016Выбор электродвигателя и кинематический расчет передач и валов двухступенчатого, цилиндрического, косозубого редуктора: компоновка, конструирование зубчатых колес и корпуса агрегата. Выбор и проверочный расчет подшипников, посадок, соединений, муфт.
курсовая работа [380,4 K], добавлен 28.12.2008Определение мощности электродвигателя, частот вращения и крутящих моментов на валах привода. Расчёт цилиндрической и цепной передач, шпоночных соединений, подшипников, валов, муфты. Конструирование зубчатого колеса, корпусных деталей. Выбор посадок.
курсовая работа [404,7 K], добавлен 31.05.2015Проектирование и расчет показателей одноступенчатого цилиндрического косозубого редуктора. Критерии выбора электродвигателя и параметров корпуса прибора. Подсчет подшипников и проверка шпоночных соединений. Выбор допусков и посадок основных деталей.
курсовая работа [598,1 K], добавлен 04.03.2012Проектирование цилиндрического одноступенчатого косозубого редуктора. Выбор электродвигателя на основе требуемой мощности, расчет зубчатых колес и валов редуктора. Конструктивные размеры шестерни, колеса и корпуса редуктора. Определение диаметра болтов.
контрольная работа [305,0 K], добавлен 09.11.2011Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода. Подбор подшипников качения быстроходного вала. Проверочный расчет шпонок. Конструирование корпуса и крышки редуктора. Выбор материала червячного колеса. Конструирование корпуса и крышки редуктора.
курсовая работа [120,4 K], добавлен 19.01.2010Кинематический расчёт и выбор электродвигателя редуктора. Расчёт зубчатых колёс и валов. Конструктивные размеры шестерни, колеса и корпуса. Проверка долговечности подшипников, прочности шпоночных соединений. Этапы компоновки; посадки основных деталей.
курсовая работа [544,3 K], добавлен 19.04.2015Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчёты привода. Определение реакций подшипников валов редуктора и построение эпюр изгибающих и крутящих моментов. Выбор смазки для зацепления и подшипников. Подбор муфты, компоновка и сборка редуктора.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 09.06.2015Выбор электродвигателя и кинематический расчет передач. Рассмотрение эскизной компоновки редуктора. Расчет схемы валов, реакций, эпюры изгибных и крутящих моментов. Подбор подшипников, выбор и проверка шпонок. Смазка зубчатого зацепления и подшипников.
отчет по практике [277,0 K], добавлен 02.06.2015
