39353

Проектирование прямозубого редуктора

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Материал для шестерни и колеса: для шестерни сталь 40 термообработка улучшение твёрдость НВ192228 ; среднее значение принимаем: НВ1210 для колеса сталь 35 термообработка нормализация твердость НВ163192 ; среднее значение принимаем НВ2178; условие выполняется. то для дальнейшего расчета зубчатых колёс принимаем меньшее значение т. Межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев где коэффициент передачи для прямозубых колёс; коэффициент ширины зубчатого венца по отношению к...

Русский

2013-10-03

738 KB

6 чел.

Задание. Спроектировать прямозубый редуктор.

Крутящий момент на выходном валу         Т2=32Н м.

Частота вращения выходного вала             n2=360об/мин.

Срок службы                                                 Lh=7000час.

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет.

1.1. Общий к. п. д. редуктора равен

, где

- к. п. д. зацепления зубчатой передачи (рекомендуемые значения );

- к. п. д. муфты соединительной;

- к. п. д., учитывающий потери пары подшипников качения;.

1.2. Угловая скорость на тихоходном валу редуктора

1.3. Требуемая мощность электродвигателя

1.4. Частота вращения вала электродвигателя.

Рекомендуемые значения передаточного числа одноступенчатого редуктора .

С учетом рекомендуемого значения передаточного числа, для частоты вращения ведущего вала редуктора получим

 

По требуемой мощности и возможных значений частоты вращения ведущего вала редуктора, выбираем электродвигатель трёхфазный короткозамкнутый серии 4А, закрытый, обдуваемый, с синхронной частотой вращения nC=750об/мин. 4А112МА8, с параметрами Рдв=2,2кВт. и скольжением s=6,0%. Номинальная частота вращения и угловая скорость двигателя равны

Передаточное отношение редуктора

Полученное значение округляем до ближайшего стандартного .

Погрешность отклонение от требуемого значения составляет

,

условие точности выполнено, в проектном расчете будет использовано .

1.6. Вращающие моменты, угловая скорость и частота вращения:

на колесе

на шестерне

, где

на ведущем валу

2. Расчет зубчатых колёс редуктора.

Материал для шестерни и колеса:

для  шестерни – сталь 40, термообработка – улучшение, твёрдость НВ192…228, ;

среднее значение

принимаем: НВ1210

для колеса – сталь 35, термообработка – нормализация, твердость НВ163…192, ;

среднее значение

принимаем НВ2178;

условие  выполняется.

2.1. Допускаемые контактные напряжения:

, где

- предел контактной выносливости при базовом числе циклов.

Для углеродистых сталей с твёрдостью поверхности зубьев менее НВ350 и термической обработкой

- коэффициент долговечности;

- при длительной эксплуатации;

- коэффициент безопасности (рекомендуемые значения 1,1…1,2);

- для термообработки – нормализации.

Для прямозубых колёс расчетное допускаемое напряжение

для шестерни

для колеса

т. к. , то для дальнейшего расчета зубчатых колёс принимаем меньшее значение , т. е.

2.2 Допускаемые напряжения изгиба.

, где

- предел выносливости зубьев по напряжениям изгиба.

Для углеродистых сталей с твёрдостью поверхности зубьев менее НВ350 и термической обработкой

- коэффициент безопасности;

, где

- коэффициент, учитывающий нестабильность свойств материала зубчатого колеса и ответственность передачи;

- при вероятности разрушения 0,99 (термообработка – нормализация и улучшение);

- коэффициент, учитывающий способ получения заготовки;

- для поковок;

- коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки;

- односторонняя нагрузка.

- коэффициент долговечности;

- при длительной эксплуатации;

Для прямозубых колёс расчетное допускаемое напряжение изгиба:

для шестерни

для колеса

2.3. Допускаемые напряжения при кратковременной нагрузке.

Предельные контактные напряжения для шестерни и колеса:

для шестерни

для колеса

Предельные напряжения изгиба:

для шестерни

для колеса

2.4. Межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев

, где

- коэффициент передачи для прямозубых колёс;

- коэффициент ширины зубчатого венца по отношению к  межосевому расстоянию;

, где

- коэффициент ширины зубчатого венца по отношению к диаметру, принимаем для симметричного расположения колеса и НВ<350 (рекомендуемые значения 0,8…1,4),принимаем для симметричного расположения колеса и НВ<350

 

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца (НВ<350, симметричное расположение колёс и ).

Ближайшие из стандартных значений межосевого расстояния 71мм.; 80мм.,

Принимаем

 

Находим

принимаем

2.5. Модуль передачи. Для обычных передач редукторного типа в отдельном корпусе с жёсткими валами и опорами принимаем:

тогда модуль зацепления

По ГОСТ2185-66 принимаем

2.6.Определяем суммарное число зубьев, определяем числа зубьев шестерни и колеса

тогда число зубьев шестерни:

принимаем:

число зубьев колеса:

Фактическое передаточное отношение:

отклонение от заданного составляет:

2.8. Основные размеры шестерни и колеса

Делительные диаметры:

Проверка:

диаметры вершин зубьев:

диаметры впадин зубьев:

ширина шестерни

2.9. Силы, действующие в зацеплении:

окружная

радиальная

, где

- нормальный угол зацепления.

2.10. Коэффициент ширины колеса по диаметру:

2.11. Окружная скорость колеса и степень точности передачи

Для окружной скорости прямозубого колеса 2…6м/с следует принять 8 степень точности.

2.12. Коэффициенты нагрузки.

- коэффициент концентрации нагрузки;

(при  и НВ2<350)

- коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку;

(, 8 степень точности и НВ2<350).

2.13. Проверка контактных напряжений

, где

- коэффициент, учитывающий механические свойства материала сопряженных зубчатых колёс.

-для стальных колес при  и ;

- коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев в полюсе зацепления;

- коэффициент, учитывающий суммарную длину контактной линии

, где

, где

- степень перекрытия

Контактные напряжения

Т. е.

Перегрузка составляет

, что допустимо ().

Условие экономичности и прочности выполняется.

2.14. Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба

- коэффициент нагрузки

,где

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца;

(при , твердости HB2<350)

- коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку;

(, 8 степень точности и НВ2<350).

Таким образом,

- коэффициент, учитывающий форму зуба и зависящий числа зубьев шестерни или колеса (для прямозубой передачи):

у шестерни

при               (при )

у колеса

при                (при )

Проверяем отношение

для шестерни:

для колеса:

Проверку прочности зуба по напряжениям изгиба проводим по колесу (при  и )

Условие прочности выполнено.

2.15. Проверка на перегрузку.

3. Проектный расчет ведомого вала редуктора.

3.1. Ведомый вал.

Материал вала – сталь 45, допускаемые напряжения при кручении с учетом нагрузки на вал от открытой зубчатой передачи примем

Принимаем

Диаметр выходного конца вала

Ближайшее большее значение из стандартного ряда

3.2. Длина выходного конца

принимаем

Остальные диаметры вала:

3.3. Диаметр вала под подшипниками

, где

- глубина посадки шпонки в паз вала

Для вала диаметром 19 мм. принимаем шпоночный паз с размерами 6H6H20, т.е.

принимаем

3.4. Длина подшипниковой шейки. Принимаем длину шейки равной ширине подшипника плюс ширина мазеудерживающего кольца. Ширину мазеудерживающего кольца принимаем 10 мм. Предварительно назначаем для тихоходного вала радиальные шарикоподшипники:

№105 , , , ,

Подшипник №105.

3.5. Диаметр вала под зубчатым колесом

, где

- координата фаски подшипника.

- для диаметра 25 мм.

принимаем

3.6. Длина посадочной поверхности вала под зубчатым колесом принимаем равной длине ступицы зубчатого колеса минус один мм.

длина ступицы

принимаем

3.7. Диаметр вала под уплотнительным кольцом.

, где

- высота буртика

- для диаметра 19 мм.

принимаем

3.6. Диаметр вала между колесом и подшипником.

, где

- фаска ступицы колеса

принимаем

Длина вала под уплотнительным колесом и свободной поверхности найдем после компоновки.

Вал тихоходный.

Кольцо мазеудерживающее.

4. Разработка конструкции узла тихоходного вала.

4.1. Размеры зубчатого колеса.

; ; ;

4.2. Остальные размеры:

диаметр ступицы

принимаем

длина ступицы рассчитана ранее

толщина обода

принимаем

4.3. Конструктивные размеры корпуса редуктора.

Толщина стенок корпуса редуктора и крышки:

принимаем min значение:

принимаем min значение:

Диаметр болтов:

фундаментных

принимаем ;

крепящих крышку к корпусу у подшипников

принимаем ;

соединяющих крышку с корпусом

принимаем

4.3.3. Назначаем способ смазывания: зацепление зубчатой пары – окунанием зубчатого колеса в масляную ванну; для подшипников – пластичный смазочный материал. Раздельное смазывание принято потому, что подшипники ведущего вала удалены, что затрудняет попадание масляных брызг. Кроме того, раздельная смазка предохраняет подшипники от попадания вместе с маслом частиц металла.

4.3.4. Принимаем:

зазор меду торцом колеса и внутренней стенкой корпуса

зазор от окружности вершин зубьев колеса до внутренней нижней стенки корпуса

4.3.5. Предварительно назначенные радиальные шарикоподшипники для тихоходного вала:

шариковый радиальный однорядный подшипник средней серии

№105 , , , ,

4.3.6. Глубина гнезда под подшипник (для удобства механической обработки корпуса редуктора принимаем длину гнезда под подшипник одинаковой у обоих валов)

, где

- расстояние от стенки корпуса редуктора до центра отверстия под стяжной болт М14.

- радиус бобышки под стяжной болт М14.

принимаем

4.3.7. Расстояние между серединой зубчатого венца тихоходного вала и серединой подшипника:

, где

2 мм. – выход мазеудерживающего кольца за торец подшипникого гнезда

10 мм. – ширина мазеудерживающего кольца.

4.3.8. Расстояние между серединой зубчатого венца шестерни открытой зубчатой передачи и ближайшей опорой:

, где

- толщина фланца крышки подшипника по ГОСТ18512-73.

Крышка сквозная под уплотнитнение.

5. Уточнённый проверочный расчет тихоходного вала.

Ведомый вал. Из предыдущих расчетов имеем:

; ; ;

Материал вала – сталь45, термическая обработка – нормализация.

Допускаемый коэффициент запаса прочности

Средне значение предела выносливости

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений

5.1. Реакции опор:

в плоскости X0Z

в плоскости X0Y

5.2. Значения изгибающих моментов в сечениях вала под зубчатым колесом.

в плоскости X0Z

в плоскости X0Y

Строим эпюру.

Суммарный изгибающий момент.

5.3.  Проверяем сечение под зубчатым колесом.

концентрация напряжений обусловлена шпоночным пазом 10H8H36 (, , диаметр сечения ).

5.3.1. Крутящий момент на валу

5.3.2. Эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений

- при

5.3.3. Эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений

- при

5.3.4. Масштабный фактор для нормальных напряжений

- при диаметре вала

5.3.5. Масштабный фактор для касательных напряжений

- при диаметре вала

5.3.6. Коэффициенты чувствительности к асимметрии цикла

,  - для сечений валов, подвергнутых поверхностному упрочнению, а также при

5.3.7. Момент сопротивления сечения вала кручению

5.3.8. Момент сопротивления сечения вала изгибу

5.3.9. Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений

5.3.10. Амплитуда нормальных напряжений изгибу

5.3.11. Среднее напряжение цикла нормальных напряжений

5.3.12. Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям

5.3.13. Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

5.3.14. Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения.

6. Проверка долговечности подшипников.

6.1.Ведомый вал. Из предыдущих расчетов:

;

6.2. Суммарные реакции

Расчет подшипников тихоходного вала производим по эквивалентной нагрузке.

№105 , , , ,

6.3. Эквивалентная нагрузка равна

, где

- вращается внутреннее кольцо;

- коэффициент безопасности;

- спокойная нагрузка (без толчков),  (возможные значения ).

- температурный коэффициент;

- рабочая температура подшипника не более

Т. о.

6.4. Расчетная долговечность, млн. об.

6.5. Расчетная долговечность, час.

долговечность обеспечена.

7. Проверочный расчёт шпоночных соединений.

Принимаем материал для призматической шпонки – сталь45,  имеющей:

, где

- коэффициент запаса прочности при нереверсивной малоизменяющейся нагрузке;

применяем

- предел текучести  материала шпонки или сопряженных со шпонкой деталей

- для стали 45;

Т. о. допускаемые напряжения смятия

при стальной ступице (зубчатое колесо – вал)

7.1. Сечение под зубчатым колесом (bHhHl)  10H8H36 (, ).

, ,

прочность обеспечена.

7.2. Сечение выходного конца тихоходного вала.

, , (bHhHl)  6H6H20 (, ).

прочность обеспечена.

8. Смазка закрытой передачи и подшипников.

8.1. Способ смазывания. Для редукторов общего назначения применяют непрерывное смазывание жидким маслом картерным непроточным способом (окунанием). Данный способ применяется для зубчатых передач при окружных скоростях от 0,3 до 12,5 м/c.

82. Выбор сорта масла. Сорт масла рекомендуется выбирать в зависимости от значения контактного напряжения в зубьях и фактической окружной скорости колёс.

При  и  рекомендуется масло И-Г-А-46 ( и ).

8.3. Определение количества масла. Для одноступенчатых редукторов при смазывании окунанием объем масляной ванны определяется из расчета 0,4…0,8л. на  1кВт. передаваемой мощности.

8.4. Определение уровня масла. В цилиндрических редукторах при окунании в масляную ванну зубчатого колеса (шестерня – наверху), уровень погружения колеса в масло определяется по формуле

при этом

8.5. Контроль уровня масла. Контроль за уровнем масла, находящегося в корпусе редуктора будем контролировать жезловым маслоуказателем.

8.6. Слив масла. При работе передач масло постепенно загрязняется продуктами износа деталей передач. Стечением времени оно стареет, свойства его ухудшаются. Поэтому масло в редукторе периодически меняют. Для этого в корпусе редуктора предусмотрено сливное отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической резьбой.

8.7. Отдушина. При длительной работе в связи с нагревом масла и воздуха повышается давление внутри корпуса. Это приводит к просачиванию масла через уплотнения и стыки. Чтобы избежать этого, внутреннюю полость корпуса сообщают с внешней средой путём установки отдушины. Отдушину устанавливаем на крышку смотрового окна.

8.8. Смазывание подшипников. Для смазывания подшипников применим пластичную смазку ЦИАТИМ-203 по ГОСТ8773-73. Пластичные смазочные материалы применяются при

Для отделения подшипникого узла от общей смазочной системы редуктора применим мазеудерживающее кольцо.

В качестве уплотняющего устройства используем манжетные уплотнения по ГОСТ8752-79.

9. Сборка редуктора.

Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.

Сборку производят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная с узлов валов:

на ведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и подшипники, предварительно нагретые до ;

в ведомый вал закладывают шпонку 10H8H36  и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают роликоподшипники, также предварительно нагретые в масле.

Собранные валы устанавливают в корпус редуктора: быстроходный вал устанавливается в крышку корпуса, а тихоходный вал закладывается в основание корпуса. Крышку корпуса вместе с быстроходным валом надевают на основание, покрывая предварительно поверхность стыка крышки и основания спиртовым лаком. Для центровки устанавливают крышку на основание с помощью двух конических штифтов; затягивают болты, крепящих крышку к основанию.

Далее в подшипниковые камеры устанавливают распорные кольца и закладывается пластичная смазка.

Перед установкой сквозных крышек в них устанавливают манжеты. На все крышки, закрывающие подшипниковые камеры, устанавливают прокладки, затем крышки устанавливают в подшипниковые гнёзда. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки)  и закрепляют крышки болтами.

1Литература.

1. Иванов М. Н. «Детали машин» 1999 г.

2. Дунаев П. Ф., Пелинов О. П. «Курсовое проектирование» 1984 г.

3. Чернавский С.А. «Курсовое проектирование деталей машин» 1987 г.

4. Чернилевский Д.В. «Курсовое проектирование деталей машин и механизмов»1980 г.

5. Посилевич  Г. Б. «Детали машин» 1988 г.

6. Федосьев  В. И. «Сопротивление материалов» 1985 г.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

14320. Внутрішній фотоефект у напівпровідниках 58 KB
  Лабораторна робота № 12 Внутрішній фотоефект у напівпровідниках Мета роботи: експериментально встановити залежність опору напівпровідника від величини падаючого на нього потоку електромагнітного випромінювання та визначити чутливість фото резистора. Прилади та о...
14321. Визначення опору методом мостової схеми 63 KB
  Лабораторна робота №3 Визначення опору методом мостової схеми Мета роботи: Вивчити метод мостової схеми і визначити невідомі опори цим методом. Прилади і приналежності: відомий опір R=470 Ом невідомі опори Rx1 Rx2 Rx3; реохорд і гальванометр нульіндикатор; джерело по...
14323. Визначення магнітного поля колового струму і визначення горизонтальної складової напруженості магнітного поля Землі 67 KB
  Лабораторна робота №7 Визначення магнітного поля колового струму і визначення горизонтальної складової напруженості магнітного поля Землі Мета роботи: Визначити залежність магнітного поля колового струму від сили струму радіуса кільцевого провідника і числ
14324. ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАЛЕЖНОСТІ ОПОРУ НАПІВПРОВІДНИКІВ ВІД ТЕМПЕРАТУРИ 107.5 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 9 ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАЛЕЖНОСТІ ОПОРУ НАПІВПРОВІДНИКІВ ВІД ТЕМПЕРАТУРИ Мета роботи: Дослідним шляхом встановити закон зміни опору напівпровідника при його нагріванні визначити ширину забороненої зони і концентрацію зарядів у напівпровідник
14325. ЕЛЕКТРИЧНІ ВИМІРЮВАННЯ. Принцип роботи, типи, будова електровимірювальних приладів, похибки вимірювань. Техніка безпеки 203 KB
  Методичні рекомендації Для виконання лабораторних робіт з фізики ЕЛЕКТРИЧНІ ВИМІРЮВАННЯ Принцип роботи типи будова електровимірювальних приладів похибки вимірювань. Техніка безпеки. для студентів спеціальностей 6.010100професійне навчання 6.091900 мех
14326. ЕЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ. ЗМІННИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ. 2.08 MB
  Методичні рекомендації з дисципліни ФІЗИКА Модуль 5 Електромагнетизм. змінний електричний струм. Для студентів напряму підготовки: 6.010104 професійна освіта 6.100202 процеси машини та обладнання в агропромисловому виробництві. 6.100101 енергетика
14327. ЕЛЕКТРОСТАТИКА. ПОСТІЙНИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ 2.49 MB
  Методичні рекомендації з дисципліни ФІЗИКА Модуль 4 Електростатика. Постійний електричний струм Для студентів спеціальностей: 6.010100 професійна освіта 6.091902 механізація сільського господарства 6.091901 енергетика сільськогосподарського виробницт...
14328. Вимірювання фізичних величин та обробка результатів 30 KB
  Лабораторна робота №1 Вимірювання фізичних величин та обробка результатів Мета даних методичних рекомендацій допомогти студентам у виконанні лабораторних робіт з фізики підвищити ефективність і зміст цих робіт сприяти кращому засвоєн...