82368
Расчёт и проектирование двуступенчатого редуктора
Курсовая
Производство и промышленные технологии
Кинематическая схема привода. Определение мощности на ведущем валу и выбор электродвигателя. Определение общего передаточного числа. Основные параметры передачи. Выбор материалов. Допускаемые напряжения. Определение межосевого расстояния и расчёт тихоходной ступени. Геометрические параметры передачи.
Русский
2015-02-27
53.88 KB
1 чел.
Федеральное агентство морского и речного транспорта
Федеральное государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Волжская государственная академия водного транспорта
Расчёт и проектирование двуступенчатого редуктора
Расчётно-пояснительная записка к курсовой работе по ДМ
Выполнил:
Студент группы 322-ДСМ Глазов М.Ю
Проверила: Сидорова.О.В
Нижний Новгород
2014 год
Содержание
Список используемой литературы.
14 техническое задание вариант 6
Исходные данные к расчетам:0
Q=50
=25м
D=500мм
S=400мм
=30 об/мин
W=2.5
1.Определение общего кпд механизма.
=·=0,96·0,96=0,92
= =8.4375 1/0.92 = 9.17 кВт.
=0.0027·(·w±Н) = 0.0027·50(25·2.5±0)=8.4375
расчётная мощность двигателя.
В соответствии с ГОСТ 19 523 81 выбираем асинхронный трёхфазный электродвигатель типа АИР132М4 11 кВт, с частотой вращения = 1447 об/мин.
3 Определение общего передаточного числа и разбивка его по ступеням.
Um = = 1447/30 = 48.2, где = = 30
= 1.25 = 1.25 = 8,7
Принимаем = 9 в соответствии с ГОСТ 2144-76.
= = 5,6.
Принимаем = 5,6 в соответствии с ГОСТ 2144-76.
4 Основные параметры передачи.
Вал |
Р, кВт |
n, об/мин |
Т, Нм |
Ведущий (электродвигатель) |
= 11 |
= 1447 |
= 72,5 |
Промежуточный |
= 10,56 |
=161 |
= 657,5 |
Ведомый |
= 10,13 |
= 17,8 |
= 5434 |
= = 11 0.95 = 10,56 кВт.
= =10,56 0.96 = 10,13 кВт.
= = 1447/9 = 160,7об/мин.
= = 17.8об/мин.
= 9550 = 72,5Нм.
= 9550 = 627,5Нм.
= 9550 = 5434Нм.
Шестерня
Марка стали |
Термическое улучшение |
Твёрдость |
Прочность, МПа |
|||
45 |
Нормализация |
<222 |
- |
730 |
390 |
- |
Колесо
Марка стали |
Твёрдость |
Прочность, МПа |
||
45 |
<222 |
730 |
390 |
- |
6Допускаемые напряжения
6,1 Допускаемые напряжения на контактную прочность.
Усреднённое значение допускаемого напряжения для шестерни и колеса
= 0.45( ) = 0.45(445.5 + 445.5 ) =401 МПа.
Для шестерни:
= = 490 1/1.1 = 445.5 МПа.
= 1.1 коэффициент безопасности.
= 1.0 коэффициент долговечности.
= 2 = 2 210 70 = 490 МПа.
Для колеса:
= = 490 1/1.1 = 445.5 МПа.
= 2 = 2 210 + 70 = 490 МПа.
6,2 Допускаемые напряжения на изгибаемую прочность.
= = 226,3 Мпа, где
= 1,75 коэффициент безопасности.
= 1 коэффициент долговечности.
= 1.8 = 1.8 220 = 396 МПа.
Из условия обеспечения контактной прочности в зубьях колеса определяем межосевое расстояние тихоходной ступени по формуле:
= , где
вспомогательный размерный коэффициент, = 430(для косозубой передачи).
передаточное отношение передачи.
расчётный крутящий момент на ведомом валу.
коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине венца ,.
= 0.4 (для косозубой передачи).
= = 430 6,6 0.144 = 408.6мм.
В соответствии с ГОСТ 2185-66 принимаем = 400 мм.
8 Геометрические параметры передачи.
8,1 Модуль зацепления.
= 0.4 =6,4мм.
В соответствии со стандартом СЭВ 310-76 принимаем = 6 мм.
8.2 Суммарное число зубьев.
= 2 = 2 400 0.9848/6 =131.3≈132
Принимаем =arccos(132·6/2·400)=arccos (0.99)=8.1.
Принимаем = 132.
= = 132/5,6 + 1 = 20
= = 132-20 = 112.
= 112/20 = 5,6 - уточнённое значение передаточного отношения передачи.
Диаметр делительных окружностей:
= = 620/0.99 = 121,2мм.
= = 6 112/0.99 = 678.8мм.
Диаметр вершин:
= = 121.2 + 2 6 =133,2мм.
= = 678.8 + 2 6 =690.8 мм.
Диаметр впадин:
= = 121.2 2.5 6 = 106,2мм.
= = 678.8 2.5 6 = 663,2мм.
= +5; = = 0.4 400 = 160 ; = 160 + 5 = 165 - ширина зубчатого венца шестерни и колеса.
Окружная скорость в м/c
V= πd1n1/6·10^4=3.14·121.2·1447/60000=9,17
9 Расчёт передачи на выносливость зубьев при изгибе.
Для косозубой передачи:
< = = 4.2 Мпа< 226МПа.
Прочность на изгиб обеспечена.
Крутящий момент на шестерне:
= 0.59 коэффициент распределения нагрузки между зубьями.
= = 1.3 коэффициент распределения нагрузки по ширине венца.
= 1.26 коэффициент влияния динамической нагрузки.
= 4.09; = 1 = 1 = 0.942 коэффициент наклона зубьев.
==0.59
ἐ==1.67
Кэффициент учитывающий влияние динамической нагрузки:
=1.16
bw= 150
Окружная составляющая силы:
= 2 627.5/121.2 = 10,35kН.
Осевая составляющая силы:
= tan = 10,35tan 8,1 = 1,47kН.
Радиальная составляющая силы:
10.35tan 20 = 4,04kН.
= 20 - угол зацепления.
Нормальная составляющая силы:
= = 11,12 kН.
Из условия обеспечения контактной прочности в зубьях колеса определяем межосевое расстояние быстроходной ступени по формуле:
= , где
вспомогательный размерный коэффициент, = 430(для косозубой передачи).
передаточное отношение передачи.
расчётный крутящий момент на ведомом валу.
коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине венца ,.
= 0.4 (для косозубой передачи).
= = 430 10 0.05 = 223.6мм.
В соответствии с ГОСТ 2185-66 принимаем = 225 мм.
13 Геометрические параметры передачи.
13,1 Модуль зацепления.
= 0.4 =3,6.
В соответствии со стандартом СЭВ 310-76 принимаем = 3,5 мм.
13.2 Суммарное число зубьев.
= 2 = 2 225 0.9848/3,5 =126.6≈127
Принимаем =arccos(127·3.5/2·225)=arccos (0.99)=8.1.
Принимаем = 127.
= = 127/9 + 1 = 12.7≈13
= = 127-13 = 114.
= 114/13 = 8.77 - уточнённое значение передаточного отношения передачи.
⌂U=·100=2.45%
Диаметр делительных окружностей:
= = 3.513/0.99 = 45.9мм.
= = 3.5 114/0.99 = 395мм.
Диаметр вершин:
= = 45.9 + 2 3.5 =52.9мм.
= = 395 + 2 3.5 =402 мм.
Диаметр впадин:
= = 45.9 2.5 3.5 = 37.15мм.
= = 395 2.5 3.5 = 386.25мм.
= +5; = = 0.4 225 = 90 ; = 90 + 5 = 95 - ширина зубчатого венца шестерни и колеса.
Окружная скорость в м/c
V= πd1n1/6·10^4=3.14·45.9·1447/60000=3.48
14 Расчёт передачи на выносливость зубьев при изгибе.
Для косозубой передачи:
< = = 44.9 Мпа< 226МПа.
Прочность на изгиб обеспечена.
Крутящий момент на шестерне:
= 0.62 коэффициент распределения нагрузки между зубьями.
= = 1.62 коэффициент распределения нагрузки по ширине венца.
= 1.047 коэффициент влияния динамической нагрузки.
= 4.5; = 1 = 1 = 0.942 коэффициент наклона зубьев.
==0.62
ἐ==1.59
Кэффициент учитывающий влияние динамической нагрузки:
1+=1.064
bw= 87.5
Окружная составляющая силы:
= 2 72.5/45.9 = 3.15kН.
Осевая составляющая силы:
= tan = 3,15tan 8.1 = 0.44kН.
Радиальная составляющая силы:
3.15tan 20 = 1.23kН.
= 20 - угол зацепления.
Нормальная составляющая силы:
= = 3.38 kН.
16.1. Выбор материалов.
50 ГОСТ 1050-60
16.2. Определение длины валов.
Длина ведущего вала :
.
где х = 10 мм, = 75.
= = 102 мм.
мм.
Длина промежуточного вала:
144.5 мм.
где х = 10 мм,
= мм.
мм.
Длина ведомого вала
= 83.5+10+37.5=131мм
= 98.5 + 144.5 +131 = 374 мм.
Суммарные реакции:
Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости:
Изгибающие моменты в вертикальной плоскости:
Суммарный момент:
Диаметр выходного конца вала:
= = = 102.8 мм.
Принимаем = 108 мм.
Диаметр цапф под подшипниками принимаем = 105 мм.
Диаметр вала под шестернёй увеличиваем на 2-3 мм и принимаем
Нормальные напряжения:
= 797447.2/130670 = 6.1 Мпа.
3.14/32 = 130670
Касательные напряжения для отнулевого цикла равны:
= = 5434 1000/2 = 10.4 МПа.
= 3.14/16 = 261340.
Эффективные коэффициенты концентрации напряжений для сечения со шпоночной канавкой для стали 45 с переделов прочности менее 700 МПа.
; 1.5.
Масштабные факторы:
= 0.74.
Коэффициенты асимметрии цикла для среднеуглеродистых сталей:
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
= = = 20.8 .
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
= = = 6.88.
Общий коэффициент запаса прочности:
S = [S]
где S расчётный коэффициент запаса прочности.
Опорные реакции в горизонтальной плоскости:
=
Опорные реакции в вертикальной плоскости:
.
= = -979 Н.
.
= = 1831.4Н.
Суммарные реакции:
= = 6025 Н.
= = = 10042 Н.
Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости:
= = 5945 98.5 =582582.5 H .
= = 9874.2 131 = 1293494 H .
Изгибающие моменты в вертикальной плоскости:
= = -979 98.5 = -96431 H .
= = -1831.1 (144.5+131) 1470 121/2 4040144.5 = -8680 H.
= = 979 (98.5 + 144.5) 440 395/2 + 1230144.5 = 328732 Н мм.
= = 1831 131 = 239861H .
Суммарный момент:
= = = 590775 Н мм.
= = = 1334612.9 Н мм.
В дальнейшем принимаем наибольшее значение изгибающего момента:
М = 1334612 Н м.
Диметр вала в месте посадки тихоходной ступени (сечение II):
d ≥ = = 49.98 мм.
Принимаем d = 56 мм.
Диаметр цапф под подшипниками принимаем = 55 мм.
Проверка усталостной прочности вала:
Нормальные напряжения:
=1334612.9 /17232 = 77.5 мПа.
= 3.14 /32 = 17232 .
Касательные напряжения для отнулевого цикла:
= 627.5 /2 = 9.1мПа.
= 3.14 /16 = 34444.6 .
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
= = = 1.34
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
= = = 7.8.
Общий коэффициент запаса прочности:
S = [S] = 2.5.
Прочность и жёсткость не обеспечены. Увеличиваем диаметр вала до 75 мм и повторяем расчёт:
= 3.14 /32 = 50240.
= 3.14 /16 = 100480.
= 2201229.1/50240 = 44 мПа.
= 2432.5 /2 100480 = 12 мПа.
= = = 2.5.
= = = 14.52.
S = [S] = 2.5.
Прочность и жёсткость обеспечены.
Опорные реакции в вертикальной плоскости:
.
= = 770 Н.
.
= = 404 Н.
Опорные реакции в горизонтальной плоскости:
==1103.6H
==2046H
Суммарные реакции:
= = 2186.4 Н.
= = = 1174.7Н.
Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости:
= = 2046 131 =268026H.
Изгибающие моменты в вертикальной плоскости:
= = 770131 = 100870H .
= = - 404 243= - 98172 H.
Суммарный момент:
= = =285439 Н м.
Диметр выходного конца вала:
≥ = =24 мм.
Принимаем = 28 мм.
Диаметр цапф под подшипниками принимаем = 35 мм.
Диаметр вала под шестернёй увеличиваем на 2-3 мм и принимаем d = 36.
Нормальные напряжения:
= 285439/4578 = 62.3 мПа.
= 3.14 /32 = 4578.
Касательные напряжения для отнулевого цикла:
= 72.5/2 9156 = 3.95 мПа.
= 3.14 /16 = 9156.
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
= = = 2.1.
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
= = = 18.1.
Общий коэффициент запаса прочности:
S = [S] = 2.5.
Прочность и жёсткость обеспечены.
17.Подшипники
Ведущий вал.
В соответствии с ГОСТ 831-75 выбираем подшипники шариковые радикально-упорные однорядные типа 307 с размерами:
d = 35 мм.
33200 H.
18000 H, где
- базовая динамическая радиальная грузоподъёмность.
- базовая динамическая статическая грузоподъёмность.
Требуемая долговечность подшипника (млн.оборотов) связана со сроком его службы:
, где
- частота вращения подшипника, .
- требуемый срок службы подшипника, ч.
Для шариковых радиально-упорных подшипников:
.
Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка для шариковых радиально-упорных подшипников определяется по формуле:
, где
- коэффициент радиальной нагрузки.
коэффициент вращения, V = 1.
радиальная нагрузка на подшипник.
- коэффициент осевой нагрузки.
- осевая нагрузка на подшипник.
0.081.
1.25
.
Принимаем Х= 0.56 и Y=1.55.
.
1355.
.
Значение = 15607ч. отвечает требуемой долговечности.
Промежуточный вал.
В соответствии с ГОСТ 831-75 выбираем подшипники шариковые радиально-упорные однорядные типа 311 с размерами:
d = 55 мм.
71500 H.
41500 H.
0.035.
0.147.
Принимаем X=0.56 и Y= 1.71.
678.4 ч.
Значение = 70358.9 ч. отвечает требуемой долговечности.
Ведомый вал.
В соответствии с ГОСТ 831-75 выбираем подшипники шариковые радиально-упорные однорядные типа 321 с размерами:
d = 105 мм.
182000 H.
143000 H.
0.01.
0.18
Принимаем X= 0.56 и Y= 2.3.
48228ч.
Значение = ч. отвечает требуемой долговечности.
18.Шпонки.
Для диаметра вала d = 28 мм. По ГОСТ 23360-78 выбираем размеры сечений призматических шпонок:
b = 28 мм.
h = 7 мм.
= 4 мм.
.
= l p = 172мм.
расчётная длина шпонки.
Приняв допускаемое напряжение при смятии шпонки [] = 70 100 мПа, проверим её прочность:
= = 10.5 мПа, что удовлетворительно, так как [] = 70 100 мПа.
Для диаметра вала d = 56 мм. По ГОСТ 23360-78 выбираем размеры сечений призматических шпонок:
b = 16 мм.
h = 10 мм.
= 6 мм.
= l p = = 164 мм.
расчётная длина шпонки.
Приняв допускаемое напряжение при смятии шпонки [] = 70 100 мПа, проверим её прочность:
= = 34.2 мПа, что удовлетворительно, так как [] = 70 100 мПа.
Для диаметра вала d = 110 мм. По ГОСТ 23360-78 выбираем размеры сечений призматических шпонок:
b = 32 мм.
h = 18 мм.
= 11 мм.
= 7.4 мм.
= l p = 153мм.
расчётная длина шпонки.
Приняв допускаемое напряжение при смятии шпонки [] = 70 100 мПа, проверим её прочность:
= = 96.5 мПа, что удовлетворительно, так как [] = 70 100 мПа.
19.Размеры элементов корпуса редуктора.
Толщина стенки основания корпуса, мм:
= 1.8 ≥ .
= 1.8 = 86.5 > 6.
Принимаем = 16.
Крышки корпуса:
= 0.9 6.
= 0.9 86 = 72 > 6
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
18286. | ДОДАВАННЯ І ВІДНІМАННЯ ЦІЛИХ НЕВІД’ЄМНИХ ЧИСЕЛ | 74 KB | |
Лекція 13 ДОДАВАННЯ І ВІДНІМАННЯ ЦІЛИХ НЕВІДЄМНИХ ЧИСЕЛ Означення суми цілих невідємних чисел через обєднання множин. Існування і єдність суми. Операція додавання цілих невідємних чисел та їх властивості. Формування понять суми і додавання в початкові... | |||
18287. | МНОЖЕННЯ І ДІЛЕННЯ ЦІЛИХ НЕВІД’ЄМНИХ ЧИСЕЛ | 85 KB | |
Лекція 14 МНОЖЕННЯ І ДІЛЕННЯ ЦІЛИХ НЕВІДЄМНИХ ЧИСЕЛ Означення добутку цілих невідємних чисел через декартів добуток множин. Існування і єдність добутку. Означення добутку цілих невідємних чисел через суму. Операція множення цілих невідємних чисел та... | |||
18288. | АКСІОМИ ПЕАНО | 93 KB | |
Лекція 15 АКСІОМИ ПЕАНО Поняття про аксіоматичний метод побудови теорії. Аксіоматична побудова множини цілих невідємних чисел; неозначувані поняття аксіоми Пеано та деякі наслідки з них. Аксіоматичне означення операції додавання цілих невідємних чисел... | |||
18289. | ВЛАСТИВОСТІ МНОЖИНИ ЦІЛИХ НЕВІД’ЄМНИХ ЧИСЕЛ | 124 KB | |
Лекція 16 ВЛАСТИВОСТІ МНОЖИНИ ЦІЛИХ НЕВІДЄМНИХ ЧИСЕЛ Ділення з остачею. Теорема про ділення з остачею. Операції ділення з остачею. Формування поняття ділення з остачею в початковій школі. Принцип і метод математичної індукції. б Натуральне число як р... | |||
18290. | НАТУРАЛЬНЕ ЧИСЛО ЯК МІРА ВІДРІЗКА | 87 KB | |
Лекція 17 НАТУРАЛЬНЕ ЧИСЛО ЯК МІРА ВІДРІЗКА Поняття про величини та їх вимірювання. Поняття про відрізок. Відношення дорівнює менше більше на множині відрізків та їх властивості. Поняття про додавання і віднімання над відрізками та їх властивос... | |||
18291. | ДЕСЯТКОВА СИСТЕМА ЧИСЛЕННЯ | 148 KB | |
Лекція 18 ДЕСЯТКОВА СИСТЕМА ЧИСЛЕННЯ Поняття про систему числення. Число і цифра. Непозиційні і позиційні системи числення. Десяткова система числення запис читання і порівняння цілих невідємних чисел в ній. Алгоритм додавання чисел в десятковій системі ... | |||
18292. | НЕДЕСЯТКОВІ ПОЗИЦІЙНІ СИСТЕМИ ЧИСЛЕННЯ | 158 KB | |
Лекція 19 НЕДЕСЯТКОВІ ПОЗИЦІЙНІ СИСТЕМИ ЧИСЛЕННЯ Недесяткові позиційні системи числення: запис читання і порівняння чисел в них. Алгоритми додавання і віднімання чисел в недесяткових позиційних системах числення. Таблиці додавання. Алгоритми множення і д... | |||
18293. | ВІДНОШЕННЯ ПОДІЛЬНОСТІ | 73 KB | |
Лекція 20 ВІДНОШЕННЯ ПОДІЛЬНОСТІ Відношення подільності на множині цілих невідємних чисел та його властивості. Подільність суми різниці і добутку. Поняття про ознаку подільності. Ознака подільності Паскаля. Ознаки подільності на 2 3 4 5 9 11 25 в десятко... | |||
18294. | СПІЛЬНІ КРАТНІ І ДІЛЬНИКИ | 101 KB | |
Лекція 21 СПІЛЬНІ КРАТНІ І ДІЛЬНИКИ Спільні кратні та найменше спільне кратне кількох натуральних чисел і його властивості. Спільні дільники та найбільший спільний дільник кількох натуральних чисел і його властивості. Взаємно прості та попарно взаємнопрості... | |||