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

  1.  Кинематическая схема привода.
  2.  Определение мощности на ведущем валу и выбор электродвигателя.
  3.  Определение общего передаточного числа.
  4.  Основные параметры передачи.
  5.  Выбор материалов.
  6.  Допускаемые напряжения.
  7.  Определение межосевого расстояния и расчёт тихоходной ступени.
  8.  Геометрические параметры передачи.
  9.  Расчёт передачи на выносливость зубьев при изгибе.
  10.   Определение сил, действующих в зацеплении.
  11.   Расчёт быстроходной ступени.
  12.   Расчёт валов.
  13.   Подшипники.
  14.   Шпонки.
  15.   Размеры элементов корпуса редуктора.

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

  1.  Определение мощности на ведущем валу и выбор электродвигателя.

= =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.

  1.  Выбор материалов.

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.

  1.  Определение межосевого расстояния.

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

  1.  Расчет на контактную выносливость

Кэффициент учитывающий влияние динамической нагрузки:

=1.16

bw= 150

  1.  Определение сил, действующих в зацеплении.

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.

  1.  Определение межосевого расстояния.

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

  1.  Расчет на контактную выносливость

Кэффициент учитывающий влияние динамической нагрузки:

1+=1.064

bw= 87.5

  1.  Определение сил, действующих в зацеплении.

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.

  1.  Расчёт валов.

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.

.

= lp = 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.

= lp = = 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.

= lp = 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...