Пояснювальна записка До курсової роботи з курсу Прикладна механіка і основи конструювання
![]()
|
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя Кафедра технічної механікиГрупа КT-31, ФКТШифр 98-048Пояснювальна запискаДо курсової роботи з курсу «Прикладна механіка і основи конструювання» Студент Костів О.В. Керівник асистент Довбуш Тернопіль 2000Зміст. Вступ Технічне завдання. Вибір електродвигуна. ККД приводу. Необхідна потужність двигуна і орієнтовна частота обертання його вала. Параметри двигуна (тип, номінальна потужність, частота обертання вала тощо). Кінематичні та силові параметри передачі. Передаточне відношення редуктора. Кутові швидкості валів: а) швидкохідного вала редуктора (вала електродвигуна); б) тихохідного вала редуктора. Крутні моменти валів. Розрахунок циліндричної зубчастої передачі. Вибір матеріалу. Розрахунок допустимих напружень. Мінімальна міжосьова відстань і модуль зубів. Основні геометричні параметри зубчастих коліс. Перевірка міцності зубів за контактними напруженнями. Розрахунок тихохідного вала, підбір підшипників і шпонок. Попередній розрахунок вала при []=20-40 МПа. Конструювання вала. Компановка складальної одиниці тихохідного вала. Перевірка міцності вала. Розрахункова схема вала. Побудова епюр крутних та згинальних моментів в вертикальній та горизонтальній площинах. Визначення еквівалентних напружень в небезпечному перерізі вала. Перевірка втомної міцності вала. Підбір підшипників кочення тихохідного вала. Розрахунок шпоночних з’єднань. Конструювання зубчастого колеса. Література. Додаток (специфікація до складального креслення). Розрахунок і проектування елементів косозубоїциліндричної зубчастої передачі Технічне завдання Розрахувати і спроектувати закриту косозубу циліндричну передачу, яка передає потужність на тихохідному валі P2=9 кВт при частоті обертання n2=500 об/хв. 3 ![]() Рис.1. Привід косозубої циліндричної зубчастої передачі: 1 – електродвигун; 2 – муфта; 3 – редуктор. Вибір електродвигуна Коефіцієнт корисної дії приводу Визначаємо к.к.д. приводу: =122=0,960,992=0,941, де 1 – к.к.д. закритої зубчастої передачі з циліндричними колесами;1=0,96; 2 – к.к.д. пари підшипників кочення, 2=0,99. Необхідна потужність двигуна і орієнтовна частота обертання його вала Розрахункова потужність двигуна: ![]() Для циліндричних зубчастих передач рекомендовані передаточні числа np=36 (табл.3,2[1]) отже орієнтовна частота обертання вала двигуна: nдв.ор. =(36)n2=(36)500=(15003000) об/хв. Параметри двигуна Згідно табл.3.3.[1] вибираю асинхронний двигун серії АО2 (двигун з чавунним корпусом, закритого виконання з охолодженням корпуса ззовні шляхом обдування), типу АО2-51-2, для якого Pдв.=10 кВт, nдв.=2900 об/хв. Кінематичні і силові параметри передачі Передаточне відношення редуктора Реальне передаточне відношення редуктора становить: ![]() Кутові швидкості валів а) швидкохідного вала редуктора (вала електродвигуна): ![]() б) тихохідного вала редуктора: ![]() Крутні моменти валів Величини крутних моментів, що виникають на: а) тихохідному валі редуктора: ![]() б) швидкохідному валі редуктора: ![]() Розрахунок циліндричної зубчастої передачі Вибір матеріалу Використовуючи рекомендації табл.3.4[1] для виготовлення шестерні і колеса призначаємо сталь 45, з різними режимами термообробки. Розрахунок допустимих напружень Згідно табл.3.5[1] механічні характериситки матеріалів після термообробки такі: Шестерня, сталь 45: термообробка – покращення,твердість 230HB,. в=780 МПа, m=440 МПа, Зубчасте колесо, сталь 45: термообробка – нормалізація, твердість 190HB в=570 МПа, m=290 МПа, [1] Допустимі напруження при розрахунку на контактну витривалість: для матеріалу шестерні: [н]1=2,75НВ = 2,75 230= 633 МПа; для матеріалу колеса: [н]2=2,75НВ = 2,75190 = 523 МПа; Розрахунок проводимо по матеріалу колеса, так як: [н]min=[н]2=523 МПа; Мінімальна міжосьова відстань і модуль зубів Міжосьова відстань для косозубої циліндричної передачі:![]() де Kн– коефіцієнт режиму навантаження, Kн1,3, ba=b/aw– коефіцієнт ширини зубчастого колеса, ba=0,250,40, приймаємо ba=0,3. Відповідно ГОСТ2185-66 приймаємо aw=125мм. табл.3.6[1] Виходячи з рекомендації mn=(0,010,02) aw=(0,010,02) 125=(1.252.5) мм, Нормальний модуль зубчастого зачеплення приймаємо m=2,5 мм. табл.3.7[1] Основні геометричні параметри зубчастих коліс Для косозубих передач кут нахилу зубів до осі рекомендують =(815), в даному випадку приймаємо =10. Сумарна кількість зубців передачі: ![]() Число зубців: Шестерні: ![]() Колеса: ![]() Фактичне передаточне число: ![]() ![]() Уточнюємо значення кута нахилу зубів ![]() Діаметри ділильних кіл: ![]() ![]() Уточнене значення міжосьової відстані: ![]() Діаметр кіл виступів та впадин зубчастих коліс: ![]() Ширина колеса: b2=a aw=0,3125=37,5 мм. Ширина колеса: b1=b2+4=37,5+4=41,5 мм. Перевірка міцності зубів за контактними напруженнями Дійсні контактні напруження, що виникають в матеріалі колеса: ![]() Зусилля в зачепленні косозубчастої передачі, навантаження на вали В циліндричній косозубій передачі силу в зачепленні розкладають на три складові ![]() Рис.2. Сили в зачепленні. В циліндричній косозубій передачі силу в зачепленні розкладають на три складові (рис.2.): колову сила: ![]() радіальну сила: ![]() осьова сила ![]() 5. Розрахунок тихохідного вала, підбір підшипників і шпонок 5.1. Попередній розрахунок вала Матеріал для виготовлення вала – сталь 40, в=530 МПа, m=270 МПа. Діаметр вихідної ділянки вала: ![]() де [] – занижене значення допустимих дотичних напружень, для сталей 40, 45: []=2040 МПа; приймаємо []=25 МПа. Згідно ГОСТ 9936-69 табл.3.5[1]приймаємо d1В=32мм. 5.2. Компановка складальної одиниці тихохідного вала Для визначення відстані l між опорами, попередньо визначаємо такі розміри: а) довжина ступиці зубчастого колеса: lст=b2=37,5 мм; б) відстань від торця ступиці до внутрішньої стінки корпуса редуктора: =10 мм; в) товщина стінки корпуса приймаємо: =10 мм, г) відповідно конструкції вала посадочний розмір підшипник d4=40 мм, приймаємо радіальноупорний підшипник середньої серії 46308, табл.3.10[1]для якого d4=40мм; D4=90 мм; B=23мм[1]; д) довжина розмірної втулки між колесом і підшипником: lв<(+)=10+10=20 мм, приймаємо lв=19,5мм; Таким чином, відстань між опорами: l=lст+2lв+B=37,5+219,5+23=99,5мм. Так як зубчасте колесо розміщене на валу симетрично відносно опор, то: а=b=0,5l=0,513750 мм. 5.3. Конструювання вала Діаметри ділянок вала: а) вихідної ділянки d1в=32 мм; б) в місці встановлення ущільнення d2в=35 мм (розмір кратний 5); в) для різьбової ділянки вала d3=36 мм, що відповідає установочній гайці М361,5, для осьового кріплення підшипника; г) в місцях встановлення підшипника d4=40 мм; д) для посадки зубчастого колеса d5=45 мм; Довжини ділянок вала: а) вихідної ділянки: l12d1в=232=64 мм, б) для посадки колеса: lв=lст=37,5-4=33,5 мм; в) для встановлення гайки: l3=H+5=12+5=17 мм, де H – висота гайки, H=12 мм; г) під підшипник: l4=B-2=23-2=21 мм. 5.4. Перевірка міцності вала Розрахункова схема вала Розрахункова схема вала приймається у вигляді балки на двох шарнірних опорах, навантажених силами, які виникають в зачепленні зубів зубчастих коліс (рис.3,а). Побудова епюр крутних моментів, згинальних моментів в вертикальній та горизонтальній площинах. Епюра крутних моментів показана на (рис.3,б). В вертикальній площині балка завантажена силою Fr та згинальним моментом, який виникає від дії осьової сили Fa (рис.3,в). ![]() Визначаємо опорні реакції: ![]() ![]() Перевірка: ![]() Будуємо епюру згинальних моментів Мy в вертикальній площині (рис.3,г). Для горизонтальної площини (рис.3,д): ![]() Епюра згинальних моментів в горизонтальній площині показана на (рис.3,е ). Сумарний максимальний згинальний момент в місці посадки колеса: ![]() Визначення еквівалентних напружень в небезпечному перерізі вала. Еквівалентні (розрахункові) напруження в місці посадки колеса на вал визначаємо за формулою: ![]() ![]() В даному випадку: Напруження від деформації згину вала: ![]() де Wo – осьовий момент опору поперечного перерізу вала в місці посадки колеса на вал: ![]() напруження від деформації кручення: ![]() де Wp – полярний момент опору поперечного перерізу вала: ![]() напруження від деформації рзтягу-стиску ![]() де А-площа поперечного перерізу вала в місці посадки колеса ![]() Еквівалентні напруження: ![]() Перевірка втомної міцності вала Визначаємо коефіцієнт запасу втомної міцності вала: ![]() де -1 – границя витривалості при симетричному циклі згину: -10,43в=0,43530=228 ![]() Підбір підшипників кочення тихохідного валаОпори валів шевронної циліндричної передачі сприймають осьові та радіальні навантаження. Для опор тихохідного вала передачі назначаються кулькові радіально-упорні підшипники середньої серії 46308 табл.3.10[1] для яких динамічна вантажопідйомність С=39200Н; статична вантажопідйомність Со=30700 Н. Радіальне статичне навантаження на підшипники вала:![]() ![]() Fr max=Frb=1051 Н<Со=57400 Н. Ресурс роботи підшипника в годинах: ![]() де Fекв – еквівалентне навантаження на підшипник, якщо: ![]() Fекв=Fr maxKбKT=1051.11,51=1576.65 Н; kб – коефіцієнт, який враховує режим навантаження, для редукторів kб=1,5; kT – температурний коефіцієнт, kT=1,0 (при to<100oC). Розрахунок шпоночного з’єднання. Згідно ГОСТ 23360-78 табл.3.12[1] приймаємо розміри шпонки для з’єднання вала з колесом, рис. 4.Для d5=45мм bh=149 мм, t=5,5 мм. ![]() Рис.4 Розрахункова схема шпоночного з’єднання. Напруження зминання бокових граней шпонки:де lp=lст-b=37,5-14=23,5 мм – робоча довжина шпонки; [зм] – допустимі напруження на зминання, [зм] =150 |