дет. Дет.маш К.Р ЁКУБЖОН. Проектирование одноступенчатого зубчатого цилиндрического редуктора
 Скачать 0.56 Mb.
|
 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОДНОСТУПЕНЧАТОГО ЗУБЧАТОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО РЕДУКТОРА Техническое задание 4 Спроектировать цилиндрический редуктор для привода к смесителю   1 - электродвигатель, 2 – муфта цепная, 3 - подшипники качения, 4 – цилиндрический горизонтальный редуктор Исходные данные
Пояснительная записка должна иметь следующую структуру. 1. Техническое задание. 2. Эскизный проект. 2.1. Выбор двигателя. Кинематический и силовой расчёт привода. 2.2. Расчёт редукторной передачи. 2.3. Расчёт открытой передачи. 2.4. Нагрузка валов редуктора. 2.5. Проектный расчёт валов. Эскизная компоновка редуктора (на листе миллиметровой бумаги формата А1). 2.6. Определение опорных реакций. Построение эпюр моментов. Проверочный расчет подшипников. 3. Технический проект. 3.1. Конструктивная компоновка привода (на листе миллиметровой бумаги формата А1). 3.2. Тепловой расчёт редуктора (для червячного редуктора). 3.3. Смазывание. 3.4. Выбор муфты. 3.5. Расчёт шпоночных соединений. 3.6. Уточнённый расчёт валов. 3.7. Сборка редуктора. 4. Рабочая документация. 4.1. Разработка сборочного чертежа редуктора. 4.2. Разработка чертежа общего вида привода. 4.3. Разработка рабочих чертежей деталей. 4.4. Спецификации. 5. Список литературы. 6. Оглавление. ВВЕДЕНИЕ Курсовой проект по дисциплине «Детали машин» является самостоятельной инженерной работой студентов. Концентрация курса деталей машин в учебных планах в одном семестре и отсутствие у студентов практического навыка в проектировании затрудняют выполнение курсового проекта в срок. В настоящем учебном пособии рассматриваются примеры проектирования приводов общего назначения с одноступенчатым зубчатым редуктором (цилиндрическим, коническим и червячным). Знакомство на этих примерах с принципами, правилами и приёмами проектирования облегчает студентам приобретение практического навыка в проектировании и способствует успешному выполнению курсового проекта. В учебном пособии приведены задания к курсовому проекту по дисциплине «Детали машин», предназначенные для студентов немеханических специальностей и заочной формы обучения, и все необходимые материалы для их выполнения. В то же время данное пособие предполагает проработку студентами разделов теоретического курса по учебникам и использование других учебных пособий для ответов на отдельные вопросы, которые могут возникнуть в процессе проектирования. Значительная часть времени, отведённого на выполнение курсового проекта, расходуется на оформление конструкторской документации. Применение системы КОМПАС–3D позволяет сохранить сроки и повысить качество оформления конструкторской документации. В учебном пособии изложен порядок построения электронных сборочных чертежей цилиндрического, червячного и конического зубчатых редукторов и спецификации в системе КОМПАС–3D. Приведены примеры оформления чертежей общего вида привода, сборочных чертежей и рабочих чертежей деталей различных типов зубчатых редукторов. Пояснительная записка должна иметь следующую структуру. 1. Техническое задание. 2. Эскизный проект. 2.1. Выбор двигателя. Кинематический и силовой расчёт привода. 2.2. Расчёт редукторной передачи. 2.3. Расчёт открытой передачи. 2.4. Нагрузка валов редуктора. 2.5. Проектный расчёт валов. Эскизная компоновка редуктора (на листе миллиметровой бумаги формата А1). 2.6. Определение опорных реакций. Построение эпюр моментов. Проверочный расчет подшипников. 3. Технический проект. 3.1. Конструктивная компоновка привода (на листе миллиметровой бумаги формата А1). 3.2. Тепловой расчёт редуктора (для червячного редуктора). 3.3. Смазывание. 3.4. Выбор муфты. 3.5. Расчёт шпоночных соединений. 3.6. Уточнённый расчёт валов. 3.7. Сборка редуктора. 4. Рабочая документация. 4.1. Разработка сборочного чертежа редуктора. 4.2. Разработка чертежа общего вида привода. 4.3. Разработка рабочих чертежей деталей. 4.4. Спецификации. 5. Список литературы. 6. Оглавление. В методических указаниях приводятся технические задания по проектированию приводов к ленточному и подвесному конвейерам, шнекусмесителю, лебедке, мешалке и тарельчатому питателю. Электромеханический привод размещается на едином основании (литой плите или сварной раме) и состоит из электродвигателя, механических передач, и аппаратуры управления (аппаратура управления изучается в курсе электроника и электротехника и др.). Привод при помощи муфты соединяется с исполнительным устройством машины (рабочим органом), т.е. с устройством, выполняющим технологическую или технологически-транспортную операцию, например, с конвейером, шнеком, барабаном лебѐдки и т.д .  1 - электродвигатель, 2 – муфта цепная, 3 - подшипники качения, 4 – цилиндрический горизонтальный редуктор Исходными данными для проектирования привода могут быть: мощность на тихоходном валу редуктора (приводном валу рабочей машины) Pвых, кВт; угловая скорость на тихоходном валу редуктора (приводном валу рабочей машины) ωвых, с־¹; требуемое межосевое расстояние [аw], мм; требуемый внешний делительный диаметр конического колеса [de2], мм; синхронная частота вращения электродвигателя nc , мин־¹; редуктор нереверсивный, предназначенный для длительной эксплуатации; нагрузка постоянная; тип производства для редуктора – крупносерийное, для рамы – единичное. Мощность на тихоходном валу редуктора: Pвых =5,0 кВт. Частота вращения на тихоходном валу редуктора: пвых=240 мин ־¹. Вид электродвигателя : 4А. II . ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЁТ ПРИВОДА 1. Общий КПД редуктора. η = ηц.и.×  ; гдеηц.и.= 0,97…0,98 – КПД цилиндрического зацепления; .= 0,99…0,995 – КПД подшипников качения.Общий КПД привода: η = ηц.и. = 0,975 × 0,992 = 0,955.2. Требуемая мощность электродвигателя, кВт Р1 =  =7.5кВт.3. Приблизительное значение частоты вращения электродвигателя пдв = п1 = пт и = 270 (1,25…5,6) = 370…1620 об/мин. 4. По значениям Р1 ва пдв Выбираем асинхронный электродвигатель серии 4А с номинальной мощностью Рдв ≥ Ртр 4А160S8У3: мощность Рдв=7,5 кВт; асинхронная частота вращения п=750 об/мин; коэффициент скольжения %; S=2,5. Частота вращения вала электродвигателя пдв=п  об/мин.Диаметр выходной части электродвигателя dдв=32 мм. 5. Определяем расчётное передаточное число: и=  .Выбираем из стандартного ряда и=3,15 (каф. У.П., 6 таб., 5 стр). 6.Уточнённый расчёт частоты вращения на тихоходном валу редуктора: п2=  об/мин.7. Угловые скорости валов: на быстроходном валу - w1=  рад/с;на тихоходном валу - w2=  рад/с.8. Вращающие моменты Т, Н∙м: на быстроходном валу - Т1=  Н м;на тихоходном валу - Т2=  Н м.Результаты кинематического и силового расчёта привода заносятся в таблицу.
III. РАСЧЁТ РЕДУКТОРНОЙ ПЕРЕДАЧИ На основании требований технического задания и результатов кинематического и силового расчёта привода определяем исходные данные для расчёта передачи . Предварительно выбираем материал со средними механическими характеристиками: для шестерни – сталь 45, термическая обработка – улучшение, твёрдость HB230; для колеса – сталь 45, термическая обработка – нормализация, твёрдость HB200 Допускаемое контактное напряжение:  ,гдеσн.lim=2 HB – Предельное допускаемое контактное напряжение для молоуглеродистых сталей твёрдость твёрдость которых меньше НВ350: σн.lim=2 HB+70; Sн=1,1 – коэффициент безопасности; КнL – коэффициент долговечности , принимаем КнL=1. Для шестерни  Н/мм2.Для колеса  Н/мм2.Допускаемые напряжения изгиба:  ;гдеσF.lim = 1,8 HB; Sp=1,75 (каф. У.П., 4 таб., 4 стр). Для шестерни  Н/мм2.Для колеса  Н/мм2.Результаты расчёт редукторной передачи заносятся в таблицу.
Коэффициент нагрузки принимаем КН=1,25. Коэффициент ширины колеса относительно межосевого расстояния: ψbа = b / a = 0,4. Межосевое расстояние  ;где; и=4 – передаточное число; [σн2] = 427 Н/мм2 – допускаемое контактное напряжение для зубчатого колеса; Т2 =197×103 Н мм – момент на тихоходном валу . Межосевое расстояние  =145 мм.Межосевое расстояние округляем до стандартного значения а=140 мм. Модуль зацепления т = (0,01…0,02) а = (0,01…0,02) 140 = 1,4…2,8 мм. принимаем т = 2 мм. Определяем: - Суммарное число зубьев zΣ=  ;- Число зубьев шестерни z1 =  ;- Число зубьев колеса z2= zΣ- z1 = 140 – 33,7 = 106,3 Фактическое передаточное число и =  .IV. ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ШЕСТЕРНИ И КОЛЕСА 4.1. Основные размеры шестерни и колеса Делительные диаметры: - для шестерни d1 = mz1 = 2×33 = 66 мм; - для колеса d2 = mz2 = 2×106 = 212 мм. Фактическое межосевое расстояние: аф =  139 мм.Диаметр вершин зубьев: - для шестерни da1 = d1 + 2m = 66 + 2×2 = 68 мм; - для колеса da2 = d2 + 2m = 212 + 2×2 = 216 мм. Диаметр впадин зубьев шестерни: - шестерня учунdf1 = d1 – 2,5m = 66 – 2,5×2 = 61 мм; - ғилдирак учунdf2 = d2 – 2,5m = 212 – 2,5×2 = 207 мм. Ширина колесаb2 = ψbа a = 0,4×140 = 56 мм; Ширина шестерня b1 =b2 + 5 = 56 + 5 = 60 мм. 4.2. Окружная скорость колёс и степень точности передачи. Окружная скорость колеса зубчатого зацепления:  м/с.Выбираем 9 степень точности передачи. Силы в зацеплении (4.1 рис): - окружная сила  H; - Радиальная сила Fr = Ft tgα = Ft tg 20o =2969×0,364 = 1080 H; α – угол зацепления; - Осевая сила Fa = 0 – так как колесо прямозубая.  4.1 рис. Схема сил в зацеплении цилиндрической передачи. 4.3. Проверочный расчёт а) Контактное напряжение:  где аф=140 мм – фактическое межосевое расстояние; Т2=145.3×103 Н мм – момент на тихоходном валу; b2 =56 мм – Ширина колеса; и=6 – передаточное число; КН = КНх КНβКНv – расчёткоэффициента нагрузки; КНх = 1,0 – для прямозубых колёс; КНβ - коэффициент концентрации нагрузок; для ψbа= b2/d1 = 56/56 = 1 принимаем КНβ=1,05 КНv= 1,12 – коэффициент динамической нагрузки. В итоге получаем КН = 1×1,05×1,12 = 1,18. Контактное напряжение:  Н/мм2.недогрузка   .б) Проверяем на напряжение изгиба, МПа:  ;где Ft=2969 H – окружная сила; b2 =56 мм – ширина колеса; т=2 мм – модуль; KF=KFx KFβ KFv – коэффициент нагрузки; КFх = 1,0 – для прямозубых колёс; КFβ - коэффициент концентрации напряжений; когдаψbа= b2/d1 = 56/56 = 1 то выбираем КНβ=1,1 КНv= 1,3 – коэффициент динамической нагрузки. В итоге получаем КН = 1×1,1×1,3 = 1,43; YF – коэффициент формы зуба; при z1=33 будет YF1=3,7; при z2=106 будет YF2=3,6. Определяем следующее отношение[σF] / YF : для шестерни [σF1] / YF1 = 236 / 3,7 = 63,7 Н/мм2; для колеса [σF2] / YF2 = 206 / 3,6 = 57,2 Н/мм2. Допускаемое напряжение на изгиб меньше у колеса и для проверки берём его значение [σF2]=206 Н/мм2 :  Н/мм2 < [σF2] = 206 Н/мм2 – условие прочности соблюдается. V. ПРЕДВАРИТеЛЬНЫЙ РАСЧЁТ ВАЛОВ РЕДУКТОРА 5.1. Предварительный расчёт валов Предварительный расчёт валов выполняется пользуясь следующими значениями. Размер вала электродвигателя и крутящий момент на быстроходном валу : Т1 = 26,1 Н м; dдв= 32 мм. Так как значение допускаемого напряжения на кручение [τк]=12…25 Н/мм2 размер входной части быстроходного вала определяется следующей формулой:  мм.Валы редуктора и электродвигателя соединяются муфтой и поэтому разница размеров между этими валами подбираются следующим отношением dвход : dдв ≥ 0,80 т.е. размеры полумуфт должны быть разными. Примерно dвход = 0,80 dдв = 0,80×42 = 36,6 мм. Соеденить эти валы можно с помощью упругой втулочно–пальцевой муфтой размер принимаем dвход = 34 мм. Диаметр под подшипник: dп1 = dвход + (2…6) = 34 +6 = 40 мм. Размер вала под подшипник должен оканчиваться на числа 5 и 0. Принимаемdп1 = 40 мм . Диаметр под шестерню: dвш = 40 + (3…6) = 40 +6 = 45 мм. По ГОСТ 6636-69 сравниваем размер вала и выбираем : dвш = 45 мм. Ведомый тихоходный вал: Т2 = 257 Н м. [τк]= 20 Н/мм2 – размер выходной части определяется  мм.По ГОСТ 6636-69 сравниваем размер вала и выбираем: dвых = 40 мм Диаметр под подшипник dп2 = dвых + (2…6) = 40 +5 = 45 мм. Диаметр под зубчатое колесо dвг = dп2 + (2…6) = 45 + 5 = 50 мм. Размеры быстроходного (входного) и тихоходного(ведомый) вала
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||