Расчет цилиндрических зубчатых передач. 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Расчет цилиндрических зубчатых передач.



Курсовой проект

Редуктор цилиндрический двухступенчатый

 

 

Выполнил студент группы 43065

Елкин П.Я.

Руководитель проекта:

Яковлев С.Н.

 

 

 
 

 

 


СПб 2012 г.

Содержание

 

Индивидуальное техническое задание……………………………………………………………. 3

1. Расчет цилиндрических зубчатых передач………………………………………………… 4

1.1. Выбор электродвигателя………………………………………………………………………. 4

1.2. Определение силовых и кинематических параметров редуктора……………………… 5

1.3. Выбор материала зубчатых колес…………………………………………………………… 6

1.4. Определение количества циклов нагружения для быстроходной ступени……………7

1.5. Определение допускаемых напряжений………………………………………………….8-9

1.6. Определение межосевого расстояния…………………………………………………… 10

1.7. Определение модуля зацепления………………………………………………………….. 11

1.8. Определение параметров зацепления тихоходной ступени…………………………… 12

1.9. Определение параметров зацепления быстроходной ступени……………………….. 13

1.10.Проверочный расчет передач тихоходной и быстроходной ступеней по

контактным напряжениям…………………………………………………………………14-16

1.11.Проверочный расчет передач тихоходной и быстроходной ступеней по

напряжениям изгиба……………………………………………………………………….16-17

1.12. Расчет составляющих усилий в зацеплении……………………………………………. 17

2. Конструирование зубчатого редуктора…………………………………………………….. 18

2.1. Расчет подшипников качения…………………………………………………………….18-20

2.2. Выбор подшипников качения…………………………………………………………..…21-22

2.3. Конструирование и расчет элементов корпуса редуктора……………………….…22-23

2.4. Определение размеров крепежных деталей и элементов

корпуса под них…………………………………………………………………………….23-24

2.5. Расчет и выбор шпонок………………………………………………………………………..25

2.6. Расчет и выбор посадок с натягом……………………………………………………….....26

Список литературы

 

 
 

 

 


Исходные данные

Редуктор двухступенчатый,

Кинематическая схема редуктора:

 

 

Дано:

1. Вращающий момент на тихоходном валу редуктора ;

2. Угловая скорость выходного вала редуктора ;

3. Срок службы редуктора и режим его работы (постоянный, тяжелый) ч.

 

 

Расчет цилиндрических зубчатых передач.

Выбор электродвигателя.

 

Формула определения требуемой мощности электродвигателя:

 

где:

Р – требуемая мощность электродвигателя, кВт

общий КПД привода

- КПД зацепления, х1=2;

- КПД пары подшипников качения, х2=3;

- КПД соединительных муфт МЗ и МУВП, х3=2;

 

 

Мощность электродвигателя:

кВт

По каталогу выбираем асинхронный короткозамкнутый двигатель серии 4А мощностью Рэд Р. Тип электродвигателя: 4А1324У3, с номинальной частотой вращения об/мин мощностью Рэд = 7.5 кВт

 

Угловую скорость электродвигателя определяем по формуле:

где

номинальная угловая скорость вала электродвигателя, с-1;

nэд – номинальная частота вращения вала электродвигателя, об/мин;

с-1

Определение силовых и кинематических характеристик.

 

Общее передаточное число редуктора Up:

 

Передаточное число тихоходной ступени UТ определяем в зависимости от общего передаточного числа редуктора Up по таблице:

 

при Up =16.80

 

Передаточное число быстроходной ступени Uб:

 

 

Вращающий момент на тихоходном валу ТТ:

Нм.

 

Вращающий момент на промежуточном валу:

 

Нм.

 
 


Вращающий момент на быстроходном валу:

 

Нм.

 

Угловая скорость на тихоходном валу:

 

 

Угловая скорость на промежуточном валу:

 

 

Угловая скорость на быстроходном валу:

 

 

Up   10,5     22.4    
UT 3.1 3.3 3.5 3.8 3.9 4.0 4.2

 

 

Выбор материала.

Основные механические характеристики выбранных материалов зубчатых колес приведены в таблице 1

  Колесо Шестерня
Марка стали 45Х 30ХГТ
Диаметр <250 30 мм
Термохимическая обработка Закалка ТВЧ Цементация
Твердость -сердцевины -поверхности   194 HB 45-50 HRC   240 HB 56-63 HRC
Базовый предел -контактной выносливости -выносливости при изгибе   899 МПа 600 МПа   1200 МПа 800 МПа

 

 

Таблица 1

 

Определение количества циклов нагружения для быстроходной

Ступени.

Для быстроходной ступени:

Для тихоходной ступени:

Коэффициент для быстроходной ступени:

Прин.=1

Прин.=1

Принимаем KHLбыс=1

Коэффициент для тихоходной ступени:

Но принимаем KFL=1

Прин.=1

 
 


Определение параметров зацепления

Тихоходной (прямозубой) ступени.

 
 


Предварительно суммарное число зубьев

Колеса нарезаются без смещения инструмента ().

α = 20° = 0,349 рад.

 

Коэффициент суммы смещения тогда zmin =17

Число зубьев шестерни , но не менее zmin, колеса

 

Число зубьев шестерни

принимаем

 

Число зубьев колеса

Диаметры делительной и начальной окружностей шестерни и колеса

мм

мм

Диаметры окружностей вершин зубьев шестерни и колеса

мм

мм

Диаметры окружностей впадин зубьев шестерни и колеса

мм

мм

Рабочая ширина венца колеса

мм

 

Определение параметров зацепления

Тихоходная

Быстроходная

-удельная расчетная окружная нагрузка

Прямозубая

-коэффициент распределения нагрузки между зубьями

-коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении.

Косозубая

-коэффициент распределения нагрузки между зубьями

-коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении.

Косозубая

Прямозубая

Прямозубая

-коэффициент распределения нагрузки между зубьями

-коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении.

YF-3.61-коэффициент формы зуба

-коэффициент учитывающий угол наклона зубьев

-коэффициент учитывающий перекрытие зубьев

Косозубая

-коэффициент распределения нагрузки между зубьями

-коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении.

YF-3.61-коэффициент формы зуба

-коэффициент учитывающий угол наклона зубьев

-коэффициент учитывающий перекрытие зубьев

Расчет составляющих усилий в зацеплении.

 

Для тихоходной ступени:

Окружная сила:

Н

Радиальная сила:

Н

где

 

Для быстроходной ступени:

Окружная сила:

Н

Радиальная сила:

Н

где , .

Осевая сила угла наклона:

Н.

Расчет подшипников качения

Для несоосного редуктора расстояние между опорами всех трех валов одинаково:

мм

расстояние между опорами:

- зазор между колесами тихоходной и быстроходной ступени.

Определение диаметра валов

-прочности на изгиб и кручение

 

Тихоходная

-предел выносливости для симметричного цикла

-требуемый коэффициент запаса прочности

- коэффициент, учитывающий размеры детали в опасном сечении

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности

-эффективный коэффициент концентрации для шпоночного паза.

 

Быстроходная

-предел выносливости для симметричного цикла

-требуемый коэффициент запаса прочности

- коэффициент, учитывающий размеры детали в опасном сечении

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности

-эффективный коэффициент концентрации для шпоночного паза.

Выбор подшипников качения

 

Наименование, единицы измерения Быстроходный вал Промежуточный вал Тихоходный вал
  Радиальная нагрузка на подшипник, Н
  Осевая нагрузка на подшипник, Н  
  Динамический коэффициент
  Коэффициент эквивалентной нагрузки
  Эквивалентная нагрузка на подшипник, Н
  Частота вращения, об/мин
  Долговечность подшипника, ч
  Ресурс подшипника мил. об
  Требуемая динамическая грузоподъемность подшипника, Н
  Диаметр выходного конца вала, мм -
  Диаметр окружности шестерни, мм -
  Выбранный подшипник № 207 № 212 № 212
  Динамическая грузоподъемность, -
  Статическая грузоподъемность, Н -
  Диаметр внутреннего кольца подшипника d, мм     -
  Диаметр внешнего кольца подшипника D, мм     -
  Ширина подшипника В, мм     -
  Диаметр вала, в который упирается внутреннее кольцо подшипника d2     -
  0,034 0,015 -
  е 0,24 0,19 -
  0,42 0,08 -
  Коэффициент радиальной и осевой нагрузки X=1 Y=0 X=1 Y=0  
  Эквивалентная нагрузка на подшипник 1354.8 Н 6428.4 Н  
  Ресурс выбранного подшипника      
  Стандартные диаметры выходных валов dвб=16 dвт=28  

И элементов корпуса под них

 

Для редуктора назначаем 6 винтов (шпилек) – 4 по углам и 2 между подшипниками промежуточного и тихоходного валов.

 

Определяем усилие затяжки одного винта:

Требуемое усилие затяжки одного винта (шпильки):

,

где:

q = 1 – равномерное распределение давления на поверхности стыка, Н/мм2

δ1 = 14 – толщина стенки в стыке, мм

lпер – длина периметра стыка, мм

мм

z = 6 – количество винтов (шпилек);

Н

 

Из расчета ожидаемого усилия затяжки выбираем тип крепежных деталей: - винт с шестигранным углублением (Fзат = 5000 Н).

Внутренний диаметр резьбы d1

 

,

где:

= 180 Н/мм2 – допускаемое напряжение материала винта (шпильки) на растяжение;

 

мм

Во избежание срыва резьбы при затяжке диаметр резьбы для винтов с внутренним шестигранником принимаем М10.

 

Расчет диаметра фундаментных болтов dф

,

где:

Fp = Fзат + х Fм;

Fзат = 15000 Н – усилие затяжки болта;

х = 0,3 – коэффициент основной нагрузки;

Fм – усилие, возникающие от опрокидывающего момента редуктора по действием крутящих моментов Тб на быстроходном и Тт на тихоходном валах, для 4-х фундаментных болтов:

;

где:

L – длина корпуса редуктора, L = 500 мм

= 180 Н/мм2 – допускаемое напряжение для болта на растяжение;

Н

Н

мм

 

Принимаем диаметр фундаментных болтов dф = 12 мм

 

Определение толщины корпуса под фундаментными болтами и гайками шпилек:

,

где:

d – наружный диаметр резьбы болта или отверстия, мм

мм

Принимаем мм,

 

 

Расчет и выбор шпонок

Наименование Обозначение Единица измерения Значение
Быстроходный Тихоходный
  Допускаемое напряжение смятия см] Н/мм2    
  Расчетная высота шпонки К мм 2,0 3,0
  Вращающий момент Т Н·м    
  Диаметр вала d мм    
  Расчетная длина шпонки мм 28.75 214.28
  Размеры шпонки Ширина Толщина Длина Глубина паза   b h l* t мм   3,0   4.0

*-длину шпонки выбираем из стандартного ряда.

 

Расчет и выбор посадок с натягом

(тихоходный вал)

  Наименование Тихоходный
  Диаметр вала d, мм  
  Длина ступицы за вычетом фасок l, мм  
  Расчетный диаметр детали d2, мм  
  Вращающий момент Т, Нм  
  Коэффициент трения f 0,14
  Коэффициент запаса сцепления Sf 1,5
  Необходимое удельное давление в стыке , Н/мм2 6.12
  Модуль упругости материала Е, Н/мм2 2·105
  Расчетный натяг , мкм 8.67
  Обработка вала Ra, мкм 2,5
  Обработка отверстий Ra, мкм 2,5
  Требуемый минимальный натяг , мкм 14.67
  Посадка по условию
  Отклонение отверстия Отклонение вала  

 

Тихоходный вал

Посадка Ǿ 28

 

Список литературы

 

1. Кудрявцев В.Н. «Курсовое проектирование деталей машин». - Л.: Машиностроение, 1984.

2. Анурьев И.В. «Справочник конструктора – машиностроителя». - Л.: Машиностроение, 1985.

3. Янсон А.А. «Расчет цилиндрических зубчатых передач» методические указания к курсовому проекту по деталям машин для студентов всех специальностей. - Л.: 1991.

4. Янсон А.А. «Конструирование зубчатого редуктора» методические указания к курсовому

проекту. – Л.: 1985.

 

Курсовой проект

Редуктор цилиндрический двухступенчатый

 

 

Выполнил студент группы 43065

Елкин П.Я.

Руководитель проекта:

Яковлев С.Н.

 

 

 
 

 

 


СПб 2012 г.

Содержание

 

Индивидуальное техническое задание……………………………………………………………. 3

1. Расчет цилиндрических зубчатых передач………………………………………………… 4

1.1. Выбор электродвигателя………………………………………………………………………. 4

1.2. Определение силовых и кинематических параметров редуктора……………………… 5

1.3. Выбор материала зубчатых колес…………………………………………………………… 6

1.4. Определение количества циклов нагружения для быстроходной ступени……………7

1.5. Определение допускаемых напряжений………………………………………………….8-9

1.6. Определение межосевого расстояния…………………………………………………… 10

1.7. Определение модуля зацепления………………………………………………………….. 11

1.8. Определение параметров зацепления тихоходной ступени…………………………… 12

1.9. Определение параметров зацепления быстроходной ступени……………………….. 13

1.10.Проверочный расчет передач тихоходной и быстроходной ступеней по

контактным напряжениям…………………………………………………………………14-16

1.11.Проверочный расчет передач тихоходной и быстроходной ступеней по

напряжениям изгиба……………………………………………………………………….16-17

1.12. Расчет составляющих усилий в зацеплении……………………………………………. 17

2. Конструирование зубчатого редуктора…………………………………………………….. 18

2.1. Расчет подшипников качения…………………………………………………………….18-20

2.2. Выбор подшипников качения…………………………………………………………..…21-22

2.3. Конструирование и расчет элементов корпуса редуктора……………………….…22-23

2.4. Определение размеров крепежных деталей и элементов

корпуса под них…………………………………………………………………………….23-24

2.5. Расчет и выбор шпонок………………………………………………………………………..25

2.6. Расчет и выбор посадок с натягом……………………………………………………….....26

Список литературы

 

 
 

 

 


Исходные данные

Редуктор двухступенчатый,

Кинематическая схема редуктора:

 

 

Дано:

1. Вращающий момент на тихоходном валу редуктора ;

2. Угловая скорость выходного вала редуктора ;

3. Срок службы редуктора и режим его работы (постоянный, тяжелый) ч.

 

 

Расчет цилиндрических зубчатых передач.

Выбор электродвигателя.

 

Формула определения требуемой мощности электродвигателя:

 

где:

Р – требуемая мощность электродвигателя, кВт

общий КПД привода

- КПД зацепления, х1=2;

- КПД пары подшипников качения, х2=3;

- КПД соединительных муфт МЗ и МУВП, х3=2;

 

 

Мощность электродвигателя:

кВт

По каталогу выбираем асинхронный короткозамкнутый двигатель серии 4А мощностью Рэд Р. Тип электродвигателя: 4А1324У3, с номинальной частотой вращения об/мин мощностью Рэд = 7.5 кВт

 

Угловую скорость электродвигателя определяем по формуле:

где

номинальная угловая скорость вала электродвигателя, с-1;

nэд – номинальная частота вращения вала электродвигателя, об/мин;

с-1



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-04-19; просмотров: 419; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 35.170.66.78 (0.249 с.)