Реферат: Детали машин
СОДЕРЖАНИЕ
1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода. 3 2. Расчет зубчатых колес редуктора 4 3. Предварительный расчет валов 6 4. Конструктивные размеры шестерни и колеса 7 5. Конструктивные размеры корпуса редуктора 7 6. Расчет цепной передачи 8 7. Первый этап компоновки редуктора 10 8. Проверка долговечности подшипника 11 9. Второй этап компоновки редуктора 14 10. Проверка шпоночного соединения 15 11. Уточненный расчёт валов 15 12. Выбор сорта масла 17 13. Сборка редуктора 18 14. Список используемой литературы 19 1. Выбор электродвигателя и кинематическийрасчёт Технические данные
P2=4,5 кВт
n2=100 об/мин
1.1 Определение общей КПД установки
/>, где
/>=0,98 — КПД цепной передачи
/>=0,99 — Две пары подшипниковкачения
/>=0,92 — КПД зубчатойпередачи
/>=0,99 — КПД муфты
/> <td/> />1.2 Определяем требуемую мощностьэлектродвигателя.
1.3 Определяем требуемуючастоту вращения.
/>
где Uц.п. =3 ;Uред =4
nдв=nз×Uобщ=100×12=1200
1.4 Выбираем тип двигателя по таблице П1. Это двигатель4А100L4УЗ с ближайшим большим значением мощности 4 кВт, с асинхронной частотой вращения 1500 об/мин и S =4,7%. Этому значению номинальноймощности соответствует частота вращения nном =1500-47=1453об/мин.
/> <td/> />1.5 Определяем общее передаточное число установки.
1.51 По ГОСТ 2185-66принимаем Uред =4
1.6 Пересчитываем Uц.п.
/>
1.7 Определяем вращающиймомент на валах
1.71 Вращающий момент на валушестерни
/>
1.72 Вращающий момент на валуколеса
/>/>
2. Расчет зубчатых колёс редуктора
2.1 Выбор материалов для передач
Так как в задании нет особыхтребований в отношении габаритов передачи, выбираем материалы со среднимимеханическими характеристиками по таблице 3.3: для шестерни сталь 45,термообработка – улучшение, твёрдость НВ 230; для колеса — сталь 45, термообработка – улучшение, но твёрдость на 30 единиц ниже –НВ 200.
Допускаемыеконтактные напряжения
/>
где sн lim<sub/>b– предел контактной выносливости при базовом числе циклов. По табл. 3.2[1] дляуглеродистых сталей с твёрдостью поверхностей зубьев менее
НВ 350 и термообработкой (улучшение)/>
КHL<sub/>– коэффициентдолговечности; при числе циклов нагрузки больше базового, что имеет место придлительной эксплуатации редуктора, принимают КHL=1; [n]H=1,1
/> <td/> />2.2Принимаем допускаемое напряжение по колесу
Для колеса
/>
Тогда расчетное допускаемоенапряжение
/>
Коэффициент нагрузки />, несмотря на симметричноерасположение колес относительно опор, примем выше для этого случая, так как состороны клиноременной передачи действуют силы, вызывающие дополнительную деформациюведомого вала и ухудшающие контакт зубьев. Принимаем предварительно по табл.3.1[1], как в случае несимметричного расположения колес, значение />=1,25.
Принимаем коэффициент ширины венца по межосевому расстоянию/>Межосевоерасстояние из условия контактной выносливости активной поверхности зубьев (поформуле (3.8) [1]).
/>
Здесьпринято />. Ближайшее стандартноезначение />. Нормальный модульзацепления
/>; принимаем />(стр.36 [1])
2.3 Угол наклона зубьев />. Определим число зубьевшестерни и колеса:
/>; принимаемz1=28
тогда /> принимаемz2=112
2.4 Основные размеры шестернии колеса:
2.41 Диаметры делительные:
/>; />.
Проверка: />.
2.42 Диаметры вершин зубьев:
/>; />;
ширина колеса />;
ширина шестерни />.
2.43 Определяем коэффициентширины шестерни по диаметру:
/>.
2.44 Окружная скорость колеси степень точности передачи
/>м/с,
где — ω1=/>
/>
При такой скорости следуетпринять 8-ю степень точности (стр.32 [1])
2.5 Коэффициент нагрузки
/>
Значения/> даны в табл.3.5[1]: при />, твердости /> и несимметричномрасположении колес относительно опор с учетом изгиба ведомого вала от натяженияцепной передачи />.
Потабл. 3.4[1] при /> и 8-й степениточности />. По табл.
3.6[1] для прямозубыхколес при /> имеем />. Таким образом,
/>.
2.6 Проверка контактныхнапряжений по формуле (3.6)[1]:
/>
2.7Силы, действующие взацеплении:
2.71 Окружная />;
2.72 Радиальная />;
2.73 Осевая />
2.8 Проверяем зубья навыносливость по напряжениям изгиба по формуле (3.25)[1]:
/>
Здесь коэффициент нагрузки />.
По табл. 3.7[1] при />, твердости /> и несимметричном расположениизубчатых колес относительно опор />. Потабл. 3.8[1] />. Таким образом, коэффициент/>.
2.81/>–коэффициент прочности зубапо местным напряжениям, зависящий от эквивалентного числа зубьев />:/>
у шестерни />;
у колеса />.
При этом /> и /> (стр.42 [1]).
Допускаемое напряжение – поформуле (3.24)[1]:
/>.
По табл. 3.9[1] для стали 45улучшенной при твердости /> /> .
Для шестерни />;
для колеса />.
/>–коэффициент запаса прочности(3.24)[1], где />; />. Следовательно, />.
Допускаемыенапряжения:
дляшестерни />,
дляколеса />.
Находимотношения />;
дляшестерни />;
дляколеса />.
Дальнейшийрасчет следует вести для зубьев колеса, для которого найденное отношениеменьше.
Определяем коэффициенты Ub и КFa
/>β=1,т.к. β=0
/>
Проверяем прочность зубаколеса по формуле (3.25)[1]:
/>
Условие прочности выполнено.
3. Предварительный расчет валов редуктора
Предварительный расчетпроведем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.
Ведущий вал:
диаметр выходного конца придопускаемом напряжении />(учитываявлияние изгиба вала от натяжения ремней привода) по формуле (6.16)[1]
/>.
Принимаем ближайшее большеезначение из стандартного ряда(ГОСТ 6636-69): />.
Примем под подшипниками />. Шестерню выполним за одноцелое с валом.
Ведомый вал:
Учитывая влияние изгиба валаот возможных натяжений, принимаем />.
Диаметр выходного конца вала
/>.
Принимаемближайшее большее значение из стандартного ряда: />.Диаметр вала под подшипниками принимаем />,под зубчатым колесом />.
Диаметрыостальных участков назначают исходя из конструктивных соображений прикомпоновке редуктора.
4. Конструктивные размеры шестерни и колесаШестерню выполняем за одно целое с валом, ее размеры: />, />, />.Колесокованое, />, />, />.
Диаметрступицы />; длина ступицы />, из конструктивныхсоображений принимаем />.
Толщинаобода />, принимаем />.
Толщинадиска />.
5. Конструктивные размеры корпуса редуктора5.1 Толщина стенок корпуса икрышки:
/>, принимаем />; />, принимаем />.
5.2 Толщина фланцев поясовкорпуса и крышки:
5.21 Верхний пояс корпуса ипояс крышки:
/>;
/>;
5.22 Нижний пояс корпуса
/>,принимаем />.
5.3 Диаметры болтов:
5.31 Фундаментных />, принимаем болты с резьбойМ20;
5.32 Крепящих крышку ккорпусу у подшипников />, принимаем болтыс резьбой М16;
5.33 Соединяющих крышку скорпусом />, принимаем болты с резьбойМ10.
6. Расчет цепной передачи
Выбираем приводную роликовую однорядную цепь (табл. 7.15)
6.1Вращающий момент на ведущем валу:
Т3 = Т2 =97 Н∙мм
6.2Передаточное отношение было принято Uц =3,6
6.3Число зубьев:
6.31Ведущей звёздочки
/>
6.32Ведомой звёздочки
/>
Принимаем/>
Тогдафактическое />
6.4Отклонение δ%
/>,что допустимо.
6.5Расчётный коэффициент нагрузки (табл.7.38)
/>,
ГдеКэ =динамическийкоэффициент при спокойной нагрузке; Ка =1 учитывает влияние межосевого расстояния; Кн =1-учитываетвлияние угла наклона линии центров; Кр= 1,25 при периодическом регулировании натяжения цепи,Кр — учитывает способ регулирования цепи; Ксм =1 при непрерывной смазке; Кп =учитываетпродолжительность работы в сутки, при односменной работе Кп =1.
6.6 Частота вращениязвездочки (7.18)[1]
/>,
где />
Среднее значение допускаемогодавления при />
Шаг однорядной цепи:
/>
Подбираем по табл. 7.15[1]цепь ПР 15,875-22,70 по ГОСТ 13568-75, имеющую t =31,75 мм; разрушающуюнагрузку />/>
6.7 Скорость цепи.
/>
6.8 Окружная сила.
/>
6.9 Давление в шарнирепроверяем по формуле (7.39)[1]
/>,
уточняем по тал 7.18допускаемое давление [p]= 34[1+0.01(Z3-17)] =36,38.
Условие /> выполнено.
6.10 Определяем число звеньевпо формуле (7.36)[1]
/>
где at =/>=50; />;/>
Тогда
/>
округляем до чётного числа />
6.11 Уточняем межосевоерасстояние цепной передачи по формуле (7.37)[1]
/>
/>=
/>
Для свободного провисанияцепи предусматривает возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,4% т.е.на />
6.12 Определим диаметрыделительных окружностей звёздочек (см формулу(7.34)[1]
/>
/>
6.13 Определим диаметрынаружных поверхностей звездочек (7.35)[1]
/>,
где d1 =10,16 мм- диаметр ролика цепи (табл.7.15)[1]
/>
/>
6.14 Силы, действующие нацепь:
6.14.1 Окружная />
6.14.2 От центробежных сил />
6.14.3 От провисания />
6.15 Расчетная нагрузка навалы
/>
6.16 Проверяем коэффициентзапаса прочности
/>
6.17 Размеры ведущейзвездочки:
ступица звездочки dст =/>; />
принимаем />=40 мм
толщина диска звёздочки 0,93Ввн=/>,
где Ввн –расстояниемежду пластинками внутреннего звена
6.18 Размеры ведомойзвездочки
/>
/>, принимаем />=60мм
7. Первый этап компоновки редуктора
Компоновку обычнопроводят в два этапа. Первый этап служит для приближенного определенияположения зубчатых колес относительно опор для последующего определения опорныхреакций и подбора подшипников.
Компоновочныйчертеж выполняем в одной проекции — разрез по осям валов при снятой крышкередуктора; желательный масштаб 1:1, чертить тонкими линиями.
Примернопосередине листа параллельно его длинной стороне проводим горизонтальную осевуюлинию; затем две вертикальные линии — оси валов на расстоянии />.
Вычерчиваемупрощенно шестерню и колесо в виде прямоугольников; шестерня выполнена за одноцелое с валом; длина ступицы колеса равна ширине венца и не выступает запределы прямоугольника.
Очерчиваемвнутреннюю стенку корпуса:
а)принимаем зазор между торцом шестерни и внутренней стенкой корпуса />;
б)принимаем зазор от окружности вершин зубьев колеса до внутренней стенки корпуса/>;
в)принимаем расстояние между диаметром окружности вершин зубьев шестерни ивнутренней стенкой корпуса />(наружныйдиаметр подшипника меньше диаметра вершин зубьев шестерни).
Предварительнонамечаем радиальные шарикоподшипники средней серии; габариты подшипниковвыбираем по диаметру вала в месте посадки подшипников /> и />.
Потабл. П3[1] имеем:
Условное обозначение подшипника d D B Грузоподъемность, кН Размеры, мм CC0
304
307
20
35
52
80
15
21
15,9
33,2
7,8
18
/> /> /> /> /> /> />Решаем вопрос о смазкеподшипников. Принимаем для подшипников пластичную смазку. Для предотвращениявытекания смазки внутрь корпуса и вымывания пластичной смазки жидким маслом иззоны зацепления устанавливаем мазеудерживающие кольца. Их ширина определяетразмер />.
Замером находимрасстояния на ведущем валу /> и наведомом валу />.
Замером находимрасстояние />, определяющее положениешкива относительно ближайшей опоры ведомого вала. Примем окончательно />.
8. Проверка долговечности подшипника.Ведущий вал. Из предыдущих расчетов имеем />и />;/>;из первого этапа компоновки />.Реакцииопор:
вертикальнаяплоскость:
вплоскости XZ
/>
Вплоскости YZ
/>
Проверка:/> />
/>.
Суммарныереакции:
/>
/>
/>
Намечаемрадиальные шариковые подшипники 304 (табл. П3)[1]:
/>;/>; />; С=1939 кН и С0=7,8кН.
Эквивалентнаянагрузка по формуле (9.3)[1]
/>,
вкоторой радиальная нагрузка Pr1=500H; осевая нагрузка Pa=0H; V=1 (вращается внутреннее кольцо); Кб=1(табл. 7.2)[1]; Кт=1.05.
Отношения/>;
Отношение/>
/>.
Расчетная долговечность, млн. об. :
/>
Расчетнаядолговечность, ч,
/>.
Ведомый вал.Из первого этапакомпоновки /> и />;/>
/>
Реакцииопор:
Вплоскости XZ
/>
/>
Проверка:
/>
Вплоскости YZ
/>
/>
Проверка:
/>
Суммарныереакции:
/>;
/>.
Выбираемподшипник по более нагруженной опоре 3.
Шариковыерадиальные подшипники 307 средней серии(см.П3):
/>;/>; />; С=33,2 кН и С0=18кН.
Отношения/>;
Отношение/>
/>
Расчетная долговечность, млн. об. :
/>
Расчетнаядолговечность, ч,
/>;
Длязубчатых редукторов ресурс работы подшипников принимают от 36 000 ч (таковресурс самого редуктора) до 10 000 ч (минимально допустимая долговечность подшипника).В нашем случае подшипники ведомого вала 304 имеют ресурс />, а подшипники ведомого вала307 имеют />.
Строимэпюры:
Ведущийвал:
/>
Ведомыйвал:
/>
10. Второй этап компоновки редуктора
Второй этап компоновкиимеет целью конструктивно оформить зубчатые колеса, валы, корпус, подшипниковыеузлы и подготовить данные для проверки прочности валов и некоторых другихдеталей.
Вычерчиваем шестерню и колесо по конструктивнымразмерам, найденным ранее. Шестерню выполняем за одно целое с валом.
Конструируемузел ведущего вала:
а)наносим осевые линии, удаленные от середины редуктора на расстояние />. Используя эти осевыелинии, вычерчиваем в разрезе подшипники качения;
б)между торцами подшипников и внутренней поверхностью стенки корпуса вычерчиваеммазеудерживающие кольца. Их концы должны выступать внутрь корпуса на 1-2мм отвнутренней стенки. Тогда эти кольца будут выполнять одновременно роль маслоотбрасывающихколец. Для уменьшения числа ступеней вала кольца устанавливаем на тот жедиаметр, что и подшипники (Ø40мм). Фиксация их в осевом направленииосуществляется заплечиками вала и торцами внутренних колец подшипников;
в)вычерчиваем крышки подшипников с уплотнительными прокладками (толщиной 1мм) иболтами. Болт условно заводится в плоскость чертежа, о чем говорит вырыв наплоскости разъема.
Используемфетровые уплотнения, т. к. допускаемое значение скорости <5м/с.
г)переход вала Ø40мм к присоединительному концу Ø32мм выполняют нарасстоянии 10-15мм от торца крышки подшипника.
Длинаприсоединительного конца вала Ø32мм определяется длиной шкива.
Аналогичноконструируем узел ведомого вала.
Наведущем и ведомом валах применяем шпонки призматические со скругленными торцамипо ГОСТ 23360-78. Вычерчиваем шпонки, принимая их длины на 5-10мм меньше длинступиц.
Непосредственнымизмерением уточняем расстояния между опорами и расстояния, определяющиеположение зубчатых колес относительно опор. При значительном изменении этихрасстояний уточняем реакции опор и вновь проверяем долговечность подшипников.
11. Проверка прочности шпоночныхсоединений
Шпонки призматическиесо скругленными торцами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок по ГОСТ23360-78.
Материалшпонок — сталь 45 нормализованная.
Напряжениесмятия и условие прочности по формуле (6.22)[1]
/>
Допускаемоенапряжение смятия при стальной ступице />, при чугунной ступице />
Ведущий вал
/>; />; />
/>
/>
Условие/> выполнено.
Ведомыйвал
/>;/>; />; длина шпонки />; момент на ведущем валу />;
/>
Условие/> выполнено.
12. Уточненный расчет валов
Примем, чтонормальные напряжения от изгиба измеряются по симметричному циклу, акасательные от кручения – по отнулевому (пульсирующему).
Уточненныйрасчет состоит в определении коэффициентов запаса прочности nопасных сечений и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями [n].Прочность соблюдена при n³[n].
Будемпроизводить расчет для предположительно опасных сечений каждого из валов.
Ведущийвал.
Материал вала тот же, чтои для шестерни (шестерня выполнена заодно с валом), т.е. сталь 45,термообработка ¾ улучшение.
Потабл. 3.3 придиаметре заготовки до 90мм (в нашем случае da1=78,96 мм) среднеезначение />
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба
/>.
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений
/>
Сечение А–А.В этом сечении при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфтувозникают только касательные напряжения. Концентрацию напряжений вызываетналичие шпоночной канавки.
Коэффициент запаса прочности
/>,
где амплитуда и среднее напряжение отнулевого цикла
/>.
При d=32 мм; b=10 мм; t1=5 мм
/>;
/>.
Принимаем />, /> и />.
После подстановки
/>.
Такой большой коэффициент запаса прочности объясняется тем,что диаметр вала был увеличен при конструировании для согласования по размеру сдиаметром вала электродвигателя.
По той же причине проверять прочность в сечениях Б–Б и В–Внет необходимости.
Ведомый вал.
Материал вала – сталь 45 нормализованная, />.
Пределы выносливости /> и/>.
Сечение А–А.Изгибающиймомент в горизонтальной плоскости
/>;
изгибающиймомент в вертикальной плоскости
/>;
суммарныйизгибающий момент в сечении А–А
/>.
Моментсопротивления кручению (/>; />; />)
/>.
Моментсопротивления изгибу
/>.
Амплитудаи среднее напряжение цикла касательных напряжений
/>.
Амплитуданормальных напряжений изгиба
/>;среднее напряжение />.
Коэффициентзапаса прочности по нормальным напряжениям
/>.
Коэффициентзапаса прочности по касательным напряжениям
/>.
Результирующийкоэффициент запаса прочности для сечения А–А
/>.
13. Посадки зубчатого колеса, звездочки и подшипников
Посадкиназначаем в соответствии с указаниями, данными в табл. 8.11[1].
Посадказубчатого колеса на вал Н7/р6 по ГОСТ 25347-82.
Посадказвездочки цепной передачи на вал редуктора Н7/h6.
Шейкивалов под подшипники выполняем с отклонением вала к6. Отклонения отверстий вкорпусе под наружные кольца по Н7.
Остальныепосадки назначаем, пользуясь данными табл. 8.11[1].
14. Выбор сорта масла
Смазказубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемоевнутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм. Объем масляной ванны Vмопределяем из расчета 0,25 дм3 масла на 1 кВт передаваемой мощности:/>.
Потабл. 10.8[1] устанавливаем вязкость масла. При скорости /> рекомендуемая вязкость />.Принимаем маслоиндустриальное И-30А по ГОСТ 29799-75.
Подшипникисмазываем пластичной смазкой, которую закладывают в подшипниковые камеры присборке. Периодически смазку пополняют через пресс-масленки. Сорт смазки – УТ-1.
15. Сборка редуктора
Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редукторатщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.
Сборкупроизводят в соответствии с чертежом общего вида редуктора, начиная с узловвалов:
наведущий вал насаживают мазеудерживающие кольца и шарикоподшипники, предварительнонагретые в масле до 80-100° С;
в ведомый вал закладывают шпонку 18´11´50и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надеваютраспорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники,предварительно нагретые в масле.
Собранныевалы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса,покрывая предварительно поверхности стыка корпуса и крышки спиртовым лаком. Дляцентровки устанавливают крышку на корпус с помощью двух конических штифтов;затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.
После этого на ведомый вал надевают распорное кольцо, в подшипниковые камерызакладывают пластичную смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлическихпрокладок; регулируют тепловой зазор, подсчитанный по формуле (7.1)[1]. Передпостановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанныегорячим маслом. Проверяют проворачиванием валов отсутствие заклиниванияподшипников (валы должны проворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами.
Далеена конец ведомого вала в шпоночную канавку закладывают шпонку, устанавливаютзвездочку и закрепляют ее торцовым креплением; винт торцового крепления стопорятспециальной планкой.
Затемввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель.Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой;закрепляют крышку болтами.
Собранныйредуктор обкатывают и подвергают испытанию на стенде по программе,устанавливаемой техническими условиями.
Список используемой литературы
1.Курсовое проектированиедеталей машин: Учебно-справочное пособие для
ВУЗов / С.А.Чернавский идр.-М.: Машиностроение, 1984.
2 Шейнблид А.Е. Курсовоепроектирование деталей машин: Учебное пособие для техникумов.-М.: Высшая школа,1991.
/>
Батманов А.В. гр. Т-32
/>
Незаконное копирование тиражирование преследуется по законуAll right received
/>