Расчет электропривода с конической, планетарной и червячной передачей

Редуктор Сборочный чертеж.cdw

Спецификация Редуктор.cdw

Спецификация общая.cdw

Колесо зубчастое коническое.cdw

Покрытие: Хим. окс. прм.
Неуказанные предельные отклонения размеров по Н12
внешний окружной модуль: 0.5
Коэффициент смещения
Угол делительного конуса 63
Сталь 45 Гост 1050-74

Чистовик.doc

Министерство науки и образования Украины
Кафедра приборов и систем неразрушающего контроля
Расчетно-графическая работа
по дисциплине: Прикладная механика
Выбор электродвигателя.
Кинематический расчёт передачи.
Расчет мощностей и моментов на валах.
Расчет диаметров валов.
Расчёт на прочность червячной передачи.
Расчёт геометрических размеров червяка и червячного колеса.
Расчёт геометрических размеров других передач.
В данной расчетно-графической работе осуществляется разработка электропривода с выходными параметраметрами:
-выходная мощность N=20Вт.
-частота вращения на выходе n=25 обмин.
-количество сателитов планетарной передачи К=3.
Расчет электропривода начинается с выбора электродвигателя соответствующей мощности. По мощности выхода мощность двигателя определяют через общий К.П.Д. равный для последовательного соединения кинематических пар произведению отдельных К.П.Д.
Коэффициент полезного действия как всего механизма в целом так и каждой передачи отдельно учитывает потери мощности на соответствующем звене. В связи с необходимостью наличия запаса мощности как правило мощность двигателя на входе устройства принимают с запасом в 12-14 раза.
для проектируемого устройства:
m – число пар подшипников.
Согласно рекомендаций представленных в методуказаниях назначаем К.П.Д отдельных элементов электропривода
цил=09 черв=065 план=097 подш=099 кон=09
По этой мощности выбираем стандартный электродвигатель:
-мощность Nдв=3.5Вт.
-частота вращения nдв=8000 обмин
)Кинематический расчет привода:
Определение общего передаточного отношения
Передаточное отношение механизма показывает соотношение скоростей на его входе и выходе
где nдв - частота вращения вала двигателя nвых - заданная частота вращения выходного вала.
Разбивка общего передаточного отношения по ступеням электропривода.
Руководствуясь тем что:
Т.е. передаточные отношения подобраны верно.
Определим количество зубьев колёс входящих в передачи.
Цилиндрическая передача: iцил=2
Коническая передача: iкон=2
Червячная передача :
Планетарная передача k=3;
Найдем передаточное отношение обращенного механизма:
Найдем количество зубцов на каждом из колес:
k-количество сателллитов
а- любое целое положительное число с помощью подбора которого производится подбор количкества зубцов. Примем а=24.
Проверяем условие соседства сателлитов:
Если условие соседства не выполняется необходимо провести перерасчет числа зубьев.
Условие соседства выполняется т.е заклинивания передачи происходить не будет.
Определим частоту вращения и угловую скорость вращения каждого из валов.
На нём находится червячное колесо. Его частота вращения равна частоте на выходе:
Зная частоту вращения найдём угловую скорость вращения:
=2*3.14*2560=262 радс
На нём находятся червяк и зубчатое колесо. Его частоту вращения можно определить зная частоту вращения 5 вала и передаточное отношение червячной передачи:
=2*3.14*50060=523 радс
На нём находятся зубчатое колесо №2 и и водило планетарной передачи. Его частоту вращения можно определить зная частоту вращения 4 вала и передаточное отношение цилиндрической передачи:
=2*3.14*100060=1047 радс
На нём находятся солнечное колесо и зубчастое колесо конической передачи. Его частоту вращения можно определить зная частоту вращения 3 вала и передаточное отношение планетарной передачи:
=2*3.14*400060=4187 радс
На нём находятся зубчастое колесо и муфта. Его частоту вращения можно определить зная частоту вращения 2 вала и передаточное отношение конической передачи:
=2*3.14*800060=8373 радс
)Расчет мощностей и моментов на валах:
Мощность на этом вале равна выходной мощности:
Момент на этом валу найдем по формуле:
Определим мощность на этом валу с учётом мощности предыдущего вала передаточного отношения КПД передачи и шарикоподшипников:
=1.2(0.65*0.99*0.99)=1.884 Вт
=1.88452.3=0.036 Н*м.
=1.884(0.9*0.99)=2.114 Вт
=2.114104.7=0.02 Н*м.
=2.114(0.97*0.99)=2.2 Вт
=2.2418.7=0.0053 Н*м.
=2.2(0.9*0.99)=2.5 Вт
=2.5837.3=0.0029 Н*м.
Пятый вал наиболее нагружен поэтому проверочный расчет на прочность будем проводить для червячной передачи.
)Расчет диаметров валов:
Расчитаем диаметры валов исходя из условий прочности:
где - допустимое напряжение в МПа ().
=(0.458(0.2*50))^(13)=3.577 мм.
Из конструктивных соображений примем
=(0.0358(0.2*50))^(13)=1.52 мм.
=(0.02(0.2*50))^(13)=1.26 мм.
=(0.0052(0.2*50))^(13)=0.8 мм.
=(0.0029(0.2*50))^(13)=0.66 мм.
)Расчет на прочность червячной передачи:
Как было сказано выше последний вал наиболее нагружен и расчёт на прочность необходимо провести для червячной передачи.
Как правило червяк изготавливается из сталей а червячное колесо – из бронз различных марок поэтому расчёт на прочность ведётся по червячному колесу.
Червячные передачи так же как и зубчатые рассчитываются по контактным напряжениям и напряжениям изгиба. Основным для червячных передач является расчёт по контактным напряжениям. Расчёт на изгиб носит проверочный характер.
Выбираем материалы червячной пары из конструктивных соображений и для выполнения условий прочности выбираем: червяк - Сталь 45; червячное колесо - Бронза 0НФ. Определяем допускаемые напряжения соответственно будут равны:
Зададим число заходов червяка передачи:
Количество зубьев на червячном колесе:
Задаемся коэффициентом диаметра червяка:
Момент на червячном колесе:
Зададим коэффициент:
Вычислим межосевое расстояние:
Определим модуль зацепления:
Округлим модуль до ближайшего стандартного (СТ. СЭВ 267-76):
=arctg(220) =5.71º. .
Уточним величину межосевого расстояния:
Определим диаметр делительной окружности червяка:
Частота вращения червяка и угловая скорость:
Определяем скорость скольжения:
=523*0.012*cos5.71=0.26 мс.
Проверяем условие прочности по контактным напряжениям:
Условие выполняется так как .
Определяем коэффициент учитывающий форму зуба из таблицы с учётом эквивалентного числа зубьев:
Определяем коэффициент :
Вычисляем удельную расчетную окружную силу по формуле:
Для этого определим силы в зацеплении:
Проверяем зубья колеса червячной передачи на прочность по напряжениям изгиба:
условие выполняется. Значит материалы для червячной пары подобраны правильно.
)Расчёт геометрические размеров червяка и червячного колеса
Число заходов червяка: .
Коэффициент диаметра червяка: q=20.
Делительный угол подъема витка червяка:
Делительный диаметр червяка колеса:
Высота головки витка червяка колеса:
Высота ножки витка червяка колеса:
Диаметр вершин витков червяка колеса:
Диаметр впадин витков червяка колеса:
Ширина зубчатого венца червячного колеса:
Условный угол обхвата :
Длина нарезной части червяка:
Наибольший диаметр червячного колеса:
)Расчёт геометрических размеров других передач.
а)Расчёт геометрических размеров планетарной передачи
Диаметры зубчатых колес
Диаметры окружностей вершин
Диаметры окружностей впадин
Ширина зубчатых венцов колес
Межосевое расстояние
Расчёт геометрических размеров цилиндрической передачи
Число зубьев ведущего колеса (первого): .
Число зубьев ведомого колеса (второго): .
Передаточное отношение: .
Диаметр делительной окружности:
Высота головки зуба:
Диаметр окружности вершин:
Диаметр окружности впадин:
Межосевое расстояние:
Ширина зубчатого венца:
Расчёт геометрических размеров конической передачи
Угол наклона зубцов:
)Подбор муфты подшипников:
Выбор подшипников осуществим по частоте вращения и диаметру вала.
Исходя конструктивным соображениям необходимы подшипники которые будут на валах с диаметрами 5мм.
Условное обозначение
Данный подшибник подходит для всех валов.
Муфты предназначены для соединения валов с целью передачи вращения.
Необходимость в муфтах вызвана тем что большинство механизмов и их функциональных узлов состоит из отдельных частей с входными и выходными валами например электродвигатель и передаточный механизм. Непосредственно кинематическая и силовая связь между этими частями механизма осуществляется с помощью муфты.
В данном устройстве мы используем поводковую муфту .
В качестве смазочных материалов для опор с подшипниками качения применяются жидкие масла и пластичные смазки (солидол). Из жидких масел широко применяются индустриальные 12 30 45 и турбинные масла используемые при больших частотах вращения.
Венцы зубчатых колес смазываем приборным маслом МВП ГОСТ 1805 – 82.
Список использованной литературы:
Таблица нормальных линейных размеров.
Сборник методических указаний к выполнению курсового проектирования по курсу “Прикладная механика ”