Проектирование привода с одноступенчатым цилиндрическим редуктором

Пояснительная записка(2).docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н.ТУПОЛЕВА – КАИ
Кафедра «Конструирование и технологии машиностроительных производств»
По дисциплине «Детали машин»
на тему: «Проектирование привода состоящего из одноступенчатого цилиндрического редуктора»
Номер зачетной книжки:012418
Набережные Челны – 2013г.
Исходные данные для проектирования .. ..4
Подбор электродвигателя . . .. ..5
Кинематический расчет .. .. 6
Расчет цилиндрической зубчатой передачи .. .7
Расчет одноступенчатого цилиндрического редуктора . ..11
Предварительный расчет валов .. 12
Предварительный подбор подшипников . .. ..13
Конструктивные размеры зубчатого колеса . . 13
Конструктивные размеры корпуса редуктора . 14
Проверочный расчет подшипников .. . 15
Проверочный расчет шпонок . 15
Смазка зубчатых зацеплений и подшипников .. .. .17
Список использованной литературы ..19
В настоящее время во всех отраслях промышленного производства процессы осуществляются машинами и аппаратами. Современные машины многократно превышают производительность физического и умственного труда человека. Машины настольно прочно вошли в нашу жизнь что трудно найти такой предмет который был бы изготовлен или доставлен к месту потребления без помощи машин. Без машин невозможно было бы современное развитие науки медицины и других отраслей требующих современных инструментов и материалов.
Основные требования предъявляемые к машинам это высокая надежность ремонтопригодность технологичность минимальные габариты и масса удобство и простота эксплуатации.
Основной задачей проектирования и конструировании машин и механизмов является разработка документации необходимой для изготовления монтажа испытания и эксплуатации создаваемой конструкции. При этом проектирование обычно относятся к разработке общей конструкции изделия конструирование включает детальную дальнейшую разработку всех вопросов решение которых необходимо для воплощения принципиальной схемы в реальную конструкцию.
Выполнение курсового проекта – это первая самостоятельная работа по решению инженерной задачи. Знание и опыт приобретенные при проектировании являются основой для выполнения дипломной работы.
Вместе с тем работа над курсовым проектом подготавливает к решению сложных задач с которыми будущий инженер столкнется после окончания ВУЗа.
Исходные данные для проектирования
Мощность на тихоходном валу NT = 49 кВт
Угловая скорость тихоходного вала nT = 600 обмин
Коэффициент перегрузки K=19
Срок службы привода LГ = 6 лет
Число смен работы за сутки LC = 2
Кинематическая схема привода:
Подбор электродвигателя
1.Ресурс приводного устройства в часах:
где – срок службы привода лет;
- продолжительность смены ч;
Из полученного значения следует вычесть 10-25 % часов на профилактику текущий ремонт нерабочие дни. Таким образом Lh = 28000 ч.
2.КПД всего привода:
Где = 097 – КПД соединительной муфты;
= 097 – КПД закрытой зубчатой передачи;
= 097 – КПД учитывающий потери пары подшипников качения.
3.Требуемая мощность электродвигателя.
4 Подбор электродвигателя:
Следуя справочным данным выбираем электродвигатель 14АМ100L2У3 с синхронной частотой вращения nc=3000 обмин и номинальной частотой вращения nном=2880 обмин для которого номинальная мощность Pном=55 кВт.
Фактическое передаточное число привода
Передаточные числа редуктора:
Округляем до стандартных значений :
Кинематический расчет.
Расчет закрытой цилиндрической зубчатой передачи
- вращающий момент на колесе
- частота вращения колеса
U = 5 – передаточное число
1.Материалы колеса и шестерни.
В качестве материала для цилиндрического колеса применяем Ст.40Х. Применяем таким образом колеса - улучшение твердость НВ = 235 .262.
Механические свойства: .
В качестве материала для шестерни используем Ст.40Х. Применяем таким образом шестерни – улучшение твердость НВ = 269 .302.
2.Допускаемые напряжения.
Вычисляем допускаемы контактные напряжения.
Допускаемые контактные напряжения:
Допускаемые напряжения на изгиб:
Предельные допускаемы напряжения:
3.Межосевое расстояние.
где Ka – коэффициент межосевого расстояния; Ка = 43 – для косозубых колес;
a – коэффициент ширины венца по межосевому расстоянию: т.к. колеса в зацеплении расположены симметрично относительно опор то a = 0325.
Коэффициент концентрации нагрузки для прирабатывающихся колес при постоянном режиме КH = 1.
Межосевое расстояние:
Принимаем стандартное значение межосевого расстояния aw=100 мм
4.Предварительные основные размеры колеса.
Делительный диаметр
Ширина венца колеса
где - коэффициент ширина колеса = 0325.
где коэффициент Km принимают для косозубых колес = 58
Принимаем модуль передачи равным m =1 мм.
6.Суммарное число зубьев и угол наклона.
Минимальный угол наклона зубьев косозубых колес:
Суммарное число зубьев:
z=2*100*cos 617 1= 198;
Действительное значение угла:
= arccos (198*1 2*100) = 81096.
7.Число зубьев шестерни и колеса.
Число зубьев шестерни: z1 = z(u±1)z1min.
Для прямозубых колес z1m
z1 = 198(5+1) = 33 z1min.
Число зубьев колеса: z2 = z - z1 = 198 – 33 = 165
8.Фактическое передаточное число.
uф= z2 z1 = 198 33 = 6
Допускаемое отклонение от заданного передаточного числа 4%
Делительные диаметры d:
Шестерни d1 =z1*mcos = 33*1 cos 81096 = 333 мм;
Колеса d2 = z2*mcos = 165*1 cos 81096 = 1666 мм.;
Диаметры окружностей вершин da и впадин df зубьев:
da1=d1 +2m = 333+2*1 = 353;
df1=d1 – 24*m= 333-24*1 = 309;
da2=d2 +2m= 1666+2*1 = 1686;
df2=d2 – 24m= 1666-24*1 = 1642;
Ширина венца шестерни
b1=b2 +( 2..4) = 325+3=335
10.Размеры заготовок колес.
Чтобы получить при термической обработке принятые для расчета механические характеристики материала колес требуется чтобы размеры заготовок колес не превышали предельно допустимых значений: Dзаг Dпред; Сзаг Sзаг Sпред;
Значения Dзаг Sзаг Сзаг (мм) вычисляют по формулам:
Для цилиндрической шестерни Dзаг=dа1 + 6 мм = 353+ 6 = 413мм 80мм;
Толщину диска для колеса с выточками принимают меньшее из значений Сзаг= 05b2 = 05325 = 1625мм. 125 мм; и Sзаг= b2 +4 = 32.5+4=36.5 мм 80мм
11.Силы в зацеплении.
Окружная Ft=2T2*103d2 = 2*64900 166.6 = 7788 Н;
Радиальная Fr=Fttgcos = 7788*0364 cos 8.1096 = 28634 H (для стандартного угла =20° tg=0364);
Осевая Fa = Fttg = 7788*cos 8.1096 = 771012 Н.
12.Проверка зубьев колес по напряжениям изгиба.
Расчетное напряжение изгиба в зубьях колеса:
F2=KFaKFKFvYYF2Ft(b2m) []F2
Для колес с >0° принимают для 9-ой степени точности KFa=1.
Степень точности передачи принимаем в зависимости от окружной скорости колеса (мс)
следовательно степень точности 9-ая.
Коэффициент концентрации нагрузки KF принимают для прирабатывающихся колес при постоянной нагрузке KF=1.
Коэффициент динамической нагрузки принимают согласно окружной скорости КFv = 107. Коэффициент Y вычисляют по формуле Y=1-°140 = 0975. Коэффициент формы зуба YF2 = 36 YF1 = 38.
FtE = KFД * Ft - эквивалентная окружная сила. Коэффициент долговечности KFД = 1. Т.е. FtE= Ft = 414.16 Н
F2 =1*1*107*0975*36*7788(32.5*1) = 90 МПа 2781 (условие выполняется)
Расчетное напряжение в зубьях шестерни:
F1=90 * 36 38 = 852 257.5 МПа. (условие выполняется)
13.Проверка зубьев колес по контактным напряжениям.
Расчетное контактное напряжение
где для косозубых колес КН = 11; КН= 376; КН = 1; KHv = 103.
Условие выполняется.
Расчет одноступенчатого цилиндрического редуктора
Для обеих ступеней принимаем:
Колесо: материал - сталь 40Х термообработка - улучшение; .
Шестерня: материал - сталь 40Х термообработка - улучшение; .
Передача реверсивная.
Для расчета принимаем: .
Коэффициент долговечности при длительной эксплуатации принимаем ; коэффициент запаса прочности ; .
Рассчитаем допускаемые контактные напряжения:
Рассчитаем допускаемые напряжения изгиба:
Коэффициент на форму зуба ; коэффициент нагрузки ; коэффициент ширины венцов ; коэффициент учитывающий динамическую нагрузку возникающую в зацеплении; коэффициент учитывающий распределение нагрузки между зубьями
Предварительный расчет валов
Диаметр вала под уплотнение крышки с отверстием под подшипник:
Диаметр вала под колесо:
Диаметр вала под подшипник:
Вал 2 (Быстроходный)
Муфты втулочно-пальцевые (ГОСТ 21424-75). Тип 1 – с цилиндрическим отверстием на концы валов по ГОСТ 12080-66
С номинальным крутящим моментом 649 Нм диаметром посадочного отверстияd=40 мм типаI климатическим исполнением УЗ:
D=100; d=20 мм; d1=24 мм; L=76мм; L1=36мм
В=025*D=025*100=25 мм
dст=16*d=16*20=32 мм
Смещение валов не более 02 мм 1 030
Предварительный подбор подшипников
В нашем случае для опор тихоходного вала dп = 30 мм применяем радиальные шариковые однорядные подшипники легкой серии №206 со следующими параметрами: d = 30 мм D = 62 мм b = 16мм r = 15 мм; r1 = 05 мм; грузоподъемность: Cr = 195 кН Cor = 10 кН .
По тем же причинам для опор быстроходного вала dп = 20 мм применяем радиальные шариковые однорядные подшипники №7204 со следующими параметрами: d = 20 мм D = 47 мм b = 14 мм r = 15 мм; грузоподъемность: Cr = 127 кН Cor = 62 кН .
Конструктивные размеры зубчатых колес
Закрытая цилиндрическая зубчатая передача.
Диаметр: d2 = 353мм;
Шарина: b2 = 325 мм.
Толщина: S=2.2m+0.05b2 = 2.2*1+0.05*32.5=452 мм
Диаметр наружный: d=d3=40 мм
Диаметр внутренний: dст = 15*d = 15*40 = 60 мм.
Длина: lст = (10 12)*d = (10 12)*40 = 40 48 мм. (принимаем lст = 465мм)
Толщина: ст = 03d = 0.3*40 = 12 мм.
Толщина: С = 05(S+ст) = 05*(452+12) = 792 мм.
Радиус закруглений и уклон: R ≥6
Конструктивные размеры корпуса редуктора
Расчетная формула и значение мм
Толщина стенки корпуса
Толщина стенки крышки
Толщина фланца корпуса
Толщина фланца крышки
Толщина основания корпуса без бобышки
Толщина ребер основания корпуса
Толщина ребер крышки
Диаметр фундаментных болтов
Диаметр болтов у подшипников
Диаметр болтов соединяющих основание и крышку
Проверочный расчет подшипников
Подшипник № 206 d=30 мм.
; тогда Х = 1; У = 0; .
Подшипник № 204 d = 20 мм.
Все подшипники удовлетворяют условию долговечности.
Проверочный расчет шпонок
Материал шпонок – сталь 40Х. Проверим шпонки под зубчатыми колесами и шкивом на срез и смятие. .
Шпонка под колесом быстроходной ступени:
Шпонка под колесом тихоходной ступени:
Все шпонки удовлетворяют условию прочности на срез и смятие.
Смазка зубчатых зацеплений и подшипников
Зацепления смазывают окунанием зубчатых колес в масло. Уровень масла должен обеспечивать погружение колес на высоту зуба. Объем масляной ванны равен 275 литра. Подшипники смазываются тем же маслом за счет разбрызгивания. Используемое масло марки И-100А.
В курсовой работе разработан цилиндрический одноступенчатый редуктор.
На основании кинематического расчета выбран электродвигатель 100S определена частота вращения.
Подобран материал для изготовления для цилиндрического колеса. Для цилиндрического колеса принята сталь 40 Х с твердость НВ = 235 .262.
Выполнен проектный расчет валов где определены силы действующие в зацеплении выбраны диаметры и длины ступеней валов.
Произведен расчет корпуса где определены габаритные размеры редуктора. Подобраны конические однорядные роликоподшипники легкой серии № 7204для ведущего и конические однорядные роликоподшипники №7205 для ведомого валов. Долговечность выбранных подшипников удовлетворяют условию.
Разработаны в соответствии с заданием на проектирование необходимые чертежи.
Список использованной литературы
Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие. Изд. 2-е перераб. и доп. – Калининград: Янтар. сказ 2003. – 454 с. ил. черт. – Б. ц.
Дунаев П.Ф. Лешиков О.П. Конструктирование узлов и дет.машин. Учебное пособие для техн. спец. вузов. - 7-е изд. испр.-М.:Высш.школа. 2001.-447с.
Решетов Д.Н. Детали машин: Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов. 4-е изд. перераб. и доп.-М.: Машиностроение 1989. – 496с.:ил.
Чернавский С.А. Снесарев Г.А. Проектирование механических передач. Учеб. пособие для техникумов. – М.: Машиностроение 1984. – 560 с.

Спецификация редуктор.docx

КР. ДМ. 00.00.3.6 СБ
Кольцо мазеудерживающее
Одноступенчатый цилиндрический редуктор
Шайба пружинная 8.65 Г
Шайба пружинная12.65 Г
КР. ДМ. 00.00.3.6 ВД

Вал быстроходный(13!!! с зубьями) _ КР. ДМ. 00. 00. 3.6.cdw

* Размер обеспечивается инструментом.
Зубья упрочнить по способу закалкиТВЧ.
Неуказанные предельные отклонения размеров:

Зубчатое колесо(13!!!) _ КР.ДМ.-00.3.6 01.cdw

Неуказанные предельные отклонения размеров
Коэффициент смещения

Привод (13 мой).cdw

Техническиая характеристика:
Мощность электродвигателя Р=5
Частота вращения электродвигателя n=2880 обмин
Крутящий момент на тихоходном валу Т
Частота вращения быстроходного вала n
Технические требования:
Осевое смещение валов до 2 мм
Радиальное смещение валов до 2 мм
Перекос валов до 1 градуса
Сварные швы по ГОСТ 5264-00
Электроды типа 342 ГОСТ 9467-00
После сварки провести рихтовку и отжиг
Обработку поверхностей платиков и
сверление отверстий производить после
с одноступенчатым цилиндрическим

Одноступенчатый цилиндрический редуктор(13) _ КР.ДМ.-00.00 3.6. СБ..cdw

Технические характеристики.:
Передаточное число редуктора U = 5
Частота вращения тихоходного вала n = 720 обмин
Крутящий момент на тихоходном валу T = 64
Технические требования
Внутреннюю стенку необработанной части
корпуса и крышек покрасить маслостойкой
Перед окончательной сборкой стыки
фланцев корпуса покрыть пастой "Герметик
В редуктор залить 1л. масла марки И-30А

Вал тихоходный (13!!)_ КР. ДМ.-00.3.6 02.cdw

* Размер обеспечивается инструментом.
Неуказанные предельные отклонения размеров:

Крышка корпуса (13!)_ КР.ДМ.-00.00 3.6.cdw

Технические требования:
Товарный знак изготовителя допускается маркировать
непосредственно на корпусе или крышке редуктора
в случае выполнения знака литейно-механическим способом.
Плотность прилегания крышки и корпуса редуктора
проверяется в затянутом состоянии щупом.Пластина щупа
мм может проходить на ширине не более 30 мм
на глубину не более 5 мм.
Несовпадение контуров корпуса и крышки по фланцам разъема редуктора
не должно превышать 4 мм.
Стык крышки с корпусом должен быть герметичен.