Проектирование механического привода. Критерии работоспособности цилиндрических передач. Допускаемые контактные напряжения

Новосибирская государственная академия водного транспорта

КАФЕДРА «ТММ и ДМ»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА

Пояснительная записка

Выполнила: ст.гр. ЭС-32

                                                                      

                                                                  Проверил:

                                                                           

Новосибирск 2006

                                                   Содержание

Введение...................................................................................................................4

1. Кинематический расчет.....................................................................................     5

2. Расчет цилиндрической передачи редуктора..................................................   6

2.1 Критерии работоспособности цилиндрических передач............................        6

2.2 Исходные данные для расчета цилиндрической передачи..........................7

2.3 Допускаемые контактные напряжения.........................................................   7

2.4 Определение межосевого расстояния...........................................................  8

2.5 Основные геометрические параметры передачи..........................................   9

2.6 Силы, действующие в зацеплении...............................................................10

3. Общие параметры кинематического расчета……………………………........................................................................11

3.1 Моделирование тихоходного вала………..………………..……….............11

4. Моделирование колеса…………………………………….…….....................15

5. Моделирование вал - шестерни……………………………...………………16

6. Моделирование корпуса редуктора………………………………………….17

Литература.............................................................................................................18

Введение

    Технический  уровень всех отраслей народного хозяйства в значительной мере определяется уровнем развития машиностроения. На основе развития машиностроения осуществляется комплексная механизация и автоматизация производственных процессов в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, на транспорте.

При выполнении моей работы активно используется  знания из ряда пройденных предметов: механики, сопротивления материалов, технологий металлов и др.

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненных в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.

Назначение редуктора – понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.

Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного), в котором помещают элементы передачи – зубчатые колеса,  подшипники, валы и т.д.

В процессе проектирования по курсу детали машин ставится целью использовать опыт конструирования унифицированных передач, накопленный в промышленности. Проектируемый редуктор может быть общего или специального назначения.  Редукторы специального назначения допускается выполнять с нестандартными параметрами. Однако при проектировании даже нестандартных редукторов необходимо широко использовать стандартные и нормализованные детали.

Цилиндрические редукторы имеют наибольшее распространение благодаря их долговечности, относительной простоте, высокому КПД, большому диапазону скоростей и нагрузок.

1   Кинематический расчет одноступенчатого редуктора с цилиндрической прямозубой передачей.

Целью кинематического расчета является определение мощности электродвигателя и его подбор; определение общего передаточного отношения привода и разбивка его по ступеням.

Таблица 1.1

Наименование параметров	Обозначение	Расчетные формулы и указания
КПД муфты
КПД подшипников качения
КПД цилиндрической закрытой зубчатой пары
Общий КПД привода
Необходимая мощность двигателя, кВт
Передаточное отношение для одноступенчатого редуктора

Уточненные значения частот вращения и моменты на валах редуктора

Таблица 1.2

Вал	Частота вращения , мин-1	Крутящий момент , Н•м
быстроходный
тихоходный	-

2.   Расчет цилиндрической  передачи редуктора

2.1     Критерии работоспособности цилиндрических передач

Критерием работоспособности закрытых зубчатых передач является прочность зубьев: активных поверхностей и изгибная.

Расчет зубчатых передач проводится в два этапа: проектировочный – из условий контактной выносливости определяются основные размеры передачи и проверочный – при известных параметрах передачи и условиях ее работы определяют контактные и изгибные напряжения и сравниваются с допускаемыми по выносливости материала. В результате проверочного расчета могут быть уточнены размеры передачи, материал и термохимическая обработка зубьев колёс.

2.2     Исходные данные для расчета цилиндрической передачи

Исходные данные: , Н·м; , Н·м; , мин^-1; , с целью снижения шума зубчатая пара изготавливается с косозубыми колесами. Согласно рекомендациям принимаются материал и термообработка шестерни и колеса: шестерня – сталь 40Х,  МПа, термообработка закалка токами высокой частоты НВ ; колесо – сталь 40Х,  МПа, термообработка закалка токами высокой частоты, НВ. При этом обеспечивается приработка зубьев.

2.3  Допускаемые контактные напряжения

Таблица 2.1

Наименование параметров	Обозначение	Расчетные формулы и указания
Предел контактной вынос-ливости поверхностей зубьев шестерни и колеса, МПа
Коэффициент безопасности для шестерни и колеса
Коэффициент, учитывающий шероховатость поверхностей зубьев
Коэффициент, учитывающий окружную скорость
Коэффициент нагрузки в сутки по часам		=0,67
Коэффициент нагрузки в году по дням
Срок службы в годах
Число часов работы передачи за расчетный срок службы, ч
Число зацеплений зуба за один оборот колеса
Эквивалентное число циклов перемены напряжений зубьев шестерни и колеса, млн. ц.
Базовое число циклов пере-мены напряжений, млн. ц.
Коэффициент долговечности		При  и переменной нагрузке:
Допускаемые контактные напряжения для шестерни и колеса, МПа

2.4 Определение межосевого расстояния

Таблица 2.2

Наименование параметров	Обозначение	Расчетные формулы и указания
Вспомогательный коэффициент		- для косозубых передач
Коэффициент ширины шестерни относительно её диаметра		- симметричное расположение колес относительно опор и
Коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца		- симметричное расположение колес относительно опор
Коэффициент ширины колеса относительно межосевого расстояния
Допускаемые контактные напряжения, МПа
Межосевое расстояние

2.5     Основные геометрические параметры передачи

Таблица 2.3

Наименование параметров	Обозначение	Расчетные формулы и указания
Модуль зубьев, мм		принимаем
Рабочая ширина зубчатого венца, мм		,
Суммарное число зубьев шестерни и колеса
Число зубьев шестерни
Число зубьев колеса
Делительный диаметр, диаметр вершин и впадин шестерни и колеса, мм
Уточненное значение меж-осевого расстояния, мм
Окружная скорость, м/с

2.6     Силы, действующие в зацеплении

Таблица 2.4

Наименование параметров	Обозначение	Расчетные формулы и указания
Окружная сила, Н
Радиальная сила, Н

3. Составим таблицу 3.1 общих параметров полученных после кинематического расчета.

Таблица 3.1

Наименование	Обозначение размерность	Численное значение
Крутящий момент на колесе	, Нм	1220
Межосевое расстояние	, мм	184
Модуль зацепления	, мм	4
Ширина колеса	, мм	85

       3.1 Моделирование тихоходного вала

Принимаем ступенчатый вал, выточенный из проката. Для передачи момента используем призматические шпонки. Составим таблицу 3.2 размеров вала полученных в результате проектного расчета вала.

Таблица 3.2

Наименование, обозначение, размерность	Формула и числовая подстановка	Численное значение, мм
		Тихоход ный вал	Быстроход ный вал
Диаметр вала под колесом, , (округляем до целых миллиметров)		67	42
Длина вала под колесом, ,		102
Диаметр борта, ,		71	46
Длина борта, ,	-	5
Диаметр цапфы, , (по каталогу подшипников легкой серии)		65	40
Длина цапфы, , (по каталогу подшипников легкой серии)	-	23	18
Длина вала под уплотнение,		53	48
Диаметр под муфту, , (по каталогу выходных цилиндрических концов)		60	35
Длина вала под муфту, , (по каталогу выходных концов)	-	95	80
Ширина шпонки под колесом, , (по каталогу шпонок в зависимости от )	-	20
Высота шпонки под колесом, , (по каталогу шпонок в зависимости