Федеральное Агентство по Образованию
Томский политехнический университет
Кафедра теоретической и прикладной механики
ПРИВОД ЧЕРВЯЧНО-ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ
Пояснительная записка к курсовому проекту по прикладной механике
РЧО-100.00.000.ПЗ
Выполнила студентка группы 5А75______________________
Руководитель _____________________________
ППривод червячно-цилиндрический
Исходные данные:
Привод нереверсивный
Частота вращения выходного вала привода 27 об/мин.
Мощность на выходном валу 2,2 кВт.
Срок службы привода 23000 часов.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Выбор электродвигателя и кинематический расчёт ________5
Расчёт червячного редуктора _____________________________6
Предварительный расчет валов редуктора и конструирование червяка и червячного колеса__________________________10
Геометрические параметры корпуса редуктора______________11
Выбор подшипников качения______________________________12
Расчет открытой цилиндрической передачи_________________13
Проверка долговечности подшипников_____________________15
Тепловой расчёт редуктора________________________________21
Проверка прочности шпоночных соединений________________22
Уточнённый расчёт валов_________________________________23
Посадки основных деталей редуктора______________________25
Выбор сорта масла_______________________________________26
Сборка редуктора________________________________________27
Литература______________________________________________28
Проект - это комплекс технических документов, относящихся к изделию, предназначенному для изготовления или модернизации, и содержащий чертежи, расчеты, описание с принципиальными обоснованиями, и пр.
Конструктор должен уметь выполнять кинематические, силовые, прочностные и другие расчеты; из множества форм, которые можно придать детали, из множества материалов, обладающих многочисленными и разнообразными свойствами, от должен выбрать такие, которые позволяют наивыгоднейшим образом использовать эти свойства для повышения эффективности и надежности изделия.
Целью данной работы является проектирование привода в соответствии с предложенной кинематической схемой.
Наиболее существенную часть задания составляет расчет и проектирование редуктора.
Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Назначение редуктора - понижение скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.
1. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт
По табл. 2.2[5,с.40] принимаем:
КПД муфты 
=0,98;
Коэффициент,
учитывающий потери пары подшипников качения 
=0,99;
КПД червячной
передачи 
=0,85;
КПД открытой цилиндрической
передачи 
=0,95;
Общий КПД привода
= 0,98* 0,99
* 0,85 *0,95=0,768;
Требуемая мощность электродвигателя
=
/
=2,2/0,768=2,87
кВт;
По табл. П3[4, с.328] по требуемой мощности выбираем электродвигатель 4А90L2. Его основные параметры:
=3 кВт, п=3000
об/мин, 
=24 мм, s=4,3%;
Частота вращения ротора электродвигателя с учётом скольжения
=п(1-s)=3000(1-0,043)=2871
об/мин.
Передаточное отношение привода:
U=
=2871 /27=106,33;
Руководствуясь рекомендациями литературы [4,с.7], а также
стандартным рядом передаточных чисел, принимаем:
передаточное отношение
редуктора 
=20;
тогда передаточное отношение открытой цилиндрической передачи
=
=106,33/20=5,32;
Ближайшее стандартное значение – 5,6;
Погрешность
u=
[(5,6-5,32)/ 5,32]*100%=5,3% >[u];
[u]=4%; Итак, принимаем =5,32; =20;
Определяем частоту вращения,
угловые скорости, крутящие моменты на валах привода:
=2871 об/мин;
=2871/20=143,55 об/мин;
=143,55/5,32=27 об/мин;
= 3,14*2871 / 30 = 300,5
рад/с;
=300,5/20=15 рад/с;
=15,02/5,32=2,82 рад/с;
=2870/300,5 =9,53 Н м;
=9,25*0,98*0,99=9,25 Нм;
=9,25*20,0*0,99* 0,85=155,7 Н м;
= 155,69*5,32* 0,95*0,99=779 Н м;
2. Расчёт червячного редуктора
Согласно
рекомендаций [5, с.54], принимаем для червяка материал – Сталь45 с закалкой до
твёрдости 
HRC45,
шлифование и полирование витков червяка.
Для выбора материала венца червячного колеса определим скорость его скольжения[5,c.54]:
м/с
Здесь 
- момент кручения на выходном валу редуктора;
- угловая скорость выходного
вала;
При таком значении
по табл.3.5[5,c.54]принимаем
для венца червячного колеса бронзу БрО10Ф1 (отливка в землю).
Допускаемые контактные напряжения по табл.3.6[5.c.55] для данной группы материалов определяем по формуле
МПа;
где сv- коэффициент, учитывающий износ материала; для БрО10Ф1 и скорости скольжения Vc=6.95 м/c сv=0,88 [5,c.54]
1. Межосевое расстояние [5, c.71]
мм.
Принимаем
ближайшее стандартное значение 
мм.
2.
Число витков
червяка z
: по рекомендациям [5, c.71]
при 
принимаем 
3.
Число зубьев
червячного колеса 
=2*20=40;
4. Модуль зацепления [5, c.71]
m=
мм.
Принимаем ближайшее стандартное значение m=4мм.
5. Коэффициент диаметра червяка [5, c.72]
q=(0,212-0,25)
=(0,212-0,25)40=8,48-10;
принимаем q=10;
6. Коэффициент смещения инструмента
;
7. Межосевое расстояние при стандартных значениях m и q:
8. Основные геометрические параметры передачи:
а) основные размеры червяка:
делительный диаметр
10*4=40
мм;
диаметр вершин витков
=48 мм;
диаметр впадин витков
=30,4мм;
длина нарезаемой части червяка, при 
2червяка
мм
примем 
80
мм;
делительный угол подъема витка при 
2 и 
10,
согласно [5, с73]
=arctg2/10=11,30993
Основные размеры венца червячного колеса:
делительный диаметр
40*4=160
мм;
диаметр вершин зубьев
мм;
диаметр впадин зубьев
=150,4
мм;
наибольший диаметр колеса
174 мм;
ширина венца при 
мм.
Принимаем 
мм.
Радиусы закруглений зубьев
мм.
мм.
Условный угол обхвата червяка венцом колеса 2
:
; 
Окружная скорость червяка
6 м/с,
где 
- частота
вращения червяка.
Скорость скольжения
6,13 м/с
Предположение о величине скорости вращения оказалось верным.
Согласно [5, с. 74], угол трения 
.
10. КПД червячной передачи [5, c.74]
;
11. Силы в зацеплении:
окружная для червяка и осевая для колеса
462,5 Н;
окружная для колеса и осевая для червяка
1946,1 Н;
радиальная на колесе и червяке
708,3 Н.
12. Коэффициент нагрузки k=1 при скорости колеса v=6 м/с. [5, c.74]
Допускаемые контактные напряжения
МПа;
13. Проверка контактных напряжений
[5, c.74]
МПа
;
Перегрузка передачи составляет 2,5%, что допустимо. Допускаемая перегрузка 5% [5, с. 74]
14. Проверка напряжений изгиба
; [5, c.74]
Эквивалентное число зубьев колеса
тогда, согласно [5, с. 75], коэффициент формы
зуба 
1,5.
Допускаемое напряжение изгиба
;[5, c.55]
Для Бронзы БрО10Ф1 
МПа,
МПа;
Коэффициент долговечности 
;
Где 
=4000000 –
число циклов перемены напряжений для всех сталей, соответствующих пределу
выносливости;
N – число циклов перемены напряжений за весь
срок службы (наработка) 
где w – угловая скорость соответствующего вала;
- срок
службы привода (ресурс);
для червяка
циклов
для колеса
циклов.
Так как 
и 
, то 
;
МПа;
Напряжение изгиба
=14,2 МПа,
что меньше допускаемого.
3. Предварительный расчет валов редуктора и конструирование червяка и червячного колеса
1. Червячный вал.
Ориентировочный диаметр выходного конца вала
, мм
где 
- крутящий момент, Нмм;
- пониженное значение
допускаемого напряжения на
кручение, МПа. В
соответствии с [4, c.241], принимаем 
=25
МПа;
Принимаем 
мм.
Под подшипниками
принимаем 
мм.
Длина нарезанной
части 
мм (определено ранее).
Расстояние между
опорами червяка принимаем 
мм.
2. Ведомый вал.
Пониженное
значение напряжения на кручение принимаем, учитывая нагрузку от цилиндрической
передачи 
МПа.
мм,
примем
40 мм;
под подшипниками
принимаем d
=45 мм.
Под зубчатым
колесом 
=50 мм.
Диаметр ступицы червячного колеса
мм.
Принимаем 
мм.
Длина ступицы червячного колеса
мм.
Принимаем 
мм.
Толщина обода центра колеса
=2*4=8 мм.
Принимаем 
=8мм.
Минимальная толщина венца
=2*4=8 мм.
Принимаем 
=8мм.
Толщина диска колеса
=0,25*36=9мм.
Принимаем С=12мм.
4. Геометрические параметры корпуса редуктора
В соответствии с рекомендациями [1, с.238] принимаем материал для корпуса СЧ 15-32 ГОСТ 1412-70.
Размеры основных элементов корпуса согласно [4, с. 242] и [5, c.216] :
толщина стенки одноступенчатого червячного редуктора:
основания
=6 мм;
крышки
=5,2 мм;
Принимаем 
мм.
толщина верхнего пояса (фланца) корпуса
=1,5*8=12
мм;
толщина нижнего пояса (фланца) крышки корпуса
=1,5*8=12
мм;
толщина нижнего пояса корпуса:
=18,8 мм;
принимаем p=20 мм
диаметр фундаментных болтов
=15-15,6 мм; принимаем 16мм.
диаметр болтов у подшипников
=11,2-12 мм; принимаем 12мм.
диаметр болтов, соединяющих корпус с крышкой
=8-9,6 мм; принимаем 10мм.
5. Выбор подшипников качения
Согласно кинематической схемы привода предварительно выбираем для червячного вала конические роликоподшипники лёгкой серии, для ведомого вала конические роликоподшипники лёгкой серии; габариты подшипников выбираем по диаметру вала в месте посадки подшипников.
Ведущий вал: 7205(
d=25 мм, D=52 мм, Т=16,5 мм, С=23,9 кН, С
=17,9 Кн);
здесь С и Со- динамическая и статическая грузоподьёмности соответственно.
Ведомый вал: 7209 ( d=45 мм, D=85 мм, Т=21 мм, С=42,7 Кн, Со=33,4 Кн.)
6. Расчет открытой цилиндрической передачи
В соответствии с[4, с.28] примем для шестерни:
сталь - 45; термообработка - улучшение; твердость НВ230 ; для колеса: сталь -45; термообработка - улучшение; твердость - НВ200; способ получения заготовок колес - штамповка.
Модуль колес из условия прочности на изгиб
, мм
где 
-
коэффициент прочности зубьев;
- коэффициент нагрузки
передачи (для предварительных расчетов принимается равным =(1.3 - 1.5), согласно [5, с.
172]);
-
крутящий момент на колесе, Нмм;
-
количество зубьев колеса;
-
коэффициент ширины;
-
ширина колеса, мм;
-
допускаемое изгибающее напряжение, МПа.
Допускаемое напряжение зубьев по условию прочности на изгиб согласно [1, с. 43]
МПа,
где 
- предел
выносливости, соответствующий базовому числу циклов нагружения;
-
коэффициент безопасности;
-
коэффициент, учитывающий нестабильность свойств материала колес;
-
коэффициент, учитывающий способ получения заготовки.
Согласно [1, с. 44], для выбранного материала колес и способе получения заготовок
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.