Привод ременно-цилиндрический. Определение общего передаточного числа и разбивка его по степеням

Определение частот вращений, угловых скоростей и моментов вращения

элементов привода………………………………………………………………..6

     3.1 Определение частот вращения……………………………………………7

     3.2 определение угловых скоростей………………………………………….7

     3.3 Определение мощности на элементах привода………………………….7

     3.4 Определение крутящих моментов на элементах привода………………7

4. Расчет зубчатых колес редуктора……………………………………………..8

     4.1 Выбор материала элементов передачи…………………………………...8

     4.2 Определение допускаемых напряжений для зубчатых колес…………..8

     4.3 Расчет зубчатых колес…………………………………………………….10

5. Расчет клиноременной передачи……………………………………………...13

     5.1 Расчет диаметров шкивов клиноременной передачи…………………...14

     5.2 Расчет межосевого расстояния…………………………………………...14

     5.3 Угол обхвата меньшего шкива…………………………………………...15

     5.4 Определение числа ремней………………………………………………15

     5.5 Расчет натяжения ветви клинового ремня………………………………15

     5.6 Расчет силы, действующей на валы……………………………………..16

     5.7 Определение ширины шкивов…………………………………………...16

6. Предварительный расчет валов………………………………………………16

7. Определение размеров элементов корпуса редуктора……………………...17

8. Проверка долговечности подшипников……………………………………..17

     8.1 Расчет сил, действующих в зацеплении………………………………...17

     8.2 Расчет реакций опор ведомого вала……………………………………..18

     8.3 Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов………………...18

     8.4 Эпюра изгибающих  крутящих моментов………………………………19

     8.5 Проверка подшипников ведомого вала…………………………………19

     8.6 Расчет реакций в опорах ведущего вала………………………………...21

     8.7 Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов для ведущего вала………………………………………………………………………………..22

     8.8 Эпюра изгибающих и крутящих моментов ведомого вала…………….23

     8.9 Проверка подшипников ведущего вала…………………………………24

9. Выбор и проверка шпонок……………………………………………………25

     9.1 Расчет шпонок на ведущем валу………………………………………...25

     9.2 Расчет шпонок на ведомом валу………………………………………...25

10. Уточненный расчет валов на прочность…………………………………...26

     10.1 Уточненный расчет на прочность ведущего вала…………………….26

     10.2 Уточненный расчет на прочность ведомого вала…………………….28

11. Выбор сорта масла………………………………………………………….. 30 

12. Сборка редуктора …………………………………………………………...30   

Заключение……………………………………………………………………….30

Список литературы………………………………………………………………32

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Томский Политехнический университет»

Кафедра теоретической и прикладной механики

Задание

На выполнение курсового проекта

Студенту гр. 5а61 Горда Е.О.

1.  Дисциплина: «Механика»;

2.  Срок защиты курсового проекта: октябрь 2008г.;

3.  Исходные данные к работе: привод ременно-цилиндрический; n_вых-160 об/мин; Р_вых-2.2 кВт; L_h-23000 час.; привод нереверсивный;

4.  Содержание пояснительной записки: титульный лист, содержание, техническое задание, введение, основной текст, заключение, список литературы;

5.  Перечень графического материала: спецификация на редуктор; рабочий чертеж выходного вала редуктора; рабочий чертеж зубчатого колеса; рабочий чертеж крышки подшипника сквозной; сборочный чертеж редуктора;

6.  Дата выдачи задания на выполнение курсового проекта: февраль 2008г.; 

Руководитель ______________________________________Гурин В.В.

 Задание принял к исполнению _______________________ Горда Е.О.   

Введение

Курсовой проект по деталям машин является первой конструкторской работой студента, выполненной на основе знаний общеобразовательных, общетехнических и общеспециальных дисциплин. Работа над проектом включает анализ назначения и условий работы проектируемых деталей; наиболее рациональные конструктивные решения с учетом технологических, монтажных, эксплуатационных и экономических требований; и кинематические расчеты; и определение сил, действующих на детали и узлы; и расчеты конструкций на прочность; выбор материалов; и процесс сборки и разборки конструкций; и многое другое.

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатой или червячной передачи, выполненный 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, в котором помещают элементы передач зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д.

Редукторы классифицируют по следующим признакам: типу передачи, числу ступеней, типу зубчатых колес, относительному расположению валов в пространстве, особенностям кинематической схемы. Рассмотрим одноступенчатый конический редуктор с внутренним зацепление

1 Выбор электродвигателя и кинематический расчет

Определяем КПД привода

КПД клиноременной передачи                             η₁= 0.95

КПД пары подшипников качения                         η₂=0.99

КПД косозубой передачи                                       η₃ =0.98

КПД муфты                                                              η₄=0.99

Определяем общий КПД привода

η_общ=η₁ ×η₂² ×η₃ ×η₄=(0.95)×(0.99)²×(0.98)×(0.99)=0.903

Находим требуемую мощность двигателя

P_дв=; P_дв==2.436 Вт

Выбираем передаточное число привода

U_прив=U₁×U₂; где U₁ – передаточное число клиноременной передачи;

U₂ – передаточное число зубчатой передачи;

По таблице             примем

U₁ =2.5;

U₂ =3;

U_прив=2.5×3=7.5;

Определяем частоту вращения ротора двигателя

n_дв=n_выхU_прив

n_дв=160×7.5=1200 об/мин

Выбираем электродвигатель

4АМ100S4У3   

Рном=3.0кВт;

Nном=1435 об/мин;

  2 Определение общего передаточного числа и разбивка его по ступеням

Uприв= ==8.97;

Найдем U закрытой передачи

Uз.п.===2.99;

Примем Uз.п.=3.15 [4, с. )

Uо.п.==2.84;

Примем Uо.п.=2.8;

Определяем погрешность расчет

=; где U₁=8.97; U₂=2.8×3.15=8.82;

==1.67 ,что допустимо.

         3 Определение частот вращения, угловых скоростей и моментов вращения элементов привода

3.1 определение частот вращения

n_дв=1435 об/мин;

n₁==  = 512.5 об/мин; где n₁ – частота вращения быстроходного вала;

n₂= =  = 162 об/мин; где n₂ – частота вращения тихоходного вала;

           3.2 Определение угловых скоростей

ω₁= ω_дв= =  = 150.19 рад/с;

ω₁ – угловая скорость вала двигателя;

ω₂ = =  = 53.59 рад/с;

ω₂ – угловая скорость на ведущем валу;

ω₃ =  =  = 16.96 рад/с;

ω₃ – угловая скорость ведомого вала;

          3.3 Определение мощности на элементах привода   

Р_дв = 2435.39 кВт;

Р_дв – мощность на валу двигателя;

Р_кл.п. = Р_дв×η_кл.п. = 2435.4×0.95 = 2313.6 Вт;

Р_кл.п. – мощность на клиноременной передачи;

η_кл.п. – КПД клиноременной передачи;

Р_ш. = Ркл.п.×ηподш. = 2313.6×0.99 = 2290.5 Вт;

Р_ш. – мощность на шестерне;

η_подш. – КПД подшипника качения;

Р_кол. = Рш.×ηкос.п. = 2290.5×0.98 = 2244.7 Вт;

Р_кол. – мощность на колесе;

η_кос.п. – КПД косозубой передачи;

Р_{вых.ред.} = Ркол.×ηподш = 2244.7×0.99 = 2222.2 Вт;

Р_{вых.ред.} – мощность на выходе редуктора;

Р_{вых.прив.} = Ркол.×ηмуф. = 2222.2×0.99 = 2000.0 Вт;

Р_{вых.прив.} – мощность на выходе привода;

3.4 Определение крутящих моментов на элементах привода

Тш =  =  =42.75 Н×м;

Тш – крутящий момент на шестерне;

Ткол =  =  = 132.35 Н×м;

Ткол – крутящий момент на колесе;

Твых.прив. =  =  = 129.7 Н×м;

Твых.прив. – крутящий момент на выходе редуктора.

4 Расчет зубчатых колес редуктора

4.1 Выбор материала элементов передачи

В условиях мелкосерийного производства используются дешевые материалы со средними характеристиками. Для равномерного изнашивания зубьев и лучшей прирабатываемости твердость шестерни назанчается больше твердости колеса.

Для уменьшения габаритов и металлоемкости передачи  достигают разность средних твердостей НВ_1ср-НВ_2ср≥70. При этом твердость рабочих поверхностей зубьев колеса ≤350НВ, а зубьев шестерни ≥45 НRC_э.

Примем для колеса сталь 40Х, термообработка – улучшение;

Для шестерни – 40Х, термообработка – улучшение и закалка ТВЧ.

Найдем среднюю твердость зубьев:

HRC1 =  = 49;

Переведем в НВ: по [2, табл. 7] НRC=47.7, по [2, табл. 6 ]

НВ₁=477;

Найдем среднюю твердость зубьев шестерни

НВ₂ =  = 285.5.

4.2 Определение допускаемых напряжений для зубчатых колес

Определим допускаемые контактные напряжения:

где s_Hlimb – предел контактной выносливости при базовом числе циклов.

K_HL – коэффициент долговечности. При спокойной нагрузке K_HL=1.

Найдем число циклов перемены напряжений

N_cш = 60×n₁×t_ч = 60×456×23000 = 629.28×10⁶;

tч – срок службы редуктора (в часах);

N_cк = 60×n₂×t_ч = 60×162×23000 = 223.56×10⁶;

Найдем число циклов перемены напряжения, соответствующее пределу выносливости:

N_нош = 30×НВ_к^2.4 = 30×477^2.4 = 80.46×10⁶;

N_нок = 30×НВ_к^2.4 = 30×285.5^2.4 = 23.47×10⁶;

Т.к N_но ≤N_cш, дл шестерни и колеса, то K_HL = 1;

S_HP – коэффициент безопасности. Для шестерни и колеса S_HP = 1.1

[1, с.105]

σ_нр1 –  допускаемое контактное напряжение зубьев шестерни;

σ_нр2 – допускаемое контактное  напряжение зубьев колеса; 

Среденее допускаемое напряжение изгиба при НВ1-НВ2≥50 определяется по формуле: 

σ_нр;

σ_нр  =  = =715.88 МПа;

При этом должно выполняться условие: σ_нр≤ 1.23×σ_нрк;

σ_нр = 715.88≤1.23×σ_нрк = 720.5 – условие выполняется.

Определим допускаемые напряжения изгиба:

К_FL – коэффицент долговечност;  К_FL = 1 при нереверсивной нагрузке