Курсовая на тему Проектирование червячно-цилиндрического двухступенчатого редуктора
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-07-02Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

Подписываем
Исходные данные
Редуктор | Червячно-цилиндрический | |
Зубы | 1 ступень | – |
| 2 ступень | косые |
Исходные данные | Номинальный вращающий момент на выходном валу, Н×м | 750 |
| Частота вращения выходного вала, мин-1 | 25 |
| Синхронная частота вращения вала электродвигателя, мин-1 | 1500 |
| Расчётный ресурс, тыс. часов | 7 |
| Номер варианта режима нагружения | 9 |
| Вращение зубчатых колёс | нереверсивное |
1. Выбор электродвигателя
Основные параметры электродвигателя:
синхронная частота вращения вала электродвигателя – 1500 мин-1;
мощность электродвигателя.
| (1) |
где – мощность на тихоходном валу привода;
– общий КПД привода;
| (2) |
где – КПД червячной передачи;
– КПД цилиндрической зубчатой передачи
,
принимаем
,
принимаем
;
| (4) |
где – частота вращения выходного вала;
(рад/сек);
| (5) |
(Н×м)
(Вт)
(Вт)
Характеристики закрытого обдуваемого двигателя серии 4А1 (по ГОСТ 19523-81), :
Типоразмер электродвигателя – 4А100S4УЗ;
Синхронная частота вращения, об/мин – 1500;
Мощность – 3 кВт;
Скольжение S,% – 4,4;
;
2. Определение передаточного отношения и разбивка его на ступени
2.1 Определение общего передаточного отношения
| (6) |
где – частота вращения входного вала, мин-1;
(мин-1)
– число оборотов выходного вала редуктора, мин-1;
(мин-1).
2.2 Разбивка передаточного отношения на ступени.
Так как , т.е.
>50;
,
Принимаем значение передаточного отношения из стандартного ряда
(мин-1)
(мин-1)
Момент на валу:
3. Выбор материала зубчатых колёс и определение допускаемых контактных и изгибающих напряжений
3.1 Выбор материала для колёс тихоходной ступени
Колесо:
35ХМ | |
Твёрдость |
|
|
|
Механические свойства | |
| |
Термическая обработка | Улучшение + закалка ТВЧ |
Шестерня :
20ХН2М | |
Твёрдость |
|
|
|
Механические свойства | |
| |
Термическая обработка | Улучшение + цементация +закалка |
3.2 Определение допускаемых контактных напряжений
Коэффициент долговечности:
| (7) |
где – коэффициент эквивалентности, общий для всего редуктора;
– суммарное число циклов работы (наработка);
– база контактных напряжений;
Контактная выносливость:
| (8) |
где – текущий момент;
– наибольший момент нормально протекающего технологического процесса;
– число оборотов;
– суммарное число циклов работы (наработка);
-- коэффициент приведения;
(Нм)
(Нм)
(Нм)
(Нм)
(Нм)
Изгибная выносливость
| (9) |
Суммарное число циклов перемены напряжения
| (10) |
– число оборотов;
– число вхождений в зацепление рассчитываемого зубчатого колеса (
)
(мин-1);
(мин-1);
(мин-1);
(мин-1);
– число циклов перемены напряжения;
| (11) |
2)
;
>
;
3)
;
>
;
| (12) |
2)
>
;
3)
>
;
;
2)
1
3)
Допускаемые контактные напряжения
За допускаемое контактное напряжение пары принимают меньшее из двух полученных по зависимостям:
| (13) |
определяются по следующей формуле:
| (14) |
– предельное допускаемое контактное напряжение
;
– допускаемое контактное напряжение;
| (15) |
– длительный предел контактной выносливости;
– коэффициент безопасности
;
Для колеса:
Для шестерни:
По (10) определяем :
Принимаем
Допускаемые изгибающие напряжения
| (16) |
– допускаемое напряжение изгиба;
|
(17)
– длительный предел изгибной выносливости;
– коэффициент безопасности
;
Для колеса:
Для шестерни:
4. Проектный расчёт второй тихоходной ступени
4.1 Определение межосевого расстояния
| (18) |
где: – коэффициент ширины колеса;
– коэффициент нагрузки при расчете на контактную выносливость;
– коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями в косозубых и шевронных колёсах, определяется в зависимости степени точности и окружной скорости
Окружная скорость
| (19) |
где: – коэффициент;
– частота вращения шестерни, мин-1;
– передаточное число тихоходной ступени;
принимаем
=16
Рекомендуемая степень точности – 9
| (20) |
– коэффициент динамичности нагрузки,;
– коэффициент динамичности нагрузки,
| (21) |
где: – начальное значение коэффициента концентрации нагрузки,
– коэффициент режима работы передачи на приработку колёс;
выбирается в зависимости от соотношения
и твёрдости поверхностей зубьев .
| (22) |
принимаем , исходя из п.5.6 в дальнейших расчётах
.
4.2 Определение рабочей ширины венца
Для колеса:
Для шестерни:
4.3 Определение модуля зубчатых колёс из условия изгибной выносливости зубьев
Определение окружной силы:
4.4 Определение угла наклона зубьев
4.5 Определение суммарного числа зубьев
Фактическое значение угла
4.6 Определение числа зубьев колёс Шестерня:
Колесо:
4.7 Проверочный расчёт зубьев на изгибную выносливость
где:
где: Эквивалентное число зубьев:
4.8 Определение геометрических размеров зубчатых колёс Шестерня Диаметр делительной окружности:
Диаметр окружности вершин:
Диаметр окружности впадин:
Колесо Диаметр делительной окружности:
Диаметр окружности вершин:
Диаметр окружности впадин:
4.9 Проверка возможности обеспечения принятых механических характеристик при термической обработке заготовок Шестерню проверяют по значениям Выбранные стали подходят 4.10 Определение сил в зацеплении зубчатых колёс Окружная сила:
Радиальная сила:
при отсутствии угловой коррекции Осевая сила:
4.11 Проверочный расчёт по контактным напряжениям для принятых размеров ступени
5. Проектный расчёт быстроходной ступени 5.1 Подбор материала червячной пары Червячные колёса всегда делают составными (венец и центр). Лучший способ крепления венца – заливка его центробежным способом, что обеспечивает прочность соединения, экономию бронзы и снижает трудоёмкость соединения. Ожидаемая скорость скольжения
Материал венца – бронза
Материал червяка – сталь
5.2 Определение наработки
Коэффициент долговечности
5.3 Коэффициент долговечности по изгибу
5.4 Допускаемое напряжение
5.5 Предварительный коэффициент нагрузки
Заходность червяка при Коэффициент динамичности 5.6 Предварительное значение межосевого расстояния
Принимаем ближайшее стандартное значение В червячно-цилиндрическом редукторе отношение межосевых расстояний червячной и цилиндрической ступеней по условиям компоновки принимаем равным 0,63
Число зубьев колеса
Модуль
Принимаем стандартный модуль 5.7 Коэффициент диаметра червяка
5.8 Коэффициент смещения
Окончательно принимаем Угол подъема витка на начальном диаметре, который при
Длина червяка
Принимаем 5.9 Ширина венца червячного колеса
Принимаем 5.10 Проверка фактического контактного напряжения
Делительный диаметр колеса Начальный диаметр червяка при Фактическая скорость скольжения
Коэффициент концентрации
Коэффициент режима Коэффициент деформации червяка Скорость колеса
Коэффициент динамичности Коэффициент нагрузки Расчётный момент: Напряжение:
Уточняем допускаемое контактное напряжение по фактической скорости скольжения 5.11 Проверка статической контактной прочности Предельное контактное напряжение
Максимальное контактное напряжение
5.12 Проверка напряжения изгиба Допускаемое напряжение изгиба
Напряжение изгиба в зубьях колеса
Эквивалентное число зубьев колеса
Принимаем Коэффициент формы Окружная сила на колесе
Предельное напряжение изгиба
Проверяем статическую прочность на изгиб
Окончательные основные параметры быстроходной ступени редуктора
5.13 Геометрический расчёт червячной передачи Цель геометрического расчёта – определение делительных диаметров, начального диаметра червяка, диаметров вершин зубьев, наибольшего диаметра колеса, диаметров впадин, делительного и начального углов подъёма витков червяка. 5.13.1 Основные размеры червяка Начальный диаметр червяка при Диаметр вершин витков
Диаметр впадин витков
Угол подъема витка на начальном диаметре, который при 5.13.2 Основные размеры червячного колеса Делительный диаметр Диаметр вершин зубьев
Наибольший диаметр колеса
Диаметр впадин
Радиус закругления колеса
5.14 Силы в зацеплении червячной пары Окружная сила на червяке, равная осевой силе на червячном колесе
Окружная сила на червячном колесе, равная осевой силе на червяке
Радиальная сила, раздвигающая червяк и колесо
5.15 КПД ступени
где (барботаж); Потери в зацеплении и подшипниках
где
Потери в уплотнениях Потери на барботаж для Потери на барботаж для Потери на вентилятор для Потери на вентилятор для КПД червячной ступени без вентилятора: КПД червячной ступени с вентилятором: 6. Ориентировочный расчёт валов Ведущий вал Определение диаметра выходного конца вала из условия прочности на кручение при пониженных значениях касательных напряжений:
где Диаметры остальных участков вала назначить конструктивно, т.е. диаметры под подшипники назначаем на 5 мм больше диаметра выходного конца вала: Диаметр ступени вала, примыкающей к червяку принимаем на 10 мм больше диаметра под подшипники. В целях уменьшения количества типоразмеров подшипников принимаем их одинаковыми для ведущего и промежуточного валов. Промежуточный вал Определение диаметра вала под шестерней из условия прочности на кручение при пониженных значениях касательных напряжений:
где Ведомый вал Определение диаметра выходного конца вала из условия прочности на кручение при пониженных значениях касательных напряжений:
где Предварительно принимаем для входного и промежуточного валов роликовые конические однорядные подшипники. Средняя серия. Обозначение 7305. Для выходного вала роликовые конические однорядные подшипники. Лёгкая широкая серия. Обозначение 7513
6.1 Размеры основных элементов корпуса Размеры основных элементов корпуса, определяют в зависимости от значения наибольшего вращающего момента на тихоходном валу редуктора
Толщина стенки нижней части корпуса:
Толщина стенки крышки корпуса:
Диаметр стяжных винтов:
Толщина фланца по разъёму:
Диаметр фундаментного болта:
Толщина лапы фундаментного болта:
Число фундаментных болтов Диаметр штифта:
Элементы корпуса сопрягаются радиусом:
Зазор между вершинами зубьев колеса и корпусом:
Зазор между торцом колеса и внутренними деталями корпуса:
7. Расчёт валов Нагрузки валов Нагрузки валов червячных передач определяются силами, возникающими в зацеплении, а также консольными силами, приложенными на выходных концах входного и выходного валов. Входной вал: В плоскости «Х»: Проверка: В плоскости «Y»: Проверка: От консольной силы: Проверка: Промежуточный вал: В плоскости «Х»: Проверка: В плоскости «Y»: Проверка: Выходной вал: В плоскости «Х»: В плоскости «Y»: От консольной силы: 8. Расчёт червяка на прочность и жёсткость Червяк представляют как прямой цилиндрический брус, работающий на совместное действие изгиба, кручения и осевого нагружения (растяжения или сжатия). Диаметр бруса принимают равны диаметру впадин червяка Напряжение изгиба:
где Напряжение сжатия:
Напряжение кручения:
Условие прочности:
где Условие выполняется. Проверку статической прочности червяка производят для предупреждения пластических деформаций при кратковременных перегрузках (например пусковых и т.п.). В этом случае эквивалентное напряжение:
где Условие прочности при перегрузках:
где
Прогиб червяка при установке подшипников «враспор»
Первое слагаемое определяет прогиб от радиальных сил в зацеплении, второе – от консольной силы. Условие соблюдения жёсткости
Условие выполняется. 9. Подбор шпонок Входной вал: Шпонка 2 – Промежуточный вал: Шпонка 2 – Выходной вал: Шпонка 2 – Шпонка 2 – 10. Подбор подшипников
где
где
где
Для входного вала: Для промежуточного вала: Для выходного вала: 11. Уточнённый расчёт валов Расчётный коэффициент запаса прочности:
где
где
Материал валов сталь 40Х,
Для валов со шпоночными канавками Входной вал, галтель: Промежуточный вал, для участка с галтелью: Для легированной стали Входной вал Первое опасное сечение – шпоночный паз. Второе опасное сечение – червяк Промежуточный вал Первое опасное сечение – шпоночный паз. Второе опасное сечение – галтель между шестерней и валом Выходной вал Первое опасное сечение – шпоночный паз под колесом. Второе опасное сечение – шпоночный паз на выходном конце вала. 2. Реферат на тему Индивидуальный бизнес в интернете 3. Реферат на тему Крымская война ее итоги и последствия 4. Реферат Сущность понятия инвестиционного проекта и его соотношение с понятием Бизнес-план 5. Доклад на тему Московская культура в XVII веке 6. Реферат на тему A Farewell To Arms Analysis Essay Research 2 7. Реферат на тему Русское общество и культура в ХVI ХVII вв Москва третий Рим 2 8. Реферат на тему Why 2 Essay Research Paper WhyExplanatory power 9. Курсовая на тему Роль международных корпораций и финансовых групп в мировой экономике 10. Реферат Кредитные риски и управление кредитным портфелем |