Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уральский федеральный университет

имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

Кафедра «Детали машин»

Оценка:

Члены комиссии:

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине «Прикладная механика»

Тема: «Расчет и конструирование привода полиграфического оборудования»

Пояснительная записка

2612.303110.000.ПЗ

Руководитель: Троицкий И.В.

Студент: Чешенко Д.Д.

Группа: Р-301101

Екатеринбург

2012

И сходные данные

Тип зуба – косой.

Мощность на ведомом валу, P₂ = 4 кВт.

Частота вращения ведомого вала, n₂ = 100об/мин.

Режим работы – средний равновероятный

Срок службы, лет, L_г = 6.

Годовой коэффициент использования, K_г = 0,6.

Суточный коэффициент использования, K_с = 0,8.

Продолжительность включения, ПВ=25%.

Передача нереверсивная.

О главление

Исходные данные 2

1. Выбор электродвигателя и расчет кинематических параметров привода 6

1.1 Расчет требуемой мощности 6

1.2. Выбор электродвигателя 6

1.3. Расчет общего передаточного числа привода, распределение его по передачам 6

1.4. Частоты вращения валов 7

1.5.Мощности, передаваемые валами 7

1.6.Крутящие моменты, передаваемые валами 7

2.Расчет зубчатой передачи 8

Исходные данные 8

Тип зуба – Косой 8

Тип передачи – Hереверсивная 8

Крутящий момент на шестерне – 112 Н м 8

Частота вращения шестерни – = 354 мин-1 8

Мощность на ведомом валу – Р=4.12 кВт 8

Частота вращения ведомого вала =100 мин-1 8

Режим работы – средний равновероятный 8

Коэффициент использования передачи: 8

в течение года – Kг =0.6 8

в течение суток – Kс =0.8 8

Cрок службы передачи в годах – L =6 8

Продолжительность включения – ПВ = 25 % 8

2.1. Выбор материалов зубчатых колес и определение допускаемых напряжений 8

2.1.1. Расчет допускаемых контактных напряжений 9

2.1.2. Расчет допускаемых напряжений изгиба 10

2.2 Проектный расчет передачи 11

2.2.1. Модуль, число зубьев, угол ß, коэффициент смещения 11

2.2.2 Ширина зубчатых венцов и диаметры зубчатых колес 12

2.3. Проверочный расчет зубчатой передачи 13

2.3.1. Проверка на контактную прочность 13

2.3.2. Проверка изгибной прочности 14

2.4. Силы в зацеплении 15

3. Расчет и проектирование валов 16

3.1.Ориентировочный расчет вала 16

№ участка 17

Диаметр, мм 17

Длина, мм 17

1 17

45 17

70 17

2 17

50 17

50 17

3 17

55 17

48 17

4 17

60 17

70 17

5 17

75 17

7 17

6 17

55 17

41 17

№ участка 17

Диаметр, мм 17

Длина, мм 17

1 17

30 17

48 17

2 17

35 17

52 17

3 17

40 17

39 17

4 17

47 17

11 17

6 17

47 17

11 17

7 17

40 17

39 17

3.2. Определение опорных реакций 17

3.3 Уточненный расчет вала 19

5. Проверка шпонок на смятие 22

Быстроходный вал 23

6. Расчет элементов корпуса редуктора 23

Толщина стенки корпуса редуктора определяется по формуле 23

= 0.025×+ 18, 23

Диаметр фундаментного болта равен 23

d_б1 = 0.036×+12 =0.036×140 + 12 = 17.04 мм, 23

Полученное значение округлим до ближайшего большего диаметра из ряда метрических резьб (табл.1). 23

8. Порядок сборки редуктора 26

Заключение 28

Библиографический список 29

Редуктор — механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Редуктор - законченный механизм, соединяемый с двигателем и рабочей машиной муфтами или другими разъемными устройствами.

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

Компоновочные возможности одноступенчатых редукторов весьма ограничены и сводятся, в основном, к расположению осей валов в пространстве. Зацепление в данном случае — прямозубое.

Если высота, ширина и масса редуктора не имеют существенного значения, то принимают меньшее число ступеней, и редуктор будет проще и дешевле при меньшей длине.

В данной работе необходимо рассчитать все элементы привода и разработать конструкцию одноступенчатого редуктора. Такой механизм чаще всего применяется в технике из-за ряда преимуществ:

1. Компактность

2. Возможность передачи больших мощностей

3. Постоянство передаточного отношения

4. Применение недефицитных материалов

5. Простота в обслуживании

Целью данного курсового проекта является: получение навыков практического проектирования на примере проектирования привода полиграфического оборудования.

1. Выбор электродвигателя и расчет кинематических параметров привода

1.1 Расчет требуемой мощности

Требуемая мощность электродвигателя:

P_тр= ,

где - мощность на валу исполнительного механизма, =4 кВт;

η₀ – общий КПД привода,

,

где — КПД зубчатой передачи = 0.98, —КПД ременной передачи =0.96,

 — коэффициент, учитывающий потери на трение: = из табл.1.1 П. .

=

Тогда = кВт

1.2. Выбор электродвигателя

По требуемой мощности из табл.П.1 [1] выбираем асинхронный электродвигатель 4А 132M8 с ближайшей большей стандартной мощностью Pэ = 5.5 кВт, синхронной частотой вращения

nс = 750 и скольжением S = 4.1 %.

1.3. Расчет общего передаточного числа привода, распределение его по передачам

Частота вращения вала электродвигателя:

= n_с (1- )= об/мин

Общее передаточное число привода:

U_o= = = 7.19

где – частота вращения вала исполнительного механизма,

 = 100 об/мин;

Передаточное число цилиндрической зубчатой передачи редуктора рекомендуется выбирать из диапазона 2.5 < u < 5 с округлением до стандартного значения:

= 3.55 ГОСТ 2185-66 [Таблица 7.1]

= = 2,03

1.4. Частоты вращения валов

Частоты вращения валов:

= 719 об/мин

= = = 354 об/мин

= 100 об/мин

1.5.Мощности, передаваемые валами

Мощности на валах:

= = 4.338 кВт

кВт

кВт

1.6.Крутящие моменты, передаваемые валами

Крутящие моменты, передаваемые валами:

Крутящий момент на валу определяется по формуле:

T_i=9550

Тогда:

= 9550 × = 57.599 Нм

= = 112.248 Нм

= 9550× = 382.741 Нм

Консольные нагрузки от муфт в кН предварительно определяют по ГОСТ 16162-85: на быстроходном валу F_к=(0.05…0.125) = 0,927 кН

на тихоходном валу F_к=0.125 =2,455 кН

2.Расчет зубчатой передачи

Исходные данные

Тип зуба – Косой

Тип передачи – Hереверсивная

Крутящий момент на шестерне – 112 Н м

Частота вращения шестерни – = 354 мин-1

Мощность на ведомом валу – Р=4.12 кВт

Частота вращения ведомого вала =100 мин-1

Режим работы – средний равновероятный

Коэффициент использования передачи:

в течение года – Kг =0.6

в течение суток – Kс =0.8

Cрок службы передачи в годах – L =6

Продолжительность включения – ПВ = 25 %

2.1. Выбор материалов зубчатых колес и определение допускаемых напряжений

Определим размеры характерных сечений заготовок по формулам (1.1), принимая, что при передаточном числе зубчатой передачи u > 3.55 шестерня изготавливается в виде вал-шестерни. Тогда:

Dm = 20 = 20 = 63.0 мм

Sm = 1.2(1+u) = 1.2(1+3.55) = 17.3 мм

Шестерня:

Материал — Сталь 45;

Термическая обработка — улучшение;

Твердость поверхности зуба — 269-302HB;

Колесо:

Материал — Сталь 45;

Термическая обработка — улучшение;

Твердость поверхности зуба — 235-262HB;

Среднее значение твердости поверхности зуба шестерни и колеса

HB₁ = 0.5× ( HB_1min+HB_1max )= 0.5×(269+302) = 285.5

HB₂ =0.5× ( HB_2min+HB_2max)= 0.5×(235+262) = 248.5