Министерство образования и науки Российской Федерации
КНИТУ-КАИ им. А.Н.Туполева
Кафедра Основы Конструирования
Курсовой проект
По дисциплине
«Детали машин и основы конструирования»
КОК 118.000. Пз
Выполнил: студент группы 3308
Маринин П.Л. ( )
Руководитель: Якупова И.П.
Оценка: ______________ ( )
Комиссия: _____________ ( )
_____________ ( )
_____________ ( )
« » __________ 2012 г.
Казань, 2012
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ № 1-18
Студент гр. 3308 Маринин Павел Леонидович
Разработать привод прибора со следующими техническими требованиями.
Выход прибора вращательный.
Момент на выходе редуктора 20 Нм .
Частота вращения на выходе редуктора 50 об/мин.
Срок службы 2000 часов.
Особые требования:
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Составил: проф. Бердников В.В.
Дата выдачи задания 9.04.12
Содержание
Стр.
Введение. 5
1. Выбор электродвигателя. 6
2. Кинематический анализ ступенчатой передачи. 6
3. Определение вращающих моментов на промежуточных валах редуктора и частоты вращения промежуточных валов. 8
4.
Определение межосевого расстояния
и модуля зубьев колес из расчета на
контактную прочность закрытых зубчатых
передач. 9
5. Определение диаметров делительных окружностей, окружностей вершин и впадин. 12
6. Определение ширины зубчатых колес. 14
7. Силовой расчет рядовой передачи. 15
8. Расчет валов на кручение. 17
9. Поверочный расчёт на контактную прочность зубьев колёс. 18
10. Поверочный расчёт на изгибную прочность зубьев колёс последней ступени редуктора. 21
11. Расчёт промежуточных валов на кручение . 21
12. Расчёт выходного вала на совместное действие изгиба и кручения. 23
13. Уточненный расчёт выходного вала. 24
14. Расчёт шпоночных соединений на срез и смятие. 25
15. Подбор подшипников качения по долговечности. 27
16. Расчёт винтов крепления электродвигателя. 29
Список использованных источников. 30
Приложение. 31
Введение
Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненных в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине.
Назначение редуктора — понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим.
Количество типов редукторов чрезвычайно велико. При выборе типа редуктора для привода рабочего органа (устройства) необходимо учитывать множество факторов, важнейшими из которых являются: значение и характер изменения нагрузки, требуемая долговечность, надежность, КПД, масса и габаритные размеры, требования к уровню шума, стоимость изделия, эксплуатационные расходы.
Основными задачами курсового проекта являются:
ознакомление с научно-технической литературой по теме курсового проекта;
изучение известных конструкций аналогичных машин и механизмов;
выбор наиболее простого варианта конструкции с учетом требований технического задания на проект;
выполнение необходимых расчетов с целью обеспечения заданных технических характеристик проектируемого устройства;
выбор материалов и необходимой точности изготовления деталей и узлов "проектируемого устройства, шероховатости поверхностей, необходимых допусков и посадок, допусков формы и расположения;
выполнение графической части курсового проекта в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД;
составление необходимых описаний и пояснений к курсовому проекту.
В данном курсовом проекте для разработки выбрана ступенчатая передача.
1. Выбор электродвигателя
Определяем потребную мощность двигателя:
[4]
Выбираем
двигатель СД-150:
Рис.1.1. Эскиз двигателя СД-150
2. Кинематический анализ ступенчатой передачи
[4]
N=5 количество ступеней
При
этом передаточные числа быстроходных
ступеней должно быть немного больше
,
а тихоходных – немного меньше.
Рис.2.1. Кинематическая схема редуктора
Определим количество зубьев всех колес:
[3]
3. Определение вращающих моментов на промежуточных валах редуктора и частоты вращения промежуточных валов.
Вращающие моменты на промежуточных валах редуктора:
[4]
Частоты вращения промежуточных валов:
Определим погрешность:
Таблица 3.1
N |
вход двигателя |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 (выход) |
n, |
7500 |
2343,75 |
756,05 |
252,02 |
86,902 |
49,658 |
Т, |
0,154 |
0,479 |
1,439 |
4,188 |
11,782 |
20 |
4.Определение межосевого расстояния и модуля зубьев колес из расчета на контактную прочность закрытых зубчатых передач.
Начальное межосевое расстояние:
[3]
1 ступень.
2 ступень.
3 ступень.
4 ступень.
5 ступень.
Определим расчетные значения модулей и их стандартные значения:
[4]
Определим уточненные межосевые расстояния:
[4]
5. Определение диаметров делительных окружностей, окружностей вершин и впадин.
Диаметр делительной окружности
;Диаметр окружности вершин
;
[3]Диаметр окружности впадин
,
где
;
.
[3]
1
ступень.
Колесо 1.
Колесо
2.
2
ступень.
Колесо 2’.
Колесо
3.
3
ступень.
Колесо
3’.
Колесо
4.
4
ступень.
Колесо
4’.
Колесо
5.
5
ступень.
Колесо 5’.
Колесо
6.
6. Определение ширины зубчатых колес
1
ступень.
[3]
2
ступень.
3
ступень.
4
ступень.
5
ступень.
7. Силовой расчет рядовой передачи.
Рис.7.1. Силы в зацеплении колёс
Силы
в зацеплении 2-х колес направлены по
линии зацепления
.
Направление сил известно, а величина
подлежит определению.
Разложим
каждую силу на 2 составляющие:
.
1 ступень.
[3]
2 ступень.
3 ступень.
4 ступень.
5 ступень.
8. Расчет валов на кручение.
[3]
9. Поверочный расчёт на контактную прочность зубьев колёс
Материал зубчатых колёс: [5]
Сталь 45 ГОСТ 1050-88
HB=240
[ʛ]н=2,6HB=2,6*240=624Мпа – допускаемое контактное напряжение
ʛв=800Мпа – предел прочности
ʛт=360Мпа – предел текучести
[ʛ]р=ʛт/n=360Мпа/2=180Мпа – допускаемое напряжение при растяжении
n=(2..3) – запас прочности
[ʛ]сж=[ʛ]р=180Мпа – допускаемое напряжение при сжатии
[ʛ]см=1,5[ʛ]р=1,5*180Мпа=270Мпа – допускаемое напряжение на смятие
[ʛ]и=[ʛ]р=180Мпа – допускаемое напряжение на изгиб
[τ]ср=0,75[ʛ]р=0,75*180Мпа=135Мпа – допускаемое напряжение на срез
[τ]кр=0,5[ʛ]р=0,5*180Мпа=90Мпа – допускаемое напряжение на кручение
ʛн=
<[ʛ]н
, где
[6]
К=340 – коэффициент для прямозубых передач
– межосевое
расстояние, мм.
b – ширина ведомого колеса
Kн=
– коэффициент нагрузки, где
– коэффициент
неравномерности распределения нагрузки
по длине контакта
[7]
– коэффициент
динамической нагрузки
Т – крутящий момент на выходе ступени, Нмм.
U – передаточное число
Ступень 1:
U=3,2
b=4мм
=25,2мм
d=8мм
n=2343,75об/мин
К=340
Т=0,479Нм
Ψba=b/ =4мм/25,2мм=0,159
Ψbd=b/d=4мм/8мм=0,5
Ψba, Ψbd – коэффициенты относительной ширины передачи
=1,05
и
=1,18
зависят от
=ПnR/30=3,14*2343,75об/с*19,2*
м/30=4,712м/с
–
окружная скорость
R=38,4мм/2=19,2мм
Kн=
=1,05*1,18=1,239
ʛн=
=442,054Мпа
<625Мпа
Ступень 2:
U=3,1
b=5мм
=32,8мм
d=8мм
n=756,05об/мин
К=340
Т=1,439Нм
Ψba=b/ =5мм/32,8мм=0,152
Ψbd=b/d=5мм/8мм=0,625
=1,15 и =1,08 зависят от
=ПnR/30=3,14*756,05об/с*24,8* м /30=1,963м/с
R=49,6мм/2=24,8мм
Kн= =1,15*1,08=1,242
ʛн=
=450,646
Мпа
<625Мпа
Ступень 3:
U=3
b=8мм
=40мм
d=10мм
n=252,02об/мин
К=340
Т=4,188Нм
Ψba=b/ =8мм/40мм=0,2
Ψbd=b/d=8мм/10мм=0,8
=1,15 и =1,08 зависят от
=ПnR/30=3,14*252,02об/с*30* м /30= 0,792м/с
R=60мм/2=30мм
Kн= =1,15*1,08=1,242
ʛн=
=577,972Мпа
<625Мпа
Ступень 4:
U=2,9
b=13мм
=58,5мм
d=15мм
n=86,902об/мин
К=340
Т=11,782Нм
Ψba=b/ =13мм/58,5мм=0,222
Ψbd=b/d=13мм/15мм= 0,867
=1,12 и =1,08 зависят от
=ПnR/30=3,14*86,902об /с*43,5* м /30=0,396м/с
R=87мм/2=43,5мм
Kн= =1,15*1,08=1,2096
ʛн=
=511,07Мпа
<625Мпа
Ступень 5:
U=1,75
b=16мм
=61,875мм
d=20мм
n=49,658об/мин
К=340
Т=20Нм
Ψba=b/ =16мм/61,875мм=0,259
Ψbd=b/d=16мм/20мм= 0,8
=1,13 и =1,08 зависят от
=ПnR/30=3,14*49,658об /с*39,375* м /30=0,205м/с
R=78,75мм/2=39,375мм
Kн= =1,15*1,08=1,2204
ʛн=
=559,431Мпа
<625Мпа