Федеральное агентство по образованию и науке РФ

ГОУВПО КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра технической механики.

Дисциплина детали машин и основы конструирования.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕККТУ

НА ТЕМУ: ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ЧЕРВЯЧНО-ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ РЕДУКТОР.

Студент Подлевских К.Л,

Группа 11-МБ-ЭТ1

Руководитель Пунтус А.В.

Защищен _______ с оценкой _____

Краснодар 2013

Реферат

Пояснительная записка 58 листов, 17 рисунков, 5 таблиц, 4 источника,. Графическая часть: 4 листа формата А1.

Привод, червячно-цилиндрический редуктор, муфта упругая и компенсирующая, валы, подшипники, расчеты, конструирование.

Цель курсового проекта- разработка проекта привода поворотного устройства, состоящего из электродвигателя, упругой муфты, червячно-цилиндрического зубчатого редуктора и компенсирующей муфты.

В процессе проектирования выбран электродвигатель 4A90L4У3 с номинальной мощностью 2,2 кВт, частотой вращения 1425 об/мин. Общее передаточное число привода 47,5, общий КПД 0,745.

Выполнены расчеты закрытой червячной и цилиндрической зубчатой передачи, определены геометрические и конструктивные параметры элементов передач. Выполнены проектный расчет и конструирование валов редуктора, проверочные расчеты тихоходного вала, определены размеры основных элементов корпуса редуктора, рассчитаны и сконструированы подшипниковые опоры; выполнен выбор призматических шпонок и проверочный расчет шпоночных соединений. Решены вопросы выбора посадок деталей редуктора, систем смазки подшипников и зацепления зубчатых колес, выбор типоразмера упругой муфты и ее конструирования. Рассмотрены вопросы сборки редуктора, регулировки осевой игры подшипников, мероприятий по охране труда и технике безопасности, стандартизации в курсовом проекте.

Содержание

1 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА 6

1.1 Анализ кинематической схемы привода и его передаточного механизма. 6

1.2 Выбор стандартного асинхронного электродвигателя 6

1.3 Разбивка общего передаточного отношения передаточного механизма привода по его ступеням 8

1.4 Номинальные частоты вращения валов привода 9

1.5 Номинальные вращающие моменты на валах привода 9

1.6 Техническая характеристика привода 10

2 ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСКАЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ДЛЯ ВТОРОЙ (ТИХОХОДНОЙ) ПЕРЕДАЧИ РЕДУКТОРА 11

2.1 Исходные данные 11

2.2 Расчет допускаемых напряжений для зубчатой пары при термической обработке улучшение 11

3 ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ ЧЕРВЯЧНОЙ ПЕРЕДАЧИ С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ ЧЕРВЯКОМ 18

3.1 Исходные данные 18

3.2 Выбор материалов червячной пары 18

3.3 Для материала червячного колеса определяем допускаемые напряжения [1, с. 214, табл. 7.3] 19

3.4 Проектный расчет червячной передачи 19

4 ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ ТИХОХОДНОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ КОСОЗУБОЙ ПЕРЕДАЧИ 25

4.1 Исходные данные 25

4.2 Проектный расчет передачи 25

5 ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ ВАЛОВ И ЭСКИЗНАЯ КОМПАНОВКА РЕДУКТОРА 31

5.1 Определяем диаметры выходных участков валов 31

5.1.1 Назначаем диаметр выходного участка 1-го вала: 31

5.2 Назначаем отдельные диаметры отдельных участков валов 31

Рисунок 5.1 – Червячный вал. 31

5.2.2 Вал №2 – промежуточный вал. 31

Рисунок 5.2 – Выходной вал. 32

Рисунок 5.3 – Выходной вал. 32

5.4 Конструктивные размеры колес 32

5.4.1 Червячное колесо. 32

Внутренний диаметр ступицы d_К2 = 50 мм 32

Рисунок 5.4 – Колесо червячное. 32

5.4.3 Зубчатое колесо. 33

5.5 Выбор типоразмеров подшипников и схем установки валов на опоры. 34

5.6 Смазка подшипников и зацеплений 34

5.7 Конструктивные соотношения элементов корпуса 34

6 РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ НАГРУЖЕНИЯ ВАЛОВ РЕДУКТОРА, ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАКЦИЙ В ОПОРАХ, ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮР ИЗГИБАЮЩИХ И КРУТЯЩИХ МОМЕНТОВ. 36

6.4 Расчетная схема нагружения вала №1 редуктора, определение реакций в опорах, построение эпюр изгибающих и крутящих моментов 36

6.5 Расчетная схема нагружения вала №3 редуктора, определение реакций в опорах, построение эпюр изгибающих и крутящих моментов 45

7 ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ ПО ДИНАМИЧЕСКОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ 50

7.1 Расчет подшипников качения на ведущем валу 50

7.2 Расчет подшипников качения на промежуточном валу 51

7.3 Расчет подшипников качения на выходном валу 52

8 ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ВЫХОДНОГО ВАЛА РЕДУКТОРА НА УСТАЛОСТНУЮ ПРОЧНОСТЬ В ОПАСНОМ СЕЧЕНИИ 54

8.1 Выбор опасного сечения 54

9 ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ВАЛА РЕДУКТОРА НА СТАТИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ В ОПАСНОМ СЕЧЕНИИ ПРИ ДЕЙСТВИИ ПИКОВОЙ НАГРУЗКИ 58

9.1 Выбор опасного сечения 59

9.2 Расчет коэффициента запаса прочности по пределу текучести 59

10 ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 61

10.1 Расчет шпонок на смятие на промежуточном валу 61

10.2 Расчет шпонок на смятие на выходном валу 61

11 ОБОСНОВАНИЕ ПОСАДОК В ОСНОВНЫХ СОПРЯЖЕНИЯХ В РЕДУКТОРЕ 62

11.1 Выбор посадок подшипников качения 62

11.2 Выбор посадок зубчатых колес 62

12 ВЫБОР СОРТА МАСЛА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕГО КОЛИЧЕСТВА 63

13 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 64

14 ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СТАНДАРТОВ 65

14 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 66

Введение

Технический уровень всех отраслей народного хозяйства в значительной мере определяется уровнем развития машиностроения. На основе развития машиностроения осуществляется комплексная механизация и автоматизация производственных процессов в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, на транспорте.

Государством перед машиностроением поставлена задача значительного повышения эксплуатационных и качественных показателей при непрерывном росте объема ее выпуска.

Одним из направлений решения этой задачи является совершенствование конструкторской подготовки студентов высших учебных заведений.

Выполнением курсового проекта по «Деталям машин» завершается общетехнический цикл подготовки студентов. При выполнении моей работы активно используется знания из ряда пройденных предметов: теория машин и механизмов, сопротивления материалов, материаловедения и др.

Объектом курсового проекта является привод двойного винтового конвейера с червячно-цилиндрическим двухступенчатым редуктором , использующие большинство деталей и узлов общего назначения.

1 Кинематический и силовой расчет привода

Рис. 1.1. Кинематическая схема привода:

1 – двигатель электрический; 2 – муфта упругая;

3 – редуктор червячно-цилиндрический двухступенчатый

4 – муфта управляемая

5 – барабан лебедки

Типовой режим нагружения - 2

1.1 Анализ кинематической схемы привода и его передаточного механизма.

Привод представленный на рис. 1.1 состоит из электродвигателя 1 упругой муфты 2, червячного - цилиндрического двухступенчатого редуктора 3, управляемой муфты 4 и Ведущего барабана лебедки 5

Силовой поток от электродвигателя идет последовательно через упру­гую муфту, закрытые червячную и цилиндрическую передачи редуктора и далее через компенсирующую муфту на ведущий вал.

Для упорядочения последующих расчетов на заданной кинематиче­ской схеме привода введем дополнительные обозначения: по ходу си­лового потока, т.е. в направлении от двигателя к выходному валу переда­точного механизма, нумеруем валы и элементы механических передач - зубчатые колеса (z₁, z₂, z₃, z₄).

1.2 Выбор стандартного асинхронного электродвигателя

1.2.1. Поскольку в рассматриваемой кинематической схеме привода (рис. 1.1) передаточный механизм состоит из последовательно соединенных червячной и цилиндрической передач, то с учетом потерь в упругой и компенсирующей муфте, общий коэффициент полезно­го действия передаточного механизма равен:

η_о = η_{м1 •} η_{ц •} η_{ч •} η_{м2 =} 0,98 • 0,97 • 0,8 • 0,98 = 0,7453, (1.1) где = 0,98 – коэффициент полезного действия упругой муфты; = 0,8– коэффициент полезного действия закрытой червячной пере­дачи; = 0,97 – коэффициент полезного действия закрытой зубчатой цилиндрической передачи; = 0,98 – коэффициент полезного действия компенсирующей муфты.

1.2.2. В соответствии с заданной мощностью Р_В на выходном валу привода и расчетным значением общего КПД передаточного механизма вычисляем требуемую статическую мощность электродвигателя

_{Рв = Ft • V; V =}

кВт. (1.2)

1.2.3 Вычисляем требуемую среднеквадратическую мощность электродвигателя с учетом заданного графика нагрузки (рис. 2) полагая, что частота вращения вала двигателя изменяется несущественно при изменении нагрузки,

, (1.3)

где коэффициент эквивалентности

, (1.4) где Т_Н – наибольший из длительно действующих моментов, принимаемый за момент приведения; T_i – момент, действующий на i-й ступени нагружения; t_i – длительность действия i-й нагрузки; t_S - длительность цикла нагружения.

кВт.

1.2.4 Располагая численным значением Р_КВ выбираем по каталогу, ориентируясь на номинальную мощность Р_д, четыре возможных стандартных асинхронных двигателя, которые при одном и том же значении Р_д отличаются номинальными частотами вращения валов n_д.

Возможные варианты типоразмеров асинхронных электродвигателей и их основные параметры представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Возможные варианты типоразмеров асинхронных электродвигателей.

№№ п/п	Тип электродвигателя	Поминальная мощность двигателя РД, кВт	Номинальная частота вращения вала двигателя nД, мин-1	Расчетное общее передаточное от­ношение переда­точного меха­низма привода
1	4А80В2УЗ	2,2	2850	95
2	4A90L4У3	2,2	1425	47,5
3	4А100L6УЗ	2,2	950	31,7
4	4А112МА8УЗ	2,2	700	23,3

Примечание.

Расчетное общее передаточное отношение передаточного механизма при­вода U_op в табл.1 вычислено по зависимости

, (1.5) где , мин^-1 - частота вращения вала двигателя; мин^-1- частота вращения выходного вала передаточного механизма.

Рекомендуемое среднее передаточное отношение для данного типа редуктора . Но, исходя из конструктивных соображений, выбираем электродвигатель типа 4A90L4У3 с расчетным общим передаточным отношением механизма привода .