Содержание

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода . . . . . . . . . . . . 6

2. Расчет шевронной передачи редуктора. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.1. Выбор материалов и термической обработки зубчатых колес . . . . . . 8

2.2. Расчет допускаемых напряжений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.2.1. Допускаемые напряжения при расчете зубьев на

контактную выносливость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.2.2. Допускаемые напряжения _НРmax при расчете на

контактную прочность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2.3. Допускаемые напряжения _FР при расчете на выносливость

зубьев при изгибе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2.4. Допускаемые напряжения _FPmax при изгибе

максимальной нагрузкой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.3. Расчет на контактную выносливость активных поверхностей

зубьев эвольвентных цилиндрических передач . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.3.1. Проектировочный расчет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.3.2. Проверочный расчет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.4. Расчет зубьев цилиндрических эвольвентных передач на

выносливость при изгибе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3. Расчет передачи с зубчатым ремнем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4. Определение основных размеров корпусных деталей . . . . . . . . . . . . . . . 25

5. Эскизное проектирование и расчет валов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

5.1. Разработка эскизных проектов валов редуктора . . . . . . . . . . . . . . . . 28

5.1.1. Разработка эскизного проекта быстроходного вала

редуктора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

5.1.2. Разработка эскизного проекта тихоходного вала редуктора . . 30

5.2. Уточненный расчет валов одноступенчатого шевронного

редуктора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

5.2.1. Расчет быстроходного вала . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

5.2.2. Расчет тихоходного вала . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

6. Проверка на долговечность подшипников качения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

6.1. Быстроходная ступень . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

6.2. Тихоходная ступень . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

7. Конструктивные размеры шестерни и колеса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

7.1. Расчет размеров шестерни . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

7.2. Расчет размеров колеса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

8. Подбор муфты со скользящим вкладышем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

9. Расчет шпоночного соединения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

10. Конструирование рамы привода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

11. Смазывание зубчатых колес . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

12. Смазывание и уплотнение подшипников . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

13. Допуски и посадки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

14. Сборка редуктора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

Приложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

Введение

Машиностроению принадлежит ведущая роль среди других отраслей экономики, так как основные производственные процессы выполняют машины. Поэтому и технический уровень многих отраслей в значительной мере обусловлен уровнем развития машиностроения.

Повышение эксплуатационных и качественных показателей, сокращение времени разработки и внедрения новых машин, повышение их надежности и долговечности - основные задачи конструктора-машиностроителя.

Выполнение курсового проекта по «Деталям машин» является завершением общетехнического цикла подготовки, при выполнении которой активно использовались знания из ряда пройденных дисциплин: механики, сопротивления материалов, технологии металлов, взаимозаменяемости и др.

Объектом данного курсового проекта является привод, который является составной частью любой машины или механизма. Он состоит из одноступенчатого шевронного редуктора, рамы и других узлов. При его конструировании также нашли свое применение различное множество деталей, стандартных изделий и материалов используемых в общем машиностроении.

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода

1.1. Общий к. п. д. привода:

_общ = ₁ · ₂ · ₃ · ₄=0,95·0,99²·0,97·1=0,903

1.2. Подбор электродвигателя по потребной мощности :

кВт

Выбираем электродвигатель АИР100L4У3: = 5,5 кВт; n_дв=1432 мин^-1;

Т_пуск/Т_ном=2; Т_max/Т_ном=2,5.

1.3 Общие передаточные числа приводов:

,

По данным из табл. 1.1.: u₁=2-4; u₂=2,5-6,3. Тогда:

u₂=5;

u₁=

1.4. Частоты вращения валов, мин^-1 для привода с выбранным электродвигателем:

n₁=n_дв=1432 мин^-1;

мин^-1;

мин^-1;

По полученным значениям частот вращения определяем угловые скорости:

1.5. Мощности, передаваемые каждым валом привода:

кВт;

кВт;

кВт

1.6. Крутящие (вращающие) моменты на валах привода:

Н·м;

Н·м;

Н·м

1.8. Окружные скорости в зацеплении:

м/с,

где =0,5;

=1500 при (табл. 1.6)

2. Расчет шевронной передачи редуктора

2.1. Выбор материалов и термической обработки зубчатых колес

Осуществляем выбор материала для колеса (HB=229) и шестерни (HB=285,5) из табл. 2.1.

Марка стали	Диаметр заготовки, мм	b, МПа	Т, МПа	Твердость, НВ		Термическая обработка	Относительная стоимость стали
				сердце- вины, Нк	поверх- ности, Н0
1	2	3	4	5	6	7	8
40Х	180-250	785	490	215-243 (HB=229)		Улучшение	1,29
40ХН	до 200	920	750	269-302 (HB=285,5)		Улучшение	2,01

2.2. Расчет допускаемых напряжений

2.2.1. Допускаемые напряжения при расчете зубьев на контактную выносливость

,

где – предел контактной выносливости, МПа;

Z_N – коэффициент долговечности;

S_H – расчетный коэффициент запаса прочности;

Z_R – коэффициент, учитывающий шероховатость сопряженных поверхностей зубьев;

Z_V – коэффициент, учитывающий окружную скорость;

Z_L – коэффициент, учитывающий влияние смазки;

Z_X – коэффициент, учитывающий размер зубчатого колеса.

МПа;

МПа;

МПа

2.2.1.1. Предел контактной выносливости _Нlim (табл. 3.1):

МПа;

МПа.

2.2.1.2. Коэффициент долговечности:

;

;

где ;

;

2.2.1.3. Примем значения следующих коэффициентов:

S_H=1,1 (однородная структура материала – улучшение);

Z_R=0,95 (при 6-ом классе шероховатости (R_a = 2,5-1,25));

Z_v=1 (при V<5 м/с);

Z_L=1;

Z_x=1 (d  700 мм).

2.2.2. Допускаемые напряжения нРmax при расчете на контактную прочность:

При МПа

МПа

где _Т – предел текучести материала, МПа (см. табл. 2.1).

2.2.3. Допускаемые напряжения fр при расчете на выносливость зубьев при изгибе:

,

где _Flimb – предел выносливости зубьев при изгибе, МПа;

S_F – коэффициент безопасности;

Y_N – коэффициент долговечности;

Y_δ – коэффициент, учитывающий градиент напряжений и чувствительность материала к концентрации напряжений;

Y_R – коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности;

Y_X – коэффициент, учитывающий размеры зубчатого колеса.

МПа;

МПа

_Flimb = _FlimbY_TY_ZY_gY_dY_A,

где _Flimb – предел выносливости зубьев при изгибе, соответствующий базо- вому числу циклов перемены напряжений, МПа;

Y_T – коэффициент, учитывающий технологию изготовления;

Y_Z – коэффициент, учитывающий способ получения заготовки зубчатого колеса;

Y_g – коэффициент, учитывающий влияние шлифования переходной поверхности зуба;

Y_d – коэффициент, учитывающий влияние деформационного упрочнения и электрохимической обработки переходной поверхности;

Y_A – коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки.

_Flimb1 = _Flimb1Y_TY_ZY_gY_dY_A=499,6311111=499,63 МПа;

_Flimb2 = _Flimb2Y_TY_ZY_gY_dY_A=400,7511111=400,75МПа

2.2.3.1. Пределы выносливости _Flimb для шестерни и колеса определяем по табл. 3.4:

Материал	Химико-термическая или термическая обработка	Твердость	Flimb1, МПа	Yg2	Yd3	SF4	FSt, МПа
1	2	3	4	5	6	7	8
1. Стали углеродистые и легированные, содержащие более 0,15% углерода (например, стали 35,40, 45, 50Г, 35Х, 40Х, 40ХН, 45ХН, 35ХМ)	Нормализация, улучшение	180-350 НВ	1,75ННВ	1,1		1,7	6,5ННВ

2.2.3.2. Примем значения следующих коэффициентов:

Y_T=1 (соблюдении технологии изготовления);

Y_Z=1 (для поковок и штамповок);

Y_g=1 (зубчатые колеса с нешлифованной переходной поверхностью зубьев);

Y_d=1 (зубчатые колеса без деформационного упрочнения);

Y_A=1 (одностороннее приложение нагрузки (нереверсивные передачи)).

2.2.3.3. Коэффициент долговечности Y_N:

;

,

где = ;

q_F=6;

;

.

2.2.3.4. Коэффициент Y_δ, градиент напряжений и чувствительность материала к концентрации напряжений:

где мм;

lg m=lg 2,4=0,38.

2.2.3.5. Коэффициент Y_R. Для поверхностей, подвергаемых строганию или шлифованию при шероховатости поверхности выше 4 класса (R_a ≤ 10 мкм), Y_R = 1.

2.2.3.6. Коэффициент Y_X, учитывающий размеры шестерни или колеса:

;

2.2.3.7. Коэффициент безопасности S_F принимаем по табл. 3.4, S_F=1,7.