Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

зубчатых передач

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
24.01.2021
Размер:
951.23 Кб
Скачать

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ РАСЧЕТА ПРИВОДА

1.1Выбор и проверка электродвигателя

1.2Определение исходных данных

2 РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

2.1 Расчет цилиндрических передач

2.1.1Проектный расчет зубчатых передач

2.1.2Проверочный расчет передач

2.1.3Выбор материала зубчатых передач

2.1.4Конструирование зубчатых колес

2.2. Расчет цепной передачи

2.2.1Проектный расчет цепной передачи

2.2.2Проверочный расчет цепной передачи

2.3.Эскизная компоновка редуктора

3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВАЛОВ

3.1Проектный расчет вала

3.2Определение нагрузок в зацеплении

3.3Расчет вала на усталость

3.4Расчет вала на выносливость

3.5Расчет шпоночного соединения

4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЗЛОВ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

4.1 Выбор подшипников качения. Расчет их долговечности

5ВЫБОР И РАСЧЕТ МУФТ

6КОНСТРУИРОВАНИЕ КОРПУСА РЕДУКТОРА ВЫВОДЫ ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

ВВЕДЕНИЕ

Большое значение для развития машиностроения имеет организация производства машин и других продуктов, создание и использование надежных средств технических измерений и контроля.

Важным заданием машиностроения является создание машин и агрегатов большой единичной мощности.

Машина состоит из трех основных блоков :

двигателя (чаще всего это электродвигатель с вращательным движением ротора);

рабочего органа, который непосредственно выполняет полезную работу, для осуществления которой и создается машина;

транспортирующего механизма (чаще всего это редуктор),

который согласовывает параметры механической энергии вала электродвигателя и вала рабочего органа.

Комплекс двух блоков – двигатель и транспортирующий механизм называются приводом машины. Поскольку привод машины имеет много стандартизованных элементов, пригоден для использования в разных отраслях техники, проектирование приводов составляет основу тематики курсового проектирования по деталям машин.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ РАСЧЕТА

ПРИВОДА

1.1 Выбор и проверка электродвигателя

Определение мощности на выходе

Р

 

F V

 

 

в ых

 

 

 

t

 

 

P

 

40 0.32 12.8 кВт

в ых

 

 

 

 

 

 

 

Мощность двигателя требуемая

Р

 

 

 

 

Р

в ых

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дв.тр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

П

i

 

 

 

 

 

i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.95 0.99 0.97 0.99 0.99 0.97 0.97 0.99 0.99 0.92 0.759

Р

 

 

 

 

12.8

16.9 кВт

дв.тр.

0.759

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение частоты вращения выходного вала

n1000 V 60

D

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

sin

t

 

 

 

, где

P шаг ,

P 80,

z 12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

180

 

 

 

 

 

 

t

 

t

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

80

 

 

 

 

 

80

309 мм

 

sin 180

 

 

 

 

 

 

 

 

12

sin 15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

1000 0.32 60

19.8 мин

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.14

 

309

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

3.14 19.8

2.07с

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диапазон возможных передаточных чисел привода

Общее передаточное число механизма определяется как произведение передаточных чисел отдельных ступеней

U пр U пр

где

UІ

UІІ

П

U U U U V ,

передаточное число первой ступени (шевронная передача)

передаточное число второй ступени (косозубая передача)

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

UІІІ – передаточное число третьей ступени (прямозубая передача)

UІV – передаточное число цепной передачи

U

 

U

 

U

 

U

 

U

 

2...

6.3 2...6.3 2...

6.3 2..3 16....750

 

 

пр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

п

 

 

U

 

 

...U

 

n

 

 

16...

750 19.8 317...

14850

 

дв

 

min

 

 

 

max

 

 

в ых

 

 

 

Выбираем двигатель [1, c.34]

Таблица 1

Тип двигателя

Мощность, кВт

Частота вращения, об/мин

Тпускном

 

 

 

 

4А1602У3

15,0

2940

1,4

 

 

 

 

4А160М2У3

18,5

2940

1,4

 

 

 

 

Рис. 1 Электродвигатель 4А160М2У3

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

U

 

 

 

п

дв.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ф

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в ых

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

2940

 

148.5

 

ф.пр.

 

19.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

U

ф.пр.

 

 

 

148.5

49.5

 

ред

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

цп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

согласно с 1,

 

с.13

 

 

U

 

 

 

U

ред

 

 

 

 

49.5 7.04

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

3

 

U

 

 

 

 

 

 

3

 

49.5

3.67

 

 

 

 

 

ред

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

U

ред

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49.5

1.9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

7.04 3.67

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

3.15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

ф.пр.

 

U

пр

 

100% 1.5%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ф.пр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.8%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мощность выбранного двигателя необходимо проверить по следующим

условиям:

Условия неперегревания

 

 

 

 

 

 

Т

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

ср.кв.

P

 

 

i

T

t

i

Р

 

 

 

 

 

 

дв.тр.

 

 

 

дв.пасп.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

max

 

 

 

 

 

 

 

 

t

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

2

 

1.25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.399 16.9 9.8 кВт

 

 

 

0.001 1.0

 

0.2 0.8

 

0.4 0.55

 

Р

 

 

2

2

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ср.кв.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

ср.кв.

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дв.пасп.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.8 кВт 15.0 кВт 18.5 кВт

 

 

 

 

Условие перегрузка

Тпуск

Р

 

Т

i

 

Р

 

 

 

 

 

 

Тном

дв.ном.

 

Tном

дв.тр.

 

 

 

 

15.0 1.4 1.25 16.9

но

18,5 1,4 1.25 16.9

 

21 21.125

 

 

 

 

25.9 21.125

Так условию перегрузки удовлетворяет лишь двигатель 4А160М2У3, то

принимаем его в качестве привода редуктора.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

1.2 Определение исходных данных

Определение длительности действия max нагрузок

L

h

L

л ет

К

дней

К

см ен

8часов К

в

 

 

 

 

 

 

 

L

h

4 300

2 8 0.6 11520

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

1

L

h

6 0 п

t

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

N

1

11520

6 0 2940 0.001 2032128

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как N1>5*104 => первая передача рассчитывается на усталость с 1 –

го участка диаграммы нагружения

N

 

 

N

 

 

2032128

80640 5 10

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U12

8 3.15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

N

 

 

 

2032128

40312.0 5 10

4

V

 

U ред.ф.

8 3.15 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение вращающих моментов

 

 

 

9550

P

 

 

 

 

 

 

Т

 

 

 

i

 

 

 

 

 

i

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

P

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

дв.тр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

под.

 

м уф.

 

упл

0.99

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

 

16,9 0,94 15.9

кВт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

 

 

 

9550 15,9

 

51,6

н м

 

 

 

 

 

2940

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

16,9 0.9 15,3 кВт

 

Т

 

 

 

9550 15,3

 

398

н м

 

 

 

 

 

 

 

 

29408

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.864

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р 16,9 0.864 14,7

кВт

 

Т

 

9550 14,7

1203 н м

2940

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 3,15

 

 

 

Р V

16,9 0.759 14,1

кВт

 

Т V

 

 

 

9550 14,1

 

 

2310

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2940

8 3,15 2

 

 

 

 

 

 

 

 

0.95 0.94

м

Определяем расчетные вращающие моменты

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Так как NI и NII в результате расчетов превышают 5*104 , то

Т

Н

1.25 Т

i

 

 

Т

 

Т

 

 

 

 

Т

 

 

51,6 1.25

64,5

н м

H

 

 

 

 

 

 

 

Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ном

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

 

Т

 

 

 

 

Т

 

 

398 1.25

441

н м

H

 

 

 

 

 

Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ном

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

 

Т

 

 

 

 

Т

 

1203 1,25 1505 н м

Н

 

 

 

 

Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ном

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соответственно так как на NIV не превышают 5*104 , то

Т

Н

1. Т

i

 

 

 

 

Т

 

 

Т

721

1

721

н м

Т

V Н

V

 

 

Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ном

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

2 РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

Cогласно [2, с.11, табл. 1.2]

Таблица 2.1

Вид

Твердость

σFlim,

σHlim,

F],

H],

Марка

ст.

ХТО

зуба

МПа

МПа

МПа

МПа

ГОСТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Закалка

53 HRC

650

1100

260

825

40 ХН

ТВЧ

4543-71

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Область применения: редукторы общего назначения в серийном и массовом производстве.

Требования к габаритам – жесткие. Материал зубьев (марка стали) – 40,

45, 40Х, 40ХН. [2, с.15, табл.1.4]

 

F

0.4

F lim

0.4 650 260 МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.9

Н lim

 

0.9 1100

825 МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н

 

S

 

 

 

1.1

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

H

1.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1Расчет цилиндрических передач

2.1.1Приближенный проектировочный расчет главного и основного параметров передач из условия обеспечения контактной прочности

зубьев

Выполняется для колес с твердостью рабочих поверхностей зубьев более 350 НВ в следующем порядке. [2, с.22, 23]. Расчет первой передачи проводится в ручную, второй и третьей – с помощью модуля автоматизированного проектирования цилиндрических передач на базе программы Microsoft Excel.

Выбирается число зубьев шестерни

Z1 (для шевронной передачи – в интервале 13…25

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

для косозубой передачи – в интервале 16…25

для прямозубой передачи – в интервале 17…25 )

Z2= Z1*U, где U – передаточное число соответствующей ступени Предварительно принимается угол наклона зубьев

β (для шевронной передачи – в интервале 25°…40°

для косозубой передачи – в интервале 8°…17°)

Рассчитывается минимальное значение модуля зацепления в мм, при котором обеспечивается изгибная прочность зубьев колеса цилиндрической передачи, определяется по следующей формуле

 

 

2Y Y K

F

K

T

 

cos

m 3

F

 

 

F

H

 

 

Z

 

 

 

 

 

 

F

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

где

Y

- коэффициент,

учитывающий форму зуба и концентрацию

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

напряжений, выбирается из [2, табл. 1.5] по эквивалентному числу зубьев

ZV=Z/cos β

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- коэффициент, учитывающий угол наклона зуба, находится по

 

 

 

 

следующей зависимости:

 

 

Y

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

140

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

 

 

1,1

 

 

 

 

 

 

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

1,88

3,2

 

 

 

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z1

 

Z2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KF - коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки по длине зуба, принимается предварительно равным 1,5;

T

- вращающий момент на соответствующем валу;

H

 

m - отношение ширины зубчатого венца к нормальному модулю;

F - допускаемые изгибные напряжения зубчатого колеса.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

 

 

 

В формулу расчета модуля зацепления подставляются значения

T

,

 

 

 

 

 

 

H

 

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

Z ,

Y

F

того элемента (шестерни или колеса), у которого соотношение

 

F

 

Y

 

 

 

/

 

F

меньше. В данном проекте расчет всех передач проводился по элементу

«шестерня», согласно вышеизложенному материалу.

Расчетное значение модуля необходимо округлить до ближайшего

большего стандартизованного значения [2, табл.1.6].

Дальнейший расчет сводится к вычислению межосевого расстояния

a

 

 

m(z

z

 

)

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

w

 

2cos

 

 

 

 

 

 

 

а также уточнению фактического значения угла наклона зубьев

arccos

m(z

z

2

)

1

 

 

 

2a

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

Основные размеры колес определяют по формулам:

Делительный диаметр колес:

d

mz

cos

 

Диаметр окружностей впадин:

d

f

d 2.5m

 

 

Диаметр окужностей выступов:

d

a

d 2m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

d

 

d

 

 

2

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

2

 

Межосевое расстояние:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ширина зубчатого венца:

b

m

 

W

 

 

m

 

 

 

 

 

 

Расчет первой передачи (шевронная передача)

Вращающий момент на шестерне

Тн,

64,5

Н/мм

 

 

 

 

 

Число зубьев шестерни

Z1

18

 

 

 

Передаточное число передачи

U

8

 

 

 

Определение числа зубев колеса Z2

 

144

 

 

 

Расчетное значение модуля m, мм

 

2,150691

 

 

 

Выбранный коэффициент YF

 

4,12

 

 

 

Допускаемые напряжения σF, Мпа

 

260