3021
.pdfВ.В. Елисеев А.Д. Комаров В.Н. Потапов В.А. Рябцев А.М. Гольцев
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБЧАТЫХ РЕДУКТОРОВ
Часть 2
Учебное пособие
Воронеж 2004
1
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Воронежский государственный технический университет
В.В. Елисеев А.Д. Комаров В.Н. Потапов В.А. Рябцев А.М. Гольцев
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБЧАТЫХ РЕДУКТОРОВ
Часть 2
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия
Воронеж 2004
2
УДК 621.83.001.63
Проектирование зубчатых редукторов. Ч.2: Учеб. пособие / В.В. Елисеев, А.Д. Комаров, В.Н. Потапов, В.А. Рябцев, А.М. Гольцев; Под ред. В.В. Елисеева. Воронеж: Воронеж. гос. техн.
ун-т, 2004. 121 с.
Учебное пособие включает методики расчетов на прочность и долговечность валов и подшипниковых опор.
Учебное пособие соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлениям 650800 «Теплоэнергетика», 660300 «Агроинженерия», 654600 «Информатика и вычислительная техника», 656500 «Безопасность жизнедеятельности», 654500 «Электротехника», специальностей 100700 «Промышленная теплоэнергетика», 311400 «Электрофикация и автоматизация сельского хозяйства», 220300 «Системы автоматизированного проектирования», 330600 «Защита в чрезвычайных ситуациях», 180100 «Электромеханика», 180400 «Электропривод», по дисциплинам «Механика» и «Прикладная механика».
Темы, включенные в издание, подготовлены преподавателями ВГТУ: В.В. Елисеев-1,2,3,4,5,8,9,13; А.Д. Комаров- 6,7,10,11,12; В.Н. Потапов-2; В.А. Рябцев-3; А.М. Гольцев-4.
Учебное пособие подготовлено на магнитном носителе в текстовом редакторе MS WORD 2000 и содержится в файле «ПЗР- 2.rar»
Табл. 44. Ил. 75. Библиогр.: 4 назв.
Рецензенты: кафедра инженерной графики ВГТА (зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. Ю.А. Цеханов); канд. техн. наук, доц. А.А. Воропаев
©Коллектив авторов, 2004
©Оформление. Воронежский государственный технический университет, 2004
3
1. ОСНОВНЫЕ УСЛОВИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ
Расчет и проектирование валов цилиндрических и конических зубчатых редукторов с использованием ЭВМ, выбор и расчет на долговечность подшипниковых опор для этих валов, которые излагаются во второй части настоящего пособия, является продолжением /1/, предназначенного для выполнения основных разделов курсового проекта по прикладной механике.
Проектирование валов зубчатых редукторов для студентов специальности 311400 «Промышленная теплоэнергетика» выполняется в рамках расчетно-проектировочной работы №5 (здесь и далее введем сокращение РПР). Поэтому вначале пособия описывается объем, порядок выполнения и варианты заданий на расчетно-графическое задание № 5 по дисциплине «Механика» для студентов этой специальности.
Все величины в формулах выражаются согласно ГОСТ 21354-75 и теории размерностей в следующих единицах: моменты - в Нмм, напряжения и модуль Юнга в МПа, размеры - в мм, линейная скорость - в м/с.
2. ЗАДАНИЯ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
2.1. Вариант 1.
Спроектировать тихоходный вал редуктора привода ленточного транспортера. Кинематическая схема привода изображена на рис.1 Вращающий момент Т, передаваемый на вал, его частота вращения n, диаметр приводного барабана транспортера D, длина ступицы lст , угол наклона линии зуба , делительный диаметр d и нормальный модуль зацепления mn косозубого зубчатого колеса приведены в табл. 1-4. Угол зацепления передачи принять равным 
=200.
4
Dб
F
V
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|||
|
|
|
|
|
4 |
3 |
|||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
2
Рис.1. Кинематическая схема привода: 1- электродвигатель; 2- ременная передача; 3- цилиндрическая передачаредуктор; 4- упругая муфта; 5 – ленточный транспортер.
Таблица 1.
Характерис- |
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
|
тики |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Т,кНм |
1.00 |
1.50 |
2.00 |
1.20 |
1.30 |
1.80 |
0.75 |
0.50 |
1.25 |
0.90 |
n, об/мин |
50 |
60 |
70 |
80 |
50 |
40 |
100 |
90 |
30 |
90 |
D, мм |
200 |
260 |
350 |
150 |
180 |
415 |
180 |
215 |
260 |
170 |
d, мм |
300 |
350 |
390 |
250 |
500 |
410 |
240 |
210 |
355 |
415 |
lст, мм |
100 |
140 |
170 |
90 |
120 |
210 |
70 |
60 |
180 |
240 |
,град |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
10.5 |
11.5 |
mn, мм |
3.15 |
3.55 |
4.00 |
2.80 |
4.50 |
5.00 |
2.24 |
2.80 |
4.00 |
4.50 |
Таблица 2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Характеристики |
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
||
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
||
|
|||||||||||
Т,кНм |
0.80 |
0.90 |
1.20 |
2.00 |
0.50 |
0.70 |
0.40 |
0.50 |
2.10 |
2.20 |
|
n, об/мин |
50 |
60 |
70 |
20 |
50 |
40 |
30 |
90 |
30 |
90 |
|
D, мм |
300 |
360 |
380 |
450 |
360 |
415 |
250 |
315 |
370 |
400 |
|
d, мм |
300 |
350 |
390 |
500 |
340 |
410 |
355 |
290 |
415 |
450 |
|
lст, мм |
120 |
140 |
170 |
190 |
120 |
210 |
70 |
90 |
180 |
150 |
|
,град |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
11.5 |
10 |
9.5 |
10.5 |
8.5 |
|
mn, мм |
3.15 |
3.55 |
4.00 |
5.60 |
4.50 |
5.00 |
2.55 |
2.80 |
5.00 |
4.50 |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.
Характеристики |
|
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
|
|
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
|
|
|
||||||||||
Т,кНм |
|
0.10 |
0.20 |
0.25 |
0.30 |
0.40 |
0.50 |
060 |
0.70 |
0.80 |
0.90 |
n, об/мин |
|
100 |
120 |
130 |
90 |
80 |
70 |
60 |
50 |
140 |
40 |
D, мм |
|
120 |
130 |
100 |
90 |
140 |
110 |
150 |
160 |
170 |
190 |
d, мм |
|
150 |
170 |
190 |
200 |
220 |
210 |
225 |
180 |
160 |
240 |
lст, мм |
|
50 |
55 |
60 |
70 |
80 |
90 |
85 |
80 |
75 |
55 |
,град |
|
11 |
10 |
9 |
8 |
9.5 |
11.5 |
12 |
9.5 |
10.5 |
13 |
mn, мм |
|
2.24 |
2.24 |
3.15 |
3.55 |
3.15 |
2.80 |
2.24 |
2.80 |
3.15 |
4.00 |
Таблица 4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Характеристики |
|
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
|
|
31 |
32 |
33 |
34 |
35 |
36 |
37 |
38 |
39 |
40 |
|
|
|
||||||||||
Т,кНм |
|
1.00 |
1.50 |
2.00 |
2.20 |
2.50 |
1.70 |
1.90 |
1.60 |
1.90 |
1.40 |
n, об/мин |
|
50 |
60 |
70 |
20 |
50 |
40 |
30 |
90 |
30 |
90 |
D, мм |
|
300 |
360 |
380 |
450 |
360 |
415 |
250 |
315 |
370 |
400 |
d, мм |
|
300 |
350 |
390 |
500 |
340 |
410 |
355 |
290 |
415 |
450 |
lст, мм |
|
120 |
140 |
170 |
190 |
120 |
210 |
70 |
90 |
180 |
150 |
,град |
|
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
11.5 |
10 |
9.5 |
10.5 |
8.5 |
mn, мм |
|
3.15 |
3.55 |
4.00 |
5.60 |
4.50 |
5.00 |
2.55 |
2.80 |
5.00 |
4.50 |
|
|
|
|
2.2. Вариант 2. |
|
|
|
|
|||
Спроектировать быстроходный вал |
конической передачи |
||||||||||
редуктора привода цепного транспортера. Кинематическая схема привода изображена на рис.2. Вращающий момент Т, передаваемый на вал, его частота вращения n, диаметр полумуфты D.длина ступицы lст , и угол при вершине конуса 1, делительный диметр de1 и внешний торцовый модуль зацепления mte, зубчатого колеса с круговыми зубьями приведены в
табл.5-6. Угол наклона |
линии зуба в срединном сечении |
m=350, а угол зацепления |
n=200. |
6
5
1 |
2 |
3 |
V |
|
|
F |
|
4 |
|
|
6
Рис.2. Кинематическая схема привода: 1- электродвигатель; 2- упругая муфта; 3- коническая передача; 4- цилиндрическая передача; 5 – цепная передача; 6 – тяговая звездочка.
Таблица 5.
Характеристики |
|
|
|
|
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||
Т, кНм |
|
0.10 |
0.20 |
0.30 |
0.50 |
0.60 |
0.70 |
0.80 |
0.75 |
0.65 |
0.90 |
|
|||||||||
n, об/мин |
|
976 |
1476 |
731 |
960 |
1476 |
2820 |
735 |
984 |
1478 |
984 |
|
|||||||||
D, мм |
|
150 |
120 |
140 |
150 |
160 |
130 |
155 |
115 |
215 |
130 |
|
|||||||||
d, мм |
|
88.2 |
78.1 |
99 |
109.2 |
108 |
120 |
99.4 |
89.6 |
84.0 |
72.8 |
|
|||||||||
lст, мм |
|
45 |
40 |
55 |
56 |
60 |
50 |
45 |
46 |
44 |
68 |
|
|||||||||
1,град |
|
18 |
20 |
22 |
24 |
25 |
26 |
27 |
19 |
19.5 |
21 |
|
|||||||||
mte, мм |
|
3.15 |
3.55 |
4.50 |
2.80 |
4.50 |
5.00 |
3.55 |
2.80 |
4.00 |
2.80 |
|
|||||||||
Таблица 6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Характеристики |
|
|
|
|
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
11 |
|
12 |
|
13 |
|
14 |
|
15 |
|
16 |
|
17 |
|
18 |
|
19 |
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Т, кНм |
|
1.00 |
|
1.20 |
|
1.40 |
|
1.60 |
|
1.80 |
|
2.00 |
|
2.20 |
|
2.40 |
|
2.60 |
|
2.80 |
|
n, об/мин |
|
976 |
|
1476 |
|
731 |
|
960 |
|
1476 |
|
2820 |
|
735 |
|
984 |
|
1478 |
|
984 |
|
D, мм |
|
200 |
|
220 |
|
240 |
|
250 |
|
260 |
|
180 |
|
225 |
|
215 |
|
315 |
|
150 |
|
d, мм |
|
138.5 |
|
157.5 |
|
150 |
|
166.5 |
|
180 |
|
198 |
|
216 |
|
210 |
|
155 |
|
174 |
|
lст, мм |
|
70 |
|
85 |
|
75 |
|
90 |
|
95 |
|
110 |
|
140 |
|
105 |
|
80 |
|
95 |
|
1,град |
|
18 |
|
20 |
|
22 |
|
24 |
|
25 |
|
26 |
|
27 |
|
19 |
|
19.5 |
|
21 |
|
mte, мм |
|
3.55 |
|
5.00 |
|
4.50 |
|
5.00 |
|
6.00 |
|
8.00 |
|
6.00 |
|
6.00 |
|
5.00 |
|
6.00 |
|
2.3. Вариант 3.
7
Спроектировать тихоходный вал червячного редуктора механизма загрузки промышленной печи. Кинематическая схема привода изображена на рис.3. Вращающий момент Е, передаваемый на вал, его частота вращения n, делительный диаметр D шестерни цилиндрической зубчатой передачи, длина ступицы lст, и угол наклона линии зуба , делительный диаметр d и нормальный модуль зацепления mn косозубого червячного колеса приведены в табл.7. Угол зацепления передачи принять равным 
3
1 2
4 |
|
5 |
6 |
|
Рис.3. Кинематическая схема привода: 1- электродвигатель; 2- упругая муфта; 3- червячный редуктор; 4- цилиндрическая передача; 5 кривошипно-шатунный механизм; 6 – загружающее устройство.
8
Таблица 7.
Характеристики |
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
|||||||||||
Т, кНм |
0.50 |
0.80 |
1.20 |
2.00 |
2.50 |
2.10 |
2.25 |
1.50 |
1.25 |
1.75 |
|
n, об/мин |
50 |
45 |
25 |
30 |
50 |
40 |
20 |
10 |
30 |
10 |
|
D, мм |
200 |
260 |
350 |
150 |
180 |
415 |
380 |
315 |
260 |
170 |
|
d, мм |
256 |
320 |
400 |
500 |
450 |
320 |
500 |
625 |
400 |
440 |
|
lст, мм |
55 |
70 |
85 |
90 |
85 |
75 |
95 |
110 |
80 |
85 |
|
,град |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
10.5 |
11.5 |
|
mn, мм |
8 |
10 |
12.5 |
12.5 |
9 |
10 |
12.5 |
12.5 |
10 |
11 |
|
2.4. Объем и порядок выполнения задания.
Задание состоит из расчетной и графической частей. Расчетная часть содержит:
1.Составление расчетной схемы и расчет усилий, действующих на вал;
2.Определение диаметра выходного конца вала;
3.Эскизное проектирование вала, определение диаметров ступеней;
4.Определение продольных размеров ступеней;
5.Ориентировочный выбор подшипников качения;
6.Назначение системы смазки подшипниковых узлов;
7.Выбор размеров и расчет на прочность шпоночных соединений;
8.Определение опорных реакций;
9.Расчет вала на совместное действие изгиба с кручением; 10.Уточненный расчет вал.
Графическая часть представляет собой рабочий чертеж вала, выполненный на листе ватмана формата А4 или А3 в соответствии с требованиями ЕСКД.
Помимо основного задания возможны также дополнительные задания, состоящие в составлении алгоритмов и вычислительных программ для ПЭВМ расчета отдельных этапов курсового проекта или расчетного задания.
9
2.5. Задания для проектирования валов на ПЭВМ
Помимо основных заданий возможны также дополнительные задачи, включающие составление алгоритмов и вычислительных программ расчета отдельных этапов курсового проекта на персональном компьютере(ПЭВМ). Ниже приводятся варианты дополнительных заданий и схемы их реализации на ЭВМ.
2.5.1. Вариант 1.
Составить вычислительную программу ориентировочного расчета вала. В программу включить таблицу стандартных диаметров вала (ГОСТ 6636-89). Схема расчета приведена на рис.4
Пуск
Ввод: |
|
Расчет |
|
|
Расчет |
Скорость, |
|
типа смаз- |
|
|
|
|
|
|
длин сту- |
||
|
|
|
|
||
момент, |
|
ки |
|
|
|
|
|
|
пеней |
||
|
|
|
|
||
передача |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Печать |
Расчет уси- |
|
Выбор типо- |
|
|
|
|
размера |
|
|
результа- |
|
лий на валу |
|
|
|
||
|
подшипника |
|
|
тов |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет диа- |
|
Выбор |
|
|
Останов |
метра вы- |
|
|
|
||
|
диаметров |
|
|
||
ходного |
|
|
|
|
|
|
ступеней |
|
|
|
|
конца вала |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Банк диаметров вала
Рис.4. Блок-схема ориентировочного расчета вала
10