Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента

России Б. Н. Ельцина»

Кафедра «Детали машин»

Оценка проекта ^’7 - ^ Члены комиссии

курсовой проедпо деталям машин

2105.303110.000.ПЗ

Руководитель проекта Покровский В.Б.

Студент гр. Х-210501 ГалиеваИ.И.

Екатеринбург 201

3на проектирование.

Позиции:

1. Электродвигатель;

2. Ременная передача;

3. Соединительные муфты;

4. Зубчатый редуктор;

5. Рабочая машина;

1. Ведущий вал привода и ременной передачи;

2. Ведомый вал ременной передачи;

3. Ведущий вал зубчатой передачи;

4. Ведомый вал зубчатой передачи и привода.

Исходные данные:

1. Мощность на ведомом валу привода,

P,v ⁼ 7,1 кВт;

2. Частота вращения ведомого вала привода, iliv=41 мин^-1;

3. Тип зубчатой передачи - косозубая (К); Срок службы зубчатой передачи, L = 5 лет;

Срок службы подшипников качения L_hmin = 12500 час;

Коэффициент использования привода

1. В течении года К_г=0,8

2. В течении суток К_с=0,7; Продолжительность включения ПВ=25%; Режим работы - легкий;

Тип привода - не реверсивны

й

2105.303110.000 ПЗ

Лист! №док

Изм. Кол

Дата

Подпис

Разраб

Галиева

Стадия

Лист

Листов

Руковод

Покровский

20

ПК

1

Редуктор

цилиндрический

УрФУ Кафедра Детали машин

Н. контролер

СОДЕРЖАНИЕ

' =1,1; 12

bF2 1,/ 12

и* = гГ20 = 4'9: 14

KHV = 1,02 16

°н = _20СГХ J 807^9 = 58°'6 МПЭ: 16

Р 17

Yp = 1 - iiiS. = 0,885 17

Y« = 3'47 + S = 4’°9: 17

Редуктором называют механизм, выполненный в виде отдельного агрегата, служащего для понижения угловой скорости и соответственно повышения крутящих моментов. Редуктор - неотъемлемая составная часть современного оборудования. В приводах

общемашиностроительного назначения, разрабатываемых при курсовом проектировании, редуктор является основным и наиболее трудоемким узлом.

Размещение передач зацепления в отдельном закрытом корпусе гарантирует достаточную точность монтажа, хорошую смазку и соответственно высокий КПД, меньший износ, а также надежную защиту передач от влияния окружающей среды. Редукторы различных типов с постоянным передаточным числом широко используют во всех отраслях хозяйства. Самыми распространенными являются редукторы, состоящие из цилиндрических зубчатых передач.

Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи - зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д.

В курсовом проекте выполняются расчеты:

1. Основных кинематических и энергетических параметров привода

2. Проектный и проверочный расчет зубчатых передач

3. Расчет валов

4. Расчет шпоночных соединений

5. Расчет теоретически долговечных подшипниковых опор.

На основе теоретических расчетов выполняются сборочные чертежи редуктора со спецификацией и рабочие чертежи нескольких деталей.

1. Выбор электродвигателя.

Расчёт основных кинематических и энергетических параметров.

1. Расчёт мощности электродвигателя

р - ^Piv

ДВ _ >

где P_IV- мощность на валу привода P_IV = 7,1 кВт;

Г|£- суммарный КПД привода;

Пс = Л1 ^ХЛ2 х Щ^Р>

где r\_t- КПД ремённой передачи, % = 0,97;

т]₂-КПД зубчатой передачи, ц₂ - 0,98;

г|₃- КПД одной пары подшипников качения, Т|₃ = 0,99;

Р- количество пар подшипников качения, Р=3;

= 0,97 х 0,98 х 0,99³ = 0,992;

7,1

Рдв — 'Л ~ = 7,7кВт;

^дв 0,922

2. Расчёт синхронной частоты вращения вала электродвигателя.

n_c = njy х ,

где п_1У-частота вращения ведомого вала привода, n_lv = 41 мин^-1; U^-суммарное передаточное отношение привода;

U₂ = U, х U₂,

где U-t —передаточное отношение зубчатой передачи, \]_г = 2 ... 5;

U₂ —передаточное отношение ремённой передачи, U₂ = 2 ... 5;

U_z = 4 ...25;

n_c = 41 х 4 ...41 х 25 = 164 ... 1025 мин^-1;

Выбираем п_с из ряда п_с = 750,1000,1500,3000 мин^-11.3Выбор марки электродвигателя.

Р_п = 11кВт;

п_с = 750 мин^-1

Электродвигатель 4А160М8 УЗ 5=2,5%; начальная частота вращения вала электродвигателя

n_H = n_c(l - S),

где S- скольжение, S=2,5%=0,025;

п_с — синхронные частоты вращения, п_с = 750 мин^-1 п_н = 750(1 - 0,025) = 730 мин^-1

1.4Расчёт суммарного передаточного отношения и передаточных

Отношений зубчатой и ремённой передачи.

^L n_IV

где п_н —номинальная частота вращения вала электродвигателя; 730

U_z = — = 17,805;

U, = 5;

и₂ = = 3,56;

ь

1.5Расчёт частот вращения валов.

nj = п_н = 730 мин^-1;

Щ 730 ^П" ⁼ —415 ^{= 164}'^{05МИН :}

^пш ^{= п}н = п_х = 164,05 мин^-1;

ⁿiv ^{= п}2 — 41 мин^-1;

1.6 Расчёт мощностей и крутящих моментов, передаваемых валами редуктора.

Pi — Рш — Рдв ^х Л1 ^х Лз^{2 =} 7,7 х 0,97 х 0,99² = 7,32 кВт;

Р 7 32

Tj = 9550— = 9550 х —= 426,13 нм; п_г 164,05

?2 = Piv = 7,1 кВт;

Т₂ = 9550 х — = 9550 х — = 1653,8 нм;

* п₂ 41

2. Расчёт зубчатой передачи.

   1. Выбор материалов и способов термической обработки шестерни I колеса. Расчёт допускаемых напряжений.

Выбираем для шестерни и колеса сталь 45 с термообработкой улучшения для шестерни и нормализацией для колеса.

Dml = K_m X

где K_m —коэффициент, учитывающий тип передачи, К_т = 20; D_m —диаметр заготовки;

Т* —крутящий момент на валу шестерни, Т_г = 426,13 нм;

U-l —передаточное отношение зубчатой передачи, = 5;

з 426 13 Dml = 20 X I—= 88мм

Шестерня сталь 45У;

НВ₁ = 269 ... 302;

НВ_1ср = 285,5;

<т_в = 780МПа;

N_Hoi — 23,5 х 10⁶циклов,; Колесо сталь 45Н

НВ₂ = 179 ...207;

НВ_2ср = 193;

о_в = бООмПа;

N_H02 = 9,17 х 10⁶ циклов;

2. 1.1 Расчёт допускаемых контактных напряжений.

_ _ ^Hilim^xKHLi

°^нр| “ '

где o_hilim —предел контактной выносливости, МПа; К_Ну —коэффициент долговечности;

S_Hi —коэффициент безопасности;

^Hiiim — 2 х НВ_1ср + 70 = 2 х 285,5 + 70 = 641МПа; °H2lim = 2.-5- НВ_2ср + 70 = 2 х 193 + 70 = 456 МПа;

где N_Hoi — базовое число циклов нагружения; N_HEi ^— эквивалентное число циклов;

N_HOi = 23,5 X 10⁶циклов;

N_H02 = 9,17 х 10⁶ циклов;

^HEi = Цн ^Х

где |i_H — коэффициент эквивалентности;

N^j — суммарное число циклов;

М-н = 0,125;

= 60 х щ х t_h,

где п, — частота вращения валов; п_х = 164,05 мин^-1;t_h — суммарное время работы передачи, час; t_h = 365 х L х 24 х K_r х К_с х ПВ, где L — срок службы передачи;

L = 5 лет;

К_г — коэффициент использования в течении года;

К_г =0,8

К_с — коэффициент использования в течении суток;

К_с =0,7;

ПВ — продолжительность включения;

ПВ =0,2;

N^i =60x164,05x365x5x24x0,8x0,7x0,20= 60,3х10^бциклов;

N^2 — 60 х 41 х 365 х 5 х 24 х 0,8 х 0,7 х 0,25 = 15,1 х 10⁶циклов; N_HEi = 0,125 х 60,3 х 10⁶ = 7,53 х 10⁶;

Shi — ^Н2 - 1Д;

641 X 1,2

N_HE2 = 0,125 х 15,1 х 10⁶ = 1,887 х 10⁶;

= 699,3 МПа;

^aH2lim ^Х ^HL2 456 X 1,3

= 538,9 МПа;

1. <j_hp = 0-45 x (cthpi + a_HP2) = 0,45 x (699,3 + 538,9) = 557,19 МПа

2. CTjjp — 1,23 x CFj-jpimin ⁼ 1,23 x 538,9 — 662,8 МПа; ст_НР = 557,19 мПа

2.1.2Расчёт допускаемых напряжений изгиба.

^aFilim ^х Кру X Kp_Ci

Oppi — , где

bpi

Opiiim ^— предел изгибной выносливости, мПа;

Кру —коэффициент долговечности;

Kpci —коээфициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки(реверсивность передачи);

Kpci = K_FC2 = 1,0 (передача нереверсивная)

S_Fi —коэффициент безопасности;

Spi = Sp-L = 1,7;

Для углеродистой стали

®Filim — 1|75 HB_icp

Opiiim = 1-75 x HB_lcp = 1,75 x 285,5 = 499,6 МПа; Ор2Иш = 1,75 x HB_2cp = 1,75 x 193 = 337,8 МПа;

где —показатель степени, q_x = q₂ = 6; N_fo —базовое число циклов изгиба;

N_fo = 4 X 10⁶;

N_FEi —эквивалентное число циклов;

^FEi — M-Fi ^X

где (ipi —коэффициент эквивалентности; Цр1 — M-fi ⁼ 0,038;N^i —суммарное число циклов;

=60,4х 10⁶циклов;

N^2 = 15,08 х 10⁶циклов;

NpEi = |i._F1 х N_Z1 = 0,038 х 60,4 х 10⁶ = 2,29 х 10⁶; N_FE2 = Цр2 x N_Z2 = 0-038 x 15,08 x 10⁶ = 0,57 x 10⁶;

KpLl = ⁶ N

N_fo 6 4 X 10⁶

' =1,1;

N_FE1 2,29 x 10⁶

6

Kpr 9 —

N_fo 6 4 X 10⁶

FL2

\

' = 1,38;

N_FE2 J 0,57 x 10⁶

^FLimax — 4

;

^CTFllim ^x Kp_L1 X K_FC1 499,6 X 1,1 X 1,0

G_FPi = с = л~п = ³²³'^{3 МПа};

b_Fi i,/

^aF2lim ^X KpL2 ^X K_FC2 337,8 X 1,38 X 1,0

SFP2 = с ⁼ Th = 274,2 МПа;

b_F2 1,/