курсовой проект Детали машин / пособие 11

Міністерство освіти і науки України Херсонський національний технічний університет Кафедра основ конструювання

реєстр №29/626 – 01.03.11

І. А. Сєліверстов, Ю. Є. Мєшков

КУРСОВЕ ПРОЕКТУВАННЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Навчальний посібник

Херсон – 2011

ЗМІСТ

ВСТУП………………………………………………………………………………3

1.ВИБІР ДВИГУНА. КІНЕМАТИЧНИЙ РОЗРАХУНОК ПРИВОДУ……....7

1.1. Визначення потужності і частоти обертання двигуна……………………......8 1.2. Визначення передатного числа привода і його ступеней …………...10

1.3.Визначення силових і кінематичних параметрів приводу………….…12

1.4.Приклад виконання кінематичного і силового розрахунку…………...…13

2.ВИБІР МАТЕРІАЛІВ ЗУБЧАСТИХ (ЧЕРВ'ЯЧНИХ) ПЕРЕДАЧ. ВИЗНАЧЕННЯ ДОПУСТИМИХ НАПРУГ……………………………………...16

2.1.Зубчасті передачі………………………………………………………...16

2.2.Приклад вибору матеріалу зубчатої (черв’ячної) передачі та визначення

допустимих напруг………………………………………………......................…………19

2.3.Черв'ячні передачі…………………………………………………………22

2.4.Приклад розрахунку допустимих напруг………………………………..…24

3.РОЗРАХУНОК ЗУБЧАСТИХ (ЧЕРВ'ЯЧНИХ) ПЕРЕДАЧ

РЕДУКТОРІВ……………………………………………………………………….26

3.1.Розрахунок циліндричної зубчастої передачі……………………….....27

3.2.Приклад розрахунку циліндричної зубчастої передачі…………………34

3.3.Розрахунок закритої конічної зубчастої передачі………………...…38

3.4.Приклад розрахунку закритої конічної зубчастої передачі…………..44

3.5.Розрахунок закритої черв'ячної передачі………………………………..47

3.6.Приклад розрахунку закритої черв’ячної передачі…………………….52

4.РОЗРАХУНОК ВІДКРИТИХ ПЕРЕДАЧ………………………………......56

4.1.Розрахунок плоскопасової передачі……………………………………..56

4.2.Розрахунок клинопасової і поліклинопасової передач………………....61

4.3.Приклад розрахунку клинопасової передачі……………………………...68

4.4.Розрахунок відкритих (циліндричних і конічних)

зубчастих передач……………………………………………………………..70

4.5.Розрахунок ланцюгової передачі………………………………………....71

4.6.Приклад розрахунку ланцюгової передачі…………………………………....78

5.НАВАНТАЖЕННЯ ВАЛІВ РЕДУКТОРА………………………………........84

5.1.Визначення сил у зачепленні закритих передач…………………….....84

5.2.Визначення консольних сил…………………………………………........84

5.3.Силова схема навантаження валів редуктора……………………………86

6.ПРОЕКТНИЙ РОЗРАХУНОК ВАЛІВ.ЕСКІЗНЕ КОМПОНУВАННЯ РЕДУКТОРА………………………………………………………………………....94

6.1.Вибір матеріалу валів……………………………………………………....94

3

6.2.Вибір напруг на крутіння…………………………………………………..94

6.3.Попередній вибір підшипників кочення………………………………….95

6.4.Ескізне компонування редуктора………………………………...............96

7.РОЗРАХУНКОВА СХЕМА ВАЛІВ РЕДУКТОРА………………………...110

7.1Визначення реакцій в опорах підшипників……………………………...110

7.2.Побудова епюр згинаючих і крутних моментів…………………….......115

7.3.Перевірочний розрахунок валів на міцність………………………….....115

7.4.Приклад перевірочного розрахунку валів на міцність………………....….117

7.5Розрахунок валів на втомну міцність…………………………………..…117

7.6.Приклад розрахунку валів на втомну міцність…………………………..…121

8.ПЕРЕВІРОЧНИЙ РОЗРАХУНОК ПІДШИПНИКІВ…………………….....123

8.1.Визначення еквівалентного динамічного навантаження………………..123

8.2.Визначення придатності підшипників…………………………………....129

8.3.Схема навантаження підшипників………………………………………..130

8.4.Приклад розрахунку підшипників…………………………………….........130

9.КОНСТРУЮВАННЯ ВАЛІВ І ЗУБЧАТИХ КОЛІС.

11.1.Розробка складального креслення редуктора………………………200

11.2.Специфікація складального креслення……………………………….207

11.3.Розробка робочих креслень деталей редуктора………………………212

4

ВСТУП

Курсовий проект по деталям машин є першою конструкторською роботою, у результаті якої студент здобуває навички і знання правил, норм і методів конструювання. Виконання проекту базується на знаннях фізико-математичних і загально технічних дисциплін: математики, механіки, опору матеріалів, технології металів, машинобудівного креслення і т.п.

Навчальний посібник мають на меті допомогти студентам вивчити основи конструкторської справи на прикладі проектування деталей і механізмів загального призначення. В основу методики роботи над проектом у чотирьох стадіях проектування (технічному завданні, ескізних, технічному проектах і робочій документації) покладено його розподіл на ряд послідовно розв'язуваних завдань. Це систематизує роботу над проектом; створюється необхідна ритмічність його виконання, що забезпечує своєчасність як здачі окремих завдань, так і захисту проекту.

У кожному завданні дана послідовність її виконання і у більшості завдань наведені розрахункові і графічні приклади.

У навчальному посібнику, наведені всі необхідні матеріали для розрахунків і конструювання, відповідно до розділів та етапів проектування, а також дані рекомендації з організації курсового проектування. Знайшли відображення нові тенденції в сучасному редукторобудуванні, удосконалені методи розрахунку і конструювання деталей машин, а також матеріали, пов'язані з використанням класифікатора ЕСКД.

5

ОСНОВНІ УМОВНІ ПОЗНАЧЕННЯ

Умовні позначення, які відносяться до всіх тем

Е — модуль пружності першого роду, МПа; F(Fн) — сила (нормальна), Н;

G — модуль пружності другого роду, МПа; Накт — твердість активних поверхонь зубців; НВ - твердість по Брінеллю;

HRС - твердість по Роквеллу;

u (uзаг) — передатне відношення (загальне) передачі Кσ, Кτ, — ефективні коефіцієнти концентрації напруг; М — згинальний момент, Н∙м;

N0 — базове число циклів зміни напруг;

NE — еквівалентне число циклів зміни напруг;

nр.о — частота обертання робочого органу машини, хв.-1; Рвих; Рвх — потужність ведучого і веденої ланки, кВт;

S — коефіцієнт запасу міцності; Т—крутний момент, Н∙м;

t — час;

u >1 — передаточне число;

v — окружна швидкість, м∙с-1;

η— коефіцієнт корисної дії;

θ— температура, 0С;

ρm — щільність кг/м3

σ; τ — нормальні і дотичні напруги, МПа; σв; τв — тимчасовий опір, МПа; σт; τт — межа плинності, МПа; σ-1; τ-1 — межа витривалості, МПа;

Умовні позначення, що відносяться до зубчатих передач

Більше зубчате колесо пари, що зачіплюється називається колесом, а менше—шестернею. Термін «зубчате колесо» відноситься як до шестерні, так і до колеса.

Буквені позначення, загальні для обох зубчатих коліс пари, що зачіплюється, відмічаються індексом 1 для шестерні і 2 для колеса.

аw — міжосьова відстань, мм;

b — ширина зубчатого вінця, мм;

bw — робоча ширина зубчатого вінця, мм

с* — коефіцієнт радіального зазору початкового контуру;

d — ділильний (середній ділильний для конічного колеса) діаметр зубчатого колеса, мм;

dа — діаметр окружності вершин циліндричного зубчатого колеса, мм; dае — зовнішній діаметр вершин зубців конічного колеса, мм;

dе — зовнішній ділильний діаметр конічного колеса, мм;

6

df — діаметр окружності впадин циліндричного зубчатого колеса, мм; dw — начальний діаметр зубчатого колеса, мм;

ha* — коефіцієнт висоти головки початкового контуру;

Кbe — коефіцієнт ширини зубчатого вінця конічної передачі;

m — модуль зачеплення (середній окружний для конічних передач); me — зовнішній окружний модуль прямозубих конічних передачах; mn — середній нормальний модуль в конічних передачах з β ≠ 0;

mt — окружний ділильний модуль;

R— середнє ділильна конусна відстань конічної передачі, мм; Re— зовнішня ділильна конусна відстань конічної передачі, мм; х — коефіцієнт зміщення зубчатого колеса; у — коефіцієнт сприймає мого зміщення;

z — число зубців зубчатого колеса;

α — кут профілю початкового контуру; β — кут нахилу лінії на ділильному циліндрі:

Позначення, пов'язані з розрахунками на міцність

Ftw;(Ft)—окружна складова сили в зачепленні, що відноситься до початкової (ділильної) окружності, Н;

Fr — в радіальна складова сили зачепленні, Н; Fа — осьова складова сили зачепленні,, Н; КHL; КFL—коефіцієнти довговічності;

КHr; КFr—коефіцієнти, що враховують динамічне навантаження;

КHa; КFa—коефіцієнти, що враховують нерівномірність розподілення навантаження між зубцями;

КHβ;К0Fβ—коефіцієнт, враховуючий нерівномірність розподілення навантаження по ширині зубчатого вінця (в начальний період роботи передачі);

NHO;NFO— еквівалентне число циклів змін напруг; NHЕ;NFЕ — базове число циклів змін напруг;

YF— коефіцієнт форми зубця;

σF;([σF]) — розрахункова (допустима) напруга вигину на перехідній поверхні зубця, МПа;

σ0F∙limb —межа витривалості зубців при згинанні (R = 0 і Nc ≥N0), МПа; σH;([σH]) — розрахункове (допустиме) контактне напруження, МПа;

7

Продовження таблиці 1.1

Потужність двигуна залежить від необхідної потужності робочої машини, а його частота обертання — від частоти обертання приводного вала робочої машини.

1. Визначити необхідну потужність робочої машини Pр м , кВт:

Pрм =Fv — якщо у вихідних даних на проектування зазначене значення тягової сили

10