Министерство образования рф

Вятский государственный технический университет

Заочный факультет

КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА

Пояснительная записка

Курсовой проект по дисциплине

«Техническая механика»

ТПЖА. 566742.124.ПЗ

Разработал студент ________________

(подпись)

Руководитель ________________

(подпись)

Проект защищен с оценкой «__________» «___» _______2008 г.

Члены комиссии ________________ / ____________

(подпись)

________________ / ____________

(подпись)

Киров 2008

СОДЕРЖАНИЕ

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ. 4

1.1 Задание 5

1.2 Исходные данные 5

2. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА. 6

2.1 Схема привода: 7

2.2 Общий КПД привода η _общ. 8

2.3 Мощность на барабане Р_р 8

2.4 Требуемая мощность электродвигателя Р_ДВ 8

2.5 Общее передаточное число u ^min_общ, u ^max_общ 8

2.6 Рабочая скорость барабана , 8

2.7 Диапазон возможных скоростей электродвигателя 8

2.8 Выбор электродвигателя. 8

2.9 Фактическое общее передаточное число 9

2.10 Распределение общего передаточного числа между ступенями привода. 9

2.11 Определение моментов () на валах и скоростей их вращения () 9

2.12 Проверка вычислений 10

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК НА ВАЛЫ ПРИВОДА. 11

3.1 Ведущий вал. 12

3.1.1 Нагрузка от клиномеренной передачи на вал. 12

3.1.2Нагрузка на вал от прямозубой цилиндрической передачи. 12

3.2 Ведомый вал. 13

3.2.1Нагрузка от цепной передачи на ведомый вал. 13

3.2.2 Нагрузка на ведомый вал от зубчатой передачи 14

4.КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ВАЛОВ РЕДУКТОРА 15

4.1 Ведущий вал. 16

4.1.1 Конструирование ведущего вала 16

4.1.1а Эскиз ведущего вала. Схема нагружения внешними силами. Эпюры внутренних усилий. 17

4.1.2 Расчет ведущего вала 18

4.1.3 Проверка статической прочности вала. 20

4.1.4 Проверка крутильной жесткости ведущего вала 21

4.2 Ведомый вал. 22

4.2.1 Конструирование ведомого вала 22

4.2.2 Расчет ведомого вала 23

4.2.3 Проверка статической прочности вала. 24

4.2.4 Проверка крутильной жесткости ведущего вала 25

5. ПРОВЕРОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ 26

5.1 Проверочные расчеты шпоночных соединений. 27

5.1.2 Ведомый вал. Соединение вала с зубчатым колесом. 27

5.2 Проверка подшипников качения на долговечность. 27

6. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 28

1.Общая часть.

1.1 Задание:

Спроектировать и рассчитать ведущий и ведомый валы одноступенчатого прямозубого редуктора, входящего в состав привода ленточного транспортера.

1.2 Исходные данные:

• полезная сила, передаваемая лентой транспорта (усилие тяги) – Fp=11,80 кН ;

• рабочая скорость ленты – Vp=0,95 м/с ;

• диаметр ведущего барабана – D_Б=224 мм;

• редуктор цилиндрический горизонтальный ;

• материал валов и зубчатых колес – сталь 40Х, σΤ =650 МПа;

• углы наклона линий центров к горизонту шкивов и звездочек – α = 45° и β = 0°соответственно;

• номинальная долговечность подшипников качения редуктора –

Lh =12000 ч.

2.КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА.

2.1 Схема привода:

2.2 Общий КПД привода η общ_..

Примем для клиномеренной передачи η1 = 0,95, для прямозубчатого цилиндрического редуктора η2 = 0,97, для открытой цепной передачи η3 = 0,95 и для каждой пары подшипников η_П = 0,99:

η _общ. = η₁* η₂* η₃* η³_П =0,95*0,97*0,95*0,99 ³=0,849.

2.3 Мощность на барабане Рр:

Рр = Fр*Vр = 11,80*0,95 = 11,21 кВт.

2.4 Требуемая мощность электродвигателя Р_ДВ:

Р_ДВ = Р_р/ η _общ.= кВт.

2.5 Общее передаточное число :

u ^min_общ = u ^min₁ * u ^min₂ * u ^min₃= 2*3*3=18

u ^max_общ = u ^max₁ * u ^max * u ^max₃=4*6*6=144

2.6 Рабочая скорость барабана ,:

2.7 Диапазон возможных скоростей электродвигателя :

2.8 Выбор электродвигателя.

Выбираю по каталогу электродвигатель A4160S2:

P_ДВ=15,0 кВт;

n_c=3000мин^-1;

S=2,1%

2.9 Фактическое общее передаточное число :

2.10 Распределение общего передаточного числа между ступенями привода.

Принимаю для зубчатого редуктора u₂=4, а для цепной передачи u₃=5.

Тогда:

Принимаю: u₁=1,5:

.

2.11 Определение моментов () на валах и скоростей их вращения ():

1-й вал вал электродвигателя:

,;

2-й вал:

3-й вал:

;

;

4-й вал:

;

;

2.12 Проверка вычислений:

Следовательно, все необходимые расчеты выполнены верно.

3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК НА ВАЛЫ ПРИВОДА.

3.1 Ведущий вал.

3.1.1 Нагрузка от клиномеренной передачи на вал.

Диаметр ведущего шкива :

,T₁ = в H*мм;

Принимаю по стандарту D₁=140 мм

Тогда диаметр ведомого шкива :

Окружное усилие клиномернной передачи :

=0,75кН

Усилие ременной передачи F_n:

F_n=3*751,9=2255,7H

Принимаю: F_n=2,26 кН.

3.1.2Нагрузка на вал от прямозубой цилиндрической передачи.

Делительные диаметры зубчатых колес:

- в Н*мм

Момент на ведомом валу редуктора соответствует моментувсего привода. т.е =285,21 Нм;

Коэффициент К зависит от марки стали. Для указанной в задании стали 40Х, σ_Τ =650 МПа, используя интерполяцию нахожу, что К=1,98.

Тогда делительный диаметр шестерни :

Принимаю =50 мм.

Тогда диаметр зубчатого колеса :

Окружное усилие зубчатой передачи вычисляю по формуле:

Радиальное усилие передачи :

.

3.2 Ведомый вал.

3.2.1Нагрузка от цепной передачи на ведомый вал.

Число зубьев ведущей звездочки должно быть

Z₁=31-2*u=31-2*5=21.

Число зубьев ведомой звездочки:

Z₂₌ Z_1* u₃ =21*5=105.

Усилие передаваемое цепью на вал F_n:

,

Коэффициент зависит от угла наклона линии центров звездочек к горизонту. В моём случае β = 0˚, поэтому=1,15.

Окружное усилие цепной передачи:

, где

р – шаг цепи, мм

F₀ – натяжение цепи от собственного веса. Для компенсации F_0, F_n увеличивается на 5%.

По кинематическому расчету (2.11) угловая скорость ведущей звездочки . Поэтомупринимаю р=19,05 мм.

Диаметр делительной окружности ведущей звездочки:

Окружное усилие:

,

F_n=1,15*4459,91*1,05=5385,34 H,

Принимаю F_n=5,4 кН.