БАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ

ФАКУЛЬТЕТ ИНЖЕНЕРНО – СТРОИТЕЛЬНЫЙ

КАФЕДРА УПРАВЛЕНИЯ И ИНФОРМАТИКА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Расчетно-пояснительная записка

по дисциплине: ТСАУ

Привод звена технической системы

Выполнил ст. гр. УИТ-32

Принял преподаватель:

__________

«___» ___________ 2007г.

Балаково 2007

СОДЕРЖАНИЕ

Техническое задание	3
1. Расчет привода	4
2. Расчет муфты, соединяющей вал двигателя с передаточным механизмом	6
3. Расчет червячной передачи	8
4. Расчет цилиндрической передачи	12
Список литературы	17

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Задание 6 (Вариант 8):

Рассчитать привод технической системы с выбором электродвигателя по ГОСТу. Подобрать по ГОСТу и проверить на прочность муфту, соединяющую вал двигателя с передаточным механизмом. Рассчитать передаточные механизмы привода.

Исходные данные: кВт – мощность на ведомом валу.

рад/с = 5,652 рад/с – угловая скорость вращения ведомого вала.

1. Расчет привода

Переход к необходимым данным:

1/с

1) Требуемая мощность электродвигателя ŋ_общ – общий КПД привода. где

- КПД червячной закрытой передачи,

= 0,825 [1, т. 1.1]

- КПД цилиндрической открытой передачи,

= 0,955 [1, т. 1.1]

- КПД двух подшипников качения,

[1 , т. 1.1]

кВт

2) Выбор электродвигателя по ГОСТу.

[2 , таб. 5.1,5.3]

Данные электродвигателя:

Тип электродвигателя – 4A 160 S4

Мощность электродвигателя - =15 кВт

Число оборотов вала электродвигателя - n_дв = 1500 об/мин

Число оборотов ведущего вала – n₁ = 1465,5 об/мин

Диаметр вала электродвигателя – d₁ = 42 мм

Скольжение – S=2.3%

3) Мощность на каждом валу привода.

Для ведущего вала привода P₁ = P_дв = 15 кВт

Для промежуточного вала привода кВт

Фактическое значение мощности на ведомом валу привода

кВт

4) Передаточные числа приводов.

Общее передаточное отношение

Где - угловая скорость вращения ведущего вала

n₁ – число оборотов ведущего вала, n₁=1465.5 об/мин

1/с

Разбиваем общее передаточное отношение по ступеням привода.

где - передаточное число редуктора

- передаточное число цилиндрической открытой передачи

[2, т. 5.5]

что соответствует рекомендуемым значениям [3...4], [2, т. 12.4]

Для редуктора (обязательно) принимать стандартные значения.

5) Угловые скорости вращения каждого вала привода.

Для ведущего вала 1/с

Для промежуточного вала 1/с

Фактические значения ведомого вала привода 1/с

6) Число оборотов каждого вала приводов.

Для ведущего вала об/мин

Для промежуточного вала об/мин

Для ведомого вала привода об/мин

7) Крутящие моменты на каждом валу привода.

Для ведущего вала - мощность должна быть в ватах, следовательно, умножим на 10³ : Нм

Для промежуточного вала Нм

Для ведомого вала привода Нм

2. Расчет втулочной муфты с сигментной шпонкой

Определим расчетный крутящий момент:

где - коэффициент режима работы [2,т.17.1]

По расчетному крутящему моменту и диаметру вала двигателя подберем параметры втулочной муфты по ГОСТ [2,т.17.4]:

- предельный крутящий момент вала двигателя;

- диаметр муфты;

- длина муфты;

- диаметр вала;

- диаметр шпонки;

- длина шпонки;

- глубина паза вала;

- глубина паза втулки;

- высота шпонки;

Муфта рассчитывается на прочность при кручении:

где - допускаемое напряжение кручения для стальной муфты, - расчетный момент, - полярный момент сопротивления, который определяется по следующей формуле:

при

Расчет сигментной шпонки:

Шпонку рассчитывают на смятие:

где - допускаемое напряжение среза для штифта, - сила смятия, - площадь смятия:

где

где, [1,т.8.9]

3. Расчет червячной передачи

Назначают материал деталей передачи:

для червяка - сталь 45, закаленная до твердости более 46 HRC, витки шлифованные;

для червячного колеса: диск и ступица - чугун СЧ 15;

для венца принимают бронзу Бр АЖ9 – 4Л. [4., т. 1]

1) При предварительно назначенной скорости скольжения , что соответствует приблизительно среднему значению, допускаемое контактное напряжение МПа; [4., т. 1]

допускаемое напряжение при изгибе зубьев червячного колеса МПа. [4., т. 1]

2) Передаточное число червячной передачи , должно соответст­вовать стандартному значению. =8 [4., т. 2]

По передаточному числу принимают число заходов винтовой линии червяка =4 [4., т. 3]

3) Число зубьев червячного колеса:

4) Принимают коэффициент диаметра червяка q из стандартного ря­да q=10 [4., т. 4]

5) Межцентровое расстояние:

мм,

Где =635000 ; = 160 МПа.

Полученное значение округляют по ГОСТу а =.200 мм [4., т. 5]

6) Модуль зацепления передачи

m = 2а /(z₂+q)=400/(32+10)=9,5, мм,

принимают по ГОСТу m=10 мм [4., т. 6]

7) Основные размеры деталей передачи.

Диаметры делительных окружностей:

- для червяка = ==100, мм;

- для колеса d₂= ==320, мм;

Диаметры выступов:

-для червяка , мм;

-для колеса , мм;

Диаметр впадин:

-для червяка , мм;

- для колеса , мм;

Внешний диаметр колеса:

, мм;

Длина нарезной части червяка:

принимают = 155, мм;

Ширина зубчатого венца колеса , мм, принимают =90 мм.

Угол наклона зубьев колеса, равный углу подъема винтовой линии червяка, при: и q = 10

[4., т. 7]

8) Окружная скорость червяка: , где =0,1 м;

=1465,5 об/мин.

9) Скорость скольжения: , м/с.

10) Степень точности передачи S принимают в зависимости от : S =7; [4., т. 8]

11. Уточняют допускаемое контактное напряжение при: =8,3 м/с [ ] =138 МПа; [4., т. 1]

12)Находят коэффициент нагрузки

к = ,

где - динамический коэффициент, зависящий от степени точности передачи и скорости скольжения, =1.2; [4., т. 9]

-коэффициент концентрации нагрузки;

, где Q - коэффициент деформации червяка, зависящий от значений и q: Q=7; [4., т. 10]

13) Проверочный расчет на контактную прочность:

;

где Т₂= 635000 , Н-мм;

а = 200, мм.

14) Эквивалентное число зубьев колеса:

15) Коэффициент формы зуба: Y_F =3.7, при , [4., т. 12]

16) Проверочный расчет зубьев червячного колеса на изгиб:

где

;

17) Конструктивные размеры червячного колеса.

Диаметр вала под червячным колесом

где

[] = 25МПа - допускаемое напряжение при кручении;

принимают = 51мм;

Длина ступицы колеса:

мм;

Диаметр ступицы колеса:

мм;

Принимают мм;

Толщина венца:

мм;

Толщина диска:

с = =27 мм ;

Диаметр расположения облегчающих отверстий:

D₀ = мм;

Диаметр облегчающих отверстий:

d₀ = мм;

Количество облегчающих отверстий принимают конструктивно i=4;

Радиус закругления зубьев колеса:

R = мм;

Размеры фасок принимают в зависимости от диаметра вала: d_B = 51 мм;

n =3 мм; [4., т. 11]

18) По конструктивным размерам начертить червячное колесо в двух проекциях на формате A1 в соответствии с ГОСТом.

Расчет призматической шпонки со скругленными торцами.

Шпонку выбирают по диметру вала: = 51мм. [1,т.4.1]

Параметры шпонки:

b=16;

h=10;

Шпонку рассчитывают на смятие:

где - допускаемое напряжение среза для штифта, - сила смятия, - площадь смятия:

где

где,

[1,т.4.1]