курсовой проект / задание 4 вариант 2

Задание.

Рассчитать привод технической системы и быстроходную передачу привода, муфту соединяющую вал двигателя и передаточного механизма, соединение ведомой детали рассчитанной передачи с валом.

Р_З, кВт = 9;

ω_З, рад/с = 2,1П.

Задание для муфты: фланцевая муфта болты поставлены без зазора.

1 Расчёт

Полный расчет привода с выбором электродвигателя по ГОСТ определить мощность, угловую скорость, число оборотов, крутящий момент на каждом валу привода, общее передаточное отношение привода и разбиение его по ступеням.

По исходным данным прежде всего определяем мощность на ведущем валу привода по формуле:

[1] (1),

где η – КПД привода.

Коэффициент полезного действия определяется по формуле:

[1] (2),

где η₁ – КПД первой передачи, η₂ – КПД второй передачи, К – число передач.

В редукторе используется две зубчатых передачи в масляной ванне. Из справочных данных определяем КПД каждой передачи:

η₁ = 0,965 – КПД первой передачи, [1,т.3]

η₂ = 0,965 – КПД второй передачи

К = 2 – число передач.

По формуле (2) определим общий коэффициент полезного действия для редуктора:

η = 0,965 * 0,965 = 0,931.

Полученный результат подставим в формулу (1) и определим мощность на ведущем валу:

.

Определим тип двигателя по ГОСТ [1,т.4]. Выбранный двигатель должен удовлетворять следующее условие:

(3).

В данной работе будет использоваться двигатель марки АО 2 – 61 – 6, со следующими характеристиками:

Р_ДВ = 10 (кВт) – условие (3) выполняется;

n = 980 (об/мин);

d = 45 (мм) – диаметр вала;

l = 110 (мм) – длина вала.

[1,т.6]

2 Расчёты привода.

Ведущий вал привода соединяется с валом электродвигателя посредством муфты и, следовательно угловая скорость ведущего привода ω₁ – равняется угловой скорости вала двигателя ω_ДВ.

(4).

По формуле (4) определим: .

Передаточное число U редуктора определяется соотношение угловой скорости ведущего привода к заданной угловой скорости:

(5).

Из формулы (5) определим числовое значение U:

округляем полученный результат .

Далее производим разбивку передаточного числа на отдельные передачи:

U₁ = 9 – передаточное число первой передачи;

U₁ = 5,6 – передаточное число второй передачи.

Так как расчёт системы ведётся от электродвигателя, то Р, ω, n, Т для отдельных валов привода определяются следующим образом:

Для первого вала:

Мощность Р₁ = 10 (кВт);

Угловая скорость ω₁ = 102,57 (рад/с);

Момент Т₁ определяется по формуле:.

Для второго вала:

Мощность определяется:;

Угловая скорость равна: ;

Момент ;

Число оборотов на втором валу равно: .

Для третьего вала:

Мощность определяется:;

Угловая скорость равна: ;

Момент ;

Число оборотов на третьем валу равно: .

3 Расчёт муфты.

Определим расчётный момент муфты:

(6);

где Т₁ – вращающий момент; К_Р – коэффициент режима работы (это табличное значение в нашем случае К_Р = 1,5).

Подставим числовые значения в формулу (5): .

Запишем параметры муфты:

D = 160 (мм), L = 220 (мм), d_ст = 80 (мм), Z = 4(шт),

l = 82(мм), D₀ = 125(мм), b = 35 (мм), болт М12х2.

[2, с.49]

Расчёт муфты на срез (болты на срез):

(7);

где = 40 (мПа).

.

Болты выполняются из стали СТ3 (σ_т = 210 МПа)

Расчёт шпонки на смятие.

Сечение шпонки:

b = 12 (мм), h = 8 (мм), t₁ = 5 (мм), t₂ = 3,3 (мм), l_ш=100

(8);

где = 80 (мПа).

(9);

Рассчитаем F_см и А_см:

;

.

Подставим числовые значения в формулу (9): .

Полученные результаты удовлетворяют условия (7) и (8), следовательно муфта для данного курсового проекта подобранна верно.

4 Расчёт цилиндрической зубчатой передачи.

Для расчёта запишем исходные данные:

Р₁ = 10 (кВт), Р₂ = 9,65 (кВт), ω₁ = 102,57 (рад/с),

ω₂ = 11,39(рад/с), U_ц = 9, Т₁ = 97,51 (Нм),

Т₂ = 847 (Нм), n₁ = 980 (об/мин), n₂ = 108,88 (Нм).

Назначаем материал для зубчатых колёс:

• для шестерни – сталь 40ХН улучшенная, с твёрдостью 295 НВ, для которой допускается контактное напряжение , допускаемое напряжение при изгибе .

• для колеса – сталь 40 ХН нормализованная, твёрдостью 250 НВ, для которой , .

Общее допускаемое напряжение в прямозубой цилиндрической передаче составляет .

Определим межосевое расстояние:

(10);

К_а – коэффициент прямозубой передачи (К_а = 49,5), [2, с.162]

ψ_ва – коэффициент ширины венца зубчатой передачи (ψ_ва = 0,2),

К_β – коэффициент распределения нагрузки по длине зуба, принимается в зависимости от коэффициента , из справочного материала принимаем К_β = 1,05.

Подставим численные значения в выражение (10):

;

округляем полученный результат до ближайшего целого числа: а = 300 (мм).

Назначаем число зубьев шестерни z₁ = 20, тогда z₂ = z₁ * U₁ = 20*9 = 180.

Так как в редукторе используются прямозубые передачи, то угол β = 0⁰.

Определим модуль зацепления передачи:

. [1, с.30]

Определяем основные размеры шестерни и колеса.

Диаметры делительных окружностей:

• для шестерни

• для колеса

Диаметры выступов зубьев:

• для шестерни ,

• для колеса

Диаметры впадин зубьев:

• для шестерни

• для колеса

Ширина венца зубчатых колёс:

• для колеса

• для шестерни

Определим окружную скорость передачи:

.

Произведём проверочный расчёт передачи на контактную прочность:

(11);

где К_а – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями (для прямозубых передач К_а = 1), [2б т.9.12]

К_Z – коэффициент, учитывающий механические свойства зубчатых колёс (для прямозубых передач К_Z = 487).

Подставим числовые значение в выражение (11):

.

Так как , то условие прочности выполняется и следовательно материал для зубчатых колёс подобран верно.

Конструктивные размеры ведомого зубчатого колеса.

• толщина зубчатого венца

• толщина диска

• диаметр вала под зубчатым колесом (где )

,

• диаметр ступицы колеса

• длина ступицы колеса

• размер фаски подвал принимаем n = 3(мм), [2, т.14.7]

• размер фаски колеса

• диаметр расположения облегчающих отверстий принимаем

D₀ = 300(мм),

• диаметр облегчающих отверстий принимаем d₀ = 90(мм).

Список литературы.

1. Козлова С.Н. Детали машин. Методические указания. Саратов: Ротапринт СГТУ 1997

2. Кузьмин А.В. и др. Расчеты деталей машин. Минск: Высшая школа 1986

3. Устюгов И.И. Детали машин М.: Высшая школа 1981

4. Решетов Д.П. Детали машин М.: 1968

5. Мовнин М.С., Израелит А.В., Рабашкин А.Г. Основы технической механики –Л.: Судостроение, 1969