Министерство Образования РФ

Саратовский Государственный Технологический Университет

Балаковский Институт Техники Технологии и Управления

Факультет: механический

Кафедра: ПСМ

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине:

«АС ПЕ ТЕ»

на тему: «Проектирование привода технической системы »

Выполнил:

ст.гр. УИТ-41

Рогова Ю.В.

Принял:

Козлова С.Н.

2002г.

Техническое задание №45:

Рассчитать привод и быстроходную коническую прямозубую передачу, соединение ведомого колеса рассчитываемой передачи с валом (соединение шпоночное), муфту втулочную.

Начальные данные:

P₁=19 (кВт)

₁=101 (рад/с)

₄=8 (рад/с)

Схема привода:

1 – электродвигатель;

2 – редуктор;

3 –муфта втулочная;

4 – плоскоременная передача.

1. Расчет электромеханического привода с выбором электродвигателя по ГОСТ

1.Общий КПД электропривода:

- общий КПД электропривода;

₁=0.96 – КПД зубчатой закрытой передачи [1,т.5.4];

₂=0.97 – КПД редуктора [1,т.5.4];

₃=0.95 – КПД плоскоременной передачи [1,т.5.4];

₄=0.993 – КПД для двух подшипников качения.

Получим : _общ=0,96*0,97*0,95*0,993⁵=0,854

2.Определим требуемую мощность электродвигателя:

P_треб=Р₁ =19 (кВт) – требуемая мощность электродвигателя;

По требуемой мощности подбираем электродвигатель: Р_двигР_треб

Электродвигатель 200М6.

Р_двиг=22,5 (кВт) – мощность двигателя [1,т.5.1];

n_двиг=1000 (об/мин) – частота вращения двигателя [1,т.5.1];

s=2.3% - скольжение [1,т.5.1].

3.Определим мощность на каждом валу привода:

P_дв=Р₁=19 (кВт) –мощность на ведущем валу привода;

Р₂- мощность на ведомом валу конической предачи;

Р₃- мощность на ведомом валу ременной передачи.

Р₄- мощность на ведомом валу ременной передачи.

4.Определим передаточные числа привода:

n₁- частота вращения вала двигателя;

₁- угловая скорость вращения вала электродвигателя;

- общее передаточное число;

Разбиваем передаточное отношение по ступеням привода:

U_общ=U₁U₂U₃

U_р=U₁U₂=2*4 – передаточное число цилиндрического двухступенчатого редуктора [1,т.12.4];

U₃=U_общ/U_р=2,25 – передаточное число ременной передачи [1,т.5.5].

5.Определяем число оборотов и угловые скорости вращения на каждом валу привода:

n₁=977(об/мин) – частота вращения ведущего вала двигателя;

₁=104.4(рад/с) – угловая скорость вращения вала двигателя;

- частота вращения ведомого вала конической передачи ;

(рад/с) - угловая скорость вращения ведомого вала конической передачи;

-частота вращения на ведомом валу ременной пердачи;

(рад/с) -угловая скорость вращения на ведомом валу ременной передачи;

-частота вращения ведомого вала конической передачи;

(рад/с) -угловая скорость вращения ведомого вала плоскоременной передачи;

6.Определяем крутящие моменты на каждом валу привода:

- крутящий момент на ведущем валу привода;

- крутящий момент на ведомом валу конической передачи;

- крутящий момент на ведомом валу плоскоременной передачи;

- крутящий момент на ведомом валу плоскоременной передачи;

2.Расчет втулочной муфты

1.Подбор муфты:

Муфта подбирается по диаметру вала и расчетному крутящему моменту:

- расчетный крутящий момент;

К_р=1.5 – коэффициент режима [1, т.17.1];

d_в=55(мм) – диаметр вала [1, т.5.3];

Найдем размеры втулочной муфты [1, т.17.4]:

[T_p]=800000(Н*мм) – допустимый расчетный крутящий момент;

D=90(мм);

l=85(мм) – длина полумуфты;

L=170(мм) – длина муфты;

(Мпа)

(Мпа)

3.Расчет соединения муфты с валом:

Найдем размеры шпонки призматической [1, т.4.1]:

b=16(мм) – ширина шпонки;

h=10(мм) – высота шпонки;

t₁=6(мм) – глубина паза вала ;

t₂=4.3(мм) – глубина паза втулки.

4.Рассчитаем шпонку на смятие:

l_шп=l-10=85-10=75(мм) – длина шпонки;

По ГОСТ выбираем l_шп=70 мм.

l_р=l_шп-b=70-16=54(мм) – рабочая длина шпонки;

- площадь смятия шпонки;

- сила смятия шпонки;

- допустимое напряжение смятия;

3.Расчет конической прямозубой передачи

Выбираем материал для зубчатых колёс: для шестерни- сталь 45 улучшенная твёрдостью 230НВ, для которой допускаемое контактное напряжение -

[_к]₁=432 МПа, допускаемое напряжение при изгибе - [_и]₁=303 Мпа.

Для колеса- сталь 45 нормализованная твёрдостью 210НВ,для которой -

[_к]₂=400 МПа, [_и]₂=294 МПа.

Общее контактное напряжение для прямозубой передачи

[_к]=[_к]₂=400 МПа.

Внешний делительный диаметр ведомого конического колеса.

где U_k=2 – передаточное число конической передачи [1,т.5.5];

Т₂- крутящий момент на ведомом валу конической передачи;

к_- коэффициент распределения нагрузки по длине зуба. Принимается в зависимости от коэффициента _вd;

_вd- коэффициент ширины венца зубчатых колес;

_ba=0.5

Примем к_=1,25 [2, т 9.11].

Назначаем число зубьев шестерни - Z₁=19

Число зубьев колеса - Z₂=Z₁U_k=19*2=38

Внешний окружной модуль зацепления колес.

m=d_l2/Z₂=132.548/38=3.49

принимаем по ГОСТ m=3.5.

Уточняем значение внешнего делительного диаметра колеса и округляем его по ГОСТ.

d_l2=mZ₂=3.5*38=133 (мм).

Принимаем по ГОСТ d_l2=140 мм. [2, т.9.4].

Основные геометрические параметры конической зубчатой передачи.

• конусное расстояние

• длина зуба( ширина зубчатого венца ) шестерни и колеса

b=0.3R=0.3*73.34=22.302 (мм).

По ГОСТ принимаем b=30(мм) в зависимости от передаточного числа U_k

[1, т.9.5]

• внешний делительный диаметр шестерни

d_l1=mZ₁=3.5*19=66.5 (мм)

• углы при вершинах начальных конусов , для шестерни угол находим из условия

₁=arctg U_k=arctg 2=26.57⁰

для колеса ₂=90⁰-₁=90⁰-26.57⁰=63.43⁰

• средний делительный диаметр шестерни

d₁=2(R-0.5b)sin ₁=2(74.34-0.5*30)sin26.57⁰ =53.406(мм).

• средний делительный диаметр колеса

d₂=2(R-0.5b)sin ₂=2(74.34-0.5*30)sin63.43⁰=105.62(мм).

• диаметры выступов зубьев

для шестерни d_1а= d_l1+2m*cos ₁ =66.5+2*3.5*cos 26.57⁰=72.73 (мм).

для колеса d_2а= d_l2+2m*cos ₂ =140+2*3.5*cos63.43⁰=143.15(мм).

• диаметры впадин зубьев

для шестерни d_1f= d_l1-2.5m*cos ₁ =66.5-2.5*3.5*cos 26.57⁰=58.71 (мм)

для колеса d_1f= d_l2-2.5m*cos ₂ =140-2.5*3.5*cos63.43⁰=136.06 (мм)

Средняя окружная скорость.

Степень точности передачи.

Принимаем степень точности передачи S в зависимости от окружной скорости V , S=9 [1, т.9.9].

Проверочный расчет передачи на контактную прочность.

где F_t=T₁/(d₁/2)=180000/53.406=3370 (Н)

к_=1.25

к_=1.4

Конструктивные размеры ведомого зубчатого колеса.

• диаметр вала под зубчатым колесом

где Т₂-крутящий момент на ведомом валу конической передачи

=25МПа

Принимаем d=41мм.

• длина ступицы колеса

L_ст=(1,21,5)*d=49,561,5(мм)

Принимаем L_ст=50 (мм)

L_стb=30(мм)

• диаметр ступицы колеса

d_ст=1.6*d=1.6*41=65,6(мм)

• толщина зубчатого венца

=(2,54)*m=8,7514(мм)

где m- внешний окружной модуль зацепления колес

Принимаем =12 мм.

• толщина диска

с=(0,20,3)*b=69(мм)

где b- длина зуба( ширина зубчатого венца ) шестерни и колеса

Принимаем с=9 мм.

• диаметр расположения облегчающих отверстий принимаем конструктивно

D₀= 75 (мм)

• диаметр облегчающих отверстий принимаем конструктивно

d₀=5 (мм)

• количество облегчающих отверстий принимаем конструктивно

i=4

• размер фасок принимаем в зависимости от диаметра вала под колесом

n=2мм.

Проверочный расчет на усталость при изгибе

• эквивалентные числа зубьев

Z_v1=Z₁/cos ₁=19/cos 26,57⁰=21.34=21

Z_v2=Z₂/cos ₂=38/cos 63,43⁰=84

Где Z₁,Z₂- количества зубьев колес.

Выберем коэффициент формы зуба.

Y_F1=4,09 [1, т.9.10]

Y_F2=3.62 [1, т.9.10]

Для первого колеса определим

Для второго колеса определим

где и - допустимые напряжения при изгибе для шестерни и колеса соответственно

• коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев

• коэффициент, учитывающий наклон зуба

для прямозубых колес Y_=1

- K_F=K_FK_FK_Fv=1*1,5*1.2=1.8

где K_F=1;

K_F= K_=1,2*1.25=1.5

K_Fv=1,2

• напряжение при изгибе

277,7(МПа)< =303(Мпа)

Расчет шпоночного соединения колеса с валом

Диаметр вала под коническим колесом d_в=41 мм.

Сечение шпонки :

b=12 (мм)

h=8 (мм)

Глубина паза вала: t₁=5 (мм)

Глубина паза втулки: t₂=3.3 (мм)

Шпонка рассчитывается на смятие:

_см=

_см=(Н) - сила направленная на смятие;

_см=(мм²) - площадь смятия;

l_p=l-b=70-12=58 (мм) – рабочая длина шпонки;

l=L_ст-10=75-10=65(мм) - длина шпонки;

Принимаем по ГОСТ l=70 (мм)

Т₂- крутящий момент на ведомом валу конической передачи;

d -диаметр вала под зубчатым колесом.