Петербургский Государственный Университет

Путей Сообщения

Кафедра «Теория механизмов и робототехнические системы»

Курсовая работа

По дисциплине «Детали машин и основы конструирования»

Привод стойки для поворота якорей электромашин с цилиндрической зубчатой передачей.

СП.204.200

Выполнил: Кузнецов В. Н.

Группа: Лт – 501

Проверил:

Санкт-Петербург

2008

Оглавление

Санкт – Петербургский университет путей сообщения

Кафедра «Теория механизмов и робототехнические системы»

Утверждаю _______

Доцент Шаханов В. А.

Задание на курсовой проект по дисциплине

«Детали машин и основы конструирования»

для специальности «Локомотивы».

Студент: Кузнецов В. Н. Группа Лт – 501

«Привод стойки для поворота якорей электромашин с цилиндрической зубчатой передачей»

Шифр изделия: СП.204.200.000

Вариант схемы привода:

Дв

М

ЗП

ОП

ИО

Исходные данные

Момент сопротивления вращения Т, Нм 200

Частота вращения приводного ролика n, об/мин 50

Диаметр ролика D, мм 80

Допуск отклонения скорости δ, % 4

Срок службы привода L, лет 5

Объём проекта:

Расчётно – пояснительная записка - ____ страниц

Графическая часть: 1 (А1), 2 (Ф3), 3 (А4)

Этапы выполнения работы Сроки выполнения

Кинематические расчёты привода и проектирование 1.03.2008

закрытой передачи

Компоновка редуктора 15.03.2008

Сборочный чертёж редуктора на формате А1 1.04.2008

Проверочный расчёт и рабочие чертежи детали 15.04.2008

Оформление расчётно-пояснительной записки 20.04.2008

Защита курсового проекта с 25.04.2008

Дата выдачи задания:____________

Подпись студента_____________ (Кузнецов В. Н.)

Введение

Создание машин, отвечающих потребностям народного хозяйства, должно предусматривать их наибольший экономический эффект и высокие тактико-технические и эксплуатационные показатели.

Основные требования, учитываемые при проектировании и конструировании создаваемого привода:

• Высокая производительность;

• Надежность;

• Технологичность;

• Ремонтопригодность;

• Материалоемкость;

• Удобство эксплуатации;

• Экономичность;

• Техническая эстетика.

Цель курсового проектирования состоит в приобретении практических навыков и умения комплексно подходить к решению вопросов создания сложных технических устройств, получения базовых знаний и освоения методологии проектирования, производства и эксплуатации техники, а также правил оформления технической документации с привлечением справочников, стандартов и других источников информации.

Задача курсовой работы заключается в разработке привода стойки якорей электромашин с цилиндрической зубчатой передачей в локомотивном депо согласно технического задания, которое формируется и уточняется по результатам работы с литературой, рекомендаций преподавателя и самостоятельной научно- исследовательской работы с учетом специализации.

Работа является вариантным проектированием с комплексным обоснованием путей усовершенствования механизмов привода.

Техническое предложение.

Техническое предложение (ГОСТ 2.118-73) содержит технико-экономическое обоснование целесообразности разработки изделия и уточняет требования к изделию, полученные на основании технического задания и проработки вариантов возможных технических решений изделия с учетом его конструктивных и эксплуатационных особенностей.

1. Разработка чертежа кинематической схемы привода

1.1 Кинематическая схема привода

Графическая часть задачи выполнена на чертежной бумаге формата А4. Работа содержит: кинематическую схему привода стойки для поворота якорей; перечень элементов схемы; исходные данные для проектирования.

1.2 Определение срока службы приводного устройства.

ч.

Принимаем время простоя машины 15% ресурса, тогда

ч.

Рабочий ресурс принимаем ч.

Место установки	Lr	L­C	tC	Lh, ч	Характер нагрузки	Режим работы
Локомотивное депо	5	2	8		Переменная с малыми колебаниями	Реверсивный

2. Кинематические расчеты привода. Выбор двигателя.

рад/с

кВт

кВт

Тип двигателя	Номинальная мощность, кВт	Номинальная частота оборотов, об/мин
4АМ71А2У3	0,75	2840
4АМ71В4У3	0,75	1390
4АМ80А6У3	0,75	915
4АМ90LА8У3	0,75	700

Определение передаточного отношения.

Разбивка передаточного отношения привода между открытой и закрытой передачей.

- Выбираем фиксированное значение фиксированной передачи u_ЗП = 6,3.

- Определяем передаточное отношение открытой передачи по формуле: .

• Выбираем двигатель 4АМ80А6У3.

• Номинальная мощность 0,75 кВт.

• Частота вращения при номинальном режиме n_ном = 915

рад

Определение кинематических параметров.

Параметр	Вал	Последовательное соединение элементов: ДВ – М – ЗП – ОП - ИО
Частота вращения n, об/мин	ДВ
	Быстроходный
	Тихоходный
	Исполнительный орган
Угловая скорость ω, 1/с	ДВ
	Быстроходный
	Тихоходный
	Исполнительный орган

Определение силовых параметров привода

Параметр	Вал	Последовательное соединение элементов: ДВ – М – ЗП – ОП - ИО
Мощность Р, кВт	ДВ
	Быстроходный
	Тихоходный
	Исполнительный орган
Вращающий момент Т, Нм	ДВ
	Быстроходный
	Тихоходный
	Исполнительный орган

2.4. Определение допустимых отклонений параметров.

2.4.1. Допустимое отклонение частоты вращения исполнительного органа.

об/мин

где δ- допустимое отклонение скорости исполнительного органа.

n_ио – частота вращения исполнительного органа.

2.4.2. Отклонение передаточного отношения механической передачи.

где n_ном - номинальная частота вращения, об/мин;

Δn - допустимое отклонение частоты вращения исполнительного органа, об/мин.

Эскизный проект

3. Выбор материала зубчатых колес

В условиях индивидуального и мелкосерийного производства для малонагруженных и средненагруженных передач, а также в открытых передачах с большими габаритами колес выбирают в качестве материала черные и цветные металлы. Для обеспечения чистового нарезания зубьев или винтовой поверхности у червяков после термообработки, высокой точности изготовления и хорошей прирабатываемости зацеплений выбирают материал шестерни и колеса с твердостью H≤350HB.

В целях увеличения технического уровня редуктора (снижения массы и габаритов передачи), уменьшения стоимости и унификации конструкции деталей и оснастки для их изготовления в качестве материала назначают марку металла с более высокими показателями по твердости с учетом следующих условий.

При H≤350HB должно обеспечиваться условие HB_ср1- HB_ср2 = 20…50, а также для сокращения затрат на термообработку деталей нестандартных редукторов рекомендуется способ упрочнения, который называется «улучшение». Улучшение – это комбинированная термообработка, состоящая из закалки (нагрев до 760°С и быстрое охлаждение), а также высокого отпуска (нагрев до550°С и охлаждения вместе с печью), предназначенного для снятия напряжений в материале после закалки.

Определение средней твердости поверхностей зацепления шестерни HB_ср1 и колеса HB_ср2 производится, как среднее арифметическое предельных значений твердости выбранного материала по формуле:

HB_ср=0,5 (HB1 + HB2)

HB_ср1=0,5 (192 + 228) = 210

HB_ср2=0,5 (163 + 192) = 177,5

Проверка по приведенному моменту на тихоходной ступени редуктора по формуле:

Т₂ / u_зп ≥ к

где к = 30

T₂ - вращающий момент на валу зубчатого колеса, Нм;

u_зп- передаточное число редуктора.

Т₂ / u_зп = 45,91 / 6,3 = 7,3 Нм;

Так как неравенство по приведенному моменту не выполняется, то твердость материала шестерни назначаем с учетом неравенства H≤350HB. Исходя из допустимых размеров заготовки и относительного значения стоимости, а также повышения показателей унификации шестерню и колесо изготавливают из стали Ст35. При этом проверяется условие:

HB_ср1- HB_ср2 = 20… 50

HB_ср1- HB_ср2 = (192 + 228)/2 – (235 + 262)/2 = 32,5

4. Определение допускаемых напряжений.

4.1. Назначение срока службы редуктора и количества капитальных ремонтов привода.

Рациональный срок службы редуктора, определяемый нормами надежности и морального износа, для зубчатых передач составляет 10 лет. Рекомендуемый, базовый 90-процентный ресурс L_10h соответственно (20…25)10³ часов. Значение выбирается исходя из назначения привода и режима эксплуатации. Принимаем L_10h = 22000 часов. Зная срок службы привода, назначается количество ремонтов по замене редуктора в приводе исходя из формулы:

λ = L_h / L_10h = 25000 / 22000 ≈ 2