Курсовой проект на тему:
«Разработка двухступенчатого редуктора»
Введение
Курсовой проект по деталям машин является первой самостоятельной конструкторской работой. При её выполнении закрепляются знания по курсу «Детали машин». Развивается умение пользоваться справочной литературой.
В соответствии с программой объема курсового проекта являются механические передачи для преобразования вращательного момента, а также цилиндрические и конические передачи.
При проектировании редуктора находят практическое применение такие важные сведения из курса, как расчет на контактную прочность, тепловые расчеты, выбор материалов и термообработок, массы, посадок, параметры шероховатостей поверхности и т.д.
Целью данного задания является спроектировать передачи из условия равенства диаметров ведомых колес 1-ой и 2-ой передач, спроектировать для выходного вала муфту с винтовыми цилиндрическими пружинами, разработать алгоритм и программу расчета выбора двигателя.
Схема привода
График нагрузки
Дано
Шаг цепи эскалатора: Р = 101,8 мм.
Угол наклона к горизонту α = 30°
Производительность W = 500 человек/ч
Скорость движения V = 0,5 м/с
Длина эскалатора L = 10 м
Число зубьев ведущей звездочки Z = 8
Коэффициент сопротивления передвижению C = 0,7
Коэффициент использования суточный Кс = 0,4
Коэффициент использования годовой Кг = 0,4
Кинематический расчет
Определение входной мощности
H=sinα·L = м
Частота вращения выходного вала
Определяем общее передаточное отношение
: принимаем U1
=5.5
Определяем частоту вращения промежуточного вала
Определение мощности
,
Определение крутящего момента
Выбираем двигатель на 2.2кВт
P (кВт) |
T (Н*м) |
n (об/мин) |
U | ||
| 1 | 1.775 | 18 | 950 | 5.5 | 0.97 |
| 2 | 1.722 | 95.2 | 172.7 | 4.5 | 0.97 |
| 3 | 1.67 | 433.4 | 36.8 | 25.8 | 0.941 |
Расчет прямозубой передачи
Выбор материала
Шестерня – сталь 40ХН, термообработка, улучшение НВ = 300
Колесо – сталь 40ХН, термообработка, улучшение НВ = 290.
Срок службы –
Расчет шестерни
SH
= 1.2 – коэффициент запаса прочности при улучшении
zR
= 0.95 – коэффициент шероховатости поверхности для фрезеруемого колеса
zV
= 1 – коэффициент учитывающий влияние скорости
Определяем коэффициент долговечности
, берем 1
Расчет колеса
SH
= 1.2 – коэффициент запаса прочности при улучшении
zR
= 0.95 – коэффициент шероховатости поверхности для фрезеруемого колеса
zV
= 1 – коэффициент учитывающий влияние скорости
Определяем коэффициент долговечности
, берем 1
Расчет косозубой передачи
Выбор материала
Шестерня – HRC=45, сталь 40ХH, HB=430
Колесо – сталь 40Х, НВ = 200.
Срок службы –
Расчет шестерни
SH
= 1.2 – коэффициент запаса прочности при улучшении
zR
= 0.95 – коэффициент шероховатости поверхности для фрезеруемого колеса
zV
= 1 – коэффициент учитывающий влияние скорости
Определяем коэффициент долговечности
, берем 1
Расчет колеса
SH
= 1.2 – коэффициент запаса прочности при улучшении
zR
= 0.95 – коэффициент шероховатости поверхности для фрезеруемого колеса
zV
= 1 – коэффициент учитывающий влияние скорости
Определяем коэффициент долговечности
, берем 1
372 МПа < 511 МПа < 639 МПа
Расчет размеров прямозубой передачи
Кн = 1.4 – коэффициент нагрузки
- коэффициент зубчатого колеса
Ка = 450
Межосевое расстояние:
aW
принимаем = 160 (мм) из числа стандартных длин
Выбираем нормальный модуль
, принимаем m = 2.
Определяем количество зубьев на шестерне и колесе
; .
Определяем делительный диаметр
;
,
Диаметр выступов
;
Диаметры впадин
;
Ширина колеса
Окружная скорость
Проверочный расчет
Коэффициенты нагрузки
Где коэффициенты внутренней динамической нагрузки
коэффициенты концентрирования напряжения
коэффициенты распределения нагрузки между зубьями
Проверка по контактным напряжениям
коэффициент металла для стали = 190
коэффициент учета сумарной длины контактных линий = 2,5
Расчет размеров косозубой передачи
Кн = 1.3 – коэффициент нагрузки
- коэффициент зубчатого колеса
Ка = 410
Межосевое расстояние:
aW
принимаем = 100 из числа стандартных длин
Выбираем нормальный модуль
, принимаем m = 1.25
Определяем количество зубьев на ш
; .
Принимаем количество зубьев z1
= 30, z2
= 165
Определяем делительный диаметр
;
Диаметр выступов
;
Диаметры впадин
;
Ширина колеса
;
Окружная скорость
Проверочный расчет
Коэффициенты нагрузки
Где коэффициенты внутренней динамической нагрузки
коэффициенты концентрирования напряжения
коэффициенты распределения нагрузки между зубьями
Проверка по контактным напряжениям
коэффициент металла для стали = 190
коэффициент учета суммарной длины контактных линий = 2,42
Проверка по усталостным напряжениям изгиба
Допускаемое напряжение изгиба для косозубой передачи
YR
= 1 – коэффициент шероховатости
YA
= 1
принимаем = 1.
, m =6 – для улучшенных сталей, m = 9 – для закаленных сталей.
- число циклов
берем ;
берем ;
Для шестерни
Для колеса
Допускаемое напряжение изгиба для прямозубой передачи
YR
= 1 – коэффициент шероховатости
YA
= 1
принимаем = 1.
, m =6 – для улучшенных сталей, m = 9 – для закаленных сталей.
- число циклов
берем ;
берем ;
Для шестерни
Для колеса
Рабочие напряжения изгиба для колеса прямозубой передачи
-коэффициент формы зуба
– коэффициент перекрытия зубьев в зацеплении
– коэффициент угла наклона
; ; b = 50,4 мм; m = 2;
Проверка на контактную статическую прочность
Проверка изгибной статической прочности
Рабочие напряжения изгиба для шестерни прямозубой передачи
-коэффициент формы зуба
– коэффициент перекрытия зубьев в зацеплении
– коэффициент угла наклона
; ; b = 50,4 мм; m = 2;
Проверка на контактную статическую прочность
Проверка изгибной статической прочности
Рабочие напряжения изгиба для колеса косозубой передачи
-коэффициент формы зуба
– коэффициент перекрытия зубьев в зацеплении
– коэффициент угла наклона
; ; b = 31,5 мм; m =1.25; х=0
Проверка на контактную статическую прочность
Проверка изгибной статической прочности
Рабочие напряжения изгиба для шестерни косозубой передачи
-коэффициент формы зуба
– коэффициент перекрытия зубьев в зацеплении
– коэффициент угла наклона
; ; b= 31,5 мм; m =1.25; х=0
Проверка на контактную статическую прочность
Проверка изгибной статической прочности
Ориентировочный расчет валов
Диаметр вала определим в зависимости от крутящего момента и напряжений вала при кручении
Для быстроходного вала:
Выбираем диаметр вала d=22 мм
Для промежуточного вала:
Выбираем диаметр вала d=30 мм
Для тихоходного вала:
Выбираем диаметр вала d=50 мм
Расчет валов
Быстроходный вал
окружное усилие на шестерне
Осевая сила на шестерне
В плоскости ZoY
В плоскости XoY
В т. С
В т. А
В т. D
В т. D
В т. B
Промежуточный вал
окружное усилие на колесе
Окружное усилие на шестерне
Осевая сила на колесе
В плоскости ZoY
В плоскости XoY
;
;;
;;
;
;
;;
В т. С
В т. А В т. B
В т. D
В т. С
Тихоходный вал
окружное усилие на шестерне
В плоскости ZoY
В плоскости XoY
В т. С
В т. А
В т. D
В т. B
Расчёт подшипников
Быстроходный вал в точке А
d=25; D=62; B=17; C=22500; C0
=11400
; ;
;
Быстроходный вал в точке B
d=25; D=52; B=15; C=14000; C0
=6950
; ;
;
Промежуточный вал в точке А
d=30; D=62; B=16; C=19500; C0
=10000
; ;
;
Промежуточный вал в точке В
d=30; D=62; B=16; C=19500; C0
=10000
; ;
;
Тихоходный вал в точке А
d=50; D=90; B=20; C=35100; C0
=19800
; ;
;
Тихоходный вал в точке В
d=50; D=90; B=20; C=35100; C0
=19800
; ;
;