Министерство образования и науки Украины
Национальный аэрокосмический университет
им. Н.Е.Жуковского
Харьковский авиационный институт
Пояснительная записка к курсовому проекту
тема: Механизм привода тяговой лебёдки
Харьков 2004
Перечень условных обозначений, сокращений и символов
— момент инерции, кг·м2;
— угловая скорость, с-1;
— частота вращения, об/мин;
— момент, Н·м;
— ресурс долговечности, ч;
— передаточное отношение;
— крутящий момент, Н·м;
— коэффициент полезного действия;
— число зубьев;
— допускаемое контактное напряжение, Мпа;
— допускаемое изгибное напряжение, МПа;
— коэффициент безопасности;
— коэффициент долговечности;
— предел контактной выносливости, МПа;
— предел изгибной выносливости, МПа;
— базовое число циклов перемены напряжений;
— расчетное число циклов перемены напряжений;
— коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий;
— коэффициент динамической нагрузки;
— коэффициент расчетной нагрузки;
— модуль зацепления; — коэффициент ширины зубчатого колеса;
— делительный диаметр зубчатого колеса, мм;
— диаметр окружности вершин зубчатого колеса, мм;
— диаметр окружности впадин зубчатого колеса, мм;
— ширина венца зубчатого колеса, мм;
— межосевое расстояние, мм;
— удельная расчетная окружная сила, Н;
— коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев;
— коэффициент, учитывающий механические свойства материалов сопряженных колес;
— коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий;
— коэффициент трения в зацеплении;
— количество сателлитов;
—коэффициент потерь в зубчатом зацеплении;
— коэффициент смещения гибкого и жесткого колес;
— коэффициент динамичности;
— запас прочности по нормальным напряжениям;
— запас прочности по касательным напряжениям;
— общий запас прочности;
— окружная сила, H;
— радиальная сила, H.
Введение
Курсовой проект по деталям машин — первая самостоятельная расчетно-конструкторская работа, в ходе выполнения которой приобретаются навыки приложения теоретических знаний, полученных при изучении фундаментальных и общетехнических дисциплин.
При выполнении курсового проекта находят практическое применение основные разделы курса ''Конструирование машин и механизмов'', такие как расчеты зубчатых передач различных типов, разъемных и неразъемных соединений, валов, выбор подшипников, материалов и термообработок, масел, посадок, параметров шероховатости и т.д.
в данной курсовой работе спроектирован механизм привода тяговой лебёдки. рассчитанный механизм должен обеспечивать получение на выходе требуемой частоты вращения.
Механизм привода тяговой лебёдки состоит из двигателя, и двухступенчатого редуктора, включающего последовательно соединенные цилиндрические передачи.
При выполнении сборочных чертежей изделия и рабочих чертежей деталей использован чертежно-конструкторский редактор Компас.
1. Проверка электродвигателя
Согласно заданию необходимо сконструировать редуктор для привода тяговой лебёдки.
Подбор асинхронного двигателя:
Принимаем 160 мм
Принимаем значение, равное:
Pдв=5,5 кВт
nдв=1445 об/мин
Передаточное отношение:
U=
Выбираем двигатель, имеющий следующие характеристики:
2. Расчет редуктора
2.1 Разбивка передаточного отношения
Кинематическая схема редуктора включает в себя две- ступени:
– цилиндрическая передача первая;
– цилиндрическая передача вторая.
Вычислим общее передаточное отношение редуктора по заданным значениям оборотов на входе и выходе редуктора:
Суммарное передаточное отношение редуктора можно представить в виде:
,
где: — передаточное отношение первой цилиндрической ступени; — передаточное отношение второй цилиндрической ступени. Примем:
2.2 Расчет первой цилиндрической передачи
Исходные данные
Требуемое передаточное отношение ;
Частота вращения шестерни ;
КПД подшипников качения
КПД передачи
Срок службы ;
Принятые материалы
Элемент передачи |
Марка стали |
Термо- обработка |
Заготовка | Твердость поверхности |
||
| Шестерня | Сталь 40Х | цементация | поковка | 950 | 800 | 350HB1 |
| Колесо | Сталь 35ХМ | цементация | поковка | 950 | 800 | 350HB1 |
Проектировочный расчет
1. Принимаем число зубьев шестерни равное:
;
2. По заданному передаточному отношению вычисляем число зубьев колеса:
3. Определение частот вращения и угловых скоростей валов:
— ведущего:
ведомого:
4. Определение крутящих моментов на валах:
—на ведущем валу:
—на ведомом валу:
5. Базовое число циклов перемены напряжений шестерни и колеса:
6. Определение чисел циклов перемены напряжений шестерни и колеса:
;
7. Определение допускаемых напряжений:
а) контактные:
где:
; ;
б) изгибные:
,
где:
;
в) предельные:
8. Определение коэффициентов расчетной нагрузки:
Примем
9. Определим начальный (делительный) диаметр шестерни:
где:
10. Модуль зацепления:
По ГОСТ 9563-60 , тогда
Из конструктивных соображений принимаем
Проверочный расчет.
1. Проверка передачи на контактную выносливость:
Окружная скорость:
Коэффициент расчетной нагрузки:
Принимаем:
Определяем удельную расчетную окружную силу:
Недогрузка равна 18%.
Проверка передачи на изгибную выносливость:
3. Проверка на контактную и изгибную прочность при действии максимальной нагрузки (проверка на перегрузку, на предотвращение пластической деформации или хрупкого излома).
4. Определение геометрических размеров шестерни и колеса:
5. Ширина зубчатых колёс: bw1=21 мм; bw2=18 мм.
2.3 Расчет второй цилиндрической передачи
Исходные данные
Требуемое передаточное отношение ;
Частота вращения шестерни ;
КПД подшипников качения
КПД передачи
Срок службы ;
Принятые материалы
Элемент передачи |
Марка стали |
Термо- обработка |
Заготовка | Твердость поверхности |
||
| Шестерня | Сталь 40Х | цементация | поковка | 950 | 800 | 350HB1 |
| Колесо | Сталь 35ХМ | цементация | поковка | 950 | 800 | 350HB1 |
Проектировочный расчет.
1. Принимаем число зубьев шестерни равное:
;
2. По заданному передаточному отношению вычисляем число зубьев колеса:
4. Определение частот вращения и угловых скоростей валов:
— ведущего:
ведомого:
4. Определение крутящих моментов на валах:
—на ведущем валу:
—на ведомом валу:
5. Базовое число циклов перемены напряжений шестерни и колеса:
6. Определение чисел циклов перемены напряжений шестерни и колеса:
;
7. Определение допускаемых напряжений:
а) контактные:
где:
; ;
б) изгибные:
,
где:
;
в) предельные:
8. Определение коэффициентов расчетной нагрузки:
Принимаем
9. Определим начальный (делительный) диаметр шестерни:
где:
10. Модуль зацепления:
По ГОСТ 9563-60 , тогда
Из конструктивных соображений принимаем
Проверочный расчет.
1. Проверка передачи на контактную выносливость:
Окружная скорость:
Коэффициент расчетной нагрузки:
электродвигатель привод тяговой лебёдка
Принимаем:
Определяем удельную расчетную окружную силу:
Недогрузка равна 21%.
Проверка передачи на изгибную выносливость:
3. Проверка на контактную и изгибную прочность при действии максимальной нагрузки (проверка на перегрузку, на предотвращение пластической деформации или хрупкого излома).
5. Определение геометрических размеров шестерни и колеса:
3. Расчёт валов.
Конструктивно принимаем диаметр первого вала 40 мм, второго вала также 40 мм, а третьего вала: 50 мм.
Ширина ступицы первой ступени: l1=1.2dвала2=1.2*32=38.7 мм;
Ширина ступицы второй ступени: l2=1.2dвала3=1.2*51=61.32 мм;
Диаметр обода первой ступени: Dоб1=df2-6m1=199-6*2=187 мм;
Диаметр обода второй ступени: Dоб2=df2-6m2=256-6*4=234мм;
Диаметр ступицы первой ступени: Dступ1=1.5 dвала2=1.5*32=48;
Диаметр ступицы второй ступени: Dступ2=1.5 dвала3=1.5*51=77;
Размер фаски первой ступени: f1=0.5*m1=0.5*2=1 мм;
Размер фаски второй ступени: f2=0.5*m2=0.5*4=2 мм.
Заключение
В данном курсовом проекте в соответствии с полученным заданием спроектирован механизм привода тяговой лебёдки, обеспечивающий требуемую частоту вращения выходного вала.
В результате проектировочных расчетов получены конкретные параметры деталей механизма, участвующих в передаче движения, таких как: зубчатые колеса, валы, подшипники. Детали корпуса изделия, крепления и другие элементы разработаны конструктивно. Произведен подбор стандартных деталей крепежа.
В соответствии с условиями работы механизма выбрана смазка окунанием.
Литература
1. Иванов М.Н. Детали машин. Учебн.М.: Высшая школа, 1984, 336с.
2. Решетов Д.Н. Детали машин. Учебн.М.: Машиностроение, 1989, 496с.
3. Проектирование механических передач. Чернавский С.А. и др. М.: Машиностроение, 1984, 558с.
4. Киркач Н.Ф., Баласанян Р.А. Расчет и проектирование деталей машин, Х.: Основа, 1991, 276с.
5. Кудрявцев В.Н. Планетарные передачи. М.,-Л.: Машиностроение, 1966, 307с.
6. Ткаченко В.А. Проектирование многосателлитных планетарных передач. Х., ХГУ,1961, 132с.
7. Полетучий А.И. Волновые зубчатые передачи. Карьков, ХАИ, 1979, 106с.
Расчеты и проектирование зубчатых передач. Артеменко Н.П., Волошин Ю.И., Ефоян А.С., Рыдченко В.М., Харьков, ХАИ, 1980, 108с.
8. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х томах. М.: Машиностроение, 1979.