РефератыПромышленность, производствоРаРасчет и проектирование прямозубого редуктора

Расчет и проектирование прямозубого редуктора

Министерство образования Российской Федерации


Нижегородский государственный архитектурно строительный университет


Кафедра технологии строительного производства


Курсовая работа по дисциплине «Механика»


Расчет и проектирование прямозубого редуктора


Выполнила: Китаева Е.А.


Группа: ПТз-06


Поверил: Серов Ю.А.


Нижний Новгород 2010


1) Основные данные для проектирования прямозубого редуктора:


мощность на выходном валу- N2
=10кВт;


число оборотов выходного вала- n2
=250 об/мин


2) Выбор электродвигателя привода:


Коэффициент полезного действия.


к.п.д. зубчатой пары ηз.п.=0,97(табл.20)


к.п.д. учитывающий потери в паре подшипников ηпод.=0,99


Общий к.п.д. привода:


η=ηз.п.* ηпод2
=0,97*0,992
=0,95


Требуемая мощность электродвигателя


Nэл.р.= N2
/η=10/0,95=10,52 кВт=10520 Вт


Из таблицы 1 выбираем ближайший по мощности электродвигатель. Принимаем электродвигатель АО2-61-4
N
=13 кВт,
m
=1450 об/мин


3)Кинематический расчет:


Угловая скорость электродвигателя


ω1
=πn1
/ 30=3,14*1450 / 30=151,6 рад/с


4) Выбор материала для зубчатой пары


Для шестерни принимаем сталь 50, термообработка-улучшение, твердость HB 258. Для зубчатого колеса- сталь 40, термообработка-нормализация, твердость HB152,


Пределы прочности материалов шестерни (задаемся диаметром заготовки до 200мм) σb1=740н/мм2 и зубчатого колеса (диаметр заготовки около 500мм) σb2=510н/мм2


(табл.5,6)


Пределы выносливости при симметричном цикле изгиба:


для шестерни (σ-1
)1
=0,43* σb
1
=0,43*740=318н/мм2


для колеса (σ-1
)2
=0,43* σb
2
=0,43*510=219н/мм2


Допускаемые контактные напряжения:


Твердость поверхностей зубьев не более HB 350 [σн]=2,75 HB


Допускаемые напряжения определяем исходя из длительной работы редуктора:


для шестерни [σн
]1
=2,75*258*1=710н/мм2


для колеса [σн
]2
=2,75*152*1=418н/мм2


Допускаемые напряжения изгиба зубьев


При одностороннем действии нагрузки [σF
]=(1,5-1,6) σ-1
/ [n][Kσ
]


где [n]- коэффициент запаса прочности , [n]=1,5(табл. 8)


[Kσ
]-эффективный коэффициент концентрации напряжения у корня зуба, [Kσ
]=1,5(табл.9)


для шестерни [σF
]=1,5*318 / 1,5*1,5=212н/мм2


для колеса [σF
]=1,5*219/1,5*1,5=146 н/мм2


5) Межосевое расстояние передачи:


а=(u+1) 3
√(340/[σн
]2
)2
КТ1
/uψba


где u-передаточное число редуктора, u=n1/n2=1450/250=5.8;


Т1
–крутящий момент на валу шестерни;


Т1
=N1
/ω1
=10520/151,76=69,3 Нм=69300 Нмм


К-коэффициент нагрузки, К=1,35


[σн
]2
-допускаемое контактное напряжение материала зубчатого колеса, [σн
]2
=418Н/мм2


ψba
-коэффициент ширины колеса, ψba
=0,4.


Подставляя выбранные значения величин, получим:


а=(5,8+1) 3
√(340/418)2
1,35*69300/5,8*0,4 = 203мм


Принимаем а=210 мм(табл.10)


6) Модуль зацепления:


m=(0,01-0,02)*a=(0,01-0,02)*200=2-4мм


Принимаем m=2,25(табл.11)


7) Основные параметры зубчатой пары:


Число зубьев шестерни и колеса:


z1
=2a / m(u+1)=2*210 / 2,25(5,8+1)=420/15,3=27,45


Принимаем z1
=27;


z2
=u*z1
=5,8*27=156,6


Принимаем z2
=157


Делительные диаметры шестерни и колеса (мм)


d1
=m* z1
=2,25*27=60,75 принимаем d1
=61


d2
=m* z2
=2,25*157=353,25 принимаем d2
=353


Диаметры окружностей выступов шестерни и колеса


da1
=d1
+2m=61+2*2,25=65,5 принимаем 66


da2
=d2
+2m=353+2*2,25=357,5 принимаем 358


Диаметры окружностей впадин зубьев шестерни и колеса


df1
=d1
-2,5m=61-2,5*2,25=55,375 принимаем 55


df2
=d2
-2,5m=353-5,625=347,375 принимаем 347


Рабочая ширина зубчатого колеса


b2
=ψba
*a=0,4*210=84мм.


Ширину шестерни из условия неточности сборки принимаем


b1
= b2
+5=84+5=89 мм


Фактическое передаточное число



=z2
/z1
=157/27=5,8 принимаем 6


8) Окружная скорость передачи:


V1
=π*d1
*n1
/ 60=3,14**0,061*1450/ 60=4,628 м/сек.


При твердости материала менее HB 350 и данной окружной скорости назначаем 8-ую степень точности изготовления зубчатых колес.(табл.12)


9) Уточнение коэффициента нагрузки:


Кф
=Кν
*Кβ
,


где Кν
-динамический коэффициент, Кν
=1,5;(табл. 13)


Кβ
-коэффициент концентрации нагрузки, Кβ
=1+ Кβ

/ 2,


где Кβ

=1,4(табл.15)-коэффициент концентрации нагрузки для неприрабатывающихся зубчатых колес при относительной ширине шестерни ψ
bd
1
=b2
/ d1
=84/61=1,37


Кф
= Кν
*Кβ
=1,5* 1+1,4/2 = 1,37


10) Проверка расчетных контактных напряжений:


σн
=340 / а √Кф
Т1
(uф
+1)3
/ b2

=340/210 √1,8*69,3*103
*(5,8+1)3
/ 84*5,8=440 Н/мм2
>
[σн
]2


Перенапряжение составляет


σн
- [σн
]2
/ [σн
]2
=440-418/418=5%


11) Силы, действующие в зацеплении:


Окружное усилие


F=2T1
/ d1
=2* 69,6*103
/ 61=2262,3 Н


Радиальное усилие Fr
=Ft
*tg
*α, где α-угол зацепления, α=200
; Fr
=2262*0,364=823,47 Н


12) Расчетное напряжение изгиба в опасном сечении зуба шестерни:


&

#963;F
= Ft
* Кф
/ y*b2
*m,


где y-коэффициент формы зуба, у1
=0,411, у2
=0,4972(табл.16)


Проведем сравнительную оценку прочности зубьев шестерни и зубчатого колеса на изгиб:


для шестерни: у1
* [σF
]1
=0,411*212=87,132 Н / мм2


для колеса: у2
* [σF
]2
=0,49 72* 146=72,59 Н / мм2


Расчет ведем для зубьев колеса, как наименее прочному элементу


σF
2
=2262,3*1,8/ 0,497*84*2,25=4072 / 93,93= 43,64< [σF
]2


13) Ориентировочный расчет валов:


Крутящие моменты на валах Т1
=69300Нмм


Т2
=Т1
* uф
=69300*6=415800 Нмм


Конструирование валов


Предварительно определяем диаметры валов из расчета только на кручение, задаваясь пониженными допускаемыми напряжениями [τ]=40 Н/ мм2


Ведущий вал d1
b
==і√89,6*103
/ 0,2*40=20,5 мм


Принимаем d1
b
=22мм(табл.17)


Значения диаметров остальных шеек вала подбираем конструктивно:


d1
c
=25мм-диаметр вала под сальником(табл.19)


d1
n
=30мм-диаметр вала под подшипником(табл.20)


d1ш
=35мм-диаметр вала под шестерней.


Ведомый вал d2
b
= =і√415800 / 0,2*40=37,3 мм


Задаемся:


d2
b
=35мм-диаметр выходного конца(табл.18)


d2
c
=38мм-диаметр вала под сальником(табл.19)


d2п
=40мм-диаметр вала под подшипником(табл.20)


d2к
=42мм-диаметр вала под зубчатым колесом(табл.10)


14) Конструктивные размеры зубчатых колес и элементов корпуса:


Шестерня - выполняется сплошной.


Зубчатое колесо: диаметр ступицы d2ст
=1,6* d2к
=1,6*42=67 мм,


задаемся d2ст
=68 мм.


Длина ступицы l
2ст
=1,5*d2к
=1,5*42=63 мм, принимаем l
2ст
=1,5*42=64 мм.


Толщина обода δо
=3*m=3*2,25=6,75 мм, принимаем 7мм


Толщина диска с2
=0,3*b2
=0,3*84=25,2 мм принимаем 25мм


Толщина стенки δ=0,025*а+1=0,025*203+1=6,075 мм; принимаем δ=7мм.


Радиус сопряжений R=(0,5-1,5) *δ=3,5-10мм, принимаем R=7мм.


Толщина наружных ребер δ1
=0,8 δ=0,8*7=5,6мм, принимаем δ1
=6мм.


Ширина фланца для крепления крышки к корпусу редуктора К=4*δ=4*7=28мм.


15) Подбор подшипников:


Расчет ведем без кучета догружения вала силой от муфты, возникающей в результате неточности монтажа .


Из предидущих расчетов Ft=2262 Fr=823 H


Реакция опор ведомого вала


Опоры располагаются симметрично относительно зубчатой пары.


В плоскости XYRcx=Rdx=Ft/2=2262/2=1131H


В плоскости XZRcy=Rdy=Fr/2=823/2=411,5 H


Суммарная реакция Rc=Rd=120 кгс


Приведенная нагрузка на подшипник при отсутствии осевой составляет Fa=0


P=R*Kk*Kb*Kt, где


R-радиальная нагрузка R=120 кгс


Кк-коэффициент вращения вала, при вращении Кк=1


Кδ-коэффициент безопасности для редуктора Кδ=1,4 (табл.28)


Кt-температурный коэффициент, при температуре менее 100°, Kt=1(табл.29),тогда


Р=120*1,4=168 кгс


Задаем долговечность работы подшипников узла h=10000 часов, тогда


С=P(0,00006*n*h)=168*(182.5*0,00006*10000)⅓=687


По табл. 20 подбираем шарикоподшипник, ориентируясь по посадочному диаметру вала и динамической грузоподъемности, № 104, С=736кгс


Габаритные размеры шарикоподшипника dxDxB=40x68x15


Проверочный расчет валов


Мэк=(МuІ+TІ2)Ѕ


l1=l2=65мм. Мизг=R*l1=1203.54*65=78230Hмм


Ведущий вал


М1эк=(78230І+69300І)Ѕ=423095Нмм


=20,5мм<35 мм


Ведомый вал


М1эк=(78230І+415800І)Ѕ=423095Нмм


d2k==32,1мм<42 мм


16) Посадка зубчатого колеса на вал:


Сопряжения - система отверстия; допуски соединения


Φ42 Н7/К6 (+0,025/ +0,018/+0,002)


Верхнее и нижнее отклонение отверстия BOA
=+0,025мм, HOA
=0мм


Верхнее и нижнее отклонение вала BOB
=+0,018мм, HOB
=+0,002мм


Предельные размеры отверстия dAmax
=42,025мм, dAmin
=42мм


Предельные размеры шейки вала dBmax
=42,018мм, dBmin
=42,002мм


Допуск на обработку отверстия δA
= dAmax
- dAmin
=42,025-42=0,025мм


Допуск на обработку вала δB
= dBmax
- dBmin
=42,018-42,002=0,016мм


Максимальный зазор Smax
= dAmax
- dBmin
=42,025-42,002=0,023мм


Максимальный натяг Nmax
= dBmax
- dAmin
=42,018-42=0,018мм


17) Посадка подшипника №108 на вал:


Отверстие внутреннего кольца подшипника класса «6» - Φ40-0,010
мм


для сопрягаемой с подшипником шейки вала назначаем допуск Φ40К6 (+0,018/ +0,002)


Верхнее и нижнее отклонение отверстия BOA
=0мм, HOA
=-0,010мм


Верхнее и нижнее отклонение вала BOB
=+0,018мм, HOB
=+0,002мм


Предельные размеры отверстия dAmax
=40мм, dAmin
=39,99мм


Предельные размеры шейки вала dBmax
=40,018мм, dBmin
=40,002мм


Допуск на обработку отверстия δA
= dAmax
- dAmin
=40-39,99=0,01мм


Допуск на обработку вала δB
= dBmax
- dBmin
=40,018-40,002=0,016мм


Максимальный и минимальный натягисоединения


Nmax
= dBmax
- dAmin
=40,018-39,99=0,019мм


Nmin
= dBmin
- dAmax
=40,002-40=0,002мм


18) Установка подшипника в корпус:


Назначаем: допуск на обработку отверстия Φ80Н7 (+0,030)


Внешний диаметр подшипника выполнен с допуском Φ80-0,011
мм


Предельные размеры отверстия dAmax
=80,030мм, dAmin
=80мм


Предельные размеры внешнего диаметра подшипника dBmax
=80мм, dBmin
=79,989мм


Допуск на обработку отверстия δA
= dAmax
- dAmin
=80,030-80=0,03мм


Допуск на обработку внешнего диаметра вала δB
= dBmax
- dBmin
=80-79,989=0,011мм


Максимальный и минимальный зазоры соединения


Smax
= dAmax
- dBmin
=80,030-79,989=0,041мм


Smin
= dAmin
- dBmax
=80-80=0мм


Литература


Методическое указание «Проектирование редуктора» Канд. техн. наук, доцент Ю.А. Серов Нижний Новгород 2004

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Расчет и проектирование прямозубого редуктора

Слов:1267
Символов:14166
Размер:27.67 Кб.