Тольяттинский политехнический институт
Кафедра «Детали машин»
Курсовой проект
по дисциплине
Детали машин
Руководитель: Журавлева В. В.
Студент: Анонимов С. С.
Группа: Т – 403
|
………«………»….…….2000 г.
Тольятти 2000 г.
Содержание
вариант 6.5.
| 1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода. | 3 |
| 2. Расчет клиноременной передачи. | 6 |
| 3. Расчет двухступенчатого цилиндрического редуктора. | 8 |
| 4. Предварительный расчет валов | 12 |
| 5. Конструктивные размеры корпуса редуктора | 13 |
| 6. Определение реакций в подшипниках | 14 |
| 7. Проверочный расчет подшипников | 17 |
| 8. Проверочный расчет шпонок | 18 |
| 9. Уточненный расчет валов | 19 |
| 10. Смазка зубчатых зацеплений и подшипников | 23 |
1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода.
Расчет требуемой мощности двигателя.
;
,
- КПД ременной передачи; - КПД зубчатой косозубой передачи с цилиндрическими колесами; - КПД подшипников качения. Тогда .
Расчет требуемой частоты вращения.
;
,
; ; - передаточные числа. Тогда .
По таблице принимаем мощность двигателя Р = 5,5 кВт; частоту вращения 3000 об/мин. Синхронная частота вращения двигателя равна 2880 об/мин. Модель электродвигателя: 100L2.
Определение передаточных чисел.
Фактическое передаточное число привода: .
Передаточные числа редуктора:
; ; ; полученные значения округляем до стандартных: ; .
Расчет частот вращения.
; ;
; ;
; ;
; .
Расчет крутящих моментов.
; ;
; .
| I | II | III | |
| 18 | 33 | 126 | |
| 33 | 126 | 430 | |
| 2880 | 1440 | 360 | |
| 1440 | 360 | 100 | |
| 300 | 150 | 38 | |
| 150 | 38 | 11 | |
| 2 | 4,0 | 3,55 |
2. Расчет клиноременной передачи.
Выбираем сечение клинового ремня, предварительно определив угловую скорость и номинальный вращающий момент ведущего вала:
При таком значении вращающего момента принимаем сечение ремня типа А, минимальный диаметр . Принимаем.
Определяем передаточное отношение i без учета скольжения
.
Находим диаметр ведомого шкива, приняв относительное скольжение ε = 0,02:
.
Ближайшее стандартное значение . Уточняем передаточное отношение i с учетом ε:
.
Пересчитываем:
.
Расхождение с заданным составляет 1,9%, что не превышает допустимого значения 3%.
Определяем межосевое расстояние а: его выбираем в интервале
принимаем близкое к среднему значение а = 400 мм.
Расчетная длина ремня:
.
Ближайшее стандартное значение L = 1250 мм, .
Вычисляем
и определяем новое значение а с учетом стандартной длины L:
Угол обхвата меньшего шкива
Скорость
По таблице определяем величину окружного усилия , передаваемого клиновым ремнем: на один ремень.
.
Коэффициент, учитывающий влияние длины ремня:
.
Коэффициент режима работы при заданных условиях , тогда допускаемое окружное усилие на один ремень:
.
Определяем окружное усилие:
.
Расчетное число ремней:
.
Определяем усилия в ременной передаче, приняв напряжение от предварительного натяжения
Предварительное натяжение каждой ветви ремня:
;
рабочее натяжение ведущей ветви
;
рабочее натяжение ведомой ветви
;
усилие на валы
.
Шкивы изготавливать из чугуна СЧ 15-32, шероховатость рабочих поверхностей .
3. Расчет двухступенчатого цилиндрического редуктора.
Для обеих ступеней принимаем:
Колесо: материал – сталь 40Х, термообработка – улучшение; .
Шестерня: материал – сталь 40Х, термообработка – улучшение; .
Передача реверсивная.
Для расчета принимаем: , .
Коэффициент долговечности при длительной эксплуатации принимаем ; коэффициент запаса прочности ; .
Рассчитаем допускаемые контактные напряжения:
, .
Рассчитаем допускаемые напряжения изгиба:
, .
Коэффициент на форму зуба ; коэффициент нагрузки ; коэффициент ширины венцов ; коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении; коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями
Расчет третьей (тихоходной) ступени.
Межосевое расстояние:
,
принимаем значение из стандартного ряда: а = 140 мм.
Нормальный модуль:
,
принимаем среднее значение, соответствующее стандартному: m = 2 мм.
Принимаем предварительно угол наклона зубьев β = 15˚ и определяем числа зубьев шестерни и колеса:
Уточняем значение угла β:
.
Основные размеры шестерни и колеса:
диаметры делительные:
;
,
проверка: .
Диаметры вершин зубьев:
;
,
диаметры впадин:
;
.
Ширина колеса:
.
Ширина шестерни:
.
Окружная скорость колеса тихоходной ступени:
.
При данной скорости назначаем 9-ю степень точности.
Коэффициент нагрузки для проверки контактных напряжений:
.
Проверяем контактные напряжения:
,
;
.
Проверяем изгибные напряжения:
,
.
.
Силы, действующие в зацеплении тихоходной ступени:
окружная:
Определим тип используемых подшипников:
;
следовательно, будем использовать радиально-упорные шарикоподшипники.
Расчет второй (быстроходной) ступени.
Межосевое расстояние равно 140 мм из условия соосности, значения всех коэффициентов, используемых в расчете третьей ступени справедливы при р
Принимаем угол наклона зубьев β = 12˚50΄19˝, а модуль m = 1,5 мм и определяем числа зубьев шестерни и колеса:
Основные размеры шестерни и колеса:
диаметры делительные:
;
,
проверка: .
Диаметры вершин зубьев:
;
,
диаметры впадин:
;
.
Ширина колеса:
.
Ширина шестерни:
.
Окружная скорость колеса быстроходной ступени:
.
При данной скорости назначаем 9-ю степень точности.
Коэффициент нагрузки для проверки контактных напряжений:
.
Проверяем контактные напряжения:
,
;
.
Проверяем изгибные напряжения:
,
.
.
Силы, действующие в зацеплении быстроходной ступени:
окружная:
Определим тип используемых подшипников:
;
следовательно, будем использовать радиально-упорные шарикоподшипники.
4. Предварительный расчет валов.
Расчетная формула:
Вал 1
Диаметр вала:
.
Диаметр вала под колесо:
.
Диаметр вала под подшипник:
.
Вал 2
Диаметр вала под колесо:
.
Диаметр вала под подшипник:
Вал 3
Диаметр вала:
.
Диаметр вала под колесо:
.
Диаметр вала под подшипник:
.
5. Конструктивные размеры корпуса редуктора.
| Параметр | Расчетная формула и значение, мм |
| Толщина стенки корпуса | |
| Толщина стенки крышки | |
| Толщина фланца корпуса | |
| Толщина фланца крышки | |
| Толщина основания корпуса без бобышки | |
| Толщина ребер основания корпуса | |
| Толщина ребер крышки | |
| Диаметр фундаментных болтов | |
| Диаметр болтов у подшипников | |
| Диаметр болтов, соединяющих основание и крышку |
6. Определение реакций в подшипниках.
проверка:
.
проверка:
.
|
||
|
проверка:
.
7. Проверочный расчет подшипников.
Подшипник № 36207, d = 35 мм.
.
; тогда Х = 1; У = 0; .
Долговечность:
.
Подшипник № 36209, d = 45 мм. .
; тогда Х = 1; У = 0; .
Долговечность:
.
Подшипник № 36211, d = 55 мм.
.
; тогда Х = 1; У = 0; .
Долговечность:
.
Все подшипники удовлетворяют условию долговечности.
8. Проверочный расчет шпонок.
Материал шпонок – сталь 45. Проверим шпонки под зубчатыми колесами и шкивом на срез и смятие. .
Условия прочности:
Шпонка под шкивом:
Шпонка под колесом быстроходной ступени:
Шпонка под колесом тихоходной ступени:
Все шпонки удовлетворяют условию прочности на срез и смятие.
9. Уточненный расчет валов.
Материал валов – сталь 40Х улучшенная, . Определим коэффициенты запаса прочности в опасных сечениях.
Вал 1, Сечение 1
Результирующий изгибающий момент:
Моменты сопротивления сечения нетто:
Амплитуда номинальных напряжений изгиба:
.
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
.
По таблицам определим ряд коэффициентов: .
Определим коэффициенты запаса прочности:
Общий коэффициент запаса прочности:
.
Вал 1, Сечение 2
Результирующий изгибающий момент:
Моменты сопротивления сечения нетто:
Амплитуда номинальных напряжений изгиба:
.
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
.
По таблицам определим ряд коэффициентов: .
Определим коэффициенты запаса прочности:
Общий коэффициент запаса прочности:
.
Вал 2, Сечение 1
Результирующий изгибающий момент:
Моменты сопротивления сечения нетто:
Амплитуда номинальных напряжений изгиба:
.
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
.
По таблицам определим ряд коэффициентов: .
Определим коэффициенты запаса прочности:
Общий коэффициент запаса прочности:
.
Вал 2, Сечение 2
Результирующий изгибающий момент:
Моменты сопротивления сечения нетто:
Амплитуда номинальных напряжений изгиба:
.
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
.
По таблицам определим ряд коэффициентов: .
Определим коэффициенты запаса прочности:
Общий коэффициент запаса прочности:
.
Вал 3, Сечение 1
Результирующий изгибающий момент:
Моменты сопротивления сечения нетто:
Амплитуда номинальных напряжений изгиба:
.
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
.
По таблицам определим ряд коэффициентов: .
Определим коэффициенты запаса прочности:
Общий коэффициент запаса прочности:
.
10. Смазка зубчатых зацеплений и подшипников.
Зацепления смазывают окунанием зубчатых колес в масло. Уровень масла должен обеспечивать погружение колес на высоту зуба. Объем масляной ванны равен 2,75 литра. Подшипники смазываются тем же маслом за счет разбрызгивания. Используемое масло марки И-100А.