Курсовая работа: Проектирование механического привода с коническим редуктором

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

“ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ” (ОмГУПС)

Курсовой проект по дисциплине

“Детали машин и основы конструирования”

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА С КОНИЧЕСКИМ РЕДУКТОРОМ

Студент гр. 13 В Я. П. Лыков

Руководитель:

Доцент кафедры ТМ и ДМ

Иванов В. В.

Омск 2016

Схема привода

Механический привод состоит из электродвигателя 1, ременной передачи и редуктора. Ременная передача включает в себя ведущий 2 и ведомый 3 шкивы, ремень 4. Зубчатые колеса 5 - конические прямозубые, коническая шестерня выполнена заодно с входным валом 6, колесо насажено на выходной вал 7. Подшипники 8 поддерживают валы и позволяют им свободно вращаться. Зубчатые колеса, валы и подшипники расположены внутри закрытого чугунного корпуса 9. Выходной вал редуктора соединен с приемным валом машины 10 муфтой 11.

Реферат

Курсовая работа содержит 56 страниц, 1 таблицу, 16 рисунков, 3 источника, 3 листа графического материала.

Привод, редуктор, зубчатое колесо, муфта, подшипник, шпонка, вал.

Объектом проектирования является механически привод, состоящий из электродвигателя, ременной передачи и конического редуктора.

Цель работы - закрепление теоретических знаний в области прочностных расчетов деталей машин и приобретения опыта конструирования.

Выполненные расчеты позволили определить геометрические и конструкционные размеры деталей, проверить их на прочность, выполнить эскизную компоновочную схему, сборочный чертеж редуктор, рабочие чертежи деталей.

Полученные результаты могут быть использованы при создании опытного образца изделия.

• Введение
• 1. Кинематический расчет и выбор электродвигателя
• 1.1 Определение потребной мощности и выбор электродвигателя
• 1.2 Определение передаточного числа
• 1.3 Частоты и угловые скорости вращения валов редуктора
• 1.4 Мощности и вращающие моменты на валах редуктора
• 2. Расчёт плоскоремённой передачи

3. Расчет и конструирование редуктора

• 3.1 Материалы зубчатых колес
• 3.2 Определение геометрических параметров конической передачи редуктора
• 3.2.1 Проверочный расчет зубьев колес на контактную прочность
• 3.2.2 Проверочный расчет зубьев колес по напряжениям изгиба
• 4. Ориентировочный расчет и конструирование валов
• 4.1 Входной вал
• 4.2 Выходной вал
• 4.3 Выбор подшипников
• 4.4 Конструирование зубчатых колес
• 4.5 Конструирование стакана
• 4.6 Конструирование крышек подшипников

4.7 Конструирование корпуса редуктора

4.8 Расчет валов на совместное действие изгиба и кручения

4.9 Расчет подшипников качения

• 4.10 Проверка прочности шпоночных соединений
• 4.11 Выбор и расчет муфты
• 4.12 Определение марки масла для зубчатой передачи и подшипников
• 4.13 Рекомендуемые посадки деталей
• Заключение
• Библиографический список

механический привод редуктор подшипник

Введение

Целью выполнения курсовой работы является закрепление знаний полученных ранее освоенных дисциплин и использование их при проектировании механического привода. Задачами работы являются подбор электрического двигателя, выполнение кинематического расчета, расчет ременной передачи и редуктора, определение геометрических и конструкционных размеров деталей и проверок их на прочность.

При выполнении графической части работы использованы результаты проведенных расчетов.

Поставленные задачи решались с учетом изменений действующих стандартов и рекомендаций учитывающих опыт создания и эксплуатации подобных устройств.

1. Кинематический расчет и выбор электродвигателя

1.1 Определение потребной мощности и выбор электродвигателя

Общий КПД привода

, (1.1)

где - КПД клиноременной передачи,;

-КПД конической зубчатой передачи;

- КПД одной пары подшипников.

.

Потребная мощность, кВт,

, (1.2)

где - мощность на выходном валу редуктора, кВт.

.

По потребной мощности из таблицы П.1[1] выбираем тип электродвигателя так, чтобы

, (1.3)

где - номинальная мощность электродвигателя, указанная в каталоге.

Выбранный электродвигатель 4А132М6, имеет следующие параметры:

Номинальная мощность ;

Частота вращения ;

Диаметр вала .

1.2 Определение передаточного числа

Общее передаточное число привода

, (1.4)

где - рабочая частота вращения вала электродвигателя, об/мин;

- частота вращения выходного вала редуктора, об/мин.

.

Общее передаточное число привода можно представить и как произведение:

, (1.5)

где - передаточное число ременной и конической передачи редуктора соответственно.

Из условия рационального соотношения размеров диаметра ведомого шкива ременной передачи и редуктора, в расчете примем

. (1.6)

Передаточное число редуктора

, (1.7)

.

1.3 Частоты и угловые скорости вращения валов редуктора

Частота вращения входного вала, об/мин

, (1.8)

.

Частота вращения выходного вала, об/мин

, (1.9)

.

Угловая скорость входного вала, с-¹

, (1.10)

.

Угловая скорость выходного вала, с-¹

, (1.11)

.

1.4 Мощности и вращающие моменты на валах редуктора

Мощность на входном валу редуктора, кВт

, (1.12)

.

Мощность на выходном валу редуктора, кВт

, (1.13)

.

Момент на входном валу редуктора, Н•м

, (1.14)

.

Момент на выходном валу редуктора, Н•м

, (1.15)

2. Расчёт плоскоремённой передачи

Расчет ременной передачи заключается в определении геометрических размеров и долговечности приводного ремня, размеров шкива и разработке его эскиза.

Диаметр ведущего шкива передачи, мм,

, (2.1)

.

Из найденного интервала значений d₁ выбирают большее стандартное (табл. П.2.).

Из условия рационального соотношения размеров диаметра ведомого шкива ременной передачи и редуктора рекомендуется в расчетах принять следующее передаточное число ременной передачи: 1<U_p<2.

Диаметр ведомого шкива (без учета скольжения), мм,

, (2.2)

.

Найденное значение d₂ округляем до ближайшего стандартного (табл. П.2.)

Межосевое расстояние, мм,\

, (2.3)

.

Длина ремня, мм,

, (2.4)

.

Угол обхвата меньшего шкива, гр.,

, (2.5)

.

Скорость ремня, м/с,

, (2.6)

.

В зависимости от скорости выбирается тип плоского ремня. Ремни типа А состоят из нескольких слоев (прокладок) крупноплетёной хлопчатобумажной ткани (бельтинга), между которыми для повышения жесткости ремней помещают прослойки из вулканизированной резины. Ремни типа Б имеют центральную прокладку из бельтинга, которая охватывается отдельными концевыми кольцевыми прокладками с взаимно смещенными стыками, такие ремни изготавливают с резиновыми прослойками и без них и называют послойно завернутыми. Ремни типа В изготавливают из одного куска бельтинговой ткани без прослоек между прокладками и называют спирально завернутыми.

Ремни типа А применяют при скорости ремня м/с, типа Б - до 20 м/с, типа В - до 15 м/с.

Допускаемая удельная тяговая способность ремня, Н/мм²,

, (2.7)

.

где- оптимальная удельная тяговая способность ремня, Н/мм²

, (2.8)

Значения коэффициентов Wи наибольшего допускаемого отношения приведены в табл. П.3;

.

- толщина ремня, мм;

- коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата меньшего шкива,

, (2.9)

.

- коэффициент, учитывающий влияние скорости ремня,

, (2.10)

.

- коэффициент, учитывающий влияние режима работы (табл. П.4)

- коэффициент, учитывающий расположение передачи (табл. П.5.)

Окружное усилие, Н,

, (2.11)

.

Требуемая площадь поперечного сечения ремня, мм²,

, (2.12)

.

где - ширина ремня, мм.

Наибольшее распространение имеют прорезиненные ремни, поэтому коэффициенты ,W выбираются для прорезиненных ремней при отношении .

Ориентировочная толщина ремня определяется с учетом выполнения условия, мм: , где d₁- диаметр малого шкива, принятый из стандартного ряда (см.табл. П.2), мм.

Толщина одной прокладки выбирается из данных табл. П.6 в зависимости от типа ремня и его конструкции. Для ремней типа В рекомендуется принимать равной 1,25 мм. Тогда количество прокладок

, (2.13)

.

Найденное число z округляется до целого числа.

Уточняется толщина ремня, мм:

, (2.14)

.

Ширина ремня, мм,

, (2.15)

.

Вычисленное значение В_р округляется до ближайшего стандартного (см.табл. П.6).

Уточненное значение площади ремня,мм²:

, (2.16)

.

Рассчитанный ремень проверяется на прочность и долговечность.

При проверки на прочность определяется максимальное напряжение в сечении, набегающем на ведущий шкив:

, (2.17)

.

где - напряжение, обусловленное значением силы F_t, действующей в ведущей ветви ремня передачи, Н/мм²,

, (2.18)

.

- напряжение от предварительного натяжения, принимаемое для плоских прорезиненных ремней равным 1,8 Н/мм²;

- напряжение, обусловленное изгибом ремня при огибании ведущего шкива, Н/мм²,

, (2.19)

.

где Е_И-модуль упругости при изгибе, для прорезиненных ремней Е_И=80-100 Н/мм²,

-напряжение, обусловленное действием центробежной силы, Н/мм²,

, (2.20)

.

где - плотность прорезиненного ремня ,кг/м³.

При расчете передачи должно выполняться условие прочности: .

Для прорезиненных ремней Н/мм².

Расчетная долговечность ремня, ч,

, (2.21)

.

где m=5 - для плоских ремней;

10⁷- базовое число циклов;

=7 - предел выносливости для прорезиненных ремней без прослоек, Н/мм²;

- частота пробегов ремня в секунду (L в метрах);

- коэффициент, учитывающий влияние передаточного числа (табл. П.18);

- коэффициент, учитывающий непостоянство нагрузки; при постоянной нагрузке =1.

Сила давления на валы для передачи с периодическими регулированием начального напряжения ремня

, (2.22)

.

Ширина обода шкива В в зависимости от ширины ремня выбирается из табл. П.2.

Рассчитанная ременная передача имеет следующие размеры: d₁,d₂,a,L,, по которым определяется тип ремня.

Из расчетов следует, что тип ремня В.

3. Расчет и конструирование редуктора

Тип редуктора - конический одноступенчатый, с прямозубыми колесами.

3.1 Материалы зубчатых колес

Основным материалом для изготовления зубчатых колес служат термически обрабатываемые стали. Учитывая, что заданием предусмотрено проектирование индивидуального привода, выбираем материал для зубчатых колес с твердостью, позволяющей производить нарезание зубьев после термообработки. Для лучшей приработки зубьев твердость шестерни назначаем большей твердости колеса на 30 - 50 единиц:

(3.1)

Данные о материалах представляем в виде таблицы 3.1.

Таблица 3.1 - Механические характеристики материалов зубчатых колес

3.2 Определение геометрических параметров конической передачи редуктора

Параметры зубчатой конической передачи с прямыми зубьями определяем в соответствии с ГОСТ 19624-74. Зацепление передачи - эвольвентное, без смещения.

Для зубчатых колес принимаем 7-ю степень точности по нормам плавности.

Рисунок 3.2.1 - Схема шестерни зубчатой конической передачи.

Начальный средний диаметр шестерни (рисунок 3.2), мм,

, (3.2)

где T₁ - вращающий момент на входном валу, Н•м;

- коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий (рисунок 3.2.2), принимаем в зависимости от коэффициента зубчатого венца по делительному среднему диаметру шестерни , .

Рисунок 3.2.2 - Коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий.

U_к - передаточное число конической передачи редуктора;

- допускаемое контактное напряжение, МПа,

, (3.3)

где - предел контактной выносливости поверхностей зубьев колеса;

.

(3.4)

где - базовое число циклов напряжений, соответствующее пределу выносливости, миллионов циклов,