Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Детали машин. 18

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Воронежская государственная лесотехническая академия»

Кафедра деталей машин и инженерной графики

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

по учебной дисциплине

«Детали машин и подъемно-транспортные

устройства»

Студент: __________________ /_____Зайцев Д.В ______________/

подпись, дата фамилия, инициалы

Группа: __ЛИ2-111-ОБ_________

Руководитель проекта: __________________ /_________________________/

подпись, дата должность, фамилия, инициалы

Проект допущен к защите: ________________

дата

Защита состоится: ________________ Оценка ________________

дата

доц. Ткачёв В. В.

ВОРОНЕЖ 2013

Задание на курсовой проект

Задание №6 ;Вариант 1

Введение

Одним из важнейших факторов научно-технического прогресса, способствующих скорейшему совершенствованию общественного производства и росту его эффективности, является проблема повышения уровня подготовки специалистов.

Решению этой задачи способствует выполнение курсового проекта по «Деталям машин и ПТУ», базирующегося на знаниях физико-математических и общетехнических дисциплин- математики, механики, сопротивления материалов, технологии металлов, черчения.

Объектом курсового проектирования является механический привод общего назначения- устройство для приведения в действие машин. Состоит из двигателя, силовой передачи и одноступенчатого цилиндрического редуктора. Различают приводы групповой (для нескольких машин или рабочих органов) и индивидуальный (для отдельной машины или для каждого рабочего органа).

Привод может использоваться для самых различных целей, где необходимы высокие крутящие моменты на исполнительном механизме в сочетании с низкими скоростями перемещения: ленточные транспортёры, подъёмно-транспортные устройства и т. п.

Реферат

Расчетно-пояснительная записка содержит 37 с., 1 рис., список используемых источников из 3 наименований. Графическая часть включает 2 чертежа формата А1. Электродвигатель, цепная передача, редуктор, модуль, вал, шестерня, колесо, подшипник, шпонка, звёздочка, цепь, смазка. Спроектирован механический привод общего назначения, состоящий из электродвигателя, цепной передачи, червячного одноступенчатого зубчатого редуктора. Выполнен кинематический расчет привода с разбивкой общего передаточного отношения по ступеням и подбором стандартных электродвигателя и выбора типа цепи. Рассчитаны: закрытая червячная зубчатая передача (редуктор), и валы привода. Подобраны смазка, подшипники качения, проверена прочность шпоночных соединений .

Содержание пояснительной записки

Введение…………………………………………………………………… 3

Реферат……………………………………………………………………. 4

1.Кинематический расчёт привода и выбор электродвигателя……….. 6

2. Расчёт закрытой червячной передачи………………………............... 8

3.Тепловой расчёт и выбор смазки редуктора …………………………..16

4. Расчёт цепной передачи …………………………………………….. 18

5.Конструирование валов………………………………………………. 24

6.Проектный расчёт………………………………………………………29

7.Расчёт призматических шпонок………………………………………. 33

8.Подбор подшипников качения……………………………………….. 33

Заключение………………………………………………………………. 35

Список используемых источников……………………………………..37 Спецификации ……………………………………………………………… 38

1.Кинематический расчёт привода и выбор электродвигателя

1.1 Общий КПД привода

(1.1)

где - КПД упругой муфты ; [1,c 4]

- КПД закрытой червячной передачи (редуктора) ;

- КПД цепной передачи ; [1,c 4]

– КПД одной пары подшипников (m- число пар подшипников. Согласно схеме m =3).

1.2 Расчётная мощность электродвигателя

(1.2)

где – мощность на выходному валу привода [согласно заданию].

Выбираем электродвигателя марки 4А132М4УЗ мощностью , .[1,с 4].

1.3 Общее передаточное число привода

(1.3)

где – частота вращения выходного вала [согласно заданию].

1.4 На основании рекомендаций таблицы 1.1 [1,c 4] выполним разбивку общего передаточного числа привода. Очевидно, что:

(1.4)

где – передаточное число закрытой червячной передачи (редуктора) ;

– передаточное число цепной передачи .

Если назначить по таблице 1.1 [1,c 4] , тогда :

Полученное значение удовлетворяет условию :

1.5 Частоты вращений валов привода:

Быстроходного вала редуктора [1,c 10] ; (1.5)
Промежуточного вала редуктора ; (1.6)
Выходного вала редуктора . (1.7)

1.6 Мощность, передаваемая каждым валом:

Быстроходный вал ; (1.8)
Промежуточный вал (1.9)
Выходной вал (1.10)

1.7 Вращающие моменты на валах

Быстроходный вал (1.11)
Промежуточный вал (1.12)
Выходной вал (1.13)

1.8 Срок службы:

(1.15)

где - срок службы в годах;

-коэффициент использования года;

- коэффициент использования суток;

2.Расчёт закрытой червячной передачи

2.1 Приближённая скорость скольжения:

(2.1)

Согласно [1,c 55] для изготовления колеса принимаем безоловянные бронзы БрАЖ9-4, для которой допускаемые напряжения :

2.2 Предельные допускаемые напряжения:

(2.2)

(2.3)

2.3 Если передаточное число , то согласно [1,с 4] число заходов червяка Тогда :

(2.4)

2.4 Коэффициент режима:

(2.5)

2.5 Межосевое расстояние:

; (2.6)

Согласно ГОСТ 2144-76 [1,c 59] принимаем

2.6 Диапазон изменений модуля:

(2.7)

мм

Согласно [1,c 56] принимаем .

2.7 Коэффициент диаметра червяка:

(2.8)

Согласно [1,c 56] принимаем

2.8 Коэффициент смещения:

(2.10)

что удовлетворяет условию [1,c 60].

2.9 Угол подъёма червяка:

(2.11)

2.10 Фактическая скорость скольжения:

(2.12)

2.11 Фактическое напряжение:

(2.13)

=196.5 МПа.

2.12 Максимальное контактное напряжение:

(2.14)

Условие прочности выполнено.

2.13 Окружная сила на валу колеса:

(2.15)

2.14 Эквивалентное число зубьев:

(2.16)

2.15 Фактическое напряжение изгиба:

(2.17)

где - коэффициент формы зуба. [1,c 64];

- коэффициент нагрузки. [1,c 64].

Условие прочности выполнено.

2.16 Проверочный расчёт на изгиб при максимальной нагрузке:

(2.18)

Условие прочности выполнено.

2.17 Основные параметры червяка:

2.17.1 Делительный диаметр:

(2.19)

2.17.2 Начальный диаметр:

(2.20)

2.17.3 Диаметр вершин витков:

(2.21)

2.17.4 Диаметр впадин витков:

(2.22)

2.17.5 Осевой шаг:

(2.23)

2.17.6 Ход витка:

(2.24)

2.17.7 Длина нарезанной части:

(2.25)

Так как витки шлифуются, то

2.18 Основные параметры колеса:

2.18.1 Делительный диаметр:

(2.26)

2.18.2 Начальный диаметр:

(2.27)

2.18.3 Диаметр вершин зубьев:

(2.28)

2.18.4 Диаметр впадин зубьев:

(2.29)

2.18.5 Наибольший диаметр:

(2.30)

2.18.6 Ширина зубчатого венца:

(2.31)

2.19 Основные параметры собранной передачи:

2.19.1 Передаточное число:

(2.32)

2.19.2 Межосевое расстояние:

(2.33)

2.19.3 Условный угол обхвата:

(2.34)

2.19.4 КПД передачи:

(2.35)

где - приведённый угол трения . [1, c 62].

2.20 Силы в зацеплении:

(2.36)

(2.37)

(2.38)

3. Тепловой расчёт и выбор смазки редуктора

3.1 Исходя из условий, что теплоотдающая поверхность равна:

[1, c 65] найдём рабочую температуру масла:

(3.1)

где - температура воздуха, [1, c 65];

-коэффициент теплоотдачи. Так как редуктор работает в помещении , то согласно [1, c 65] ;

-допускаемая температура масла. [1, c 65].

что не удовлетворяет условию Увеличиваем теплоохлаждающую поверхность за счёт оребрения . При общая площадь рёбер [1, c 65].

3.2 Суммарная поверхность охлаждения:

(3.2)

Тогда:

что не удовлетворяет условию Применяем искусственное охлаждение вентилятором, крыльчатка которого установлена на валу червяка. В этом случае рабочая температура масла:

где - коэффициент теплоотдачи поверхности корпуса редуктора.

[1, c 66].

что удовлетворяет условию .

3.3 Диаметр крыльчатки вентилятора:

(3.3)

Выбор смазки редуктора

3.4 Окружная скорость червяка:

(3.4)

Согласно [1, c 68] применяем картерную смазку. Смазку подшипников разбрызгиванием.

3.5 Минимальная ёмкость масляной ванны:

(3.5)

3.6 Минимальная кинематическая вязкость:

(3.6)

Согласно [1, c 70] выбираем масло ИТП -200 ТУ 38 101292-72.

4. Расчёт передачи с приводной роликовой цепью

Исходные данные: В кинематической схеме привода [задание] роликовая цепь, номинальная мощность на ведущей звёздочке частота вращения ведущей звёздочки передаточное отношение , расположение цепи – горизонтальное, натяжение цепи – периодическое, передача работает в одну смену, нагрузка- спокойная.

3.1 Определим число зубьев ведущей звёздочки :

(4.1)

3.2 Определяем число зубьев ведомой звёздочки:

(4.2)

что меньше 120 [1,c 91].

3.3 Ориентировочно вычисляем шаг цепи:

(4.3)

Предварительно согласно [1,c 90] принимаем

3.4 Ориентировочно рассчитываем скорость цепи:

(4.4)

Зная скорость цепи, определяем что цепь смазывается периодически маслёнкой[1,c 91], находим допускаемое удельное давление

[1,c 92].

3.7 Вычисляем коэффициент эксплуатации:

(4.5)

где - коэффициент динамической нагрузки, так как нагрузка постоянная принимаем [1,c 92]. - коэффициент, учитывающий влияние межосевого расстояния то согласно рекомендациям [1,c 92] принимаем . -коэффициент, учитывающий наклон передачи к горизонту, так как расположение цепи горизонтальное принимаем [1,c 93]. - коэффициент, учитывающий способ натяжения цепи. Так как натяжение цепи периодическое принимаем [1,c 93]. -коэффициент способа смазки цепи, так способ смазки периодический принимаем [1,c 93]. - коэффициент режима работы, так как работа односменная принимаем [1,c 93].

3.8 Определяем шаг цепи:

(4.6)

3.9 Уточняем скорость цепи:

Согласно [1,c 90] принимаем По [1,c 92] уточняем удельное давление , передача снабжается маслёнкой.

3.10 Согласно [1,c 90] подбираем приводную двухрядную цепь: разрушающая нагрузка ; масса 1 м цепи

Условное обозначение цепи 2ПР=25.4-113.4 ГОСТ13568-75.

3.11 Принимаем межосевое расстояние:

3.12 Определяем число звеньев цепи:

(4.7)

где ;

5.8

Для свободного провисания холостой ветви цепи уменьшаем межосевое расстояние на 0.005а, т.е на 7.62 мм, тогда:

3.13 Вычисляем расчётную длину цепи:

(4.8)

3.14 Проверяем цепь по числу ударов:

(4.9)

Условие выполнено.

3.14 Определим диаметры звёздочек:

Диаметры делительных окружностей

(4.10)

(4.11)

Диаметры окружностей выступов

(4.12)

(4.13)

3.15 Нагрузка от центробежных сил:

(4.14)

3.16 Усилие от провисания цепи:

(4.15)

где так как расположение цепи горизонтальное принимаем [1,c 95]; ;

3.17 Коэффициент запаса прочности цепи:

(4.16)

где - окружное усилие цепи. (4.17)

3.18 Согласно [1,c 96] определяем допускаемое значение коэффициента запаса прочности

Следовательно, условие выполнено.

3.19 Нагрузка на валы:

(4.18)

5. Конструирование валов

5.1 Диаметр входного вала:

(5.1)

где - допускаемое напряжение на кручение . Согласно [2,c 10]

Ориентируясь на рекомендации [2,c 10], выбираем

5.2 При проектировании входного вала редуктора, соединяемого с валом электродвигателя, для подбора стандартной муфты необходимо чтобы принятое значение диаметра удовлетворяло условию:

(5.2)

где диаметр электродвигателя. Согласно [3,c 477]

Согласно [2,c 77] выбираем упругую-втулочную-пальцевую муфту

5.3 Диаметр вала под уплотнение:

(5.3)

Согласно [2,c 10]

5.4 Диаметр вала под подшипник качения:

(5.4)

5.5 Диаметр посадочной поверхности под зубчатое колесо:

(5.5)

5.6 Диаметр свободного участка вала:

(5.6)

5.7 Расстояние от края ступицы до подшипника ориентировочно назначают:

(5.7)

где - ширина подшипника. Предварительно можно принять = 20 мм [2,c 11].

5.8 Длина выходного конца вала:

(5.8)

5.9 Величина зазора между деталями:

(5.9)

где L- расстояние между внешними деталями передачи. Согласно [2,c 11]

Диаметр тихоходного вала:

где - допускаемое напряжение на кручение . Согласно [2,c 10]

Ориентируясь на рекомендации [2,c 10], выбираем

5.10 Диаметр вала под уплотнение:

Согласно [2,c 10]

5.11 Диаметр вала под подшипник качения:

5.12 Диаметр посадочной поверхности под зубчатое колесо:

5.13 Диаметр свободного участка вала:

5.14 Расстояние от края ступицы до подшипника ориентировочно назначают:

где - ширина подшипника. Предварительно можно принять = 20 мм [2,c 11].

5.15 Длина выходного конца вала:

5.16 Величина зазора между деталями:

где L- расстояние между внешними деталями передачи. Согласно [2,c 11]

Диаметр выходного вала:

где - допускаемое напряжение на кручение . Согласно [2,c 10]

Ориентируясь на рекомендации [2,c 10], выбираем

5.17 Диаметр вала под уплотнение:

Согласно [2,c 10]

5.18 Диаметр вала под подшипник качения:

5.19 Диаметр посадочной поверхности под зубчатое колесо:

5.20 Диаметр свободного участка вала:

5.21 Расстояние от края ступицы до подшипника ориентировочно назначают:

где - ширина подшипника. Предварительно можно принять = 20 мм [2,c 11].

5.22 Длина выходного конца вала:

5.23 Величина зазора между деталями:

где L- расстояние между внешними деталями передачи. Согласно [2,c 11]

6. Проектный расчёт

6.1 Расстояния между линиями приложения нагрузок:

(6.1)

(6.2)

(6.3)

6.2 Выполним расчет входного вала червячного редуктора на основании следующих известных данных: .

Рис 1 Эпюры изгибающихся моментов

На вал действуют силы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, поэтому расчетные схемы будем рассматривать в горизонтальной и в вертикальной плоскости (рисунок 1).

6.3 Определим реакции опор в горизонтальной плоскости. Условие равновесия относительно точки А:

(6.4)

отсюда:

(6.5)

Условие равновесия относительно точки В:

(6.6)

отсюда:

(6.7)

Проверка:

6.4 Определим реакции опор в вертикальной плоскости .Условие равновесия относительно точки А:

(6.8)

отсюда:

(6.9)

Условие равновесия относительно точки В:

(6.10)

отсюда:

(6.11)

6.5 Определяем размер изгибающих моментов в горизонтальной плоскости:

(6.12)

(6.13)

6.6 Определяем размер изгибающих моментов в вертикальной плоскости:

(6.14)

(6.15)

(6.16)

Следовательно: (6.17)

6.7 Эпюры изгибающих и крутящих моментов показаны на рисунке 1.

Суммарные реакции опор:

(6.18)

(6.19)

6.8 Суммарный изгибающий момент под зубчатым колесом:

(6.20)

6.9 Эквивалентный момент:

(6.21)

6.10 Диаметр рассчитываемого вала:

(6.22)

7.Расчёт призматических шпонок

Соединения деталей механических передач в большинстве случае осуществляют с помощью призматических шпонок.

Размеры шпонки выбирают в зависимости от диаметра вала[2,c 28]. Выбираем шпонку длиной 30 мм, сечением 25х14(bxh).

7.1 Выбранную шпонку проверяют на смятие:

(7.1)

где - высота шпонки, мм.

- рабочая длина шпонки, мм. (7.2)

длина шпонки, мм.

- допускаемое напряжение смятия,

Условие выполнено.

8.Подбор подшипников качения

8.1 Будем считать, что подшипники быстроходного вала червячного редуктора установлены по схеме, когда осевая сила F_a действует на опору А, поэтому (см. рисунок 1).

Вследствие этого, принимаем установку вала на радиально-упорных конических роликоподшипниках лёгкой серии с условным обозначением 7207, для которых: d= 25мм, D= 72 мм, T_max= 18.5 мм, C= 34,5 кН, e = 0,369[2,c 30].

8.2 Для тихоходного вала редуктора принимаем установку на радиально- упорных однорядных шарикоподшипниках лёгкой серии с условным обозначением 214, для которых: d= 70мм, D= 125 мм, B= 24 мм, C= 47.9 кН, e = 0,309 [2,c 30].

8.3 Для выходного вала редуктора принимаем установку на радиально- упорных конических роликоподшипниках лёгкой серии с условным обозначением 7214, для которых: d= 70мм, D= 125 мм, T_max= 26 мм, C= 94 кН, e = 0,309 [2,c 30].

Заключение

Спроектирован механический привод общего назначения мощностью и

частотой вращения на выходном валу 6 кВт и 18 об/мин соответственно. На основании выполненных расчетов выбраны стандартные электродвигатель

4А132М4У3 мощностью 5.5 кВт и фактической частотой вращения

1440об/мин, а также упругая втулочно-пальцевая муфта (МУВП) с величиной до-

пускаемого крутящего момента 250 Нм.

Рассчитан одноступенчатый червячный однозаходный ре-

дуктор с передаточным отношением, равным 30 и делительными диаметра-

ми червяка и колеса соответственно 63 и 189 мм.

Произведен расчет открытой цепной передачи, на основании которого

выбрана приводная двухрядная роликовая цепь 2ПР=25.4-113.4.

Выполнены расчеты быстроходного и тихоходного валов редуктора, а

также выходного вала проектируемого механического привода, позволяющие

определить их основные геометрические параметры.

Для тихоходного вала привода подобраны радиальные шариковые одно-

рядные подшипники качения с условным обозначением 7211, расчетная величина долговечности которых составляет 20000 часов.

По величине допускаемого напряжения смятия, равном 110 МПа, про-

верена прочность призматических шпоночных соединений.

Для смазки колеса редуктора выбрано масло ИТП-200, вязко-

стью 212 мм² /с.

На основании полученных расчетных данных выполнены два листа

графической части, включающие в себя общие виды проектируемого привода

и редуктора, а также рабочие чертежи деталей.

Все выполненные вычисления произведены в системе СИ с использо-

ванием современной ЭВМ, чертежи соответствуют требованиям ЕСКД.