Содержание:

       Аннотация……………………………………………………………………..2

       Техническое задание………………………………………………………….3

       1 Кинематический расчет силового привода………………………………..4

       2 Расчет червячной передачи редуктора…………………………….. ……. 8

3 Расчет открытой  клиноременной передачи……………………………….14

       4 Предварительный расчет валов и компоновка редуктора………………..17

       5 Проверочный расчет тихоходного  вала редуктора……………………….20

       6 Проверочный расчет быстроходного  вала редуктора…………………….25

       7 Проверочный расчет подшипников……………………………………….30

       8 Проверочный расчет шпоночных соединений……………………………33

       9 Смазка……………………………………………………………………….35

       10 Выбор и проверочный расчет муфты…………………………………….37

       11 Порядок сборки редуктора………………………………………………..38

       Список  использованных источников………………………………………..40

       Приложения…………………………………………………………………...41 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Министерство  образования и  науки Российской Федерации 

Федеральное агентство по образованию

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 

Транспортный  факультет 

Кафедра деталей машин и прикладной механики

Задание на курсовой проект по деталям машин

   Исходные  данные для расчета:

• вращающий момент Т  на рабочем  валу привода, Н×м – 450;
• угловая скорость w рабочего вала привода, рад/c – 6,5;
• режим работы – 0;
• срок службы L_h  , тыс. час – 20.

 

   Разработать:

   1)Сборочный  чертеж редуктора.

   2)Рабочие  чертежи двух деталей.

   3)Чертеж  общего вида привода.

   4) Сборочный  чертеж рамы привода. 
 

Кинематический  расчет привода общего назначения

            1.1 Выбор и проверка электродвигателя

1.1.1Требуемая  мощность электродвигателя

                            ,

где - мощность на выходном валу редуктора:

       450 × 6,5 = 2925 Вт=2,92КВт;

        - общий коэффициент полезного действия  (КПД) привода:

        ,

         здесь  - КПД клиноременной передачи между электродвигателем и червячным  редуктором с учетом потерь в опорах  ;

                      - КПД червячной передачи редуктора (с учетом  потерь в опорах);

                     - КПД упругой компенсирующей муфты между редуктором и приводным валом ;

         - КПД пары подшипников качения на рабочем валу привода; тогда:

.

Тогда Вт. 

       1.1.2 Требуемая частота вращения электродвигателя

                 Находится из следующего диапазона частот вращения

                  

        где – частота вращения рабочего вала привода:

              мин^-1;

             – диапазон возможных передаточных чисел   привода:

     ,

      здесь  – диапазон возможных передаточных чисел открытой ременной передачи  ;

               
 
 

  – диапазон возможных передаточных чисел червячной передачи редуктора ;

   тогда:  .

    Отсюда:

   мин^-1. 
 
 

1.1.3Выбор  электродвигателя

             Исходя из полученных выше  данных, выбираем электродвигатель  переменного тока с короткозамкнутым ротором серии АИР по ТУ16-525.564-84

       Таблица 1 – Технические характеристики выбранного электродвигателя 

1.2 Определение общего передаточного  числа и разбивка его между  ступенями

   1.2.1 Общее передаточное число привода

                 

1.2.2 Производим разбивку общего передаточного числа по ступеням привода

       Примем  передаточное число червячной передачи редуктора  . Тогда передаточное число открытой ременной передачи равно:

                         

1.3 Определяем частоты вращения  валов привода

     
 
 
 
 
 

          

          

       1.4 Определяем угловые скорости  валов привода

   

   

1.5 Определяем мощности на валах  привода

   

       1.6 Определяем вращающие моменты на валах привода

     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 2 − Результаты кинематического  расчета привода

                

                        
 

2 Расчет червячной передачи

 

Исходные данные:

  Вращающий момент:

    

  Угловая скорость:

             

 Частота вращения:

         

 Передаточное  число:

   
 

2.1 Выбор материала  червячной пары. Назначение  упрочняющей обработки  и определение допускаемых напряжений 

   2.1.1 Материал  червячного колеса

   Предварительно  скорость скольжения определяем по формуле:

      м/с

   Принимаем материал для венца червячного колеса. При скорости скольжения 2 м/с принимаем безоловянную бронзу БрАЖИ 10-4-4Л, отливка в кокиль.

   Допускаемое контактное напряжение:

      

   Допускаемое напряжение изгиба:

        

        где  - табличное значение допускаемых напряжений изгиба

                 - коэффициент долговечности:

        

        где  - базовое число изменений циклов напряжений;

               -суммарное число изменений циклов напряжений. 

   2.1.2 Материал  червяка

   Для выбранной  бронзы принимаем соответствующий материал червяка: Сталь 45 с закалкой до твердости HRC≥45 с последующим шлифованием витков. 
 
 
 

2.2 Определение размеров  и параметров червячного  зацепления

   2.2.1 Число  заходов червяка и число зубьев  колеса

      Принимаем  так как u=10

   Число зубьев червячного колеса составит:

               

   2.2.2Предварительно  принимаем расчетные коэффициенты:

   1)коэффициент  нагрузки 

   2)коэффициент  диаметра червяка определяем  по формуле:

         

   2.2.3 Определяем  минимальное межосевое расстояние  из условия контактной прочности:

      

    где  - вращательный момент на колесе, в Н∙мм.

   Расчетный модуль, мм:

       

   2.2.4 Принимаем  основные параметры передачи  по ГОСТ 2144:

      a_ω =160      , m =6,3        , q = 10 

     Так как принято передаточное  число u=Z₂/Z₁ не совпало со стандартными значениями, то передачу следует выполнять со смещением.

     Коэффициент смещения:

      

   2.2.5 Определяем основные геометрические  размеры передачи 
 
 
 
 

     Диаметры  делительных окружностей, мм:

      

      Диаметры  начальных окружностей, мм:

      

      Диаметры  окружностей выступов, мм:

      

      Диаметры  окружностей впадин, мм:

      

      Наибольший  диаметр червячного колеса, мм:

      

      Длина нарезной части червяка, мм:

      

      Ширина  венца червячного колеса, мм

    

            Угол подъема винтовой линии:

        

2.3 Проверочные расчеты  передачи

 2.3.1 Проверяем  условие прочности по контактным  напряжениям

            Окружная скорость червяка, м/с:

 

 Скорость  скольжения, м/с:

 

 
 

 Назначаем степени точности изготовления

 Уточняем  коэффициент нагрузки:

 

       где К_β - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий:

           - коэффициент деформации червяка

      x – коэффициент, зависящий от характера изменений нагрузки,

      x=1, 0 ( ) – при спокойной нагрузке,

     K_v- коэффициент динамичности

      

   Недогрузка  составляет 4,81% 

   2.3.2 Проверяем условие прочности зубьев червячного колеса по напряжениям изгиба.

   Приведенное число зубьев червячного колеса:

      

   Определяем  коэффициент формы зуба

   Проверяем условие прочности:

      

2.4 Определение сил,  действующих в  зацеплении, и КПД  передачи

 

В червячной  передаче сила нормального давления раскладывается на три составляющие: окружную,  радиальную и осевую силы (рисунок 1).

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 1 
 

       Окружная  сила на червяке равна осевой силе на колесе:

     

      Окружная  сила на червячном колесе равна осевой силе на червяке:

      

     Радиальные  силы на червяке и червячном колесе:

     

     где α=20⁰ – угол зацепления. 
 
 
 

КПД передачи с учетом потерь на разбрызгивание и перемешивание масла:

      

где  - приведенный угол трения  

3.5 Тепловой расчет  и охлаждение червячных  передач

 

Червячные  передачи работают с большим тепловыделением. Тепловой расчет проводят на основе теплового баланса – количество теплоты, выделяющееся в червячной передаче, должно отводится свободной поверхностью корпуса передачи и фланцем крепления к фундаментной плите или раме. По тепловому балансу определяют рабочую температуру масла t_м, которая не должна превышать максимально допустимую величину:

[t_м] =80…95^оС.

Температура масла:

,

где t_о=20 ^оС - температура окружающего воздуха;

Р₁ – мощность на червяке принимается из кинематического расчета силового привода или определяется как Р₁=Т₁·ω₁/1000,  Вт;

η – КПД передачи;

А – поверхность теплоотдачи корпуса передачи, в которую включается 50% поверхности ребер, м²:

,

 а_ω - межосевое расстояние, мм;

К_т – коэффициент теплоотдачи, равный 11…13 Вт/(м²·^оС) при отсутствии циркуляции воздуха, 15…18  Вт/(м²·^оС) при наличии хорошей циркуляции воздуха, 20…30 Вт/(м²·^оС) при искусственном обдуве стенок редуктора;

     Ψ – коэффициент, учитывающий теплоотвод в фундаментную плиту или раму, принимается от 0,15…0,25.

3 Расчет клиноременных передач.

 

  Исходные данные:

      Частота вращения:

               

      Мощность:

                     

   3.1 Выбор сечения ремня

      Для Р=4,57 кВт и n₁=1445 мин^-1 (об/мин) сечение ремней принимаем В (Б). 

 3.2 Выбор диаметра  ведущего шкива

      Для выбранного сечения ремня принимаем  диаметр ведущего шкива. Для сечения  ремня В Б) принимаем   

 3.3 Определение диаметра ведомого шкива

       где 

      Полученное  значение округляем до ближайшего значения по ГОСТ 20889. Округляем до значения 355 мм. 

 3.4Уточнение  передаточного числа

                    

      Расхождение расчетного передаточного числа  с первоначально заданным: 

   

 3.5 Определение межосевого  расстояния

      Для клиноременных передач межосевое  расстояние выбирают в интервале:

                                                        

      Принимаем

 3.6 Определение длины  ремня

   Полученное значение L_p  округляем до ближайшего значения по ГОСТ 1284.1.Округляем длину ремня до 1400 мм.

3.7 Уточнение межосевого  расстояния

      

,

         где                

              

3.8 Определение угла  обхвата ремнем  меньшего шкива

      

.

3.9 Вычисление мощности передачи с одним ремнем

 

где Р₀ – номинальная мощность передачи с одним ремнем

            C_a - коэффициент угла обхвата,

            C_р - коэффициент динамичности и режима работы

            C_L - коэффициент, учитывающий длину ремня

3.10 Определение числа  ремней в передаче

 Число ремней в передаче z для обеспечения среднего ресурса эксплуатации определяют по формуле:

      где Р – мощность на ведущем валу, кВт;

            C_z – коэффициент, учитывающий число ремней в передаче.

 Значение  z округляем до целого числа в большую сторону. Округляем z до 3.

3.11 Определение среднего  ресурса ремней  при эксплуатации

      

      где - средний ресурс ремней при эксплуатации в среднем режиме работы

             - коэффициент режима работы

           - коэффициент, учитывающий климатические условия работы

      

3.12 Определение величины  натяжения

      величина  натяжения, Н, ветви одного ремня:

      

,

      где u - окружная скорость ремня, м/с:

      

      q - коэффициент, учитывающий влияние центробежных сил.

3.13 Определение силы, действующей на вал

      Сила, действующая на вал:

      

, Н

      Направление силы можно принять совпадающим с линией, соединяющей оси валов.

   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4 Проектный расчет  валов и компоновка  редуктора

4.1 Проектный расчет  валов редуктора

4.1.1 Проектный  расчет быстроходного вала редуктора 

      Диаметр выходного конца вала:

      

      Примем  диаметр выходного конца вала  

      Длина выходного конца вала:

      Примем   

      Диаметр вала под уплотнение:

      

      Здесь t - высота буртика

      Примем  диаметр вала под уплотнение  

      Диаметр вала под подшипник:

        

      Диаметр бурта подшипника:

      

      Примем  диаметр бурта подшипника

      Здесь - координата фаски подшипника 

4.1.2 Проектный  расчет тихоходного вала редуктора 

      Диаметр выходного конца вала:

      

      Примем   

      Длина выходного конца тихоходного  вала равна:

      Примем   

      Диаметр вала под уплотнение и подшипник:

        
 
 
 

      Примем 

      Здесь - высота буртика 

      Диаметр бурта подшипника и вала под колесом: