close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Poyasnitelnaya zapiska(336)

код для вставкиСкачать
 Авиационный техникум государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования
"САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П. КОРОЛЁВА (национальный исследовательский университет)
Курсовая работа по технической механике на тему:
"Расчет горизонтального одноступенчатого редуктора общего назначения с цилиндрическими косозубыми колесами".
Выполнил студент: 3 курса группы С-38 Немальцев С.В
Проверила: Альдебенева Н.А.
2012 год
1. Введение.
Редуктором называется механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепную или ременную.
Назначение редуктора - понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим валом. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называются ускорителями или мультипликаторами. Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи - зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазки зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса может быть помещен шестеренчатый масляный насос) или устройства для охлаждения (например, змеевик с охлаждающей водой в корпусе червячного редуктора).
Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: тип передачи(зубчатые, червячные, или зубчато-червячные); число ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т.д.); тип зубчатых колес (цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические и т.д.); относительное расположение валов редуктора в пространстве(горизонтальные, вертикальные); особенности кинематической схемы (развернутая, соосная, с раздвоенной ступенью и т. д.)
Возможность получения больших передаточных чисел при малых габаритах передачи обеспечивают планетарные и волновые редукторы.
Из редукторов рассматриваемого типа наиболее распространены горизонтальные. Как горизонтальные, так и вертикальные редукторы могут иметь колеса с прямыми, косыми или шевронными зубьями. Корпуса чаще выполняют литыми чугунными, реже - сварными стальными. При серийном производстве целесообразно применять литые корпуса. Валы монтируются на подшипниках качения или скольжения. Последние обычно применяют в тяжелых редукторах.
Выбор горизонтальной или вертикальной схемы для всех типов редукторов обусловлен удобством общей компоновки привода( относительным расположением двигателя и рабочего вала приводимой в движение машины и т.д.).
2.Расчетная часть
2.1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет.
Требуемая мощность электродвигателя: (1)
(2)
Определяем ориентировочное значение частоты вращения двигателя, для чего принимаем приближенное значение передаточного числа редуктора:
Находим частоту вращения ведомого вала:
(3)
(4)
Выбираем электродвигатель - АОП1 42-4, где , а .
Уточняем передаточное число: nДВ= ίр*n2; (5)
Выбираем из стандартного ряда: .
Определим угловую скорость ведущего вала:
(7)
Определяем вращающий момент на валах редуктора:
(8)
(9)
Вал ведущий1440150,72Вал ведомый361,1537,8
2.2 Расчет косозубой цилиндрической передачи на контактную выносливость.
Определим марку стали для шестерни и колеса:
для шестерни выбираем:
Ст45 улучшение
предел прочности δв=780 Н⁄〖мм〗^2 предел текучести δт=440 Н⁄〖мм〗^2 твердость HB=230
для колеса:
Ст45 нормализация
δв=570 Н⁄〖мм〗^2 δт=290 Н⁄〖мм〗^2 HB=190
Определим допускаемое контактное напряжение для шестерни
; (10) , где
предел контактной выносливости при базовом числе циклов,
коэффициент долговечности, коэффициент безопасности
δ_н1=(2*230+70*1)/1.2=441.67 Н⁄〖мм〗^2 Определим допускаемое контактное напряжение для зубчатого колеса
δ_н2=(δ_2*К_HL)/(n)H
δ_н2=(2*190+70*1)/1.2=375 Н⁄〖мм〗^2 Расчетное допускаемое контактное напряжение: (δ)=375 Н⁄〖мм〗^2 Для непрямозубых колес допускаемое контактное напряжение определяется по формуле:
Находим межосевое расстояние:
а_ω=(ίр+1) ∛((270/((n)H*ίр))^2*(M2〖*К〗_H)/φ_ba ) (11)
а_ω=(3,99+1) ∛((270/(367,5*3,99))^2*(198547*1)/0,3)=140,75 мм
Согласно СТ СЭВ 229 - 75, принимаем: .
m_n1=0.01*а_ω (12)
m_n1=0.01*140=1,4
m_n2=0.02*а_ω
m_n2=0.02*140=2,8
По СТ СЭВ 310 76 m_n=2
Найдем суммарное число зубьев:
;(13) принимаем где Вычислим число зубьев на шестерне: ; (14)
Теперь найдем число зубьев на колесе:
(15)
Определим основные размеры шестерни и колеса.
Для начала найдем делительные диаметры:
(16)
делительный диаметр шестерни;
делительный диаметр колеса.
Определим диаметры окружных вершин:
(17)
Определим диаметры окружных впадин:
(18)
Определим ширину шестерни и колеса:
Проверяем межосевое расстояние:
Находим окружную скорость колес и, определяем степень точности передачи:
(21)
Принимаем степень точности равную 8.
Окружная сила:. F=P/V (22)
F=7500/4.14=1811,59 Вт
Радиальная сила:.(23)
Осевая сила:.(24)
Проведем проверочный расчет на контактную выносливость:
(25), что соответствует (26)
Перегрузка -0,8%, что в пределах нормы.
2.3 Приближенный расчет валов.
Приближенный расчет выполняют как условный только как кручение, в целях приближенного определения посадочных диаметров, а влияние изгиба учитывают понижением значения допускаемого контактного напряжения. При этом обычно определяют диаметр выходного конца вала, который испытывает одно кручение, затем по конструктивным соображениям назначают другие посадочные диаметры валов.
Найдем диаметр хвостовика ведущего вала:
(27), где допускаемое напряжение на кручение.
Находим диаметры ведущего вала:
Определим диаметр вала под уклонение:
〖dyn〗_1=d_xb1+(2....4мм)=22+4=26мм (26)
Определим диаметр вала под подшипник:
〖dn〗_1=〖dyn〗_1+(3...5мм)=26+4=30мм (27)
Определим диаметр вала под шестерню:
d_b1=〖dn〗_1+(4...5мм)=30+5=35мм (28)
Определим диаметр буртика:
d_δ1=d_b1+(8...10мм)=35+10=45мм (29)
Найдем диаметр хвостовика ведомого вала:
(30)
Определим диаметр вала под уплотнением:
Определяем диаметр вала под подшипники:
принимаем dп=45мм
Определяем диаметр вала под колесо:
Определяем диаметр вала под буртик:
.
, принимаем 8
,(31) , (32)
, (33)
2.4 Конструктивные размеры корпуса редуктора.
1.Определим толщину корпуса и крышки редуктора:
δ=0.025*а_ω+1=8 (35)
δ_1=0.02*а_ω+1=8
2.Определим толщину верхнего пояса корпуса:
b=1.5*δ (36)
b=1.5*8=12мм
3.Определим толщину нижнего пояса корпуса:
b_1=1.5*δ_1 (37)
b_1=1.5*8=12мм
4.Определим толщину нижнего пояса корпуса без бобышки:
P=2.35*δ (38)
P=2.35*8=18.8мм
5.Определим толщину ребер основания корпуса:
m=(0.85...1)*δ=1*8=8мм (39)
6.Толщина ребер крышки:
m_1=(0.85...1)*δ_1=1*8=8мм (40)
7.Определим диаметр фундаментных болтов:
{█(d_(1-1)=0.03*а_ω+12=16.2@d_(1-2)=0.036*а_ω+12=17.04)┤ (41)
Выберем болт М18
8.Определим диаметр болтов у подшипника:
{█(d_(2-1)=0.7*d_1=12,6@d_(2-2)=0.75*d_1=13,5)┤ (42)
Выберем болт М14
9.Определим диаметр болтов крепления корпуса с крышкой:
{█(d_(3-1)=0.5*d_1=9@d_(3-2)=0.6*d_1=10,8)┤ (43)
Выберем болт М10
2.5 Первый этап эскизной компоновки.
Первый этап служит для приближенного определения положения зубчатых колес и звездочки относительно опор для последующего определения опорных реакций и подбора подшипников.
Компоновочный чертеж выполняем в одной проекции, разрез по осям валом при снятой крышке редуктора; желательный масштаб 1:1, чертить тонкими линиями.
Примерно посередине листа параллельно его длинной стороне проводим горизонтальную осевую линию; затем две вертикальные линии - оси валов на расстоянии, а_ω=140 мм. Вычерчиваем упрощенно шестерню и колесо в виде прямоугольников; шестерня выполнена за одно целое с валом; длина на ступицы колеса равна ширине венца и не выступает за пределы прямоугольника.
2.6 Подбор подшипников и расчет их долговечности.
Подбор подшипников редукторов производят для обеих опор вала, при этом применяют подшипники одного размера и одного типа. В этом случае подбор проводят по наиболее нагруженной опоре. Расчет ведут параллельно для обеих опор до получения эквивалентных динамических нагрузок, по которым определяют наиболее нагруженную опору. Расчет ведущего вала:
Проверим долговечность подшипников на ведущем валу:
R_x1=R_x2=F_t/2 (44)
R_x1=R_x2=(7500 H)/2=3750H
R_y1=1/2l1*(F_r*l_1+Fα d1/2) (45)
R_y1=1/(2*53)*(30724,1+7472,57)=360,35H
R_y2=1/2l1*(F_r*l_1-Fα d1/2)
R_y2=1/(2*53)*(30724,1-7472,57)=219,35 H
Проверка:
R_y1+R_y2-F_r=0 (46)
360.35+219.35-579.7=0
Суммарные реакции:
F_r1=R_1=√(R_x1^2+R_y1^2 ) (47)
F_r1=R_1=√(〖3750H〗^2+〖360.35H〗^2 )=3767.27H
F_r2=3756.4H
Эквивалентная нагрузка:
P_Э=(XVF_R1+YF_a ) K_δ K_T (48)
P_Э=(0.56*3767.27+1.99*271.73)1*1=2650.41H
Расчетная долговечность:
L=(C/P_Э )^3 (49)
L=(21600H/2650.41H)^3=539.об.мин.
L_h=(L*〖10〗^6)/60n (50)
L_h=(539*〖10〗^6)/(60*1440)=6863,4 ч
Рассчитаем ведомый вал:
Проведем расчет в горизонтальной плоскости:
R_x3=R_x4=1/(2l_2 )*l_2 F_t 〖R_x3=R〗_x4=905.795H
Проверка:
R_x3+R_x4-F_t=0
(905.795H+905.795H-1811.59)=0
R_y3=1/〖2l〗_2 (F_r l_2-F_a d_2/2) R_y3=1/(2*55) (31883.5-30433.76)=13.17H
R_y4=1/〖2l〗_2 (-F_r l_2-F_a d_2/2)
R_y4=1/(2*55) (31883.5+30433.76)=566.53H
Поверка:
R_y3+R_y4-(F_r+R_y4 )=0
13.17+566.53-579.7=0
F_r3=R_3=√(R_x3^2+R_y3^2 )
F_r3=R_3=√(〖905.795H〗^2+〖13.17H〗^2 )=905.89H
F_r4=R_4=√(R_x4^2+R_y4^2 )
F_r4=R_4=√(〖905.795H〗^2+〖566.53H〗^2 )=1068.37H
P_Э=R_4 VK_δ=F_r4 VK_δ K_T
P_Э=1068.37H
L=(37100H/1068.37H)^3=41854об.мин.
L_h=(41854*〖10〗^6)/(60*361)=1932317 ч
2.7 Второй этап эскизной компоновки.
Второй этап компоновки имеет целью конструктивно оформить зубчатые колеса, валы, корпус, подшипниковые узлы и подготовить данные для проверки прочности валов и некоторых других деталей.
Примерный порядок выполнения следующий.
Вычерчиваем шестерню и колесо по конструктивным размерам, найденным ранее. Шестерню выполняем за одно целое с валом.
Конструируем узел ведущего вала:
А) Наносим осевые линии, удаленные от середины редуктора на расстояние l_1. Используя эти осевые линии, вычерчиваем в разрезе подшипники качения (можно вычерчивать одну половину подшипника, а для второй половины нанести габариты);
Б) Между торцами подшипников и внутренней поверхностью стенки корпуса вычерчиваем мазеудерживающие кольца. Их торцы должны выступать внутрь корпуса на 1-2 мм, от внутренний стенки. Тогда эти кольца будут выполнять одновременно роль маслоотбрасывающих колец. Для уменьшения числа ступеней вала кольца устанавливаем на тот же диаметр что и подшипники. Фиксация их в осевом направлении осуществляется заплечиками вала и торцами внутренних колец подшипников.
В) Вычерчиваем крышки подшипников с уплотнительными прокладками и болтами. Болт условно заводится в плоскость чертежа, о чем говорит, вырыв на плоскости разъема.
Войлочные и фетровые уплотнения применяют главным образом в узлах, заполненных пластичной смазкой. Уплотнения манжетного типа широко используют как при пластичной, так и при жидкой смазке подшипников узла.
Г) Переход вала к присоединительному концу выполняют на расстоянии 10-15 мм от торца крышки подшипника так, чтобы ступица муфты не задевала за головки болтов крепления крышки. Длина присоединительного конца вала определяется длиной ступицы муфты.
Аналогично конструируем узел ведомого вала. Обратим внимание на следующие особенности:
А) Для фиксации зубчатого колеса в осевом направлении предусматриваем утолщение вала с одной стороны и установку расстояний втулки с другой; место перехода вала от 65 мм к 60 мм смещаем на 2-3 мм внутрь распорной втулки с тем, чтобы гарантировать прижатие мазеудерживающего кольца к торцу втулки.
Б) Отложив от середины редуктора расстояние l2, проводим осевые линии и вычерчиваем подшипники.
В) Вычерчиваем мазеудерживающие кольца, крышки подшипников с прокладками и болтами.
Г) Откладываем расстояние l3 и вычерчиваем звездочку цепной передачи; ступица звездочки может быть смещена в одну сторону для того, чтобы вал не выступал за пределы редуктора на большую длину. Переход от 60 мм к 55мм смещаем на 2-3 мм внутрь подшипника с тем, чтобы гарантировать прижатие кольца к внутреннему кольцу подшипника (а не к валу!). Это кольцо (между внутренним кольцом подшипника и ступицей звездочки) не допускает касания ступицы и сепаратора подшипника;
Д) От осевого перемещения звездочка фиксируется на валу торцовым креплением. Шайба прижимается к торцу ступицы одним или двумя винтами. Следуем обязательно предусмотреть зазор между торцом вала и шайбой в 2-3 мм для натяга. На ведущем и ведомом валах применяем шпонки призматические по скругленным торцам по СТ СЭВ 189-75. Вычерчиваем шпонки, принимая их длину на 5-10 мм меньше длин ступицы. Непосредственным изменением уточняем расстояния между опорами и расстояния, определяющие положение зубчатых колес и звездочки относительно опор. При значительном изменении этих расстояний уточняем реакции опор и вновь проверяем долговечность подшипников.
2.8 Подбор муфт
Для соединения вала двигателя с ведущим валом редуктора и ведомого вала с валом рабочей машины применяют муфты упругие втулочно-пальцевые. Муфты подбирают по диаметру хвостовика и по величине расчетного момента.
l_хв1=50мм -длина хвостовика ведущего вала
l_хв2=80мм -длина хвостовика ведомого вала
2.9Подбор шпонок
Проверка прочности шпоночных соединений.
Для соединения валов с деталями, передачи вращения применяют призматические шпонки. Подберем шпонку для хвостовика ведущего вала.
l_шп=40 мм -рабочая длина шпонка
Шпонка 8x4x40 СТ СЭВ 189-75
σ_см=〖2М〗_1/(d(h-t_1)l_p )<[ε] Нормальное напряжение (51)
ε_см=(2*49761 Н)/(22*(7-4)*40)=37.98 н⁄〖мм〗^2 τ_ср=(2*М_1)/(dl_p b)(52)
τ_ср=(2*49761)/(22*40*8)=14.13 н⁄〖мм〗^2 Определим шпонку под шестерню ведущего вала.
l_шп=25мм
Шпонка 10x8x25 СТ СЭВ 189-75
σ_см=(2*49761 Н)/(35*(8-5)*25)=3,96 н⁄〖мм〗^2 τ_ср=(2*49761)/(35*25*10)=11,37 н⁄〖мм〗^2 Подберем шпонку для хвостовика ведомого вала
l_шп=70мм
Шпонка 12x8x70 СТ СЭВ 189-75
σ_см=(2*198547 Н)/(38*(8-5)*70)=49,76 н⁄〖мм〗^2 τ_ср=(2*198547)/(38*70*12)=12,44 н⁄〖мм〗^2 Подберем шпонку для шестерни ведомого вала
l_шп=56мм
Шпонка 16x6x56 СТ СЭВ 189-75
σ_см=(2*198547 Н)/(50*(10-6)*56)=35,45 н⁄〖мм〗^2 τ_ср=(2*198547)/(50*56*16)=8,86 н⁄〖мм〗^2 2.10 Уточненный расчет валов
Проведем уточненный расчет ведущего вала на хвостовике
Из табличных значений известно что:
R_σ=1.6
R_τ=1.5
β=0.98
ε_σ=0.92
ε_τ=0.83
σ_u=σ_m=M_1/W_(k hetto) (53)
σ_u=σ_m=49761/1854.04=26.83
W_(k hetto)=(πd^3)/16-(bc(d-c^2))/2d (54)
W_(k нетто=(3,14*〖22〗^3)/16-(8*4(22-〖4)〗^2)/(2*22)=1854,04)
n_σ=(σ-1)/(R_σ/(ε_σ*β)*σ_V+ψ_σ σm)(55)
n_σ=245,1/(1,6/(0,92*0,98)*26,83+0,2*26,83)=4,6
n_τ=(τ-1)/(R_τ/(ε_τ*β)*τ_V+ψ_τ τm)(56)
n_t=142,16/(1,5/(0,83*0,98)*13,42+0,1*13,42)=5,4
n=(n_σ*n_τ)/√(n_σ^2+n_τ^2 )
n=(4,6*5,4)/√(〖4,6〗_^2+〖5,4〗_^2 )=3,5
Аналогично рассчитываем шпонку под шестерню ведущего вала:
n=13.96
Шпонку ведомого вала:
n=4.3
И шпонку под колесо ведомого вала:
n=9.5
3. Конструктивно-технологическая часть.
3.1 Посадка основных деталей редуктора.
зубчатые и червячные колеса и зубчатые муфты на валу. Венцы червячных колес на центр.
стаканы под подшипники качения в корпус, распорные втулки.
крышки торцовые узлов на подшипниках качения.
распорные кольца, сальники, валы, под подшипники на конических закрепительных втулках.
Отклонение вала k6 - внутренние кольца подшипников качения на валы.
Отклонение отверстия H7 - наружные кольца подшипников качения в корпус.
3.2 Смазка редуктора.
Смазка зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до уровня, обеспечивающего погружение колеса примерно на 10 мм. Объем масляной ванны определяем из расчета 0,25 на 1 кВт передаваемой мощности.
По таблице устанавливаем вязкость масла. При скорости v = 4.4 м/с рекомендуемая вязкость 81,5 сСт. Согласно ГОСТ 20799-75 принимаем масло И100А.
Подшипники смазываем пластичной смазкой, которую закладывают в подшипниковые камеры при сборке. Периодически смазку пополняют шприцем через пресс-масленку. Сорт смазки - УТ-1. 3.3 Сборка редуктора.
Перед сборкой внутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкой краской.
Сборку производят в соответствии с чертежом общего вида редуктора, начиная с узлов вала:
- на ведущий вал насаживают маслоудерживающие кольца и шарикоподшипники, предварительно нагретые в масле до 80-100 С;
- в ведомый вал закладывают шпонку и напрессовывают зубчатое колесо до упора в бурт вала; затем надевают распорную втулку, мазеудерживающие кольца и устанавливают шарикоподшипники предварительно нагретые в масле.
Собранные валы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку корпуса, покрывая предварительно поверхности стыка корпуса спиртовым лаком. Для центровки используют 2 конических штифта; затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.
После этого на ведомый вал надевают распорное кольцо, в подшипниковые камеры закладывают смазку, ставят крышки подшипников с комплектом металлических; регулируют тепловой зазор. Перед постановкой сквозных крышек в проточки закладывают войлочные уплотнения, пропитанные горячим маслом. Проверяют проворачиваемость валов, отсутствия заклинивания подшипников (валы должны проворачиваться от руки и закрепляют крышки винтами.
Затем ввертывают пробку маслоспускного отверстия с прокладкой и жезловый маслоуказатель. Заливают в корпус масло и закрывают смотровое отверстие крышкой с прокладкой; закрепляют крышку болтами.
Содержание.
Введение......................................................................................................1
Расчетная часть:
2.1Выбор электродвигателя и кинематический расчет..........................................1
2.2. Расчет цилиндрической шевронной передачи на контактную выносливость......2
2.3. Приближенный расчет валов.......................................................................5
2.4. Конструктивные размеры корпуса редуктора.................................................6
. Первый этап эскизной компоновки................................................................7
Подбор подшипников и расчет их долговечности...........................................7
2.7. Второй этап эскизной компоновки..............................................................10
Подбор муфт...........................................................................................12
Подбор шпонок. Проверка прочности шпоночных соединений......................12
2.10. Уточненный расчет валов.......................................................................14
3. Конструктивно-технологическая часть:
Посадка основных деталей редуктора......................................................1
Смазка редуктора..................................................................................2
Сборка редуктора.................................................................................3
Поз.Обо-
знач.НаименованиеКол.Примечание
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
Документация
Пояснительная записка
Сборочный чертеж
Детали
Вал ведущий
Кольцо уплотнительное
Крышка подшипника сквозная
Прокладка регулировочная; комплект
Кольцо мазеудерживающее
Крышка подшипника глухая
Корпус редуктора
Крышка корпуса
Крышка смотрового окна
Прокладка
Крышка подшипника глухая
Маслоуказатель жезловый
Прокладка
Пробка
Крышка подшипника сквозная
Втулка распорная
Колесо зубчатое цилидрическое
Шестерня
Вал ведомый
Стандартные изделия
Болт М8 ГОСТ 7798-70
Шайба пружинная 8 ГОСТ 7798-70
Болт М6 ГОСТ 7798-70
Болт М14 ГОСТ 7798-70
Гайка М14 ГОСТ 7798-70
Шайба пружинная 14 ГОСТ 7798-70
Болт М 10 ГОСТ 7798-70
Гайка М10 ГОСТ 7798-70
Шайба пружинная 10 ГОСТ 7798-70
Шпонка 8х4х40 СТ СЭВ 189-75
Шпонка 10х8х25 СТ СЭВ 189-75
Шпонка 12х8х70 СТ СЭВ 189-75
Шпонка 16х6х56 СТ СЭВ 189-75
Подшипник 306 ГОСТ 8338-75
Подшипник 309 ГОСТ 8338-75
1
1
1
1
1
4
4
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
8
8
4
6
6
6
2
2
2
1
1
1
1
2
2
Сталь 45
Войлок
СЧ 15-32
Сталь 10
Сталь Ст3
СЧ 15-32
СЧ 15-32
СЧ 15-32
СЧ 15-32
Картон технический
СЧ 15-32
Сталь Ст3
Резина маслостойкая
Сталь Ст3
СЧ 15-32
Сталь Ст2
Сталь 45
Сталь 45
Сталь 35
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
74
Размер файла
777 Кб
Теги
poyasnitelnaya, zapiska, 336
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа