КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
«РЕДУКТОР КОНИЧЕСКИЙОДНОСТУПЕНЧАТЫЙ ПРЯМОЗУБЫЙ»
Введение
Курсовой проект это моя первая конструкторская работа, привыполнении которой я применил на практике знания общеобразовательных иобщетехнических дисциплин, таких как физика, математика, техническая итеоретическая механика, детали машин, сопротивление материалов, материаловеденьемашиностроительное черчение и другие.
В результате работы я должен:
1. Систематизировать, закрепить и расширить теоретические знания,а также развить расчетно-графические навыки;
2. Ознакомиться с конструкциями типовых деталей иузлов и приобрести навыки самостоятельного решения инженерно – технических задач,умения рассчитать и сконструировать механизмы и детали общего назначения наоснове полученных знаний
3. Овладеть техникой разработки конструкторских документовна различных стадиях проектирования и конструирования;
4. Научиться защищать самостоятельно принятое техническоерешение.
Мне предстоит рассчитать и спроектировать одноступенчатыйконический прямозубый редуктор по трём параметрам: мощности, передаточномучислу, и числу оборотов. (Проектирование-это разработка общейконструкции изделия, а Конструирование – это детальная разработка всехвопросов, решение которых необходимо для реальной конструкции изделия) Редукторомназывают механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненных ввиде отдельного агрегата и служащих для передачи вращения от вала двигателя квалу рабочей машины. Мне предстоит рассчитать и спроектировать одноступенчатыйконический прямозубый редуктор. Конические редукторы применяются для передачидвижения между валами, оси которых пересекаются под углом 90º. Назначениередуктора – понижение угловой скорости и соответственно повышениевращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Механизмы дляповышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называютускорителями или мультипликаторами. Редуктор состоит из корпуса (литогочугунного или стального), в котором помещают элементы передачи – зубчатыеколеса, валы, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктораразмещают такие устройства для смазывания зацеплений и подшипников илиустройство для охлаждения Редуктор проектируют либо для привода определенноймашины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточномучислу без указания конкретного назначения.
Редукторы классифицируются по следующим признакам:
Ø типпередачи (зубчатые, червячные или зубчато – червячные);
Ø числоступеней (одноступенчатые и многоступенчатые);
Ø типзубчатых колес (цилиндрические, конические, коническо – цилиндрические);
Ø относительноерасположение валов в пространстве (горизонтальные и вертикальные);
Ø особенностикинематической схемы (развернутая, соосная и с раздвоенной ступенью).
1.Задание на курсовойпроект и кинематическая схема
Спроектировать одноступенчатый, горизонтальный, коническийредуктор (режим работы редуктора спокойный нагрузка нереверсивная, предназначендля длительной эксплуатации; работа односменная; температура окружающей среды +10…+30ºС,срок службы неограничен.) по следующим данным:
P2=4,4 кВт
n2=365 об/мин
u=4/> /> /> /> /> /> /> />
Рис 1 Кинематическая схема редуктора
Электродвигатель
1. Муфта
2. Редуктор
2. Выборэлектродвигателя и кинематический расчёт
Определяемобщий КПД редуктора:
Согласно [(3);таблице 1.1] принимаем:
КПД зубчатыхколёс />;
КПДподшипников />;
/>
Определяемтребуемую мощность электродвигателя:
/>
Определяемскорости на валах:
/>;
/>;
/>
Выбираемэлектродвигатель:
Согласно [(3);таблице П1] выбираем двигатель/> с
/>;
/>;
/>.
Определяемвращающие моменты на валах:
/>
/>
4. Расчётзубчатых колёс редуктора
Выбираемматериал для шестерни и колеса согласно [(3) таблице 3.3]:
Ø для шестерни сталь 40Хулучшенная с твёрдостью HB 270;
Ø для колеса сталь 40Х ствёрдостью HB 245.
Определяемдопускаемые контактные напряжения:
Согласно [(3) таблице 3.2]принимаем:
/>;
Согласно [(3) таблице 3.1]принимаем:
Коэффициентбезопасности:
/>;
Коэффициентдолговечности:
/>;
Коэффициент /> (При консольномрасположении);
Согласно />:
/>;
Коэффициентширины венцапо отношению к внешнему конусному расстоянию
/>;
/>
Определяемвнешний делительный диаметр колеса:
/>;
Принимаемближайшее стандартное значение по />
/>
Определяемколичество зубьев колеса и шестерни:
Принимаемчисло зубьев шестерни:
/>=25;
/>Определяемчисло зубьев колеса:
/>;
Проверка:
/>;
Отклонение отзаданного нет.
Определяемвнешний окружной модуль:
/>;
Уточняемзначение />;
Отклонение отстандартного 0%.
Определяемуглы делительных конусов:
/>
Определяемвнешнее конусное расстояние и длину зуба:
/>
Определяемвнешний делительный диаметр шестерни:
/>.
Определяемсредний делительный диаметр шестерни:
/>.
Определяемвнешние диаметры шестерни и колеса:
/>
Определяемсредний окружной модуль:
/>
Определяемкоэффициент ширины шестерни по среднему диаметру:
/>
Определяемсреднюю окружную скорость колеса:
/>
Дляконической передачи назначаем 7-ю степень точности.
Проверкаконтактных напряжений:
/>
/>
Определяем силыучаствующие в зацеплении:
/>
Определяемкоэффициент нагрузки />:
/>
Определяемкоэффициент формы зуба /> в зависимости отэквивалентных чисел зубьев:
/>
Определяем коэффициентзапаса прочности и значение предела выносливости при отнулевом цикле изгиба:
Принимаем />, тогда:
/>
/>
Определяемдопускаемое напряжение:
Для шестерни:
/>;
Для колеса:
/>.
Определяемотношение />:
Для шестерни:
/>;
Для колеса:
/>
Проверяем зубколеса:
Дальнейшийрасчёт ведём для зубьев колеса, так как полученное отношение для него меньше.
/>
5.Предварительный расчёт валов редуктора
Расчётвыполняется на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.
Определяемкрутящие моменты в поперечных сечениях ведущего и ведомого вала:
/>
Определяемосновные диаметры ведущего вала:
Принимаемдопускаемое напряжение />, тогдадиаметр выходного конца:
/>;
Чтобы ведущийвал редуктора можно было соединить с помощью МУВП с валом электродвигателя (при/>)
Принимаем />,
Принимаем диаметрпод подшипники />.
Определяемосновные диаметры ведомого вала:
Принимаемдопускаемое напряжение />, тогдадиаметр выходного конца:
/>
6.Конструктивные размеры шестерни и колеса
Принимаемдлину посадочного участка шестерни:
/>.
Принимаемосновные размеры колеса:
/>
Определяемдиаметр ступицы колеса:
/>.
Определяемдлину ступицы колеса:
/>.
Определяемтолщину обода колеса:
/>.
Определяемтолщину диска колеса:
/>
7.Конструктивные размеры корпуса редуктора
Определяемтолщину стенок корпуса и крышки:
Корпуса:
/>;
Крышки:
/>.
Определяемтолщину фланцев (поясов) корпуса и крышки:
Верхний пояскорпуса:
/>.
Нижний пояскорпуса:
/>.
Верхний пояскрышки:
/>.
Определяемдиаметры болтов:
Определяемдиаметры фундаментных болтов:
/>
Принимаемфундаментные болты с резьбой М20
Определяемдиаметры болтов крепящих крышку к корпусу у подшипника:
/>
Принимаемболты с резьбой М14
Определяемдиаметры болтов соединяющих крышку с корпусом редуктора:
/>
Принимаемболты с резьбой М10
8.Предварительная компоновка редуктора
Выбираемподшипники:
Выбираемроликоподшипники конические однорядные лёгкой серии
по [(3); таблицеП7]
Ведущий вал
Условное
обозначение
d
D
T
C
C
e
мм
кН 7206 30 62 17,25 31,5 22 0,36
Ведомый вал
Условное
обозначение
d
D
T
C
C
e
мм
кН 7207 35 72 18,25 38,5 26 0,37
Определяем а1[(3) формула 9.11]:
/>.
Определяемразмер от среднего диаметра шестерни до реакции
подшипника f1:
/>.
Определяемразмер между реакциями подшипников с1:
/>;
/>.
Замеряем расстояния/>:
/>.
Определяемразмеры f2 и с2:
/>;
/>.
9. Проверкадолговечности подшипников
Проверкадолговечности подшипников ведущего вала:
/>
/>Определяем реакции в плоскости xz:
/>
Определяемреакции в плоскости yz:
/>
Определяемсуммарные реакции:
/>
Определяемосевые составляющие радиальных реакций:
/>
Дляподшипников 7206 параметр осевого нагружения e=0,36 />.
Определяемосевые нагрузки по />:
/>
/>
Рассчитываемправый подшипник, т. к. он более нагружен:
/>
/>
/>
Определяемэквивалентную нагрузку:
/>
Определяемрасчётную долговечность в млн. об:
/>
Определяемрасчётную долговечность в ч:
/>
Найденнаядолговечность приемлема.
Расчётведущего вала (рис 2)
Определяеммомент Му:
/>;
/>.
Определяеммомент Мх:
/>;
/>
Определяеммомент Т:
/>
Проверкадолговечности ведомого вала.
Определимосновные данные:
/>
Определяемреакции в плоскости xz:
/>;
/>
Определяемреакции в плоскости yz:
/>
/>
Определяемсуммарные реакции:
/>
Рассчитываемчетвёртый подшипник:
Выбираемчетвёртый подшипник т. к. он больше нагружен.
/>
Определяемэквивалентную нагрузку:
/>.
Определяемрасчётную долговечность в млн. об:
/>
Определяемрасчётную долговечность в ч:
/>
Найденнаядолговечность приемлема.
Расчётведомого вала (рис 3)
Определяеммомент Му:
/>;
/>.
Определяеммомент Мх:
/>;
/>
Определяеммомент Т:
/>
10. Проверкапрочности шпоночных соединений
Шпоночныесоединения проверяем на смятие. Материал шпонки: Сталь 45 нормализованная. допускаемое напряжениепри стальной ступице:
[sсм]=100¸120 МПа
Выбираемшпонки по [(3);табл. 8.9.]:
dвала
b/>h/>L
t1
t2
Dв1 =24
8/>7/>40 4 3,3
Dв2 =32
10/>8/>56 5 3,3
Dк2 =40
12/>8/>36 5 3,3
Шпонка на выходномконце ведущего вала:
Длина шпонки:
/>
Принимаем />=40 мм
Проверяемшпонку на смятие:
/>
Шпонка на выходномконце ведомого вала:
Длина шпонки:
/>
Принимаем />
Проверяемшпонку на смятие:
/>
Шпонка длякрепление колеса на ведомом валу:
Длина шпонки:
/>
Принимаем />
Проверяемшпонку на смятие:
/>
Выбранные шпонкивыдерживают напряжения смятия.
11.Уточнённый расчёт валов
Выбираемматериал валов:
Сталь 40Х улучшенная(/>) [(3); табл. 3.3.].
Определяемпределы выносливости:
/>;
/>.
Рассчитываемведущий вал:
Расчёт ведёмдля наиболее опасных сечений, в которых действуют наибольшие моменты, т.е.сечение под подшипником, ближайшее к шестерне и сечение при передаче вращающегомомента от электродвигателя через муфту.
Рассчитываемсечение под подшипником, ближайшее к шестерне:
Определяемизгибающие моменты:
/>;
/>.
Определяем суммарныйизгибающий момент:
/>
Определяем моментсопротивления сечения:
/>.
Определяемамплитуду нормальных напряжений:
/>.
Определяемкоэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
/> по [(3); табл. 8.7.],
/>
Определяем полярныймомент сопротивления:
/>.
Определяем амплитудуи среднее напряжение цикла касательных напряжений:
/>.
Определяем коэффициентзапаса прочности по касательным напряжениям:
/> по [(3); табл. 8.7.]; /> по[(3); стр. 166].
/>.
Определяем коэффициентзапаса прочности:
/>
Найденноезначение достаточно, прочность обеспечена.
Рассчитываемсечение при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфту.
Определяемизгибающие моменты:
/>;
/>.
Определяемсуммарный изгибающий момент:
/>
Определяеммомент сопротивления кручению:
/>
Определяеммомент сопротивления изгибу:
/>
Определяемамплитуду нормальных напряжений:
/>.
Определяемкоэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
/> по [(3); табл. 8.5.]; /> по [(3); табл. 8.8.]; />
Определяемамплитуду и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
/>.
Определяемкоэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
/> по [(3); табл. 8.5.]; /> по [(3); табл. 8.8.]; /> по[(3); стр. 166].
/>.
Определяемкоэффициент запаса прочности:
/>
Найденноезначение достаточно, прочность обеспечена.
Рассчитываемведомый вал:
Расчёт ведёмдля наиболее опасных сечений, в которых действуют наибольшие моменты, т.е. сечениепод подшипником, ближайшее к колесу, сечение под колесом и сечение при передачевращающего момента на агрегат через муфту.
Рассчитываемсечение под подшипником, ближайшее к колесу
Определяем изгибающиемоменты:
/>;
/>.
Суммарныйизгибающий момент:
/>
Моментсопротивления сечения:
/>.
Амплитуданормальных напряжений:
/>.
Коэффициентзапаса прочности по нормальным напряжениям:
/> по [(3); табл. 8.7.].
/>.
Полярныймомент сопротивления:
/>.
Амплитуда исреднее напряжение цикла касательных напряжений:
/>.
Коэффициентзапаса прочности по касательным напряжениям:
/> по [(3); табл. 8.7.]; /> [(3); стр. 166].
/>.
Коэффициентзапаса прочности:
/>
Найденноезначение достаточно, прочность обеспечена.
Рассчитываемсечение при передаче вращающего момента от электродвигателя через муфту.
Определяемизгибающие моменты:
/>;
/>.
Определяемсуммарный изгибающий момент:
/>
Определяеммомент сопротивления кручению:
/>
Определяеммомент сопротивления изгибу:
/>
Определяемамплитуду нормальных напряжений:
/>.
Определяемкоэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
/> по [(3); табл. 8.5.]; /> по [(3); табл. 8.8.]; />
Определяемамплитуду и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
/>.
Определяемкоэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
/> по [(3); табл. 8.5.]; /> по [(3); табл. 8.8.]; /> по[(3); стр. 166].
/>.
Определяемкоэффициент запаса прочности:
/>
Найденноезначение достаточно, прочность обеспечена.
Рассчитываемсечение под колесом
Определяемизгибающие моменты:
/>;
/>.
Определяемсуммарный изгибающий момент:
/>
Определяеммомент сопротивления кручению:
/>
Определяеммомент сопротивления изгибу:
/>
Определяемамплитуду нормальных напряжений:
/>.
Определяемкоэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям:
/> по [(3); табл. 8.5.]; /> по [(3); табл. 8.8.]; />
Определяемамплитуду и среднее напряжение цикла касательных напряжений:
/>.
Определяемкоэффициент запаса прочности по касательным напряжениям:
/> по [(3); табл. 8.5.]; /> по [(3); табл. 8.8.]; /> по[(3); стр. 166].
/>.
Определяемкоэффициент запаса прочности:
/>
Найденноезначение достаточно, прочность обеспечена.
12. Выборпосадок
Посадкаподшипников на вал:
Посадкупроизводят в системе отверстий, так как подшипник – готовое изделия и идёт насборку без дополнительной механической обработки. В связи с тем что внутренниекольца подшипников нерегулируемые и нагрузка циркуляционная, то назначаемотклонение вала к6 по [(3); табл. 9.11 и 10.13]
Посадкуподшипников в корпус:
Посадкупроизводим в системе вала, назначаем отклонение отверстия Н7, это вызваностремлением равномерный износ дорожек качения, так как нагрузка местная по[(3); рекомендация 9.5]
Посадкумазеудерживающих колец назначаем h6
Посадкустакана в корпус назначаем H7/h7
Посадкузубчатого колеса на вал h6
Распорныевтулки на вал назначаем H7/k6
Поле допускаширины шпоночного паза Р9
Поле допускаширины зубчатого колеса назначаем Js9, т. к. передача не реверсивная.
Поле допускавала под манжетой назначаем h7
13. Выборсорта масла
Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатогоколеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до погружения колеса на всю длинузуба.
По [(1) табл. 10.8] устанавливаем вязкость масла. При контактныхнапряжениях />=/>МПа и средней скорости />=/> м/с вязкость масла должнабыть приблизительно равна 2/>10-6м2/с.По [(3); табл. 10.10] принимаем маслоиндустриальное И-30А по [ГОСТ20799–75*]
Подшипники смазываем пластичным смазочным материалом,закладываемым в подшипниковые камеры при монтаже. Сорт мази выбираем по [(1)табл. 9.14] – солидол марки УС-2.
Уровень масла в корпусе: 0,25 л на 1 кВт мощности, а у нас5,5 кВт, следовательно, запас масла требуемый для охлаждения равен 1,375 л.Рассчитаем высоту запаса требуемого на охлаждение L/>b/>h=V, следовательно для V=1,375 л h=V/bh=1,375/1,2*2,47=0,46 см=46 мм.Т. к. зуб конического колеса должен быть полностью погружен в масло, то уровеньнадо увеличить на 34 мм, следовательно, уровень масла будет равен 80 мм.
Определимколичество масла V=L/>b/>h=1,2*2,47*0,8=2,3712 л.
14. Сборкаредуктора
Перед сборкойвнутреннюю полость корпуса редуктора тщательно очищают и покрывают маслостойкойкраской.
Сборкупроизводят в соответствии со сборочным чертежом редуктора, начиная со сборкивалов.
На ведущийвал насаживают мазеудерживающее кольцо, затем подшипник устанавливают на вал, предварительнонагрев его в масле до 80–100 °С, затем надевают распорную втулку и стакан,далее насаживают второй подшипник. Устанавливают втулку, многолапчатую шайбу,прижимают шлицевой гайкой и загибают лапки в шлицевые пазы.
В ведомый валзакладывают шпонку /> и напрессовываютзубчатое колесо до упора в бурт вала; затем устанавливают распорную втулку,мазеудерживающие кольца и устанавливают подшипники.
Собранныевалы укладывают в основание корпуса редуктора и надевают крышку, предварительнопокрытую спиртовым лаком. Для обеспечения центровки крышку устанавливают спомощью двух конических штифтов и затягивают болты, крепящие крышку к корпусу.
После этого вподшипниковые камеры закладывают пластичную смазку и ставят крышки подшипниковс комплектом металлических прокладок для регулировки. Их устанавливают подфланцы крышек подшипников и между корпусом и фланцем стакана.
Затемустанавливают крышки и проверяют проворачивание валов, отсутствие заклиниванияподшипников (валы должны поворачиваться от руки) и закрепляют крышки винтами.
Затем вворачиваютмаслоспускную пробку в отверстие с прокладкой.
Заливают вкорпус масло и закрывают смотровое окно крышкой с резиновой прокладкой,закрепляют крышку винтами. Заворачивают контрольную пробку.
Собранныйредуктор обкатывают и испытывают на стенде по программе, устанавливаемойтехническими условиями.
Заключение
В результате работы я систематизировал, закрепил и расширилтеоретические знания, ознакомился с конструкциями типовых деталей и узлов,научился самостоятельно принимать и защищать решения инженерно – техническихзадач, рассчитывать и конструировать механизмы и детали общего назначения наоснове полученных знаний, овладеть техникой разработки конструкторскихдокументов на различных стадиях проектирования и конструирования.
Разработанный мной редуктор имеет:
1. Габаритные размеры />
2. Внешнее конусноерасстояние />
3. Среднюю окружную скоростьколеса />
4. Малуюмассу.
Также япроизвёл расчёт основных элементов на прочность, жёсткость и устойчивость.
Этот проектпоможет мне в будущем в выполнении дипломной работы и в дальнейшемнепосредственно на производстве.