Материал: Расчет привода и редуктора

Расчет привода и редуктора

Содержание

Введение

. Кинематический и силовой расчет привода

.1 Выбор электродвигателя

.2 Определение передаточного числа привода

.3 Определение основных параметров валов

. Расчет зубчатой передачи

.1 Выбор материала зубчатых колес и вида термообработки

.2 Определение допускаемых напряжений

.3 Предварительный выбор угла наклона зубьев

.4 Выбор коэффициента ширины зубчатых колес

.5 Проектировочный расчет на контактную выносливость

.6. Проверочный расчет зубчатой передачи

. Эскизная компоновка редуктора

. Расчет валов

.1 Расчет валов на статическую прочность

.2. Расчет вала на выносливость

. Выбор шпонки

. Выбор подшипников качения

. Выбор смазочных материалов и системы смазки

Заключение

Список используемых источников

Введение

Целью курсовой работы является закрепление знаний и вычислительных навыков, полученных студентами-судомеханиками при изучении теоретического курса лекций по дисциплине детали машин, а также при выполнении практических и лабораторных работ по этой дисциплине.

Редуктор - механизм, передающий и преобразующий крутящий момент, с одной или более механическими передачами.

Обычно редуктором называют устройство, преобразующее высокую угловую скорость вращения входного вала в более низкую на выходном валу, повышая при этом вращающий момент.

.Кинематический и силовой расчет привода

.1 Выбор электродвигателя

Определение требуемой мощности электродвигателя

, (1)

где ŋ_пр - КПД привода.

ŋ_пр= ŋ_зп·ŋ_пк·ŋ_пк·ŋ_м , (2)

где ŋ_зп = 0.98 - КПД зубчатой передачи,

ŋ_пк = 0.995 - КПД подшипников качения,

ŋ_м = 0.98 - КПД муфты.

ŋ_пр= 0.98·0.995²·0.98=0.95,

Наиболее предпочтительным для приводов общего назначения являются двигатели с числом оборотов 1000 об/мин и 1500 об/мин.

Выбор двигателя производится по ГОСТ 19523-81. Выбираем двигатель 4А112МА6У3, мощностью 3.0 кВт.

.2 Определение передаточного числа привода

, (3)

где n_э - число оборотов электродвигателя.

n_пр - число оборотов привода.

Число оборотов привода определим из формулы:

, (4)

где ω = 19 - угловая скорость.

 = 181.53 об./мин.,

Определяем передаточное число привода при использовании двигателя 1500 об/мин:

И при использовании двигателя 1000 об/мин:

Поскольку для одноступенчатых косозубых редукторов U_пр ≤ 5.2, поэтому отдаем предпочтение второму варианту.

Принимаем U_пр=5.6.

1.3 Определение основных параметров валов

Таблица 1. Основные параметры валов

. Расчет зубчатой передачи

.1 Выбор материала зубчатых колес и вида термообработки

привод вал редуктор прочность

Для обеспечения длительной работы зубчатых передач, разность средних твердостей колеса и шестерни должна составлять 20…50 НВ.

Колесо:

Материал - сталь 45;

Вид термообработки - нормализация;

Твердость - 200 НВ;

Предел прочности(δ_В) - 570 МПа;

Предел текучести(δ_Т) - 290 МПа.

Шестерня:

Материал - сталь 45;

Вид термообработки - улучшение;

Твердость - 220 НВ;

Предел прочности(δ_В) - 730 МПа;

Предел текучести(δ_Т) - 390 МПа.

.2 Определение допускаемых напряжений

Допускаемые напряжения для шестерни и колеса определятся как:

 , (5)

где = 2HB + 70 - предел контактной поверхности зубьев,

S_H = 1.1 - коэффициент безопасности,

KHL - коэффициент долговечности.

 , (6)

где N_HO = 10·10⁶ - базовое число циклов перемены напряжения,

N_HE = N_Σ - эквивалентное число циклов перемены напряжения.

N_Σ = 24·Ксут·365·Кгод·L. (7)

где L= 10 - срок службы.

Допускаемые напряжения для шестерни:

Для колеса:

В качестве допускаемого контактного напряжения, примем условное допускаемое напряжение:

 (8)

Допускаемое напряжение зубьев определится как:

 (9)

где = 1.8 НВ - предел выносливости зубьев при изгибе,

 = 1.75 - коэффициент безопасности,

KFL - коэффициент долговечности.

где  = 6(для косозубых колес) - показатель степени,

= 4·10⁶,

= N_Σ.

Допускаемое напряжение зубьев шестерни:

Для колеса:

2.3 Предварительный выбор угла наклона зубьев

Угол наклона β, выбирается из диапазона от 8 до 18°.

Для предварительных расчетов принимаем β = 10°

2.4 Выбор коэффициента ширины зубчатых колес

Коэффициент ширины зубчатых колес ψ_bd, выбирается из диапазона от 0.8 до 1.4.

где bw - ширина венца,

dw - начальная окружность.

Принимаем ψ_bd = 1.

2.5 Проектировочный расчет на контактную выносливость

Предварительное значение начального диаметра шестерни:

 (10)

где  - вспомогательный коэффициент,

 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца,

 - крутящий момент второго вала.

Нормальный модуль зубьев:

 (11)

Межосевое расстояние передачи:

 (12)

Для обеспечения технологичности корпусов межосевое расстояние передачи принимаем равным большему значению:

Суммарное число зубьев:

 (13)

Число зубьев шестерни:

 (14)

Число зубьев колеса:

 (15)

Фактическое значение передаточного отношения:

 (16)

Действительный угол наклона зубьев:

 (17)

Начальный диаметр шестерни:

 (18)

Начальный диаметр колеса:

 (19)

Проверка межосевого расстояния:

 (20)

Диметры делительных окружностей:

 (21)

 (22)

Диаметры вершин зубьев:

 (23)

 (24)

Диаметр впадин:

 (25)

 (26)

Рабочая ширина зубчатого венца:

 (27)

 (28)

Определение окружной скорости зубчатых колес:

 (29)

где  - количество оборотов.

Выбор степени точности зубчатых колес:

Выбираем степень точности равную 8.

2.6. Проверочный расчет зубчатой передачи

Расчет на контактную выносливость:

 (30)

где  - коэффициент учитывающий форму зуба,

 - коэффициент учитывающий материал,

 - коэффициент учитывающий длину линии зацепления (),

- удельная, расчетная окружная сила.

 (31)

где ,

 - коэффициент учитывающий нагрузку по ширине венца,

 - коэффициент учитывающий динамическую нагрузку.

 (32)

где  - удельная, окружная динамическая сила,

 - удельная расчетная окружная сила.

.

.

3. Эскизная компоновка редуктора

Предварительный расчет вала, предварительное определение диаметра вала:

 (33)

Толщина стенки редуктора:

 (34)

Толщина стенки должна быть не менее 7 мм.

Расстояние от торца зубчатого колеса до внутренней стенки корпуса редуктора:

 (35)

Расстояние от вершины зубьев до внутренней стенки корпуса редуктора:

 (36)

Длина ступицы зубчатого колеса:

 (37)

Длина ступицы должна быть не менее ширины венца.

Ширина подшипника качения:

 (38)

Окружная сила:

 (39)