Проектирование механического привода с одноступенчатым редуктором

Федеральное агентство по образованию

Санкт-Петербургский  государственный горный институт им Г.В. Плеханова

(технический  университет) 
 

Кафедра КГМ и ТМ 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

 

По дисциплине:  _____________Прикладная механика_____________________ 
 
 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 
 

Тема: Проектирование механического привода с одноступенчатым редуктором 
 
 
 

Автор студент  гр.  _ТПР-06_                        ______________               / Николаев А.В./

                                                 ^{(шифр группы)                                               (подпись)                                                 (Ф.И.О.)}    
 
 
 

ОЦЕНКА:   ____________ 

Дата: __________________ 

ПРОВЕРИЛ:

Руководитель  проекта:   ассистент              __________                 / Голиков Н.С./           

                                                                      ^{(должность)                                 (подпись)                                               (Ф.И.О.)} 
 
 
 
 

 
 
 

Санкт - Петербург

2008

 

 

Оглавление

 

     Аннотация

     Основной  задачей курсового проекта по деталям машин является разработка общей конструкции привода, которая  включает в себя обязательную разработку всех вопросов, решение которых необходимо для воплощения принципиальной схемы в реальную конструкцию, правила проектирования, и оформления рабочего проекта определены стандартами СЭВ и ЕСКД. Приступая к проектированию, необходимо помнить:

1. Конструируемое изделие должно иметь рациональную компоновку сборочных единиц, обеспечивающую наименьшие габариты, удобства сборки и замены деталей.
2. Выбор материалов и термической обработки должен быть обоснован и отвечать технологическим и экономическим требованиям.
3. Обеспечивать точность изготовления детали посредством назначения предельных отклонений на размеры, форму и взаимное расположение поверхностей. Результатом проекта должно явиться получение гармоничной конструкции, которое отвечает требованиям надежности, точности, прочности и др.

      В данной курсовой работе представлены расчеты и конструирование одноступенчатого цилиндрического зубчатого редуктора, приведены расчеты цилиндрической зубчатой передачи, валов, шпонок на прочность; геометрия и кинематика зубчатой передачи.

4. По этим расчетам  сконструирован сборочный чертеж редуктора в масштабе 1:2 с указанием габаритных, присоединительных посадочных размеров.

      Данная  пояснительная записка содержит 29 страницы,  4 рисунка и 2 таблицы.

 

     The summary

    The basic task of the course project on details of machines is the development of a general design of a drive, which includes obligatory development of all questions, which decision is necessary for an embodiment of the basic circuit in a real design, rule of designing, and registration of the equipment design are determined by the standards SEV and ESKD. Beginning to designing, it is necessary to remember:

    1. The designed product should have rational configuration of assembly units ensuring the least dimensions, convenience of assembly and replacement of details.

    2. The choice of materials and thermal processing should be proved and answer the technological and economic requirements.

    3. To provide accuracy of manufacturing of a detail by means of purpose of limiting deviations for the sizes, form and mutual arrangement of surfaces. By result of the project should be the reception of a harmonious design, which meets the requirements reliability, accuracy, durability etc.

    The Course activity consists of rated and a graphic part.

    In the rated part included:

• the geometry and kinematics of toothed transmission;
• the choice and calculation of elements transmissions;
• the calculation on the stability, crusher, cut and endurance;
• the choice and calculation of carving fastening connection.

    In the graphic part included:

• the rough arrangement of reductor;
• the assembly drawing of reductor.

      The given course work contains of 29 pages,  4 figures and 2 tables.

 

     Введение

      Редуктором  называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный  в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя  к рабочей машине.

      Назначение  редуктора – понижение угловой  скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим. Конические редукторы применяют для передачи движения между валами, оси которых пересекаются.

      Редуктор  состоит из корпуса, в котором  размещены элементы передачи – зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазки зацеплений и подшипников.

 

      

    Кинематический  расчет привода

1. Коэффициенты  полезного действия (с учетом потерь на трение в подшипниках) по табл. 2.1 [3]:

      Подшипника  качения:

      Зубчатой  передачи:

      Муфты:

      Коэффициент полезного действия привода:

     

      Требуемая мощность электродвигателя:

      

      По  ГОСТ 19523-81 (табл. 2.2 [3]) по требуемой мощности выбираем электродвигатель трехфазный асинхронный короткозамкнутый серии 4А закрытый, обдуваемый, с синхронной частотой вращения 4А280S8У3 с номинальной мощностью 55,0 кВт.

2. Передаточное число редуктора:

      Принимаем стандартное значение из ряда:

     Частота вращения тихоходного вала:

     

     Отклонение  от заданного значения:

     

      Что не допустимо, так как превышает 2,5%.

      Следовательно выбираем по ГОСТ 19523-81 (табл. 2.2 [3]) по требуемой мощности электродвигатель трехфазный асинхронный короткозамкнутый серии 4А закрытый, обдуваемый, с синхронной частотой вращения 4А250M6УЗ с номинальной мощностью 55,0 кВт.

      Передаточное число редуктора:

      Принимаем стандартное значение из ряда:

     Частота вращения тихоходного вала:

     

     Отклонение  от заданного значения:

     

      Что допустимо, так как не превышает 2,5%.

3. Угловая скорость вращения и вращающий момент двигателя:

    

4. Угловая скорость вращения и вращающий момент входного вала:

5. Угловая скорость вращения и вращающий момент выходного  вала:

     ;

     - КПД передачи для 6-й степени точности.

6. Выбор материалов колес и назначение твердости зубьев для термообработки – улучшение:  Шестерня        

                     Колесо            

                     Принята сталь 45 ГОСТ 1050-88.

7. Определение допускаемых контактных напряжений:

    

     - предел контактной выносливости  активных поверхностей зубьев, соответствующий  базовому числу циклов  (при улучшении) перемены напряжений, -  коэффициент безопасности при улучшении для неоднородной структуры зубьев.

    Расчетный ресурс работы (число циклов) определен  по формуле  , где L_h – заданный ресурс работы:

    

    

    Т.к. то коэффициент долговечности

    Пределы контактной выносливости зубьев:

    шестерни 

    колеса 

    Для материала шестерни:

    Для материала колеса:

    Допускаемое контактное напряжение передачи (с  учетом непрямой линии зубьев):

    

      ограничительное условие  по контактным напряжениям выполняется.

8. Допускаемые напряжения изгиба:

     - предел изгибной выносливости  активных поверхностей зубьев, для  шестерни коэффициент безопасности  , так как способ получения заготовки выбран ковка, а для колеса, в связи с тем, что выбрано литье . Принят реверсивный режим нагружения, поэтому .

    

    Расчетное число циклов определено по формуле , где L_h – заданный ресурс работы:

     ;

     .

    Т.к. то коэффициент долговечности

    Пределы изгибной выносливости зубьев: шестерни и колеса

    Для материала шестерни и колеса:

    

.

    Расчет  зубчатой передачи

1. Определение межосевого расстояния передачи:

       Из ряда стандартных значений межосевого расстояния принимаем .

2. Определение ширины венца зубчатого колеса:

      (округляется в соответствии с рядом Ra40)

ширина венца шестерни:

       (округляется в соответствии с рядом Ra40)

делительные диаметры:

3. Определение нормального модуля зацепления:

m=(0,016  …0,032)^. a_w=(0,016…0,032)^.224=(3,6…7,2) мм.

Принимаем значение модуля по ГОСТу: m=4 мм.

4. Определение числа зубьев шестерни и колеса:

Предварительно примем угол наклона зубьев

     Определение суммарного числа зубьев:

Z_Σ =(2·a_wcosβ^/)/m = (2·224·0,9781)/4=109,55.

Принято 110.

     Определение действующего значения угла наклона  зубьев β:

;

10,84º=10º50´.

Угол наклона  зубьев для косозубых зубьев находиться в пределах от 8° до 18°.

       Определение числа зубьев шестерни:

Z₁ = Z_Σ/(u + 1) =110/3,5 = 31

     Число зубьев шестерня, не должно быть меньше Z_min, исключающего подрезание ножки зуба (нарезание зубьев со смещением). Для прямозубых колёс Z_min=17, для косозубых и шевронных колёс Z_min=17 .

     Z_min =

Принято Z₁=31.