Синтез передаточного механизма

РОСЖЕЛДОР

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Ростовский государственный  университет путей сообщения»

(ФГБОУ ВПО РГУПС)

 

 

Кафедра «ОПМ»

 

 

Контрольная работа

по дисциплине: «Прикладная  механика»

на тему: «Синтез передаточного механизма»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2011

 

Содержание

 

1. Кинематическая схема привода
2. Выбор двигателя. Кинематический расчет привода
3. Расчет зубчатых передач редуктора
4. Предварительный расчет вала
5. Конструктивные размеры зубчатых колес
6. Компоновка редуктора
7. Приближенный расчет промежуточного вала
8. Выбор и проверочный расчет подшипников
9. Выбор и проверочный расчет шпонок
10. Выбор смазки зубчатых передач и подшипников

Список использованных источников

Приложение

 

 

 

 

 

Рисунок. 1. Кинематическая схема стрелочного привода.

 Исходные данные:

максимальное усилие на шибере,             F = 2,5 кН;

• время перевода стрелки              t = 2,5 с;
• ход шибера              S = 105 мм;
• диаметр делительный шиберной шестерни d = 70 мм.

 

В качестве объекта проектирования предлагается стрелочный привод типа СП-2 или разъединитель высоковольтных линий типа ПМН-2. Кинематические схемы  этих приводов показаны на рис. 1.

Привод СП-2 или ПМН-2 используют для автоматического перевода стрелок  или разъединителей и контроля их положения. Первый устанавливается  в водонепроницаемом корпусе  рядом со стрелками, а второй в  таком же корпусе — на опоре  электропередачи. Дистанционное управление приводами осуществляется с диспетчерского пульта на ж.-д. станциях.В качестве двигателя используется электродвигатель, который преобразует электрическую энергию в механическую. Электродвигатель 1 связан с передаточным механизмом через муфту 2. В качестве

 

передаточного механизма используется двухступенчатый редуктор, состоящий  из зубчатых колес 3-4 и 5 - 6, и открытая зубчатая передача, образованная зубчатыми колесами 7 и 8. Передаточный механизм предназначен для передачи и увеличения вращающего момента и снижения частоты вращения шиберной шестерни 9, жестко посаженных на вал IV. Режим работы привода - повторно-кратковременный. Питание привода от сети переменного или постоянного тока напряжением 127...220 В и частотой 50 Гц.

Исполнительный механизм состоит  из шиберной шестерни 9, входящей в зацепление с зубчатой рейкой 10 и служит для  выполнения полезной работы - перемещения  стрелок или разъединения линии  электропередачи.

Для защиты электродвигателя и деталей  передаточного и исполнительного  механизмов от перегрузки предусмотрена  установка предохранительной муфты 11. Предельный момент на предохранительной  муфте должен превышать номинальный  на 50 %.

 

 

1.2. Выбор  двигателя. Кинематический расчет  привода.

 

1.2.1 Требуемая  мощность двигателя.

 

0,98 ² 0,96 ² 0,93 ² 0,99 ⁴ 0,96 = 0,706

 

1.2.2 Частота вращения и угловая  скорость шиберной шестерни.

 

об/мин

 

 

с

1.2.3 Выбор электродвигателя.

 Выбираем двигатель из условия , что

ОТ/)

Тип двигателя:  Р_дв1=0,18 кВт                   п_дв1=1450 об/мин

 

                                Р_дв2=0,18 кВт                            п_дв2=970 об/мин  

 

1.2.4 Передаточное отношение двигателя.

 

 

 

 

1.2.5 Передаточное отношение редуктора.

 
Принимаем отношение открытой зубч. любым стандартным, 
например

1.2.6 Разбивка  передаточного отношение редуктора  по ступеням.

 

Округляем полученное значение до ближайшего стандартного значения.

    <  4%

i_34>i_56>i₇₈     т.е. 5,6>5,6>2,2

 

1.2.7. Частота вращения и угловая скорость вала.

п₁ = п_дв = 970 об/мин

 об/мин,

 об/мин,

 об/мин,

,

,

,

.

1.2.8 Мощность, передаваемая валом.

Р₁ = Р_тр = 0,148 кВт

,

,

.

1.2.9 Вращающий момент, передаваемый валом.

,

,

,

 

.

1.3. Расчет  цилиндрической зубчатой передачи.

1.3.1.Ориентировочная  окружная скорость зубчатых колес.

 

,

,

,

.

При  принимаем зубчатые передачи прямозубыми.

1.3.2. Выбор  материала зубчатых колес.

 Принимаем  материал шестерни сталь Ст 40 с твердостью НВ=190 и материал колеса сталь Ст 35 с твердостью НВ 160.

 

1.3.3. Допуск, контактное напряжение для материала  колеса.

,

.

Где - предел контактной выносливости,

- 1,2 коэффициент безопасности,

- 1,2 коэффициент долговечности.

 

1.3.4. Межосевое расстояние.

 

,

,

,

.

Где - коэффициент нагрузки,

- коэффициент ширины венца колеса.

1.3.5. Модуль зацепления.

 

0,01а_w ≤ m_p ≤ 0.02a_w

0,55 ≤ т₃₄ ≤ 1,1                                                   т₃₄= 0,66

0,93 ≤ т₅₆ ≤ 1,86                                                т₅₆= 0,9

 

 

1.3.6 Число зубьев шестерни и колеса.

 

 

,

,

,

.

 

 

1.3.7. Геометрические параметры зубчатых колес.

 

а) диаметр делительный:

,

,

,

.

б) диаметр окружности вершин:

 

d_a3 = d₃ + 2т₃₄ =16,5+1,32= 17,82мм,

d_a4 = d₄ + 2т₃₄ = 92,4+1,32 = 93,72 мм,

d_a5 =d₅+ 2т₅₆ =27,9+1,8=29,7 мм,

d_a6 =d₆ + 2т₅₆ = 156,6+1,8=158,4 мм.

 

в) диаметр окружной впадины:

 

,

,

,

.

г) ширина:

,

,

,

.

 

1.3.8 Действительная окружная  скорость.

 

,

 

 

 

.

Принимаем 8-ю степень  точности изготовления зубчатых колес.

1.3.9 Коэффициент нагрузки

,

.

где Кн1 = 1 - для прямозубых передач

 = 1,05 - для прямозубых передач 8-ой степени точности

и окружной скорости не менее 6 м/с.

  =1,15 - для прямозубых передач при несимметричном расположении колес.

  =1,08 - для прямозубых передач при несимметричном расположении колес.

 

1.3.10 Действительные контактные  напряжения

 

,

.

 

 

 

1.3.11 Проверка прочности  зубьев.

< 5%,

передача перегружена  в допустимых пределах.

 

< 5%.

передача перегружена  в допустимых пределах.

 

 

1.3.12 Силы, действующие в зацеплении.

 

Окружная  сила:   ,

                                 ,

 

Радиальная сила:

,

.

 

1.4. Предварительный  расчет вала.

1.4.1. Минимальный  диаметр вала.

,

,

,

.

 

 

1.4.2. Конструктивные  размеры вала 

(рассмотрим  только входной вал)

 

Рисунок 2. Вал входной

 

-  диаметр выходного конца вала,

dкр  -   диаметр вала под крышкой подшипника,

d _п - диаметр вала под подшипником,

 d _к - диаметр вала под колесом (шестерней)

 

  принимаем 7 мм.

,

,

.

Аналогично рассчитываются другие диаметры.

         _{принимаем d2 = 12 мм,}

         _{принимаем d3 = 20 мм.}

,

,

,

,

,

.

 

1.5.   Конструктивные размеры  зубчатых колес.

 

Шестерня 3

шестерня 3 выполняется  за одно целое с валом. Недостающим  размером является размер фаски: п₃ = 0,5×т_h34=0,5- 0,6 = 0,3 мм.

Колесо 4

колесо 4 выполняется отдельно от вала. Так как диаметр вершин колеса менее 100 мм, т.е. d_a4 < 100 мм, то выполняем точением в виде диска со ступицей (см. рис. 3). Недостающими являются:

• длина ступицы l_cm4 =( 1,0... 1,5)×d_k2 = (1,0... 1,5) × 10 = 10...15 мм.

Чтобы выполнялось условие l_cm4 ≥ b₄, можно принять:

1) l_сn4 = b₄ = 11,6 мм, тогда колесо будет в виде диска без ступицы. Его изготовление упрощается, однако для разъединения с подшипником потребуется дополнительная деталь - кольцо;

2) l_cm4 ^> b₄, например, l_cm2 = 15 мм, тогда колесо будет в виде диска со ступицей. Изготовить такое колесо несколько сложнее, но не потребуется дополнительных деталей при сборке вала.

Принимаем второй вариант  конструкции зубчатого колеса 4.

 

Рисунок 3. Колесо зубчатое.

 

- диаметр ступицы d_cm4 = 1 ,6×d_k2= 1,6×10 = 16 мм;

- фаска n₄ = 0,5×m_h34 = 0,5×0,6 = 0,3 мм.

 

 

 

1.6. Компоновка редуктора.

 

  мм,

 мм,

 мм,

 

 мм,

,

 

1.6. Приближенный расчет  промежуточного вала.

1.6.1. Схема нагружения вала.

 

 Окружная сила: F_t34 = 159,31 мм; F_t56 = 458,3 мм.                                                   

 Радиальная сила: F_r34 = 57,99 мм; F_r56 = 166,81 мм.

 Расстояния: e = 26,8 мм; c = 20,01 мм; l = 65,81 мм.

 Рисунок 4. Схема  нагружения вала.

 

1.6.2. Реакции в опорах:

 

,

 

,

,

 

,

,

 

,

,

 

.

 

1.6.3. Изгибающие моменты и их  эпюры.

 

Под колесом:                              M_l=R_l×f = 183,97  Нмм,

                                    M₂=R₂×f = 8804,68   Нмм,

Под шестернёй:             М₃=R₃×f= 1975 Hмм,

                                   М₄=R₄×f= 7368 Hмм,

 

1.6.4. Суммарный изгибающий момент.

 

Под колесом  ,

Под шестерней  .