Редуктор цилиндрический двухступенчатый

44

Государственный комитет Российской Федерации по рыболовству

КАМЧАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра детали машин и основы конструирования

Курсовой проект

Редуктор цилиндрический двухступенчатый

Выполнил:

Руководитель проекта:

Петропавловск-Камчатский, 2009 г.

Содержание

• Исходные данные
• Расчет цилиндрических зубчатых передач
• Выбор электродвигателя
• Определение силовых и кинематических параметров привода
• Выбор материала
• Расчет межосевого расстояния аw
• Определение модуля зацепления
• Определение параметров зацепления тихоходной (прямозубой) ступени
• Определение параметров зацепления быстроходной (косозубой) передачи
• Проверочный расчет второй передачи
• Расчет открытых передач
• Проверочный расчет
• Расчет составляющих усилий в зацеплении
• Проектный расчет валов
• Эскизная компоновка редуктора
• Предварительный выбор подшипников качения
• Расчетная схема валов редуктора
• Проверочный расчет подшипников
• Проверочный расчет валов
• Выбор сорта масла
• Список литературы

Исходные данныеРедуктор двухступенчатый, несоосныйКинематическая схема редуктора:Дано:1. Сила на валу рабочей машины F=1.5 H2. Скорость движения приводного вала рабочей машины 3. Срок службы редуктора и режим его работы (постоянный, тяжелый) ч.Расчет цилиндрических зубчатых передачВыбор электродвигателяФормула определения требуемой мощности электродвигателя:где: Р - требуемая мощность электродвигателя, кВт общий КПД привода - КПД закрытой передачи; - КПД открытой передачи; - КПД подшипников. - КПД соединительных муфт;По каталогу выбираем асинхронный короткозамкнутый двигатель мощностью Рэд Р. Тип электродвигателя: АОЛ 2-31-4, с номинальной частотой вращения об/мин мощностью Рном = 1,76 кВт. Мощность электродвигателя: кВтУгловую скорость электродвигателя определяем по формуле:Где номинальная угловая скорость вала электродвигателя, с-1; nэд - номинальная частота вращения вала электродвигателя, об/мин; с-1Определение силовых и кинематических параметров приводаОпределяем частоту вращения приводного вала npм:Общее передаточное число привода Up:Определяем передаточные числа ступеней привода:; ; при Up = 20,05, Вращающий момент на двигателе Тдв:Вращающий момент на быстроходном валу: Нм.Вращающий момент на промежуточном валу Тпр: Нм.Вращающий момент на тихоходном валу ТТ: Нм.Вращающий момент на ременной передаче: Нм.Угловая скорость на быстроходном валу: Угловая скорость на промежуточном валу: Угловая скорость на тихоходном валу: Угловая скорость на ременной передаче: Выбор материалаОсновные механические характеристики выбранных материалов зубчатых колес приведены в таблице 1.

[] ср=0,45 ([] Н1 + [] H2) = 420

Таблица данных.

Расчет межосевого расстояния аwПо условию контактной прочности:,где:аw - Межосевое расстояние, мм;Ка = 49,5 для прямозубых колес, (Н/мм2);Ка = 43 для косозубых колес, (Н/мм2), принимая ориентировочно в = 10°…15°;Т1 - крутящий момент на валу шестерни, ;Т1 = Тзп1 для первой передачи;Т1 = Тзп2 для второй передачи;для первой передачи: - коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине зуба; - коэффициент ширины венца колеса;для второй передачи:Тогда: мм ммПолученные значения округляем до стандартного:aw1 = 100 ммaw2= 150 ммОпределение модуля зацепленияМодуль зацепления:;где: - вспомогательный коэффициент для прямо/косозубых передач; - ширина венца колеса; - делительный диаметр колеса;;Модуль зацепления для тихоходной и быстроходной ступени:, полученные значения модуля зацепления m округляем до стандартного по таблице:Модули зацепления, мм (по СТ СЭВ 310-76)

Принимаем: ,

Определение параметров зацепления тихоходной (прямозубой) ступениПредварительно суммарное число зубьевЧисло зубьев шестерни Число зубьев шестерни: Число зубьев колеса: Определяем фактическое передаточное число и проверяем его отклонение от заданного:; Условие соблюдается. Определяем фактическое межосевое расстояние:ммДиаметры делительной и начальной окружностей шестерни и колеса мм ммДиаметры окружностей вершин зубьев шестерни и колеса ммммДиаметры окружностей впадин зубьев шестерни и колеса мм ммРабочая ширина венца колеса и шестерни: мм ммПроверочный расчет первой передачи:Проверяем межосевое расстояние:Проверяем пригодность заготовок колес:Условие пригодности заготовок колес:; Диаметр заготовки шестерни ммРазмер заготовки колеса ммУсловия соблюдаютсяПроверяем контактные напряжение ,Где: К= 463 - Вспомогательный коэффициент для прямозубой передачи;окружная сила в зацеплении;= 1 - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями; - коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колес и степени точности передачи; 9 степень точностиДопускаемая нагрузка передачи не более 100%, следовательно условие соблюдается.Проверить напряжение изгиба зубьев шестерни и колеса:Где: m - модуль зацепления, мм; - ширина зубчатого венца колеса, мм; - окружная сила в зацеплении, Н;= 1 - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями;= 1 - коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба;= 1,28 коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колес и степени точности передачи; - коэффициенты формы зуба шестерни и колеса; - коэффициент, учитывающий наклон зуба и - допустимые напряжения изгиба шестерни и колеса, ;Условие соблюдается, т.к. и .Определение параметров зацепления быстроходной (косозубой) передачиСуммарное число зубьев:Число зубьев шестерни: Число зубьев колеса: Уточняем действительную величину угла наклона зубьев для косозубых передач:11°28ґНеобходимое условие выполняется. Определяем фактическое передаточное число и проверяем его отклонение от заданного:; Условие соблюдается. Определяем фактическое межосевое расстояние:ммДиаметры делительной и начальной окружностей шестерни и колеса мм ммДиаметры окружностей вершин зубьев шестерни и колеса ммммДиаметры окружностей впадин зубьев шестерни и колеса мм ммРабочая ширина венца колеса мм ммПроверочный расчет второй передачиПроверяем межосевое расстояние:Проверяем пригодность заготовок колес:Условие пригодности заготовок колес:; Диаметр заготовки шестерни ммРазмер заготовки колеса ммУсловия соблюдаютсяПроверяем контактные напряжение ,Где: К= 463 - Вспомогательный коэффициент для косозубой передачи;окружная сила в зацеплении;= 1,1 - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями; - коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колес и степени точности передачи; 9 степень точностиДопускаемая нагрузка передачи не более 10%, следовательно условие соблюдается.Проверить напряжение изгиба зубьев шестерни и колеса:Где: m - модуль зацепления, мм; - ширина зубчатого венца колеса, мм; - окружная сила в зацеплении, Н;= 1 - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями;= 1 - коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба;= 1,04 коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колес и степени точности передачи; - коэффициенты формы зуба шестерни и колеса; - коэффициент, учитывающий наклон зуба и - допустимые напряжения изгиба шестерни и колеса, ;Условие соблюдается, т.к. и .Расчет открытых передач1. Определяем расчетный диаметр ведущего шкива , Клиновой ремень сечения А (по номограмме):2. Определяем диаметр ведомого шкива , мм:Где: - передаточное число открытой передачи, - коэффициент скольжения ()Из стандартного ряда выбираем 3. Определяем ориентировочно межосевое расстояние Где - высота сечения клинового ремня.4. Определяем расчетную длину ремня 5. Уточняем значение межосевого расстояния по стандартной длине:6. Определяем угол обхвата ремнем ведущего шкива a1, град:условие выполняется.7. определяем скорость ремня:Где - допускаемая скорость для клиновых ремней .8. определяем частоту пробегов ремня Где - допускаемая частота пробегов ремня = 309. Определяем допускаемую мощность, передаваемую одним клиновым ремнем - допускаемая приведенная мощность, выбирается в зависимости от типа ремня, его сечения,скорости и диаметра ведущего шкива, С - поправочные коэффициенты.10. Определяем число клиньев поликлинового ремня z:11. Определяем силу предварительного натяжения 12. Определяем окружную силу 13. Определяем силы натяжения ведущей и ведомой ветвей:, 14. Определяем силу давления вала Проверочный расчетПроверяем прочность ремня по максимальным напряжениям в сечении ведущей ветви:Где а) - напряжения растяжения, Н/б) - Напряжения изгиба, Н/в) - Напряжение центробежных сил, Н/ Н/г) =10 Н/ - для клиновых ремней Н/Условие соблюдается, так как Составим табличный ответ:Расчет составляющих усилий в зацепленииДля первой ступени (цилиндрическая, прямозубая):На колесе. Окружная сила:НРадиальная сила: Нгде На шестерне:Окружная сила:НРадиальная сила: НДля второй ступени (цилиндрическая, косозубая):На колесеОкружная сила:НРадиальная сила: Нгде , .Осевая сила угла наклона:Н.На шестерне:Окружная сила:НРадиальная сила: НОсевая сила угла наклона:Н.Для клиноременной передачи:Радиальная сила:Проектный расчет валовЭскизная компоновка редуктораВыбор материалов валов и их механические характеристики.

Выбор допускаемых напряжений на кручение.

Быстроходный вал

Промежуточный вал

Тихоходный вал

Определяем геометрические параметры ступеней валов.

Быстроходный вал - шестерня цилиндрическая;

Первая ступень под элемент открытой передачи. (шкив)

Вторая ступень под уплотнение крышки с отверстием и подшипник.

Третья ступень под шестерню.

- определяется графически на эскизной компоновке.

Четвертая ступень под подшипник.

Промежуточный вал;

Первая ступень под подшипник

Вторая ступень под шестерню и колесо.

- определяется графически на эскизной компоновке.

Третья ступень под подшипник.

,

Тихоходный вал;

Первая ступень под элемент открытой передачи. (шкив)

Вторая ступень под уплотнение крышки с отверстием и подшипник.

Третья ступень под колесо.

- определяется графически на эскизной компоновке.

Четвертая ступень под подшипник.

Предварительный выбор подшипников каченияБыстроходный вал:Выбираем радиальные шариковые однорядные подшипники 106, особо мягкая серия.Промежуточный вал: 107Тихоходный вал: 109Расчетная схема валов редуктораБыстроходный вал.Вертикальная плоскость:Определяем опорные реакции:Проверка Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях:Горизонтальная плоскость:Определяем опорные реакции:Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях:Строим эпюру крутящих моментов:Определяем суммарные радиальные реакцииОпределяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях:Промежуточный валВертикальная плоскость:Определяем опорные реакции:Проверка Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях:Горизонтальная плоскость. Определяем опорные реакции:Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях:Строим эпюру крутящих моментов:Определяем суммарные радиальные реакцииОпределяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях:Тихоходный валВертикальная плоскость:Определяем опорные реакции:Проверка Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях:Горизонтальная плоскость:Определяем опорные реакции:Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях:Строим эпюру крутящих моментов:Определяем суммарные радиальные реакцииОпределяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженных сечениях:Проверочный расчет подшипниковБыстроходный вал (106)Определяем отношение V=1 - коэффициент вращения.Определяем отношениеПо таблице находим: e=0,14 Y=2,6; по соотношению выбираем формулу и определяем эквивалентную динамическую нагрузку наиболее нагруженного подшипника:Определяем динамическую грузоподъемностьПодшипник пригоден. Определяем долговечность подшипникаУсловие выполненоПромежуточный вал (107)Определяем отношение V=1 - коэффициент вращения.Определяем отношениеПо таблице интерполированием находим: e=0,26 Y=1,74;По соотношению выбираем формулу и определяем эквивалентную динамическую нагрузку наиболее нагруженного подшипника:Определяем динамическую грузоподъемностьПодшипник пригоден. Определяем долговечность подшипникаУсловие выполненоТихоходный вал (109)Определяем отношение V=1 - коэффициент вращения.Определяем отношениеПо таблице интерполированием находим: e=0,24 Y=1,9;По соотношению выбираем формулу и определяем эквивалентную динамическую нагрузку наиболее нагруженного подшипника:Определяем динамическую грузоподъемностьПодшипник пригоден. Определяем долговечность подшипникаУсловие выполненоПроверочный расчет валовБыстроходный валСечение А-АОпределить напряжение в сечении А-АНормальные напряжения изменяются оп симметричному циклу.Где ;М - суммарный изгибающий момент в этом сечении.Касательные напряжения изменяются по нулевому циклуГде ;М - крутящий момент в этом сечении.Определить коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений.Где (по таблице)Определить пределы выносливости в расчетном сечении.Определить коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.Определить общий коэффициент запаса прочности.Условие выполнено.Промежуточный валСечение Б-БОпределить напряжение в сечении Б-БНормальные напряжения изменяются оп симметричному циклу.Где ;М - суммарный изгибающий момент в этом сечении.Касательные напряжения изменяются по нулевому циклуГде ;М - крутящий момент в этом сечении.Определить коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений.Где (по таблице)Определить пределы выносливости в расчетном сечении.Определить коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.Определить общий коэффициент запаса прочности.Условие выполнено.Тихоходный валСечение В-ВОпределить напряжение в сечении В-ВНормальные напряжения изменяются оп симметричному циклу.Где ;М - суммарный изгибающий момент в этом сечении.Касательные напряжения изменяются по нулевому циклуГде ;М - крутящий момент в этом сечении. Определить коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений.Где (по таблице). Определить пределы выносливости в расчетном сечении.Определить коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.Определить общий коэффициент запаса прочности.Условие выполнено.Проверочный расчет шпонокПромежуточный вал, шпонка 12х8х45Условие прочности: определяем рабочую длину шпонки:Определяем площадь смятия:проверяем условие прочности:Условие выполняется.Промежуточный вал, шпонка 16х10х60Условие прочности: определяем рабочую длину шпонки:Определяем площадь смятия:проверяем условие прочности:Условие выполняется.Выбор сорта маслаСмазывание редуктора.Способ смазывания.Применяем непрерывное смазывание жидким маслом картерным непроточным способом (окунанием)Выбор сорта масла.Зависит от значения расчетного контактного напряжения и фактической окружной скорости колес. По таблице выбираем масло индустриальное 4-Г-А-46Определение уровня масла.При окунании в масляную ванну цилиндрического колеса:Контроль уровня масла.Уровень масла, находящегося в корпусе редуктора, контролируем круглым маслоуказателем.Список литературы

1. Кудрявцев В.Н. «Курсовое проектирование деталей машин». - Л.: Машиностроение, 1984.

2. Ануриев И.В. «Справочник конструктора - машиностроителя». - Л.: Машиностроение, 1985.

3. Янсон А.А. «Расчет цилиндрических зубчатых передач» методические указания к курсовому проекту по деталям машин для студентов всех специальностей. - Л.: 1991.

4. Янсон А.А. «Конструирование зубчатого редуктора» методические указания к курсовому проекту. - Л.: 1985.