Расчет конического редуктора
Министерство образования и науки Российской Федерации.
Федеральное агентство по образованию.
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования.
Самарский государственный технический университет.
Кафедра: «Прикладная механика»
Курсовой проект по механике
Студент 2 – ХТ – 2
Руководитель: к. т. н., доцент
Cамара,
2004 г.
Техническое задание №65.
Коническая передача.
Частота вращения вала электродвигателя:.
Вращающий момент на выходном валу редуктора:.
Частота вращения выходного вала: .
Cрок службы редуктора в годах: .
Коэффициент загрузки редуктора в течение года: .
Коэффициент загрузки редуктора в течение суток:.
Содержание
1. Введение_________________________________________________________4
2. Кинематический и силовой расчёт привода__________________________4
2.1 Определение частот вращения валов редуктора______________________4
2.2. Расчёт чисел зубьев колёс________________________________________4
2.3. Определение фактического передаточного отношения_______________5
2.4. Определение КПД редуктора_____________________________________5
2.5. Определение номинальных нагрузочных моментов на каждом валу, схема механизма___________________________________________________5
2.6. Расчёт потребной мощности и выбор электродвигателя, его размеры___5
3. Выбор материалов и расчёт допускаемых напряжений_________________7
3.1. Определение твёрдости материалов, выбор материала для зубчатого колеса____________________________________________________________7
3.2. Расчет допускаемых напряжений _________________________________7
3.3. Допускаемые напряжения на контактную выносливость______________7
3.4. Допускаемые напряжения на изгибную выносливость________________8
4. Проектный и проверочный расчёт передачи__________________________8
4.1. Вычисление предварительного делительного диаметра шестерни______8
4.2. Вычисление предварительного модуля передачи и уточнение его по ГОСТу___________________________________________________________8
4.3. Расчёт геометрических параметров передачи_______________________8
4.4. Проверочный расчёт передачи___________________________________9
4.5. Усилия в зацеплении___________________________________________9
5. Проектный расчёт вала и выбор подшипников ______________________12
6. Эскизная компоновка и расчёт элементов конструкции_______________12
6.1. Расчёт зубчатого колеса________________________________________12
6.2. Расчёт элементов корпуса______________________________________13
6.3. Расчёт мазеудерживающих колец_______________________________13
6.4. Расчёт крышки подшипников__________________________________13
6.5. Выполнение компоновочного чертежа__________________________13
7. Подбор и проверочный расчёт шпоночных соединений _______________14
8. Проверочный расчёт вала на усталостную выносливость______________15
9. Проверочный расчёт подшипников выходного вала на долговечность___18
10. Подбор и расчет соединительной муфты___________________________19
11. Смазывание редуктора__________________________________________19
12. Сборка и регулировка основных узлов редуктора___________________20
13. Список используемой литературы________________________________22
14. Приложения__________________________________________________23
Введение.
Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины.
Назначение редуктора – понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.
Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи – зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников или устройства для охлаждения.
Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные); числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т.д.); типу зубчатых колес (цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические и т.д.); относительному расположению валов редуктора в пространстве (горизонтальные, вертикальные); особенностям кинематической схемы (развернутая, соосная, с раздвоенной ступенью и т.д.).
Конические редукторы применяют для передачи движения между валами, оси которых пересекаются обычно под углом 90. Передачи с углами, отличными от 90 , встречаются редко.
Наиболее распространённый тип конического редуктора - редуктор с вертикально расположенным тихоходным валом. Возможно исполнение редуктора с вертикально расположенным быстроходным валом; в этом случае привод осуществляется от фланцевого электродвигателя
Передаточное число u одноступенчатых конических редукторов с прямозубыми колёсами, как правило, не выше 3; в редких случаях u = 4.При косых или криволинейных зубьях u = 5 (в виде исключения u = 6.3).
У редукторов с коническими прямозубыми колёсами допускаемая окружная скорость (по делительной окружности среднего диаметра) v ≤ 5 м/с. При более высоких скоростях рекомендуют применять конические колёса с круговыми зубьями, обеспечивающими более плавное зацепление и большую несущую способность.
2 Кинематический и силовой расчет привода.
2.1 Определение частот вращения валов редуктора:
.
Частота вращения первого (входного) вала: .
Частота вращения второго (выходного) вала:.
2.2 Расчёт чисел зубьев передач.
Расчётное число зубьев шестерни определяют в зависимости от величины передаточного отношения передачи:
Значение округляют до целого числа по правилам математики: .
Расчётное число зубьев колеса , необходимое для реализации передаточного числа , определяют по зависимости: .
Значение округляют до целого числа :.
2.3 Определение фактического передаточного отношения:
.
2.4 Определение КПД редуктора.
Для конического редуктора .
Вращающий (нагрузочный) момент на выходном валу редуктора:.
На входном валу: .
2.5 Определение номинальных нагрузочных моментов на каждом валу, схема механизма.
Мощность на выходном валу редуктора, кВт:
кВт, где:
- вращающий момент выходного вала,
- частота вращения выходного вала.
Расчетная мощность электродвигателя:
,
Данному соответствует мощность=5,5 кВт, т.е. электродвигатель типа 112М4.
Габаритные размеры, мм
Установочные и присоединительные размеры, мм
372
452
310
190
32
32
80
70
140
190
12
3 Выбор материалов и расчет допускаемых напряжений для конических передач.
3.1 Определение твёрдости материалов, выбор материала для зубчатого колеса.
Марку стали можно выбрать в зависимости от твердости . Ориентировочно твердость стали можно определить по зависимости:
, где:
- вращающий момент на входном валу редуктора, Нм;
- диаметр вала электродвигателя, мм.
Величину HB округляем до целого числа (в большую сторону), кратного 10: HB=200. По таблице марка стали: сталь 45, вид термообработки – улучшение, предел прочности , предел текучести .
3.2 Расчет допускаемых напряжений.
Исходя из условий эксплуатации и видов повреждений зубчатых колес рассчитывают допускаемые напряжения на контактную и изгибную выносливость для наиболее слабого звена в передаче.
Таким звеном для конических передач является шестерня, испытывающая наибольшее количество циклов нагружения в течение заданного срока службы привода L.
Для определения фактического числа циклов нагружения ведущей шестерни за весь период эксплуатации необходимо знать суммарное время работы передачи в часах , определяемое по формуле:
, где:
- срок службы редуктора в годах,
- коэффициент загрузки редуктора в течение года,
- коэффициент загрузки редуктора в течение суток.
определяется из формулы:
