Научная Петербургская Академия

Курсовая: Расчет зубчатой передачи

Курсовая: Расчет зубчатой передачи

Содержание Введение.............................2 1. Анализ кинематической схемы..................2 2. Кинематический расчет привода.............3 3. Определение геометрических параметров цилиндрической зубчатой передачи.......................6 4. Геометрический расчет конической зубчатой передачи...9 5. Определение геометрических размеров и расчет на прочность выходного вала..................11 6. Проверочный расчет подшипника...............16 7. Список использованной литературы.............18 Редуктор - это механизм состоящий из зубчатых или червячных передач, заключенный в отдельный закрытый корпус. Редуктор предназначен для понижения числа оборотов и, соответственно, повышения крутящего момента. Редукторы делятся по следующим признакам: - по типу передачи - на зубчатые, червячные или зубчато-червячные: - по числу ступеней - на одноступенчатые (когда передаче осуществляется одной парой колес), двух-, трех- или многоступенчатые: - по типу зубчатых колес - на цилиндрические, конические,или коническо- цилиндрические; - по расположению валов редуктора в пространстве - на горизонтальные, вертикальные, наклонные: - по особенностям кинематической схемы " на развернутую, соосную. с раздвоенной ступенью. 1. Анализ кинематической схемы Наш механизм состоит из привода электромашинной (1), муфты (2), цилиндрической шестерни (3), цилиндрические колеса (4), конической шестерни (5), конического колеса (6), валов (7,6,9) и трех пар подшипников качения. Мощность на ведомом валу N3=9,2 кВт, угловая скорость п3= 155 об/мин, привод предназначен для длительной работы, допускаемое отклонение скорости Курсовая: Расчет зубчатой передачи 5%, Курсовая: Расчет зубчатой передачи 2. Кинематический расчет привода 2.1. Определяем общий КПД привода Курсовая: Расчет зубчатой передачи h=h1*h2*h33*h4 Согласно таблице 5 (1) имеем h1=0,93 - КПД прямозубой цилиндрической передачи; h2=0,9 - КПД конической передачи; h3=0,98 - КПД подшипников качения; h4=0,98 - КПД муфты h = 0,93 * 0,983 * 0,9 * 0,98 = 0,77 2.2. Определяем номинальную мощность двигателя Nдв=N3/h=11,9 кВт 2.3. Выбираем тип двигателя по таблице 13 (2). Это двигатель А62 с ближайшим большим значением мощности 14 кВт. Этому значению номинальной мощности соответствует частота вращения 1500 об/мин. 2.4. Определяем передаточное число привода i = iном/n3 = 1500/155 = 9,78 2.5. Так как наш механизм состоит из закрытой цилиндрической передачи и открытой конической передачи, то разбиваем передаточное число на две составляющих: i = i1 * i2 По таблице б (1) рекомендуемые значения передаточных отношений цилиндрической передачи от 2 до 5; конической - от 1 до 3 по ГОСТ 221-75. Назначаем стандартные передаточные числа i1 = 4, i2 = 2,5. 2.6. Уточняем общее передаточное число i = g.5 * 4 = 10 2.7. Определяем максимально допустимое отклонение частоты вращения выходного вала Курсовая: Расчет зубчатой передачи где Курсовая: Расчет зубчатой передачи - допускаемое отклонение скорости по заданию. 2.8. Допускаемая частота вращения выходного вала с учетом отклонений Курсовая: Расчет зубчатой передачи Курсовая: Расчет зубчатой передачи 2.9. Зная частные передаточные отношения определяем частоту вращения каждого вала: Курсовая: Расчет зубчатой передачи Таким образом, частота вращения выходного вала находится в пределах допустимой. 2.10. Определяем крутящие моменты, передаваемые валами механизма с учетом передаточных отношений и КПД: Курсовая: Расчет зубчатой передачи Курсовая: Расчет зубчатой передачи
Курсовая: Расчет зубчатой передачи
2.11 Аналогично определяем мощность, передаваемую валами 2.12. Построим график распределения крутящего момента и мощности по валам привода Курсовая: Расчет зубчатой передачи 3. Определение геометрических параметров цилиндрической зубчатой передачи 3.1. Для колес со стандартным исходным контуром, нарезаемым без смещения режущего инструмента (х = 0), число зубьев шестерни рекомендуется выбирать в пределах от 22 до 26. Выбираем Z1 = 22 3.2. Число зубьев колеса: Z2 = Z1 * i1 = 22 * 4 = 88 3.3. Определяем межосевое расстояние по формуле Курсовая: Расчет зубчатой передачи где Ka - вспомогательный коэффициент, для косозубых передач равен 43; Курсовая: Расчет зубчатой передачи - коэффициент ширины венца шестерни расположенной симметрично относительно опор, по таблице 9(3) равен 0,4; i1Курсовая: Расчет зубчатой передачи - передаточное число; Курсовая: Расчет зубчатой передачи T2 - вращающий момент на тихоходном валу; По таблице 3.1 (3) определяем марку стали для шестерни - 40Х. твердость > 45HRC: для колеса - 40Х. твердость Курсовая: Расчет зубчатой передачи 350НВ. По таблице 3.2 (3) для шестерни Курсовая: Расчет зубчатой передачи для колеcа Курсовая: Расчет зубчатой передачи предназначенных для длительной работы. Тогда Курсовая: Расчет зубчатой передачи Полученное значение межосевого расстояния для нестандартных передач округляем до ближайшего из ряда нормальных линейных размеров, AW = 100 мм. 3.4. Определяем модуль зацепления по формуле Курсовая: Расчет зубчатой передачи где Кm, - вспомогательный коэффициент, для косозубых передач равен 5,8; Курсовая: Расчет зубчатой передачи Курсовая: Расчет зубчатой передачи Курсовая: Расчет зубчатой передачи допускаемое напряжение изгиба материала колеса с менее прочным зубом по таблице 3.4 (3). Тогда Курсовая: Расчет зубчатой передачи Полученное значение модуля округляем в большую сторону до стандартного из ряда стр.59 (3). Для силовых зубчатых передач при твердости одного из колес > 45HRC. принимается модуль > 1.5. поэтому принимаем модуль m=2. 3.5. Определяем угол наклона зубьев для косозубых передач: Курсовая: Расчет зубчатой передачи 3.6. Определяем суммарное число зубьев шестерни и колеса для косозубых колес Курсовая: Расчет зубчатой передачи Полученное значение округляем в меньшую сторону до целого числа, то есть Z = 100. 3.7. Определяем число зубьев шестерни Курсовая: Расчет зубчатой передачи 3.8. Определяем число зубьев колеса Z2 = Z - Z1 = 100 - 20 == 80 3.9. Определяем фактическое передаточное число и проверяем его отклонение Курсовая: Расчет зубчатой передачи следовательно передаточное число выбрано верно. 3.10. Определяем основные геометрические параметры передачи и сводим их в таблицу

Параметры

Формулы

Колесо

1Число зубьев

Z2

80
2Модуль нормальный, мм

mn=m

2
3Шаг нормальный, мм

Курсовая: Расчет зубчатой передачи

6,28
4Угол исходного контура

Курсовая: Расчет зубчатой передачи

5Угол наклона зубьев

Курсовая: Расчет зубчатой передачи

6Торцовый модуль, мм

Курсовая: Расчет зубчатой передачи

2,03
7Торцовый шаг, мм

Курсовая: Расчет зубчатой передачи

2,03
8Коэффициент головки зубаH1
9Коэффициент ножки зубаС rn > 10.25
10Диаметр делительной окружности, мм

d = Z * mt

162.4
11Высота делительной головки зуба, мм

ha = h * m

2
12Высота делительной ножки зуба, мм

Hf = (h + C)*m

2,5
13Высота зуба, мм

h = ha + hf

4.5
l4Диаметр окружности выступов, мм

da= d + 2 ha

166.4
15Диаметр окружности впадин, мм

df=d - 2hf

155,4
16Межосевое расстояние, мм

A = 0,5 (d1 + d2)

100
17Ширина венца, мм

Курсовая: Расчет зубчатой передачи

40
4. Геометрический расчет конической зубчатой передачи 4.1 Определяем делительный диаметр колеса Курсовая: Расчет зубчатой передачи где Курсовая: Расчет зубчатой передачи определены заранее Курсовая: Расчет зубчатой передачи - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца, для прирабатывающихся колес равен 1; VН- коэффициент вида конических колес, для прямозубых равен 1. Тогда Курсовая: Расчет зубчатой передачи Полученное значение внешнего делительного диаметра колеса округляем до ближайшего значения из ряда нормальных линейных размеров табл.13.15 (3). dе4 =250 мм 4.2. Определяем углы делительных конусов шестерни и колеса Курсовая: Расчет зубчатой передачи 4.3. Определяем внешнее конусное расстояние Курсовая: Расчет зубчатой передачи 4.4. Определяем ширину зубчатого венца Курсовая: Расчет зубчатой передачи 4.5. Определяем внешний окружной модуль Курсовая: Расчет зубчатой передачи где Кfb - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца, равен 1; (3) Vf = 0,85 - коэффициент вида конических колес. (3) Курсовая: Расчет зубчатой передачи Так как передача открытая, увеличиваем значение модуля на 30%, то есть m = 5 мм. 4.6. Определяем число зубьев колеса и шестерни Курсовая: Расчет зубчатой передачи 4.7. Определяем фактическое передаточное число. Курсовая: Расчет зубчатой передачи 4.8. Определяем внешние диаметры шестерни и колеса: делительный Курсовая: Расчет зубчатой передачи ; Курсовая: Расчет зубчатой передачи вершин зубьев Курсовая: Расчет зубчатой передачи =109,28 мм; Курсовая: Расчет зубчатой передачи = 253,71 мм; впадин зубьев Курсовая: Расчет зубчатой передачи = 90,72 мм; Курсовая: Расчет зубчатой передачи = 246,3 мм; средний делительный диаметр Курсовая: Расчет зубчатой передачи =85,7 мм; Курсовая: Расчет зубчатой передачи 214,25 мм. 5. Определение геометрических размеров и расчет на прочность выходного вала 5.1. Определяем силы действующие в зацеплении конической прямозубой передачи: окружная Курсовая: Расчет зубчатой передачи радиальная Курсовая: Расчет зубчатой передачи Курсовая: Расчет зубчатой передачи = 612 Н, осевая Курсовая: Расчет зубчатой передачи = 1530 Н. 5.2 Выбираем материал для вала по таблице 3.2 (3). Это сталь 45 улучшенная, со следующими механическими характеристиками: Курсовая: Расчет зубчатой передачи допускаемое напряжение на кручение Курсовая: Расчет зубчатой передачи 5.3. Ориентировочно определяем геометрические размеры каждой ступени вала: - диаметр выходной части Курсовая: Расчет зубчатой передачи Принимаем d1= 45 мм. Исходя из этого принимаем диаметр под подшипником d2 = 50 мм. 5.4. Выбираем предварительно подшипники качения. По таблице 7.2 (3) для конической передачи при n<1500 об/мин применяется подшипник роликовый конический однорядный. Выбираем типоразмер подшипника по величине диаметра внутреннего кольца, равного диаметру d2= 50мм. Это подшипник легкой широкой серии 7510: d = 50мм, D = 90мм, Т = 25 мм, угол контакта 160 , Cr=62 kH. 5.5. Вычерчиваем ступени вала по размерам, полученным в ориентировочном расчете и определяем расстояния между точками приложения реакций подшипников. 5.6. Вычерчиваем схему сил в зацеплении конической передачи. 5.7. Определяем реакции опор: а) вертикальная плоскость Курсовая: Расчет зубчатой передачи Курсовая: Расчет зубчатой передачи Курсовая: Расчет зубчатой передачи Курсовая: Расчет зубчатой передачи Курсовая: Расчет зубчатой передачи Курсовая: Расчет зубчатой передачи б) строим эпюру изгибающих моментов в характерных сечениях A, B, C (рис.5.1) Курсовая: Расчет зубчатой передачи Курсовая: Расчет зубчатой передачи Курсовая: Расчет зубчатой передачи в) горизонтальная плоскость, Курсовая: Расчет зубчатой передачи Курсовая: Расчет зубчатой передачи Курсовая: Расчет зубчатой передачи Курсовая: Расчет зубчатой передачи Проверка: Курсовая: Расчет зубчатой передачи г) строим эпюры изгибающих моментов в характерных сечениях A, B, C (Рис.5.1) MYC = 0, MYB = Ft * l1 = 4580 * 52 = 238160 Нмм, MAY = 0, д) строим эпюры крутящих моментов (Рис.5.1) Курсовая: Расчет зубчатой передачи Курсовая: Расчет зубчатой передачи 5.8. Определяем суммарные реакции опор Курсовая: Расчет зубчатой передачи Курсовая: Расчет зубчатой передачи 5.9. Определяем суммарные изгибающие моменты в наиболее нагруженном сечении В Курсовая: Расчет зубчатой передачи 5.10. Определяем приведенный момент Курсовая: Расчет зубчатой передачи 5.11. Определяем диаметр вала исходя из третьей теории прочности Курсовая: Расчет зубчатой передачи где Курсовая: Расчет зубчатой передачи = 160 Мпа - допускаемое значение напряжений для стального вала. Полученное значение вала под подшипником округляем до ближайшего стандартного d = 40 мм. В результате расчета уменьшим диаметр вала под колесом до 45 мм. 5.12.Рассчитываем шпонку на срез и смятие. Для закрепления на валах колес применяют шпонки. Размеры призматических шпонок выбираем в зависимости от диаметра вала по ГОСТ 23360-78, b*h = 14*9 мм, 1 = 38 мм. 5.13. Условие прочности при деформации смятия проверяется по формуле Курсовая: Расчет зубчатой передачи где T - передаваемый валом крутящий момент; Курсовая: Расчет зубчатой передачи - допускаемое напряжение на смятие по табл. 3.2 (3) 260 Н/мм2 Курсовая: Расчет зубчатой передачи 5.14. Условие прочности при деформации среза проверяется по формуле Курсовая: Расчет зубчатой передачи где Курсовая: Расчет зубчатой передачи - допускаемое напряжение на срез по табл. 3.2 (3) 80 Н/мм2 Курсовая: Расчет зубчатой передачи 6. Проверочный расчет подшипников 6.1. Пригодность подшипников определяется сопоставлением расчетной динамической грузоподъемности с базовой. В результате расчетов имеем : угловая скорость вала Курсовая: Расчет зубчатой передачи , осевая сила в зацеплении - = 1530 Н, реакции в подшипниках - RXB = 3400 Н, RYB= 7557 Н. В результате расчета нам необходимо уменьшить размеры ранее выбранного подшипника, это подшипник легкой широкой серии 7508 c характеристиками: d = 40мм, D = 80 мм, Т = 25 мм, Сr = 56 кН, е = 0,381, У = 1,575, угол контакта 14°. Подшипники установлены по схеме враспор. 6.2. Определяем осевые составляющие радиальных реакций Rg1 = 0,83 e RBY = 0,83 * 0,381 * 3400 = 1188 H, Rg2 = 0,83 e RBX = 0,83 * 0,381 * 7557 = 2640 H, 6.3. Определяем осевую нагрузку подшипника Ra1= Rs1= 1188 Н, Ra2 = Rs1 + Fa = 2718 H. 6.4. Определяем отношения: Курсовая: Расчет зубчатой передачи где V - коэффициент вращения. При вращающемся внутреннем кольце подшипника согласно табл.9.1 (3) V = 1. 6.5. По соотношению 0,35 < 0,381 и 0,36 < 0,381 выбираем формулу для определения эквивалентной динамической нагрузки, восприни­маемой подшипником, R e ; Re= VRrKg KT, Kg - коэффициент безопасности, по табл. 9.4 (3) Kg =1,2, КT - температурный коэффициент, по табл. 9.5 (3) =1, KT тогда Re = 1 * 3400 * 1,2 * 1 = 4080 H, 6.6. Определяем динамическую груэоподъемность Курсовая: Расчет зубчатой передачи где Lh - требуемая долговечность подшипника, при длительной работе привода, принимаем 5000 ч. Crp < Сr , значит подшипник пригоден к применению.


(C) 2009