Расчёт на прочность закрытой цилиндрической одноступенчатой передачи и её проектирование (стр. 1 из 8)
Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г. В. Плеханова (технический университет)
Курсовой проект
По дисциплине
Прикладная механика
Тема
Расчёт на прочность закрытой цилиндрической одноступенчатой передачи и её проектирование
Автор
Сметанина А. И.
Техническое задание
2. Исходные данные к проекту: Вариант I-7, N=4кВт, n=600об/мин, К=1,5 Т=20000 прямозубая, вертикальная компановка
2. Содержание пояснительной записки: Полный расчёт на прочность с детальными пояснениями
3. Перечень графического материала: 1 лист формата А1, 3 вида, отдельные еобходимые узлы.
4. Срок законченной работы 28.05.2008г.
В курсовом проекте выполнен расчёт, и на основе его спроектирован одноступенчатый цилиндрический косозубый редуктор, предназначенный для понижения угловых скоростей и увеличения крутящего момента и имеющий широкое применение в горной промышленности.
При проектировании редуктора были приняты следующие конструктивные решения: корпус редуктора составлен из трёх частей и отливается из чугуна марки СЧ 15-32 , что позволяет получить сложные геометрические формы корпусных деталей, быстроходный вал спроектирован как вал-шестерня. Пояснительная записка выполнена в объёме 62 страниц, дополнена 4-мя иллюстрациями. К пояснительной записке прилагается один сборочный чертёж формата А1 и спецификация к сборочному чертежу в объёме трех листов.
Оглавление
Введение
1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет
2. Расчет редуктора
2.1 Выбор материалов зубчатых колес и определение допускаемых напряжений
2.2 Определение параметров передачи
2.3 Определение основных размеров зубчатой пары
2.4 Определение окружной скорости и сил, действующих в зацеплении
2.5 Проверочный расчет на контактную и изгибную выносливость зубьев
2.6Ориентировочный расчет валов
2.7 Конструктивные размеры элементов корпуса и крышки редуктора
2.8 Конструктивные размеры валов, подшипниковых узлов
2.9 Первый этап эскизной компоновки редуктора
2.10 Проверка прочности валов
2.11 Второй этап эскизной компоновки редуктора
2.12 Подбор шпонок и проверочный расчет шпоночных соединений
2.13 Подбор подшипников
2.14 Уточненный расчет валов
2.15 Определение массы редуктор
3. Вычерчивание редуктора
4. Посадки основных деталей
5. Смазка зубчатых колес, подшипников. Выбор сорта масла
Список использованных источников
Приложения
Введение
Во всех отраслях промышленности производственные процессы осуществляются машинами или аппаратами с машинными средствами механизации. Поэтому уровень промышленности в большей степени определяется уровнем машиностроения. Современные машины многократно превышают производительность физического и умственного труда человека. В данном курсовом проекте нашли надлежащее отражение основные, связанные с конструированием одноступенчатого цилиндрического прямозубого редуктора, производственные проблемы и соответствующие решения:
1. Повышение надёжности и ресурса редуктора, достигаемое путём обеспечения его необходимого технического уровня, применения деталей и узлов, надёжных и долговечных по своей природе.
2. Уменьшение материалоёмкости конструкции путём её оптимизации, выбора оптимальных материалов.
3. Уменьшение энергозатрат путём обеспечения совершенного трения и повышения КПД редуктора.
В курсовом проекте реализуются основные принципы диалектики.
В соответствии с принципом детерминизма, т.е. всеобщей закономерной связи всех явлений, осуществляется переход от условных и независимых расчётов деталей редуктора к расчётам по истинным критериям работоспособности и к расчётам как элементам единой системы.
В соответствии с филосовскими категориями необходимость и случайность, все рассмотренные в курсовом проекте явления, позволяющие их удовлетворительное описание детерминистическими зависимостями, рассчитаны с помощью этих зависимостей. Вместе с тем применялись вероятностные расчёты для учёта таких недостаточно определённых и изученных факторов, как ресурсы деталей, интенсивность изнашивания, механические характеристики материалов.
В курсовом проекте закон диалектики - переход количественных изменений в качесвенные - очень ярко иллюстрируются основным критерием прочности - сопротивлением усталости.
1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет
1. Вычерчиваем кинематическую схему проектируемого редуктора (рис.1).
 |
Рис.1
2. Определяем КПД редуктора. По источнику [3, с. 304] общий КПД редуктора равен произведению КПД последовательно соединенных подвижных звеньев, КПД смазки и определяется по формуле
η = η12 η2 η 3 (1)
где η 1 – КПД одной пары подшипников;
η 2 – КПД одной пары зубчатых колес;
η 3 – КПД смазки;
Принимая ориентировочно для одной пары подшипников η 1 = 0,99, для одной
пары зубчатых колес η 2 = 0,98,КПД смазки η3=0,98, получаем общий КПД редуктора
η = 0,992 ·0,98·0,98=0,94
3. Определяем требуемую мощность электродвигателя при соединении муфтой быстроходного вала редуктора с валом электродвигателя:
P1 = P2 / η, (2 )
где P2 – мощность на тихоходном валу, кВт;
η – КПД редуктора;
P1 – требуемая мощность электродвигателя, кВт.
Тогда по формуле (2) получаем
P1 =4 /0,94 = 4,2 κВт.
4. Выбираем электродвигатель. Согласно рекомендациям [3, табл. П61], принимаем асинхронный электродвигатель общего назначения в закрытом обдуваемом исполнении типа 4А132М6У3, для которого n1 = 960 мин –1 – расчетная частота вращения; PЭ = 5,5кВт.
5. По формуле [3, стр.23] определяем передаточное отношение редуктора:
i = n1 / n2 ,(3)
где n1 – частота вращения ведущего (быстроходного) вала, мин -1;
n2 – частота вращения ведомого (тихоходного) вала, мин –1.
Тогда по формуле (3) получаем
i = 960 / 600 = 1,6 = u
6. Вычисляем вращающий момент на быстроходном (ведущем) валу редуктора [3, стр.22] по формуле
T1 = 9,55P1 / n1, (4)
где P1 - требуемая мощность электродвигателя, кВт;
n1 – частота вращения ведущего вала, мин –1.
T1 = 9,55·4,2·103 /960 = 41,8Н·м.
2.1 Выбор материалов зубчатых колес и определение допускаемых напряжений
1.Согласно рекомендациям [3, стр.304,табл. П21 и П28], назначаем для изготовления зубчатых колес сталь 45 с термической обработкой: нормализация – для колеса, улучшение – для шестерни.
2. Допускаемое контактное напряжение определяется по формуле [3, стр. 97]
σНР = σ0НРKHL, (5)
где σ0НР – допускаемое контактное напряжение, МПа;
KHL – коэффициент циклической долговечности.
Допускаемое напряжение при расчете на выносливость зубьев при изгибе определяется по формуле
σFP = σ0FРKFL, (6)
где σ0FР – допускаемое напряжение при расчете на выносливость зубьев при изгибе, МПа;
KFL– коэффициент циклической долговечности.
Принимаем [3, табл. П28] для стали 45, нормализация, твердость рабочих поверхностей НВ180…200: допускаемое контактное напряжение σ0НР = 420 МПа; база испытаний напряжений, соответствующая длительному пределу выносливости NHO = 107; допускаемое напряжение при расчете на выносливость зубьев при изгибе σ0FР = 110 МПа для реверсивной передачи; база испытаний напряжений NFO = 4·106 – для колеса.
Назначая ресурс передачи tч = 20000ч, находим число циклов перемены напряжений [3, с.97] по формуле
NHЕ = NFЕ = 60 tчn2, (7)
где NHЕ, NFЕ – относительное эквивалентное число циклов напряжения;
tч – наработка передачи в часах;
n2 – частота вращения тихоходного вала, мин –1.
Тогда по формуле (7) получаем
NHЕ = NFЕ = 60· 20000·600 = 72·107
Так как NHЕ > NHO и NFЕ > NFO, то значения коэффициентов долговечности KHL = 1 и KFL = 1.
Допускаемые напряжения определяются по формулам (5) и (6):
для колеса
σ′′НР = 420∙1 = 420 МПа;
σ′′FP = 110∙1 = 110 МПа;
для шестерни
σ′НР = 600∙1 = 600 МПа;
σ′FP = 130∙1 = 130 МПа.
2.2 Определение параметров передачи
1.Параметры зубчатой передачи начнем определять с вычисления межосевого расстояния [3, с.92]. Межосевое расстояние определяем по формуле
aw = Ka (u + 1)
, (8)где T1 – вращающий момент на быстроходном валу, Н∙м;
u – передаточное отношение редуктора;
σHP – допускаемое напряжение на контактную выносливость зубьев колеса, МПа.
Находим значения коэффициентов: Ка = 4950Па1/ 3 – для стальных прямозубых колес по [3, табл. П22]; коэффициенты ширины зубчатых колес ψba= 0,4 по [3, с.95]; ψbд определяем согласно рекомендациям [3, с.96] по формуле