Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Проектирование привода к шнеку

Проектирование привода к шнеку

Министерство науки и образования РК

Карагандинский государственный технический университет

Кафедра САПР


Пояснительная записка

к курсовой работе


по дисциплине «Основы конструирования и автоматизации проектирования»

Тема: «Проектирование привода к шнеку»


Руководитель

___________ ____________ __________

(оценка) (подпись) (дата)

Студент

___________ __________

(подпись) (дата)


Караганда 2009

Содержание


1 Выбор электродвигателя. Кинематический и силовой расчёт привода

1.1 Определение общего КПД привода

1.2 Определение требуемой мощности электродвигателя

1.3 Определение общего передаточного числа привода и разбивка его по ступеням

1.4 Кинематический и силовой расчёт привода

2 Расчет зубчатых колес редуктора

3 Предварительный расчет валов редуктора

3.1 Быстроходный вал

3.2 Тихоходный вал

4 Конструктивные размеры шестерни и колеса

5 Конструктивные размеры корпуса и крышки редуктора

6 Расчет цепной передачи

7 Первый этап эскизной компоновки редуктора

8 Проверка прочности шпоночных соединений

8.1 Быстроходный вал

8.2 Тихоходный вал

9 Выбор муфты

10 Второй этап компоновки редуктора

11 Вычерчивание редуктора

12 Выбор основных посадок деталей

13 Выбор сорта масла

14 Описание сборки редуктора

15 Список используемой литературы

1. Выбор электродвигателя. Кинематический и силовой расчёт привода


1.1 Определение общего КПД привода


Общий КПД привода равен произведению КПД отдельных передач и их элементов.


ηобщ. = ηц.п.·ηз.п.·(ηп.к.)3·ηм. = Проектирование привода к шнеку


1.2 Определение требуемой мощности электродвигателя


Мощность на валу рабочего органа Рвых = 5 кВт

Требуемая мощность электродвигателя


Ртр = Проектирование привода к шнеку = Проектирование привода к шнеку кВт


По Ртр электродвигателя выбираем электродвигатель согласно условию:

Рдв ≥ Ртр

Рдв = 7,5 кВт


1.3 Определение общего передаточного числа привода и разбивка его по ступеням


Частота вращения рабочего органа


nвых = 120 Проектирование привода к шнеку


Принимаем синхронную частоту вращения двигателя nс = 1000 Проектирование привода к шнеку, тогда асинхронная частота вращения вала электродвигателя


nдв = nс·(1-Проектирование привода к шнеку) = Проектирование привода к шнекуПроектирование привода к шнеку


Общее передаточное число привода равно произведению передаточных чисел отдельных передач


uобщ = uред ·uц.п. = Проектирование привода к шнеку= Проектирование привода к шнеку


Принимаем для цепной передачи uц.п= 3

Находим:


uред = Проектирование привода к шнеку= Проектирование привода к шнеку


Принимаем ближайшее стандартное значение uред.ст. = 2,5

Тогда фактическое значение передаточного числа цепной передачи будет равно


Uц.п.ф. =Проектирование привода к шнеку = Проектирование привода к шнеку


Все полученные данные заносим в таблицу:

Таблица 1

Рдв, кВт 7,5
Ртр, кВт 5,81

nc, Проектирование привода к шнеку

1000
s % 3,2
Типоразмер 132М6
nдв 968
nвых 120
uобщ 8,06
uред.ст. 2,5
uц.п.ф. 3,22

1.4 Кинематический и силовой расчёт привода


1.4.1 Вал электродвигателя


Ртр = 5,81 кВт

nдв = 968Проектирование привода к шнеку


Угловая скорость:


ωдв = Проектирование привода к шнеку=Проектирование привода к шнеку Проектирование привода к шнеку


Вращающий момент:


Тдв = Проектирование привода к шнеку =Проектирование привода к шнеку Нм


1.4.2 Вал I – быстроходный


n1 =nдв = 968Проектирование привода к шнеку

ω1 =ωдв = 101,32Проектирование привода к шнеку

Т1 = Тдв· ηм.· ηп.к. = Проектирование привода к шнеку Нм


1.4.3 Вал II – тихоходный


n2 = Проектирование привода к шнеку = Проектирование привода к шнекуПроектирование привода к шнеку

ω2 =Проектирование привода к шнеку=Проектирование привода к шнеку Проектирование привода к шнеку

Т2 = Т1· uред.ст.·ηп.к.·ηз.п. =Проектирование привода к шнеку Нм


1.4.4 Вал III – рабочего органа


n3 = Проектирование привода к шнеку

ω3 = Проектирование привода к шнеку

Т3 = Т2·uц.п.ф.∙ ηц.п..·ηп.к. = Проектирование привода к шнеку Нм

2. Расчет зубчатых колес редуктора


Выбираем материалы со средними механическими характеристиками: для шестерни сталь 45, термическая обработка – улучшение, твердость HB 230; для колеса – сталь 45, термическая обработка - улучшение, но твердость на 30 единиц ниже – HB 200.

Допускаемые контактные напряжения


Проектирование привода к шнеку ,

Проектирование привода к шнеку=2HB+70


где Проектирование привода к шнеку- предел контактной выносливости при базовом числе циклов.

KHL- коэффициент долговечности; при числе циклов нагружения больше базового, что имеет место при длительной эксплуатации редуктора, принимают KHL=1; коэффициент безопасности Проектирование привода к шнеку =1,10.

Для косозубых колес расчетное допускаемое контактное напряжение:


Проектирование привода к шнеку ;

для шестерни Проектирование привода к шнеку МПа;

для колеса Проектирование привода к шнекуМПа


Тогда расчетное допускаемое контактное напряжение


Проектирование привода к шнекуПроектирование привода к шнекуМПа


Требуемое условие Проектирование привода к шнекувыполнено.

Коэффициент Проектирование привода к шнеку=1,25.

Принимаем для косозубых колес коэффициент ширины венца по межосевому расстоянию


Проектирование привода к шнеку


Межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев по формуле


Проектирование привода к шнеку

aПроектирование привода к шнеку=112мм


Нормальный модуль зацепления принимаем по следующей рекомендации:


mn= Проектирование привода к шнеку=Проектирование привода к шнеку


Принимаем mn =1,25мм.

Примем предварительный угол наклона зубьев Проектирование привода к шнекуПроектирование привода к шнеку и определим числа зубьев шестерни и колеса


Проектирование привода к шнеку


Принимаем z1=50, тогда z2=z1*u=Проектирование привода к шнеку

Уточненное значение угла наклона зубьев


Проектирование привода к шнеку

Проектирование привода к шнеку


Основные размеры шестерни и колеса:

диаметры делительные:


Проектирование привода к шнеку

Проектирование привода к шнеку

Проверка: Проектирование привода к шнекумм


диаметры вершин зубьев:


Проектирование привода к шнеку


диаметры впадин зубьев:


Проектирование привода к шнеку - 2,5 mn =Проектирование привода к шнеку мм

Проектирование привода к шнеку-2,5 mn =Проектирование привода к шнеку мм


ширина колеса b2=ψbaaw=Проектирование привода к шнекумм;

ширина шестерни b1=b2+5мм =Проектирование привода к шнекумм.

Определяем коэффициент ширины шестерни по диаметру:


ψbd=Проектирование привода к шнеку


Окружная скорость колес и степень точности передачи


Проектирование привода к шнеку


При такой скорости для косозубых колес следует принять 8-ю степень точности.

Коэффициент нагрузки KH=KHβKHαKHν;

KHβ=1,08; KHα=1,08; KHν=1,0

KH =1,08∙1,08∙1,0=1,166

Проверка контактных напряжений


Проектирование привода к шнеку


Силы, действующие в зацеплении:


окружная Проектирование привода к шнеку

радиальная Проектирование привода к шнеку

осевая Проектирование привода к шнеку


Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба:


Проектирование привода к шнеку


Здесь коэффициент нагрузки KF=KFβKFν. При ψbd=0,78, твердости HB≤350 и несимметричном расположении зубчатых колес относительно опор KFβ=1,17, KFν=1,3.KF=1,17∙1,3=1,52; YF – коэффициент, учитывающий форму зуба и зависящий от эквивалентного числа зубьев zν:


у шестерни Проектирование привода к шнеку

у колеса Проектирование привода к шнеку

YF1= 3,64 YF2=3,60


Допускаемое напряжение


Проектирование привода к шнеку

Проектирование привода к шнеку;


Для шестерни Проектирование привода к шнекуПроектирование привода к шнеку МПа; для колеса Проектирование привода к шнекуМПа. [SF]=[SF]'[SF]"- коэффициент безопасности, где [SF]'=1,75, [SF]"=1. Следовательно, [SF]=1,75.

Допускаемое напряжение:


для шестерни Проектирование привода к шнеку

для колеса Проектирование привода к шнеку

Находим отношения Проектирование привода к шнеку

для шестерни Проектирование привода к шнеку

для колеса Проектирование привода к шнеку


Дальнейший расчет следует вести для зубьев колеса, для которого найденное отношение меньше. Определяем коэффициенты Yβ и KFα:


Проектирование привода к шнеку


для средних значений коэффициента торцового перекрытия εα=1,5 и 8-й степени точности KFα=0,92

Проверяем прочность зуба колеса:


Проектирование привода к шнеку

Проектирование привода к шнекуМПа <[σF2] =206МПа.


Условия прочности выполняются.

3. Предварительный расчет валов редуктора


Предварительный расчет проведем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.


3.1 Быстроходный вал


диаметр выходного конца при допускаемом напряжении [τк]=25 МПа


Проектирование привода к шнеку


Так как вал редуктора соединен муфтой с валом электродвигателя, то необходимо согласовать диаметры ротора dдв и вала dв1.


dв1= (0,75…1,15) dдв =(0,75…1,15) *38 =(28,5…43,7)мм


У подобранного электродвигателя диаметр вала dдв =38мм.

Выбираем МУВП по ГОСТ 21424-75 с расточками полумуфт под dдв =38мм, и dв1 =35мм. Примем под подшипниками


dп1 = dв1 +5=35+5=40мм ,

dпер =Проектирование привода к шнекумм, df1 =60,88мм, d1=64мм, dа1=66,5 мм.


Проектирование привода к шнеку


Рисунок 3.1– Конструкция ведущего вала


3.2 Тихоходный вал


Учитывая влияние изгиба вала от натяжения цепи, принимаем [τк]=20 МПа.

Диаметр выходного конца вала


Проектирование привода к шнеку


Принимаем ближайшее большее значение dв2 =35 мм. Диаметр вала под подшипниками принимаем dп2 = dв2 +5=35+5=40мм, под зубчатым колесом

dк2 = dп2 +5=40+5=45мм, dпер = dк2 +5=50мм.


Проектирование привода к шнеку


Рисунок 3.2 – Конструкция ведомого вала

4. Конструктивные размеры шестерни и колеса


Шестерню выполняем за одно целое с валом; d1 = 64мм; dа1 = 66,5мм; df1=60,88мм; b1 =50 мм;

Колесо кованое d2 =160 мм; da2 = 162,5мм; df2 = 156,88мм; b2 = 45мм.

Диаметр ступицы dст = 1,6dк2 = 1,6*45=72мм; длина ступицы lcт = (1,2ч1,5) dк2 =(1,2ч1,5)·45=54ч67,5 мм, принимаем lcт =65мм.

Толщина обода δ0 =(2,5 ч 4)mn = (2,5 ч 4)·1,25=3,125ч5мм, принимаем δ0 = 8 мм.

Толщина диска С = 0,3 ∙ b2 = 0,3·45=13,5мм, принимаем С = 14 мм

5. Конструктивные размеры корпуса и крышки редуктора


Толщина стенок корпуса и крышки: δ = 0,025aw+1 = 0,025·112+1=3,8 мм, принимаем δ = 8 мм; δ1 = 0,02аw + 1 = 0,02·112 + 1=3,24 мм, принимаем δ1 = 8 мм.

Толщина фланцев поясов корпуса и крышки:

верхнего пояса корпуса и пояса крышки

b = 1,5 δ = 1,5·8=12мм; b1 = 1,5 δ1 = 1,5·8=12мм;

нижнего пояса корпуса

p = 2,35 δ = 2,35·8=18,8мм; принимаем p = 19 мм.

Диаметры болтов:

фундаментных d1=(0,03 ч 0,036)aw+12=(0,03 ч 0,036)·112 +12=15,36 ч16,03мм; принимаем болты с резьбой М16;

крепящих крышку к корпусу у подшипников d2=(0,7ч0,75)d1=(0,7ч0,75)·16=11,2ч12 мм ; принимаем болты с резьбой М 12;

соединяющих крышку с корпусом d3=(0,5ч0,6)d1= (0,5ч0,6)·16=8ч9,6мм; принимаем болты с резьбой М10.

6. Расчет цепной передачи


Выбираем приводную роликовую однорядную цепь.

Вращающий момент на ведущей звездочке Т2 = 133,55·103Н∙мм.

Передаточное число было принято ранее uц =3,22

Число зубьев: ведущей звездочки z3=31-2uц =31-2·3,22=24,56;

ведомой звездочки z4= z3uц =25·3,22=80,5.

Принимаем z3=25 и z4 =81

Тогда фактическое


uц =Проектирование привода к шнеку Проектирование привода к шнеку


Отклонение


Проектирование привода к шнеку% = -0,621%, что допустимо.


Расчетный коэффициент нагрузки


Kэ=kдkаkнkрkсмkп=1·1·1·1,25·1·1=1,25,


где kд =1- динамический коэффициент при спокойной нагрузке; kа =1 учитывает влияние межосевого расстояния; kн =1- учитывает влияния угла наклона линии центров; kр учитывает способ регулирования натяжения цепи; kр=1,25 при периодическом регулировании натяжения цепи; kсм=1 при непрерывной смазке; kп учитывает продолжительность работы в сутки, kп=1

Для определения шага цепи надо знать допускаемое давление [p] в шарнирах цепи. Ведущая звездочка имеет частоту вращения

n2 =387,2об/мин. Среднее значение допускаемого давления при n ≈ 400об/мин [p] =19 МПа.

Шаг однородной цепи (m = 1)


Проектирование привода к шнеку


Подбираем по ГОСТ 13568-75, t =19,05 мм; разрушающая нагрузка Q ≈ 31,8кН; масса q =1,9кг/м; Аоп =105,8 мм2.

Скорость цепи


Проектирование привода к шнекум/с.


Окружная сила


Проектирование привода к шнеку


Давление в шарнире проверяем по формуле


Проектирование привода к шнеку


Уточняем допускаемое давление [p]=20 [1+0,01(z3-17)]= 20[1+0,01(25-17)]=21,6 МПа. Условие p < [p] выполнено.

Определяем число зубьев цепи:


Проектирование привода к шнеку

где Проектирование привода к шнеку; Проектирование привода к шнеку Проектирование привода к шнеку


Тогда


Проектирование привода к шнеку.


Округляем до четного числа Проектирование привода к шнеку154.

Уточняем межосевое расстояние цепной передачи


Проектирование привода к шнеку


Определяем диаметры делительных окружностей звездочек


Проектирование привода к шнеку;

Проектирование привода к шнеку.


Определяем диаметры наружных окружностей звездочек


Проектирование привода к шнеку


где d1=11,91 мм – диаметр ролика цепи;


Проектирование привода к шнеку

Проектирование привода к шнеку


Силы, действующие на цепь:

окружная Ftц= Проектирование привода к шнеку;

от центробежных сил Fv=qv2=1,9·3,072 =18 H;

от провисания Ff =9,81kfqaц= 9,81·1,5·1,9·946,29·10-3 =26,46Н, где kf = 1,5 при угле наклона передачи Проектирование привода к шнеку.

Расчетная нагрузка на валы


Fв=Ftц + 2Ff =Проектирование привода к шнеку Н.


Проверяем коэффициент запаса прочности


Проектирование привода к шнеку


Это больше, чем нормативный коэффициент запаса [s] ≈ 8,9; следовательно, условие s > [s] выполнено.

Размеры ведущей звездочки: ступица звездочки dст= 1,6·35=56мм; lcт = (1,2ч1,6) ·35=42ч56 мм; принимаем lcт = 50 мм;

толщина диска звездочки 0,93Ввн = 0,93·12,7=11,81мм, где Ввн – расстояние между пластинками внутреннего звена.

7. Первый этап эскизной компоновки редуктора


Компоновку обычно проводят в два этапа. Первый этап служит для приближенного определения положения зубчатых колес и звездочки относительно опор для последующего определения опорных реакций и подбора подшипников.

Компоновочный чертеж выполняется в одной проекции – разрез по осям валов при снятой крышке редуктора; желательный масштаб 1 : 1, чертить тонкими линиями.

Примерно посередине листа параллельно его длинной стороне проводим горизонтальную линию; затем две вертикальные линии – оси валов на расстоянии аw = 112 мм.

Вычерчиваем упрощенно шестерню и колесо в виде прямоугольников; шестерня выполнена за одно целое с валом.

Очерчиваем внутреннюю стенку корпуса:

принимаем зазор между торцом ступицы колеса и внутренней стенкой корпуса А1 = 1,2δ =1,2*8=9,6 мм, принимаем А1=10мм;

принимаем зазор от окружности вершин зубьев колеса до внутренней стенки корпуса А = δ = 8 мм;

принимаем расстояние между наружным кольцом подшипника ведущего вала и внутренней стенкой корпуса А= δ =8 мм.

Предварительно намечаем радиальные шарикоподшипники средней серии;

габариты подшипников выбираем по диаметру вала в месте посадки

подшипников dп1 =40 мм, dп2 =40 мм.


Таблица 7.1

Условное обозначение

подшипника

d D B Грузоподъемность, кН

Размеры, мм C C0
208 40 80 18 32 17,8

Решаем вопрос о смазывании подшипников. Смазка подшипников осуществляется разбрызгиванием масла из ванны редуктора. Расстояние от внутренней стенки редуктора до подшипников принимаем равным y = 2 мм. Измерением находим расстояние на ведущем валу l1=53,5мм и на ведомом валу l2 = 53,5 мм.

8. Проверка прочности шпоночных соединений


Шпонки призматические со скруглёнными концами. Размеры сечений шпонок и пазов и длины шпонок – по ГОСТ 23360-78

Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.

Напряжения смятия и условие прочности по формуле:


Проектирование привода к шнеку


Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице Проектирование привода к шнеку МПа, при чугунной Проектирование привода
    <div class=

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: