Xreferat.com » Рефераты по технологии » Сборка червячного редуктора

Сборка червячного редуктора

Курсовой проект

на тему

«Сборка червячного редуктора»

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка к курсовому проекту: 49 с., 5 рис., 2 табл., 3 источника.


Объектом данной работы является червячный редуктор общего назначения.

Цель работы — расчет и проектирование редуктора со следующими параметрами: передаваемая мощность — 4.2 кВт, частота вращения выходного вала — 45 об/мин.

Разработка редуктора выполнялась на основе теории зубчатых передач. При расчете отдельных элементов устройства использованы теории прочности (проектирование валов, расчет шпонок) и надежности (выбор подшипников).

В результате работы спроектирован редуктор, обеспечивающий заданные параметры и разработан его общий вид. Объем проведенных расчетов и конструкторских проработок позволяет перейти к разработке комплекта технической документации на одноступенчатый червячный редуктор общего назначения.


РЕДУКТОР, СБОРОЧНЫЙ ЧЕРТЕЖ, ВАЛ, ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ, РЕМЕННАЯ ПЕРЕДАЧА, ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА, ЧЕРВЯЧНОЕ КОЛЕСО, ЭПЮРА

ЗАДАНИЕ

для курсового проекта по предмету Теоретическая механика раздел «Детали машин»

учащемуся специальности 5.090242курса 2 группы МО-00-1д тов. Сивер Донецкого электрометаллургического техникума.

Тема задания: рассчитать червячный редуктор общего назначения.


ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Мощность на выходном валу редуктора, pвых = 4,2 КВт.

Частота вращения ведомого вала, nвых = 45 об/мин.

Режим нагрузки — постоянный.

Редуктор предназначен для длительной эксплуатации и мелкосерийного производства.


Курсовой проект на указанную тему выполняется учащимся техникума в следующем объеме:



ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

1. Общая часть

Введение

2. Расчетная часть

2.1. Кинематический расчет и выбор электродвигателя.

2.2. Расчет клиноременной передачи.

2.3. Расчет зубчатой передачи редуктора.

2.4. Предварительный расчет валов редуктора и выбор подшипников.

2.5. Конструктивные размеры шестерни и колеса.

2.6. Конструктивные размеры корпуса редуктора.

2.7. Первый этап эскизной компоновки редуктора.

2.8. Проверка долговечности подшипников.

2.9. Второй этап эскизной компоновки редуктора.

2.10. Выбор посадок основных деталей редуктора.

2.11. Тепловой расчет редуктора.

2.12. Проверка прочности шпоночных соединений.

2.13. Уточненный расчет валов.

2.14. Выбор сорта масла.

2.15. Сборка редуктора.

3. Графическая часть

Лист 1. Сборочный чертеж


РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Чернавский С.А., Боков К.Н. Курсовое проектирование деталей машин.— М.: 1987.

2. Дунаев П.Ф.. Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование.— М.: 1990.

3. Куклин Н.Г., Куклина Г.С. Детали машин.— М.: 1984.

4. Чернилевский Д.В. Детали машин и механизмов. Курсовое проектирование.— К.: 1987.

КАЛЕНДАРНЫЙ ГРАФИК

выполнения курсового проекта


п / п

Содержание работ Примерный объем работ, % Месяц и дни выполнения
06.02.02 13.02.02 10.02.02 06.03.02 20.30.02 27.03.02 03.04.02 10.04.02 17.04.02 24.04.02
1 Введение 5









2 Кинематический расчет и выбор электродвигателя 8









3 Расчет клиноременной передачи. 7









4 Расчет зубчатой передачи редуктора 14









5 Предварительный расчет валов и выбор подшипников. 6









6 Конструктивные размеры шестерни и колеса 8









7 Конструктивные размеры корпуса редуктора 7









8 Первый этап эскизной компоновки редуктора. 6









9 Проверка долговечности подшипников 6









10 Второй этап эскизной компоновки редуктора. 7









11 Подбор шпонок и проверочный расчет шпоночных соединений 5









12 Проверочный расчет валов редуктора 7









13 Выбор посадок основных деталей редуктора 5









14 Выбор сорта масла 5









15 Сборка редуктора 3










Дата выдачи «____» ___________ 2002 г. Срок окончания «____» ___________ 2002 г.


Преподаватель ______________________ Высочин А.А.

Председатель предметной комиссии _________________


Настоящее задание подшивается к пояснительной записке выполняемого курсового проекта.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общая часть

Введение

2. Расчётная часть

2.1. Кинематический расчёт и выбор электрического двигателя.

2.2. Расчёт клиноременной передачи.

2.3. Расчёт зубчатой передачи редуктора.

2.4. Предварительный расчёт валов редуктора и выбор подшипников.

2.5. Конструктивные размеры корпуса редуктора.

2.6. Первый этап эскизной компоновки редуктора.

2.7. Проверка долговечности подшипников.

2.8. Второй этап эскизной компоновки редуктора.

2.9. Выбор посадок основных деталей редуктора.

2.10. Проверка прочности шпоночных соединений.

2.11. Уточненный расчёт валов.

2.12. Тепловой расчёт редуктора.

2.13. Выбор сорта масла.

2.14. Сборка редуктора.

Литература.

1. Общая часть


Введение


В основе работы большинства машин и механизмов лежит преобразование параметров и кинематических характеристик движения выходных элементов по отношению к входным. Наиболее распространенным механизмом для решения данной задачи является редуктор, который представляет систему зубчатых передач выполненных в герметично закрытом корпусе.

Заданием данного курсового проекта является спроектировать червячный редуктор общего назначения, предназначенный для длительной эксплуатации и мелкосерийного производства.

2. Расчётная часть.


2.1. Кинематический расчёт и выбор эл. двигателя


При выполнении кинематического расчёта и выборе эл. двигателя необходимо учитывать потери энергии, которые происходят временной передачи, в зацеплении зубчатых колёс с учётом потерь в подшипниках.

По таблице 1.1 [1] принимаем их КПД соответственно:

ременной передачи: ηрем 0,94...0,96

зубчатой передачи (червячной): ηзуб = 0,85 (предварит.)

подшипников: ηпод 0,99

Общий КПД привода:

ηобщ = ηрем * ηзуб * η2подш = (0,94...0,96) * 0,8 * 0,992 = 0,73...0,85

Требуемая мощность эл. двигателя:

Рэл.тр. = Рвых / ηоб

Рэл.тр. = 4,2 / (0,73...0,8) = 5,75...5,25 кВт

Требуемая частота вращения вала эл. двигателя:

nэл.треб. = ивых * ирем * изубч

где ирем — передаточное число ременной передачи;

изуб — передаточное число зубчатой передачи.

По табл. 1.2 [1] принимаем:

ирем = 2...4

изуб = 16...50

nэтр = 45(2...4)(16...50) = 1440...9000 об/мин.

По табл. 19.27 [1] выбираем эл. двигатель трёхфазный короткозамкн. закрытый обдуваемый единой серии 4А с асинхронной частотой вращения n1 = nэ = 1445 с мощностью эл. двигателя 5,5 кВт.

Тип двигателя 112М4 / 1445:

Рэ = Р1 = 5,5 кВт.

Общее передаточное число привода:

иобщ = nэвых = n1/n3 = 1445 / 45 = 32,1

иобщ = ирем * изуб

принимаем ирем = 2.

Тогда

изуб = иобщ / прем = 32,1 / 2 = 16,05

Частота вращения валов (см. рис. 1):

вала 1 — n1 = nэ = 1445

вала 2 — n2 = n1 / ирем = 1445 / 2 = 722,5 об/мин

вала 3 — n3 = nвых n3 = n2 / изуб = 722,5 / 16,05 = 45,0 об/мин

Угловые скорости валов:

вала 1 — 1 = π * n1 / 30 = 3,14 * 1445 / 30 = 151,2 рад/сек

вала 2 — 2 = π * n2 / 30 = 3,14 * 722,5 / 30 = 75,62 рад/сек

вала 3 — 3 = π * п3 / 30 = 3,14 * 45 / 30 = 4,9 рад/сек

Вращающие моменты на валах:

на валу 1 — T1 = 9550 * Р1 / n1 = 9550 * 5,5 / 1445 = 36,34 Нм

на валу 2 — T2 = T1 * ирем * ηрем = 42,95 * 2 * 0,96 = 69,79 Нм

на валу 3 — Т3 = 9550 * Р3 / n3 = 9550 * 4,2 / 45 = 891 Нм

вал 1 — вал эл. двигателя; 2 — вал шестерни; 3 — вал колеса.


№ вала Частота вращения об/мин

Угловая скор рад/сек

Вращ. момент
1 1435 151,2 36,34
2 722,5 75,62 69,79
3 45,0 4,9 897

Кинем. схема


2.2. Расчёт шинорем. передачи


Исходные данные для расчёта:

  • передаваемая мощность — 5,5 кВт;

  • частота вращения ведущего шкива — 1445 об/мин;

  • передаточное число ирем = 2.

По номогра мме рисунок 5.2 ( ) в зависимости от частоты вращения n1 = 1445 об/мин и перед. мощности Рэл.дв. = 5,5 кВт принимаем сечение клинового ремня А.

Вращающий момент:

Ттр = Рэл.тр. / ω1

ω1 = πn / 30 = 3,14 * 1445 / 30 = 151,2с – 1

Ттp = 5,5 * 103 / 151,2 = 36376 Н мм

Диаметр меньшего шкива

d1 = (3...4) 3√Tтр

d1 = (3...4) 3√36376 = 99,4...132,5

Согласно таб. 5.4 min  шкива 90 мм.

Принимаем d = 100 мм.

Диаметр большого шкива

d2 = upeм * d1 * (l – ε)

где ε = 0,015 — скольжение ремня

и = 2 — перед. число рем. перед.

d2 = 2 * 100(1 – 0,015) = 197

Принимаем d2 = 200 мм

Уточняем перед. число d2 / d1(1 – ε) = 200 / 100(1 – 0,015) = 2,03.

Окончательно принимаем диам. шкивов:

d1 = 100 мм; d2 = 200 мм.

Межосевое расстояние следует принять в интервале:

amin = 0,55 (d1 + d2) + Tо

аmax = d1 + d2

где То — высота сечения ремня

аmin = 0,55(100 + 200) + 8 = 173

аmax = 100 + 200 = 300 мм

Предварительно принимаем арем = 240 мм.

Расчетная длина ремня определяется по формуле:

Lp = 2apeм + 0,5π(d1 + d2) + (d2 – d1)2 / 4 * арем

Lp = 2 * 240 + 0,5 * 3,14(100 + 200) + (200 – 100)2 / 4 * 240 = 961,7 мм

Ближайшее стан. значение длины ремня по ГОСТ 12841-80 L = 1000 мм.

Условное обозначение ремня сечения А с расчетной длиной L = 1000 мм с хордной тканью в тянущем слое.

Ремень А — 1000Т ГОСТ 12841-80.

Уточненное значение межосевого расстояния aрем с учетом стандарт, длины ремня L считаем по формуле:

арем = 0,25[(L – ω) + √(L – ω)2 – 2y

где ω = 0,5π(d2 – d1) = 0,5 * 3,14(200 – 100) = 157,1

y = (d1 + d2)2 = (100 + 200)2 = 90000 мм2

арем = 0,25[(1000 – 157,1) + √(1000 – 157,1)2 – 2 * 90000 = 392,8 мм

Принимаем арем = 392 мм.

При монтаже передачи необх. обеспечить возможность уменьшения межосевого расст. на 0,01L = 0,01 * 1000 = 10 мм для обеспечения надевания ремней на шкивы и возможность увеличения его на 0,025L = 0,025 * 1000 = 25 мм для натяжения ремней.

Угол обхвата меньшего шкива опред. по формуле

L = 180° – 57° ((d2 – d1) / aрем)) = 180 – 57((200 – 100) / 392) = 165° 30'

Коэф. режима работы, учитыв. условия эксплуатации Ср = 1,0.

Коэф. учит, влияние длины ремня с1 = 0,98.

Коэф. учит. Влияние угла обхвата с1 = 0,98.

Скорость ремня:

v = (πd1n1) / (60 * 103) = (3,14 * 100 * 1445) / (60 * 103) = 7,57 м/с

Ро — мощность передав. одним ремнем 1,6 кВт

коэф. числа ремня в передаче сz = 0,9

Число ремней:

z = (55 * 1) / (1,6 * 0,98 * 0,9 * 0,98) = 3,71

Принял z = 4

Определяем силу предвар. натяж. Fo, и одного клинового ремн:

Fo = 850 * Pном * C1 / z * V * Cx * СР = (850 * 5,5 * 0,98) / (4 * 7,57 * 0,98 * 1) = 154,5 Н

Давление на вал определяется по формуле:

Fa = 2Fo * zsina / 2 = 2 * 154,5 * 4sin165,5 / 2 = 1226 Н

Ширина шкивов Вш = (Я – 1)у + 2а = (4 – 1)15 + 2 * 10 = 65 мм.


2.3. Расчёт зубчатой передачи редуктора


Число витков червяка z1 принимаем в зависимости от передаточного числа.

При и = 15...30 число витков червяка z1 = 2.

Число зубьев червячного колеса:

z2 = z1 * и = 16 * 2 = 32

Выбираем материал червяка и червячного колеса.

Для червяка Сталь 45 с закалкой до твёрдости 45HRC с последующим шлифованием.

Т. к. материал колеса связан со скоростью скольжения, определяем предварительно ожидаемую скорость скольжения:

Vs = 4,3 * ωи√T2 / 10

Т2 = Р / ω2 = 4,2 * 103 / 4,7 = 897 Нм

Вращающий момент на колесе:

ω2 = ω1 / и2 * ипep = 151,2 / 2 * 16 = 4,7с-1

Vs = 4,3 * 4,7 * 16 3√1019,10 4 / 10 * = 3,39м/с

При скорости Vs = 2...5м/с применяют безоловянные бронзы и латуни

Принимаем БрАЖ9 – 4, отливка в землю σв = 400 МПа, σТ = 200МПа.

Для червяка допускаемое напряжение [σ]н = [τ]н° – 25Vs

где [σ]н° — 300 МПа при твердости > 45 HRC

[σ]н = 300 – 25 * 3,39 = 215,25 МПа

Допускаемое напряжение изгиба

[σ]f = KFL[σ]F°

где KFL = 102 / N — коэффициент долговечности

N — общее число циклов перемены напряжений

N = 573ω2Ln;

Т. к. общее время работы передачи неизвестно, то принимаем N = 25 * 107

KFL = 9√l06 / 25 * 107 = 0,54

[σ]F° = 0,25 * σ + 0,08 σu;

[σ]F° = 0,25 * 200 + 0,08 * 400 = 82МПа

[σ]F° = 0,54 * 82 = 44,28 МПа

Межосевое расстояние передачи:

aw > 61 3√Т2 * 103 / [σ]Н2 > 61 3√897 * 103 / 215,252 = 166,3 мм.

Полученное межосевое расстояние округляем в большую сторону до целого числа аw = 180 мм

Предварительно определяем модуль зацепления:

m = (l,5...1,7)aw / z2 = (l,5...1,7)180 / 32 = 8,4...9,56 мм

Значение модуля округляем в большую сторону до стандартного ряда т = 10

Из условия жёсткости определяем коэф. диаметра червяка

q = (0,212...0,25) * z2 = (0,212...0,25) * 32 = 6,78...8

Полученное значение округляем до стандартного q = 10

Определяем коэффициент смещения инструмента х:

X = (aw / M) – 0,5(q + z2)

Х = 180 / 10 – 0,5 (10 + 32) = -3

По условию неподрезания и незаострённости зубьев -1 ≤ Х ≤ +1

Если это условие не выполняется, то следует варьировать значениями q, z2 или aw.

Примем q = 8; z2 = 32; aw = 200.

Х = 200 / 10 – 0,5(8 + 32) = 0

Условие выполняется.

Определяем фактическое значение межосевого расстояния:

aw = 0,5m(q + z2) = 0,5 * 10(8 + 32) = 200 мм

Определяем основные геометрические параметры передачи:

Основные размеры червяка

делительный диаметр d1 = qm = 8 * 10 = 80 мм

начальный диаметр dw1 = m(q + 2x) = 10(8 + 2 * 0) = 80 мм

Диаметр вершин витков da1 = d1 + 2Т = 80 + 2 * 10 = 100 мм

Диаметр впадин витков df1 = d1 – 2,4m = 80 – 2,4 * 10 = 56 мм

Делительный угол подъема линии витков y = arctg(z1 / q) = arctg2 / 10 = 11,3099°

Длина нарезной части червяка

в1 = (10 + 5,5 / х / + z1)m + c1

где х – коэф. смещения при х 0 с = 0

в1 = (10 + 2)10 = 120 мм

Основные размеры венца червячного колеса

делительный диаметр d2 = dw2 = mz2 = 10 * 32 = 320 мм

диаметр впадин зубьев df2 = d2 – 2m(1,2 – х) = 320 – 2 * 10(1,2 – 0) = 296 мм

наибольший диаметр колеса

dam2a2 + 6m / z1 + 2

dam = 340 + (6 * 10) / (2 + 2) = 355 мм

ширина венца в = 0,355ап = 0,355 * 200 = 71 мм

Радиусы закруглений зубьев

Ra = 0,5d1 – m = 0,5 * 80 – 10 = 30 мм

Rf = 0,5d1 + l,2m = 0,5 * 80 + l,2 * 10 = 52 мм

Условный угол обхвата червяка венцом колеса 28

sinδ = e2 / (da1 – 0,5т) = 71 / (100 – 0,5 – 10) = 0,7474

Угол определяется точками пересечения дуги окружности d' = da1 – 0,5m с контуром венца колеса и может быть равным 90... 120°.

Проверочный расчет.

Определяем к.п.д. червячной передачи:

η = tgy / tg(γ ± φ)

где γ — делительный угол подъема витков червяка γ = 13099°

φ — угол трения. Определяется в зависимости от фактической скорости скольжения

vs = u ω = d1 / 2cosγ * 103

по табл. 4.9. ( )

и = 16 d1 = 80 мм

ω2 = ω1(2 * 16) = 151,2 / (2 * 16) = 4,7c-1

ω2 – угловая скорость червячн. колеса

vs = (16 * 80 * 4,7) / (2cos11,3099 * 103) = 3,07м/с

по табл. φ = 1° 30’’...2° 00''

принимаем φ = 2° 00''

η = tg11,3099 / tg(11,3099° + 2000'') = 0,81

Проверка контактных напряжений зубьев колеса:

σн н/мм3

σн = 340 √Ft2 / (d1d2) * k ≤ [σ]н

где Ft2 = 2T2 * 10 / d — окружная сила на колесе, Н

Ft2 = (2T2 * 103) / 320 = 5356,25 H

k — коэф. принимается в зависимости от окружной скорости колеса

V2 = (ω2d2) / (2 * 103) = (4,7 * 320) / (2 * 103) = 0,752 м/с

При v2 ≤ 3 м/с k = l

σн = 340 √5356,25 / (80 * 320) = 155,5 Н/мм2 < [σ]н = 215,25Н/мм


2.4. Предварительный расчет валов редуктора и выбор подшипников


Крутящие моменты в поперечных сечениях валов: ведомого (вал червячного колеса) Tk2 = T2 = 891 * 103 H мм

ведущего (червяка)

Tk1 = T = T2 / u η = 891 * 103 / 16 * 0,81 = 69,7 * 103 Hмм

Витки червяка выполнены за одно с валом.

Диаметр выходного конца ведущего вала по расчету на кручение при [τ]k = 25 МПа

d = 8 * 3√Tk1

d = 8 * 3√69,74 = 32,92 мм

После округ. принимаем с1 = 34 мм

Диаметр dП = d + 2tцил = 34 + 2 * 3,5 = 41 мм

Принимаем dП = 45 мм

Диаметр буртика dБП = dП + 3r = 45 + 3 * 2,5 = 50 мм.

Длина посадочного конца вала:

LМБ = 1,5d = 1,5 * 34 = 51 мм.

Округл. до LМБ = 52 мм.

Длина промежуточного участка:

LКБ = 2dn = 2 * 45 = 90 мм


Диаметры и длины участков вала колеса d = 6√891 = 56 мм

Длина цилинд. участка

Lц = 0,15d = 0,15 * 56 = 8,4 мм

принимаем равным 8

Диаметр dП = d + 2tk = 56 + 2 * 2,5 = 61 мм

Принимаем dП = 60 мм

Диаметр буртика

dБП = dП + 3r = 60 + 3 * 3,5 = 70,5 мм

Принимаем dБП = 72 мм

Диаметр dk принимаем равным dБП, т. е. dk = 72 мм

Длина ступицы колеса lcm = dk = 72 мм

Длина посадочного конца вала

lМТ = 1,5d = l,5 * 56 = 84 мм

Длина промежуточного участка

lКТ = 1,2dП = 1,2 * 60 = 72 мм

Диаметр резьбы

dp = 0,9(d – 0,1lМТ) = 0,9(56 – 0,1 * 84) = 42,84 мм

Принимаем ближайшее ближнее М42 * 3

Длина резьбы lp = 0,8dp = 0,8 * 42 = 33,6

Округляем, получаем lр = 34 мм

Выбираем подшипники везде конические роликовые для червяка — 7209 ГОСТ 333-79, для вала колеса — 7212


2.5. Конструктивные размеры корпуса редуктора


Толщина стенок корпуса δ и крышки δ1

δ = 0,04аw + 2

δ = 0,04 * 200 + 2 = 10 мм

δ1 = 0,032aw + 2

δ1 = 0,032 * 200 + 2 = 8,4 мм

Принимаем δ = δ1 = 10 мм

Толщина фланцев (поясов) корпуса и крышки:

в = в1 = 1,5δ

в = в1 = 1,5 * 10 = 15 мм

Диаметры болтов фундаментных

d1 = (0,03...0,036)aw + 12

d1 = (0,03...0,036)200 + 12 = 18...19

Принимаем М20

Диаметры болтов d2 = М16 мм и болтов d3 = М12 мм


2.6. Первый этап эскизной компоновки редуктора


Компоновочный чертеж выполняем в двух проекциях — разрез по оси колеса и разрез по оси червяка. Масштаб 1:1 вычерчиваем тонкими линиями. Примерно по середине листа параллельно его

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: