Последовательность расчета привода с одноступенчатым редуктором

Содержание

 

 

Введение……………………………………………………………….4

1.. Рекомендации по расчету привода с одноступенчатым редуктором.. 4

2.. Задания к курсовому проекту. 9

3.. Последовательность расчета привода с одноступенчатым редуктором.. 12

4.. Порядок расчета зубчатых передач. 13

5. Определение допускаемых напряжений. 16

5.1. Допускаемые контактные напряжения. 16

5.2. Допускаемые напряжения изгиба. 17

6. Пример расчета привода с одноступенчатым редуктором.. 20

6.1. Подбор электродвигателя. 20

6.2. Проектировочный расчет закрытой передачи. 23

6.3. Проверка зубьев на выносливость по контактным напряжениям.. 27

6.4. Проверка зубьев на выносливость по напряжениям изгиба. 29

6.5. Проектный расчет шестерни открытой цилиндрической передачи. 30

6.6. Проверка зубьев шестерни на выносливость по напряжениям изгиба 31

6.7. Проектный расчёт прямозубой конической шестерни открытой передачи 33

Список литературы........................................................................................ 35

 

Введение

Методические указания к выполнению расчетной части курсового проекта предназначены для студентов немеханических специальностей всех форм обучения, учебным планом которых предусмотрено выполнение курсового проекта по прикладной механике, технической механике, механике, основам конструирования и проектирования и других контрольных мероприятий по указанным курсам.

Предлагаемые указания включают в себя задания на курсовые проекты с рекомендациями по выполнению расчетной части проекта. Кроме того, в них изложена последовательность расчета привода с одноступенчатым редуктором, показан порядок расчета зубчатых передач и дан пример расчета зубчатой передачи. Для сокращения времени, затрачиваемого студентом при выполнении расчетной части проекта на поиск информации в различных справочниках и другой специальной литературе, методические указания снабжены необходимыми пояснениями и справочными данными.

 

Рекомендации по расчету привода с одноступенчатым

Редуктором

 

Курсовой проект для студентов немеханических специальностей включает в себя расчет и проектирование приводов машин, работающих при длительной постоянной или слабоменяющейся нагрузке, например, транспортеров, вентиляторов, насосов, компрессоров и т.п. Проектируемый привод состоит из электродвигателя и одноступенчатого зубчатого редуктора, ведущий вал которого соединяется с валом электродвигателя посредством муфты (обычно муфты упругой втулочно-пальцевой по ГОСТ 21 424-75), а ведомый несет на себе консольно расположенную шестерню открытой передачи.

В заданиях и проектах исходными данными к проектированию привода служат:

1) схема редуктора (01, 02, ..., 07);

2) вращающий момент на ведомом валу редуктора T₂, Н·м;

3) частота вращения ведомого вала n₂, об/мин;

4) число зубьев шестерни открытой передачи z₃ или радиальная нагрузка от соединительной муфты F_M=125 .

По этим данным прежде всего подбирается соответствующий электродвигатель. Выбор электродвигателя предусматривает определение типа, мощности, частоты вращения и основных размеров. При этом следует иметь в виду, что большая частота вращения вала электродвигателя при одинаковой мощности вызывает увеличение передаточного числа редуктора, а, следовательно, увеличение его длины и высоты. Меньшая частота вращения вызывает увеличение размеров электродвигателя и увеличение ширины зубчатых колес, а следовательно, уменьшение размеров редуктора. Одновременно необходимо учитывать рекомендуемые значения передаточных чисел различных типов передач (табл. 1.1). Значения передаточных чисел редуктора не должны выходить за пределы допускаемых отклонений, предусмотренных ГОСТ 12289-76.

 

Таблица 1.1

Рекомендуемые значения передаточных чисел

Тип передачи			Допускаемые отклонения
1. Зубчатая цилиндрическая	2…5	6, 3	при u ≤ 4, 5 ± 2, 5% при u > 4, 5 ± 4%
2. Зубчатая коническая	1…4	6, 3	± 3%

 

При окружных скоростях более 6 м/с целесообразно применять колеса косозубые и шевронные.

При выборе материала для зубчатых колес следует учитывать назначение передачи, условия эксплуатации и возможную технологию изготовления колес. В табл. 1.2 приведены рекомендуемые материалы для изготовления зубчатых колес.

 

 

Таблица 1.2

Материалы для зубчатых колес

Марки стали	(сердцевины)	(поверхности)	, МПа	, МПа	Термическая обработка
	163…192	-			нормализация
	179…207	-			то же
	235…262	-			улучшение
	269…302	-			то же
40Х	235…262	-			то же
40Х	269…302	-			то же
40Х	269…302	45…50			улучшение, закалка ТВЧ
35ХМ	235…262	-			улучшение
35ХМ	269…302	-			то же
35ХМ	269…302	50…56			улучшение, закалка ТВЧ
40ХМ	235…262	-			улучшение
40ХН	269…302	-			то же
40ХН	269…302	50…56			улучшение, закалка ТВЧ
45ХЦ	235…262	-			улучшение
45ХЦ	269…302	-			то же
45ХЦ	269…302	50…56			улучшение, закалка ТВЧ
20ХШМ	300…400	56…63			улучшение, цементация, закалка
18ХГТ	300…400	56…63			то же
12ХНЗА	300…400	56…63			то же
25ХГНМ	300…400	56…63			улучшение, цементация, закалка
40ХНМА	269…302	50…56			улучшение, азотирование
35Л	163…207	-			нормализация
45Л	207…235	-			улучшение
50ГЛ	235…262	-			то же

*При расчете и в расчетную формулу подставлять среднее значение твердости.

В закрытых передачах не рекомендуется принимать модули меньше 1 мм и применять передачи 9 – 12 степени точности, значения стандартных модулей приведены в табл. 1.3.

 

Таблица 1.3

Модули, мм (ГОСТ 9563-81)

Ряд 1: 1; 1, 5; 2; 2, 5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20

Ряд 2: 1, 25; 1, 375; 1, 75; 2, 25; 2, 75; 3, 5; 4, 5; 5, 5; 7; 9; 11; 14

 

Примечание. Ориентировочное определение величины модуля:

m = (0, 01…0, 02) - улучшенные зубчатые колеса;

m = (0, 016…0, 035) - закаленные зубчатые колеса.

Межосевые расстояния цилиндрических зубчатых передач, а также диаметры колес конической зубчатой передачи, полученные при проектировочном расчете, рекомендуется округлять до стандартных значений, приведенных в табл. 1.4., 1.5.

Таблица 1.4

Межосевые расстояния зубчатых передач (ГОСТ 2185-75), внешние делительные диаметры зубчатых колес конических передач (ГОСТ 6636-69), мм

Ряд 1: 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000.

Ряд 2: 71; 90; 112; 140; 180; 225; 280; 355; 450; 560; 710; 900.

Примечание. Фактические диаметры колес конической передачи не должны отличатся от номинальных более чем на 3%

Число зубьев шестерни прямозубой передачи рекомендуется принимать больше 17; при получении z₁ < 17 необходимо применять корригирование зубьев с соответствующим расчетом. После определения делительных диаметров шестерни d₁ и колеса d₂ необходимо уточнить величину межосевого расстояния по формуле

 

,

 

для того чтобы убедиться в отсутствии необходимости корригирования зубчатых колес. При определении ширины зубчатого венца цилиндрических колес b по формулам:

 

или

 

полученное значение следует округлить по стандартному ряду чисел 20 или 40 согласно ГОСТ 6636-69 (табл. 1.5).

Таблица 1.5

Нормальные линейные размеры по ГОСТ 6636-69

10	20	40	10	20	40	10	20	40
		10, 5
		11, 5

При выборе значения коэффициента учитывается твердость рабочих поверхностей зубьев и расположение колес относительно опор (табл. 1.6).

При проверочном расчете передач желательное отклонение расчетных напряжений σ _H и σ _F от допускаемых должно быть в пределах ± 5%, причем нагрузка более 5% недопустима.

Таблица 1.6

Рекомендуемые значения коэффициента ширины венца

зубчатых колес

Расположение колес относительно опор	Твердость рабочих поверхностей зубьев.
HB2≤ 300 или HB1, HB2 ≤ 350	HB2, HB1> 350
Симметричное	0, 8 - 1, 4	0, 4 - 0, 9
Несимметричное	0, 6 - 1, 2	0, 3 - 0, 6
Консольное	0, 3 - 0, 4	0, 2 - 0, 25

Примечание. Коэффициенты ширины венца зубчатого колеса по диаметру y_ba и по межосевому расстоянию y_ba связаны зависимостью .

Если перегрузка по контактным напряжениям превысит 5%, следует при расчете цилиндрической зубчатой передачи либо увеличить значение a_w до ближайшей большей стандартной величины, либо увеличить ширину зубчатого венца, приняв больший коэффициент ширины y_ba, либо выбрать для шестерни к колеса новый материал, обладающий более высокими прочностными свойствами. При расчете конической зубчатой передачи следует увеличить модуль или назначить более качественный материал. Если перегрузка по напряжениям изгиба превысит 5%, то следует увеличить модуль до ближайшего большего стандартного значения.

 

Задания к курсовому проекту

 

Рассчитать и спроектировать привод с одноступенчатым редуктором по одной из заданых схем (рис. 2.1). Значение вращающего момента T₂ и число оборотов n₂ на ведомом валу редуктора, а также z₃ - число зубьев шестерни открытой передачи, которую несёт этот вал, приведены в табл. 2.1.

 

 

01 02

 

 

 

 

03 04

 

 

 

 

05 06

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.1

Таблица 2.1

Данные для расчета приводов по схемам 01, 02, …07

 

Величина

Варианты

T2, Нм

n2, об/мин

01-04

05-07

z3

01-06

Величина

Варианты

T2, Нм

n2, об/мин

01-04

05-07

z3

01-06

Величина

Варианты

T2, Нм

n2, об/мин

01-04

05-07

z3

01-06

Величина

Варианты

T2, Нм

n2, об/мин

01-04

05-07

z3

01-06

Проверочный расчет передачи

4.3.7. Определение коэффициента распределения нагрузки между зубьями K_Ha и коэффициентов нагрузки K_Hb, K_Fb, K_HV, K_FV

4.3.8. Проверка зубьев на выносливость по контактным напряжениям

4.3.9. Проверка зубьев на выносливость при изгибе

4.4. Порядок расчета зубчатых передач с коническими прямозубыми колесами

Пример расчета привода с одноступенчатым редуктором

 

Подобрать электродвигатель, рассчитать закрытую и открытую передачи одноступенчатого конического редуктора с цилиндрической шестерней на выходном валу по следующим данным. Крутящий момент на выходном валу = 160 Н м при частоте вращения = 355 об/мин; число зубьев цилиндрической шестерни открытой передачи = 23; редуктор нереверсивный, предназначен для длительной эксплуатации при постоянном режиме нагружения, все колеса прямозубые (рис. 6.1).

 

Подбор электродвигателя

6.1.1. Потребляемая мощность (Вт) привода (мощность на выходе) определяется по формуле

 

Вт.

b

d1

Re

de2

z3, T2, n2

 

Рисунок 6.1

 

6.1.2. Потребляемая мощность электродвигателя

 

,

 

где – коэффициент полезного действия (КПД) привода.

КПД привода определяем с учетом потерь в отдельных парах кинематической цепи:

 

 

Здесь – КПД зубчатой передачи;

– КПД пары подшипников качения;

– КПД муфты, ориентировочные значения которых приводятся в табл. 6.1.

 

Таблица 6.1

Тип передачи	Закрытая	Открытая
Зубчатая передача:	цилиндрическая	0, 96…0, 98	0, 93…0, 95
	коническая	0, 95…0, 97	0, 92…0, 94
Червячная (закрытая) при числе заходов червяка:
	= 1	0, 65…0, 70	-
	= 2	0, 70…0, 75	-
	= 3	0, 80…0, 85	-
	= 4	0, 85…0, 90	-
Муфта соединительная	0, 98
Подшипники качения (одна пара)	0, 99

 

Принимая = 0, 96, =0, 99, =0, 98 (табл. 6.1), имеем КПД привода = 0, 96 ∙ 0, 99² ∙ 0, 98 = 0, 92; мощность потребляемая равна Р_потр= 5946/0, 92 = 6460 Вт.

6.1.3. Диапазон частот вращения вала электродвигателя

С учетом рекомендуемых значений передаточного числа одноступенчатых редукторов, приведенных в табл. 1.1, и частоты вращения ведомого вала одноступенчатого редуктора с коническими колесами получим

=355 (1…4) = 355…1420 об/мин.

6.1.4. Выбор электродвигателя

По рассчитанной мощности Р_потр и диапазону частот выбирают электродвигатель таким образом, чтобы его номинальная мощность , а синхронная частота вращения вала была самой близкой (из возможных вариантов) к большему значению диапазона . В этом случае размеры и стоимость электродвигателя будут наименьшими.

По величине потребляемой мощности и синхронной частоты вращения по табл. 6.2 принимаем электродвигатель, серии 4А тип 132М6 с мощностью Р = 7, 5 кВт, синхронной частотой n_c =1000 об/мин и асинхронной частотой вращения = 970 об/мин.

Основные размеры электродвигателей единой серии 4А приведены на рис. 6.2 и в табл. 6.3.

 

Рисунок 6.2

6.1.5. Передаточное число редуктора

 

Таблица 6.2

Двигатели закрытые обдуваемые единой серии 4А

(тип/асинхронная частота вращения, об/мин)

Мощность Р, кВт	Синхронная частота, об/мин
0, 25	-	-	-	71В8/680
0, 37	-	-	71А6/910	80А8/675
0, 55	-	71А4/1390	71В6/900	80В8/700
0, 75	71А2/2820	71В4/2810	80А6/915	90А8/700
1, 1	71В2/2805	80А4/1420	80В6/920	90В8/700
1, 5	80А2/2850	80В4/1395	90 6/935	100_8/700
2, 2	80В2/2850	90 4/1395	100 6/950	112МА8/700
	90 2/2850	100 4/1410	112МА6/955	112МВ8/700
	100 2/2880	100 4/1410	112МВ6/950	132 8/720
5, 5	100 2/2850	112М4/1432	132 6/965	132М8/720
7, 5	112М2/2895	132 4/1440	132М6/960	160 8/727
	132М2/2910	132М4/1447	160 6/970	160М8/727
	160 2/2910	160 4/1455	160М6/970	180М8/731
18, 5	160М2/2910	160М4/1455	180М6/980	-
	180S2/2919	180S4/1462	-	-
	180М2/2925	180М4/1470	-	-

Цилиндрической передачи

 

6.5.1. Выбор материала, определение допускаемого напряжения.

Для изготовления цилиндрической прямозубой шестерни выберем тот же материал и термообработку, что и для конической шестерни закрытой передачи. Тогда = 293 МПа.

6.5.2. Определение модуля открытой передачи.

.

 

Здесь = 14 согласно ГОСТ 21354-87 для прямозубых передач ( = 11, 2 – для косозубых и шевронных передач с коэффициентом перекрытия > 1; = 12, 5 – для косозубых передач с ≤ 1).

Коэффициент ширины зубчатого венца примем равным = 0, 4 (табл. 1.6), а коэффициент концентрации нагрузки = 1, 4 (рис. 6.4), = 3, 96 для z₃ = 23 (табл. 6.6). Тогда

 

= 3, 4 мм.

 

Округляем полученное значение модуля до стандартного m = 4, 0 мм (табл. 1.3).

 

 

6.5.3. Определение геометрических параметров шестерни.

 

Наименование параметра	Обозначение	Расчетная формула	Численное значение
Диаметр делительной окружности, мм
Диаметр окружности вершин зубьев, мм
Диаметр окружности впадин зубьев, мм
Ширина зубчатого венца, мм

 

 

1 2 3

 

 

Н₁ или Н₂ ≤ НВ 350

 

 

Н₁ или Н₂ > НВ 350

 

 

Рис. 6.4

Список литературы

 

1. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: Высшая школа, 2001.

2. Иванов М.Н. Детали машин. 8-е изд., перераб. – М.: Высшая школа, 2003.

3. Расчет и конструирование одноступенчатого зубчатого редуктора. Учеб. пособие / М.Ш. Мигранов, О.Ф. Ноготков, А.А. Сидоренко, Л.Ш. Шустер, - -М.: Изд-во МАИ, 2005.

4. Чернавский С.А. и др. Курсовое проектирование деталей машин. – М.: Машиностроение, 2001.

5. ГОСТ 21354-87. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. – М.: Стандарт, 1988.

6. СТП УГАТУ 002-98.

 

 

Содержание

 

 

Введение……………………………………………………………….4

1.. Рекомендации по расчету привода с одноступенчатым редуктором.. 4

2.. Задания к курсовому проекту. 9

3.. Последовательность расчета привода с одноступенчатым редуктором.. 12

4.. Порядок расчета зубчатых передач. 13

5. Определение допускаемых напряжений. 16

5.1. Допускаемые контактные напряжения. 16

5.2. Допускаемые напряжения изгиба. 17

6. Пример расчета привода с одноступенчатым редуктором.. 20

6.1. Подбор электродвигателя. 20

6.2. Проектировочный расчет закрытой передачи. 23

6.3. Проверка зубьев на выносливость по контактным напряжениям.. 27

6.4. Проверка зубьев на выносливость по напряжениям изгиба. 29

6.5. Проектный расчет шестерни открытой цилиндрической передачи. 30

6.6. Проверка зубьев шестерни на выносливость по напряжениям изгиба 31

6.7. Проектный расчёт прямозубой конической шестерни открытой передачи 33

Список литературы........................................................................................ 35

 

Введение

Методические указания к выполнению расчетной части курсового проекта предназначены для студентов немеханических специальностей всех форм обучения, учебным планом которых предусмотрено выполнение курсового проекта по прикладной механике, технической механике, механике, основам конструирования и проектирования и других контрольных мероприятий по указанным курсам.

Предлагаемые указания включают в себя задания на курсовые проекты с рекомендациями по выполнению расчетной части проекта. Кроме того, в них изложена последовательность расчета привода с одноступенчатым редуктором, показан порядок расчета зубчатых передач и дан пример расчета зубчатой передачи. Для сокращения времени, затрачиваемого студентом при выполнении расчетной части проекта на поиск информации в различных справочниках и другой специальной литературе, методические указания снабжены необходимыми пояснениями и справочными данными.

 

Рекомендации по расчету привода с одноступенчатым

Редуктором

 

Курсовой проект для студентов немеханических специальностей включает в себя расчет и проектирование приводов машин, работающих при длительной постоянной или слабоменяющейся нагрузке, например, транспортеров, вентиляторов, насосов, компрессоров и т.п. Проектируемый привод состоит из электродвигателя и одноступенчатого зубчатого редуктора, ведущий вал которого соединяется с валом электродвигателя посредством муфты (обычно муфты упругой втулочно-пальцевой по ГОСТ 21 424-75), а ведомый несет на себе консольно расположенную шестерню открытой передачи.

В заданиях и проектах исходными данными к проектированию привода служат:

1) схема редуктора (01, 02, ..., 07);

2) вращающий момент на ведомом валу редуктора T₂, Н·м;

3) частота вращения ведомого вала n₂, об/мин;

4) число зубьев шестерни открытой передачи z₃ или радиальная нагрузка от соединительной муфты F_M=125 .

По этим данным прежде всего подбирается соответствующий электродвигатель. Выбор электродвигателя предусматривает определение типа, мощности, частоты вращения и основных размеров. При этом следует иметь в виду, что большая частота вращения вала электродвигателя при одинаковой мощности вызывает увеличение передаточного числа редуктора, а, следовательно, увеличение его длины и высоты. Меньшая частота вращения вызывает увеличение размеров электродвигателя и увеличение ширины зубчатых колес, а следовательно, уменьшение размеров редуктора. Одновременно необходимо учитывать рекомендуемые значения передаточных чисел различных типов передач (табл. 1.1). Значения передаточных чисел редуктора не должны выходить за пределы допускаемых отклонений, предусмотренных ГОСТ 12289-76.

 

Таблица 1.1

Рекомендуемые значения передаточных чисел

Тип передачи			Допускаемые отклонения
1. Зубчатая цилиндрическая	2…5	6, 3	при u ≤ 4, 5 ± 2, 5% при u > 4, 5 ± 4%
2. Зубчатая коническая	1…4	6, 3	± 3%

 

При окружных скоростях более 6 м/с целесообразно применять колеса косозубые и шевронные.

123Следующая ⇒

Поделиться: